Tai Lieu Dao Tao Thi Nghiem Dien
-
Upload
nguyen-quoc-vuong -
Category
Documents
-
view
998 -
download
16
Transcript of Tai Lieu Dao Tao Thi Nghiem Dien
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 1 Tổng quan chung về công tác thử nghiệm điện
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
1 Tổng quan chung về công tác thử nghiệm điện.................................................... 1
1.1 Mục đích, ý nghĩa công tác bảo dưỡng, thử nghiệm thiết bị điện................... 1 1.1.1 Mục đích của công tác bảo dưỡng, thử nghiệm thiết bị điện................... 1 1.1.2 Ý nghĩa của công tác thử nghiệm điện ................................................... 2
1.2 Các loại thử nghiệm thiết bị điện ................................................................. 2 1.2.1 Các thử nghiệm tại nhà chế tạo .............................................................. 2 1.2.2 Các thử nghiệm sau khi lắp đặt .............................................................. 3 1.2.3 Các thử nghiệm định kỳ trong vận hành................................................. 4
1.3 Các qui định về công tác thử nghiệm điện..................................................... 7 1.3.1 Các quy định chung ............................................................................... 7 1.3.2 Chức năng và nhiệm vụ cơ bản của đội ngũ thử nghiệm điện................. 9
1.4 Các chế độ bảo dưỡng thiết bị điện ............................................................... 9 1.4.1 Chế độ kiểm tra, bảo dưỡng khi cần..................................................... 10 1.4.2 Chế độ bảo dưỡng dự phòng theo kế hoạch.......................................... 11 1.4.3 Chế độ bảo dưỡng nâng cao độ tin cậy vận hành của thiết bị ............... 11
1.5 Chương trình bảo dưỡng và thử nghiệm thiết bị điện .................................. 11
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
1 Tổng quan chung về công tác thử nghiệm điện
1.1 Mục đích, ý nghĩa công tác bảo dưỡng, thử nghiệm thiết bị điện
1.1.1 Mục đích của công tác bảo dưỡng, thử nghiệm thiết bị điện
Sự vận hành an toàn của hệ thống điện phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng
vận hành của các phần tử thiết bị trong hệ thống điện. Chất lượng vận hành của thiết bị
lại được quyết định bởi chất lượng, các đặc tính cơ, điện, nhiệt, hóa và tuổi thọ của các
vật liệu sử dụng làm kết cấu cách điện của thiết bị điện. Ðể đạt được yêu cầu về sự vận
hành tin cậy của thiết bị điện, cũng như của hệ thống điện, cần phải phối hợp áp dụng
nhiều giải pháp khác nhau bao gồm:
a) Nghiên cứu chế tạo các vật liệu cách điện mới có các tính năng cơ, điện,
nhiệt, hóa ngày càng ưu việt đảm bảo làm việc an toàn trong các điều
kiện làm việc với các ứng suất điện, cơ ngày càng cao.
b) Chọn lựa vật liệu cách điện phù hợp trong quá trình chế tạo thiết bị đảm
bảo các điều kiện làm việc về dòng điện, điện áp ngày càng cao trong hệ
thống cũng như các điều kiện khắc nghiệt khác của môi trường như nhiệt
độ, độ ẩm, sương muối, độ nhiễm bẩn ...
c) Khi thiết kế cách điện phải phân tích điều kiện vận hành và các tác dụng
ngẫu nhiên bên ngoài, lựa chọn cấu trúc hợp lý và qui định chế độ làm
việc của thiết bị.
d) Khi chế tạo, phải dùng vật liệu cách điện thích hợp, có phẩm chất cao và
quá trình công nghệ hoàn thiện.
