Giáo trình Khí cụ điện - Chương IV: Khí cụ điện đóng cắt điện áp cao

 thiên qua, trong tấm kính sẽ 
cảm ứng ra một sức điện động. Do tấm kim loại và vòng dây kín mạch, nên sức điện động 
cảm ứng sẽ tạo ra dòng điện chạy trong vògn kín đó. Theo định luật Lenxơ, dòng điện này 
sing ra từ thông phụ chống lại sự biến thiên của từ thông trong lòng nó. Kết quả là từ thông 
tản qua vỏ thùng dầu giảm đi rất nhiều. 
- Dùng mạch từ phụ : bằng cách lót trong vỏ thùng một lớp thép lá kỹ thuật điện tạo ra mạch 
từ phụ cho từ thông cuộn dây móc vòng qua. Vì lá thép dẫn từ tốt hơn rất nhiều so với vỏ máy 
nên từ thông móc vòng qua vỏ máy giảm đi rất nhiều. 
Ô5 chống sét 
5.1. Chống sét van có khe hở dập hồ quang : 
 Ký hiệu 
 a. Công dụng : Chống sét van là một loại thiết bị điện cao áp đợc sử dụng để bảo vệ chống
sét xâm nhập từ đờng dây vào trạm biến áp hoặc nhà máy 
điện, chống quá điện áp cho trạm biến áp và nhà máy điện. 
 b. Đặc điểm cấu tạo : Loại chống sét van có khe hở dập hồ quang nh hình vẽ 
1. Đầu cực bắt dây ra 
2. nắp và đệm trên 
3. Lò xo 
4. Khe hở dập hồ quang 
5. Điện trở vilit 
6. Vỏ sứ 
7. Nắp và đệm dới 
8. Bulông bắt dây nối đất 
9. Bách bắt xà (đai ôm) 
CSV
 Cấu tạo chính của loại chống sét van này là điện trở vilit và khe dập hồ quang. Hai bộ 
phận này đặt nối tiếp nhau, dòng sét qua khe dập tia lửa qua điện trở vilit xuống đất. 
 Điện trở vilit đợc chế tạo từ bột kim cơng hoặc graphic đúc thành hình trụ có bề dày từ
20-30 mm, đờng kính từ 75-100mm chịu đợc dòng điện cờng độ từ 30-40 KA chạy qua mà 
không h hỏng. Điện trở vilit là loại điện trở phi tuyến có đờng đặc tính nh hình vẽ : 
 Khi đặt điện áp vào điện trở là điện áp lới (Uvh ≈ Uđm) thì điện trở vilit có điện trở rất lớn
(Rvl ≈ ∞ ) ngăn không cho dòng tải trên đờng dây tháo xuống đất. Khi da đặt lên điện trở là điện
áp sét, có trị số rất lớn thì điện trở vilit tự động giảm về gần bằng không. Mỗi khe hở dập hồ
quang gồm hai đĩa đồng mỏng dập định hình ép vào tấm mica dày từ (0.5-1)mm dạng hình vàng 
khăn nh hình vẽ, chính tấm mica này tạo nên khe dập tia lửa hồ quang. 
 c. Nguyên lý làm việc : 
 Chống sét van đợc lắp đặt song song với máy phát điện hoặc máy biến áp nh hình vẽ : 
Khi có sét đánh trên trên đờng dây hoặc cảm ứng vào đờng dây tải điện, thì dòng điện sét sẽ lan 
truyền trên đờng dây dới dạng sóng chạy. Sóng sét là loại sóng xung cao tần, độ dốc lớn tốc độ 
biến thiên nhanh, khi xâm nhập vào thanh góp của nhà máy điện hoặc trạm biến áp thì điện áp 
đặt vào máy biến áp và chống sét van sẽ là điện áp sét có trị số rất lớn (nếu không có chống 
sét van bảo vệ thì máy biến áp sẽ bị h hỏng). Khi điện áp đặt vào điện trở vilit là điện áp sét thì 
điện trở vilit tự động giảm về không. Cho nên dòng điện sét đợc tháo qua van chống sét xuống hệ 
thống nối đất. 
Khi đó xem nh chống sét van trở thành một dây dẫn nối đất, đấu song song với máy biến
u
Rvilit
Uđm
0
Mica
Đồng
CSV 
fco
Tải 
áp, vì vậy triệt tiêu đợc điện áp d trên máy biến áp bảo vệ an toàn cho máy biến áp. Sau
khi dòng điện sét đợc tháo xuống đất, điện áp đặt vào van chống sét giảm dần về gần điện áp lới, 
do đó điện trở vilit lại tự động tăng dần trị số, làm cho dòng điện phóng qua các khe hở dập hồ 
quang giảm xuống rất nhỏ, vì vậy hồ quang nhanh chóng bị dập tắt hoàn toàn trong các khe hẹp.