Tuy nhiên, các biện pháp trên chưa đủ để đảm bảo an toàn cách điện theo
yêu cầu. Trong quá trình sản xuất và sử dụng hàng loạt, trang thiết bị điện áp cao khó
tránh khỏi xuất hiện những khuyết tật trong cách điện, với một xác suất nhất định nào
đó, do những sai sót trong chế tạo, vận chuyển, lắp ráp hoặc trong thời gian vận hành
cũng như do những tác nhân bên ngoài chưa lường trước được. Ðể giảm thấp một cách
đáng kể xác suất sự cố do hư hỏng cách điện, cần phải áp dụng một hệ thống kiểm tra,
thử nghiệm chất lượng kết cấu cách điện bằng nhiều công đoạn với nhiều thử nghiệm
khác nhau trong quá trình chế tạo, kiểm tra xuất xưởng, đóng điện nghiệm thu sau khi
lắp đặt cũng như định kỳ thử nghiệm trong quá trình vận hành để đảm bảo sự làm việc
tin cậy của thiết bị.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
1.1.2 Ý nghĩa của công tác thử nghiệm điện
Sự áp dụng hệ thống kiểm tra thử nghiệm điện có nhiều ý nghĩa tích cực
trong vận hành hệ thống điện, cụ thể là:
Ðây là biện pháp hợp lý về mặt kinh tế để nâng cao sự an toàn của cách điện
vì trong phần lớn các trường hợp tổng chi phí để thực hiện biện pháp này cộng với các
chi phí cho sự sửa chữa hay thay thế những kết cấu cách điện không đạt yêu cầu phát
hiện được sau khi kiểm tra thử nghiệm nhỏ hơn nhiều các tổn thất do các sự cố gây
nên bởi sự hư hỏng cách điện, dẫn đến hư hỏng thiết bị làm gián đoạn vận hành hệ
thống điện.
Xét riêng rẽ ở từng thiết bị, biện pháp kiểm tra, thử nghiệm phát hiện các
khuyết tật (không thể chấp nhận được) để có thể kịp thời bảo dưỡng, sửa chữa, thay
thế cũng đem lại hiệu quả trong vận hành. Tuy nhiên, hiệu quả kinh tế của hệ thống
kiểm tra, thử nghiệm này chỉ có được khi số các chi tiết bị loại bỏ qua quá trình kiểm
tra, thử nghiệm không nhiều, chiếm tỉ lệ nhỏ trong giá thành thiết bị. Trong trường hợp
ngược lại, việc thay thế thiết bị mới, loại bỏ các thiết bị cũ sẽ đem lại hiệu quả kinh tế
hơn.
Sự áp dụng hệ thống kiểm tra không giảm thấp yêu cầu đối với chất lượng
chế tạo. Ngược lại, qua kiểm tra thử nghiệm, cho phép phát hiện những chỗ chưa hợp
lý trong thiết kế và trong công nghệ chế tạo, để sửa đổi thích hợp và hoàn thiện.
1.2 Các loại thử nghiệm thiết bị điện
Hệ thống các công đoạn thử nghiệm kiểm tra đối với các thiết bị được áp
dụng trong thực tế hiện nay bao gồm các bước sau:
1.2.1 Các thử nghiệm tại nhà chế tạo
Thử nghiệm thiết bị điện tại nhà chế tạo là công đoạn quan trọng nhất trong
hệ thống các công đoạn thử nghiệm thiết bị điện. Nhiều hạng mục thử nghiệm thiết bị
điện thường yêu cầu tạo ra các điện áp cao, các dòng điện lớn, cũng như các yêu cầu
nghiêm ngặt khác về thời gian, dạng sóng ... nên chi phí cho việc đầu tư cho thiết bị
thử rất lớn và chỉ có các nhà chế tạo mới có khả năng thực hiện. Ngoài ra, nhiều hạng
mục thử nghiệm phá hỏng mẫu thử nên phát sinh chi phí sản xuất đáng kể cho công tác
thử nghiệm này.
Do vậy, các hiệp hội liên quan về kỹ thuật điện như IEC, ANSI ... đã có
nhiều nghiên cứu, thảo luận để đưa ra các tiêu chuẩn thử nghiệm thống nhất chung cho
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
các nhà sản xuất tuân thủ trong chế tạo thiết bị điện nhằm đảm bảo sự dung hòa hợp lý
về yêu cầu chất lượng của người mua và giá thành sản xuất thiết bị. Hệ thống các tiêu
chuẩn thử nghiệm của các hiệp hội nêu trên cũng là cơ sở thống nhất cho các nhà sản
xuất thiết bị đáp ứng các yêu cầu của người sử dụng. Trên cơ sở các hệ thống tiêu
chuẩn này, các Quốc gia, các Công ty Ðiện lực cũng đưa ra các hệ thống tiêu chuẩn
thí nghiệm thiết bị điện của Quốc gia, của Công ty Ðiện lực nhằm đảm bảo thiết bị
vận hành phù hợp trong điều kiện thực tế của hệ thống điện của mình.