Khi điện áp đặt vào chống sét van giảm dần về bằng điện áp lới thì điện trở vilit tăng lên trị số vô 
cùng lớn, ngăn không cho dòng điện tải tháo xuống đất. Vì vậy chống sét van có tính lựa chọn 
chỉ tháo dòng điện sét xuống đất, ngăn không cho dòng điện tải xuống đất, nên còn đợc gọi là 
van thu sét. Khi lắp đặt chống sét van không đợc để hơi nớc lọt vô trong làm thay đổi đặc tính
của điện trở vilit sẽ mất tác dụng chống sét. 
5.2. Chống sét ống : 
 a. Công dụng : 
 Là một loại khí cụ điện cao áp đợc sử dụng để bảo vệ chống quá điện áp do sét đánh vào 
đờng dây tải điện trung thế cấp điện áp từ (3-35)KV. 
 b. Đặc điểm cấu tạo : các bộ phận chính nh hình vẽ : 
 Là loại chống sét có khe hở. Bộ phận dập hồ quang gồm : Khe hở trong d1 đợc bao bọc
xung quanh bằng vật liệu sinh khí, đặt trong ống sinh khí 2 chế tạo từ chất phi brôbakêtit hoặc 
chất dẻo viniplast. Một đầu ống có nắp kim loại giữ điện cực thanh 7 đầu còn lại lắp điện cực 
hình xuyến 6, trên điện cực hình xuyến có gắn lá thép lỡi gà 5 để chỉ thị tình trạng làm việc của 
chống sét ống. Khe hở ngoài d2 giữa điện cực kim loại 3 và 4 có tác dụng cách ly thân ống chống 
sét với đờng dây để không bị h hỏng và tổn hao do dòng điện rò. 
1. Nắp kim loại 
2. ống sinh khí 
3. Điện cực kim loại 
4. Điện cực kim loại 
5. Lỡi gà chỉ thị 
6. Điện cực hình xuyến 
7. Điện cực kim loại 
8. Cực bắt dây nối đất 
c. Nguyên lý làm việc : 
ở trạng thái bình thờng đờng dây dẫn điện cách điện với đất nhờ khe hở trong d1 và khe hở 
ngoài d2. Khoảng cách giữa các điện cực của các khe hở d1 và d2 phụ thuộc vào loại chống sét
ống và cấp điện áp của đờng dây. 
Khi có sét đánh trực tiếp vào đờng dây hoặc sóng sét cảm ứng vào đờng day tải điện, thì điện áp 
giữa đờng dây và mặt đất tăng lên gấp nhiều lần điện áp định mức làm cho điện trờng giữa các 
)(
)( 21
↑↑⇒+= EUdd
UE
d1
d2
d1
d2
1
3
4
2
78
5
6
khe hở tăng d1 và d2 lên rất lớn 
Khi E ≥ Ei (Ei là giới hạn điện trờng ion hoá) thì lớp không khí giữa các khe hở d1, d2 bị
ion hoá do va chạm, gây ra phóng điện qua các khe hở d1 và d2. Vì vậy năng lợng sét trên đờng 
dây đợc tháo xuống đất làm cho biên độ sóng sét trên đờng dây giảm đi nhanh chóng, trở về trạng 
thái bình thờng, do đó cách điện của đờng dây với đất không bị h hỏng. Trong quá trình phóng 
điện qua khe hở d1 hồ quang đốt nóng chất sinh khí làm cho chất sinh khí bị phân tích do nhiệt, 
chuyển từ thể rắn sang thể hơi do đó áp suất trong ống sinh khí tăng lên rất lớn, có thể đạt tới 
hàng chục at thổi dập tắt tia hồ quang. Sản phẩm cháy khí màu đỏ phụt ra ngoài theo lỗ hở của 
cực điện hình xuyến, đẩy lá thép lỡi gà 5 bật khỏi vị trí đóng. Khi đi kiểm tra đờng dây thấy lá 
thép lỡi gà bật lệch ra ngoài, thì ngời quản lý biết đợc chống sét ống đã tác động. Thời gian 
phóng điện và dập hồ quang của chống sét ống không quá 0,02s. Sau nhiều lần chống sét ống tác 
động, lớp vật liệu sinh khí sẽ bị mòn dần. Khi kiểm tra nếu thấy mòn quá giới hạn cho phép thì 
phải thay chống sét ống mới. 
d. Phạm vi sử dụng : 
Chống sét ống chủ yếu dùng để bảo vệ chống sét cho đờng dây trung thế : Uđm = (3-35)
KV. Ngoài ra chống sét ống còn đợc chế tạo đến cấp điện áp 110KV để sử dụng chống sét tăng c-
ờng cho trạm biến áp hoặc nhà máy điện có cấp điện áp tơng ứng, ở những vùng thờng có mật độ 
sét lớn, nhàm mục đích giảm biên độ sóng sét lan truyền trên đờng dây vào trạm biến áp hoặc 
nhà máy điện, để hạn chế tình trạng làm việc quá tải cho chống sét van. 