Thử nghiệm thiết bị tại nhà chế tạo bao gồm các thử nghiệm:
- Thử nghiệm chủng loại (Type tests) hay còn có tên gọi thử nghiệm thiết kế
(Design Tests).
- Thử nghiệm thông lệ (Routine Tests) hay còn có tên gọi thử nghiệm xuất
xưởng (Production Tests).
- Ngoài ra, trong một số trường hợp theo yêu cầu đặc biệt của khách hàng,
nhà chế tạo còn thực hiện các thử nghiệm gọi là thử nghiệm đặc biệt
(Special Test). Các loại thử nghiệm nêu trên đều được qui định cụ thể cho
từng loại thiết bị trong các tiêu chuẩn IEC và ANSI.
Công tác thử nghiệm của nhà sản xuất bao gồm thử nghiệm các chi tiết, các
phần tử cấu thành và thử nghiệm tổng thể thiết bị. Các chi tiết, các phần tử cấu thành
và thiết bị tổng thể đều được tiến hành qua các bước thử nghiệm chủng loại, thử
nghiệm xuất xưởng.
Một kết cấu cách điện mới, trước khi đưa vào sản xuất hàng loạt phải qua
các thử nghiệm qui định theo các tiêu chuẩn tương ứng để kiểm tra mọi mặt về khả
năng làm việc của nó trong các điều kiện đã cho.
Kết cấu cách điện của trang thiết bị cao áp chế tạo xong, phải qua thử
nghiệm nghiệm thu ở ngay tại nhà máy chế tạo sau đó tại nơi vận hành, sau khi hoàn
thành việc lắp ráp và các công việc chuẩn bị khác, phải qua thử nghiệm kiểm tra trước
khi vận hành.
1.2.2 Các thử nghiệm sau khi lắp đặt
Các thiết bị sau khi được lắp đặt tại hiện trường phải được thử nghiệm
nghiệm thu trước khi đóng điện đưa vào vận hành trong hệ thống. Các thử nghiệm này
được gọi là các thử nghiệm tại hiện trường (Site tests). Ðối với các nhà máy, các hệ
thống lớn, sẽ thực hiện thử nghiệm nghiệm thu chạy thử tổng hợp toàn hệ thống
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
(Commisioning tests). Mục đích của các thử nghiệm này nhằm loại trừ các sai sót
không được phát hiện trong quá trình chế tạo đối với từng sản phẩm riêng rẽ, loại bỏ
các sai sót trong quá trình vận chuyển, lắp đặt. Ngoài ra, khi 1 thiết bị mới đưa vào vận
hành trên lưới sẽ có ảnh hưởng đến sự vận chung của toàn lưới, nên các thiết bị này
phải được thử nghiệm kiểm tra nghiêm ngặt nhằm hạn chế thấp nhất việc hư hỏng thiết
bị, gây ảnh hưởng đến sự vận hành chung của hệ thống.
Nhìn chung, các thiết bị điện đã được thử nghiệm trước khi xuất xưởng.
Trước khi đóng điện thiết bị điện đưa vào vận hành cần tiến hành thử nghiệm nhằm
mục đích đánh giá chính xác tính năng của thiết bị sau khi lắp đặt so với giá trị định
mức và đánh giá kết quả của công tác lắp đặt toàn hệ thống. Việc thử nghiệm thiết bị
điện thường được tiến hành tại chỗ ngay sau khi lắp đặt, hiệu chỉnh thiết bị, Thử
nghiệm nghiệm thu được thực hiện đối với thiết bị mới lắp đặt trước khi đóng điện.
Theo khuyến cáo của các nhà chế tạo, thử nghiệm này thường được tiến hành với mức
điện áp 80% điện áp thử nghiệm xuất xưởng.