Thờng đợc lắp đặt trên đờng dây cách nhà máy điện và trạm biến áp từ (100-300)m. 
e. u nhợc điểm : 
- u điểm : cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, dễ lắp đặt, dễ kiểm tra và quản lý. 
- Nhợc điểm : do khe hở d1 và d2 nên chỉ khi E ≥ Ei thì chống sét mới tác động vì vậy điện áp 
d trên đờng dây vẫn còn khá lớn. 
Trong quá trình vận hành điện cực 3 và 4 có thể bị xê dịch do nhiều nguyên nhân làm thay đổi 
khoảng cách d2. Dẫn tới làm tăng giá trị điện áp d khi quá điện áp trên đờng dây. Vì những nhợc 
điểm cơ bản trên cho nên chống sét ống không đợc dùng để bảo vệ chống sét lan truyền từ đờng 
dây vào trạm biến áp hoặc nhà máy điện là những thiết bị quan trọng và nhạy cảm. 
f. Vị trí lắp đặt : 
d2
d1
3-35KV
PT
PT1
PT2
30
0m
PBM
PT
30
0m
PT2
PT1
d2
d1
6-10KV
PTB
PBC
PTB
PTB
PTB
6-20 KV
35-110KV
PBC
Nếu lắp đặt ở cùng một vị trí trên cả 3 pha thì tiết kiệm đợc dây nối đất và cọc tiếppp đ
nhng nguy cơ gây ngắn mạch khi cả 3 chống sét ống cùng tác động sẽ tăng lên. 
Nếu mỗi khoảng cột chỉ lắp một chống sét ống, muốn lắp hết trên cả 3 pha phải hết 3 
khoảng cột liên tiếp, thì sẽ giảm đợc nguy cơ ngắn mạch khi co tác động, nhng chi phí cho cọc
tiếp đất và dây nối đất tăng. 
Ô6 mỏ phóng điện 
6.1. Công dụng: 
 Mỏ phóng điện là một loại khí cụ điện cao áp có thể đợc sử dụng để bảo vệ chóng quá 
điện áp do sét đánh vào đờng dây tải điện đã lắp đặt hệ thống tự động đóng lặp lại. 
6.2. Cấu tạo: nh hình vẽ 
 Khoảng cách giữa hai đầu mỏ phóng phụ thuộc vào cấp điện áp của đờng dây tải điện. 
1. Sứ cách điện 
2. Kẹp bắt dây 
3. 
Dây dẫn 
4. Mỏ phóng 
5. Dây nối đất 
Loại chống sét ống Khoảng cách d2 
PT6 
PT10 
PT3 
(10-15)mm 
(15-20)mm 
(20-25)mm 
6.3. Nguyên lý làm việc: 
 Đợc chế tạo dựa trên nguyên lý hiệu ứng mũi nhọn, bình thờng đờng dây tải điện cách
điện với mặt đất qua khe hở của mỏ phóng. 
 Khi có sét đánh vào đờng dây, thì điện áp trên đờng dây và mặt đất tăng lên gấp nhiều lần 
điện áp định mức, làm cho điện trờng E giữa khe hở của mỏ phóng tăng lên có thể đạt tới 107-
108 V/cm. Dới tác dụng của điện trờng ở mỗi đầu mỏ phóng, mật độ điện tích cùng dấu trên một 
đơn vị diện tích tập trung rất lớn, chúng đẩy nhau làm tăng khả năng giải phóng điện tích tự do ra 
khỏi đầu điện cực mũi nhọn, cho nên khoảng không khí giữa hai đầu mỏ phóng tập trung mật độ 
điện tích tự do đợc giải phóng ra rất nhiều, chúng chuyển động ở vận tốc cao, gây ra ion hoá va 
chạm các phân tử khí, làm phóng điện giữa hai đầu mỏ phóng. Quá trình xảy ra phóng điện giữa 
hai đầu mỏ phóng năng lợng sét trên đờng dây đợc tháo xuống đất, tới cờng độ điện trờng giữa 
hai đầu mỏ phóng E < Ei thì kết thúc quá trình phóng điện. Khi đó TĐL điều khiển máy cắt đóng 
điện lại cho đờng dây. 
6.4. Vị trí lắp đặt: 
6.5. u nhợc điểm: 
- u điểm: cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt, giá thành thấp so với chống sét ống. 
- Nhợc điểm: mỏ phóng điện không có bộ phận dập tắt hồ quang cho nên khi mỏ phóng, phóng 
điện thời gian bị kéo dài, gây ra sự cố ngắn mạch vĩnh viễn, làm cho máy cắt đờng dây tác
động, cắt đờng dây đang vận hành ra khỏi hệ thống điện, do đó đờng dây phải trang bị thiết bị 
TĐL. Khi có sét điện áp d giữa hai đầu mỏ phóng còn lớn. 
Đ−ờng dây có TĐL