Khối lượng, tiêu chuẩn thử nghiệm của các thử nghiệm tại hiện trường phụ
thuộc vào tiêu chuẩn cụ thể của từng Quốc gia, từng Công ty Ðiện lực. Tuy vậy, các
Quốc gia, hay các Công ty Ðiện lực cũng tham khảo theo các hệ thống tiêu chuẩn
chung, các khuyến cáo, tư vấn của nhà sản xuất khi qui định Khối lượng, tiêu chuẩn
thử nghiệm của các thử nghiệm tại hiện trường của mình.
1.2.3 Các thử nghiệm định kỳ trong vận hành
Trong quá trình vận hành, tình trạng của cách điện phải được định kỳ kiểm
tra bằng các thử nghiệm phòng ngừa và thử nghiệm sau sửa chữa.
Nhờ thử nghiệm phòng ngừa, tiến hành định kỳ, có thể phát hiện được những
khuyết tật (ẩm, nứt, bọc khí) xuất hiện trong vận hành do nhiều nguyên nhân, kể cả
những nhân tố ngẫu nhiên chưa lường trước được và những khuyết tật do cách điện già
cỗi tự nhiên trong quá trình làm việc lâu dài.
Nếu phát hiện kịp thời những khuyết tật thì trong nhiều trường hợp có thể
phục hồi lại tình trạng cách điện hay thay đổi cách điện (trong điều kiện có thể) để
ngăn ngừa sự cố, bảo đảm sự làm việc an toàn và liên tục của trang thiết bị điện.
Thử nghiệm bảo dưỡng dự phòng được tiến hành đều đặn trong suốt thời hạn
sử dụng của thiết bị. Thử nghiệm bảo dưỡng dự phòng được tiến hành ở điện áp 60%
giá trị điện áp thử nghiệm xuất xưởng. Các thử nghiệm này được chia thành hai loại:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
thử nghiệm trước khi bảo dưỡng và thử nghiệm sau khi bảo dưỡng nhằm so sánh đánh
giá kết quả của công tác bảo dưỡng.
Nhiệm vụ của kiểm tra phòng ngừa cũng còn bao gồm cả các biện pháp sửa
chữa, phục hồi cách điện có dấu hiệu suy giảm tính năng, nhằm nâng cao thời gian
phục vụ của trang thiết bị điện và giảm thấp những khả năng có thể gây nên sự cố (như
sấy, làm sạch...)
Khối lượng, phương pháp và tiêu chuẩn kiểm tra thử nghiệm được qui định
bởi các tiêu chuẩn nhà nước, các điều kiện kỹ thuật, kinh tế nơi vận hành và các qui
trình kỹ thuật vận hành các trang thiết bị tương ứng. Bởi vì hiệu quả thử nghiệm, hay
là xác suất phát hiện đúng đắn cách điện bị khuyết tật phụ thuộc vào phương pháp thử
nghiệm, phẩm chất của dụng cụ đo, cũng như các tiêu chuẩn định trước, đặc trưng cho
cách điện bình thường và cách điện khuyết tật.
Hiện nay, khối lượng thử nghiệm, chu kỳ tiến hành và các tiêu chuẩn chấp
nhận hoặc loại bỏ được xác định bằng thực nghiệm và không ngừng được nghiên cứu
để ngày càng hoàn thiện.
Các phương pháp được áp dụng ở tất cả các loại thử nghiệm có thể phân loại
như sau:
Thử nghiệm bằng điện áp tăng cao, có khả năng phá hủy (xuyên thủng) cách
điện khuyết tật.
Thử nghiệm ở điện áp làm việc hoặc điện áp tăng cao nhưng với xác suất
xuyên thủng bé như đo tổn hao điện môi và đặc tính phóng điện cục bộ ở điện áp xấp
xỉ điện áp làm việc.
Thử nghiệm không hư hỏng, như đo hệ số tổn hao và đo điện trở rò, hệ số
hấp thụ, đo các đặc tính điện dung ở điện áp thấp và các phương pháp kiểm tra không
điện.
Thực ra, đối với phần lớn các kết cấu cách điện cao áp, giữa điện áp xuyên
thủng và các thông số đặc trưng khác của cách điện không có quan hệ toán học rõ ràng
và chặt chẽ. Tuy nhiên, kinh nghiệm vận hành cho thấy rằng, các thông số đặc trưng
cho cách điện ngày càng kém là một biểu hiện của sự xuất hiện và tiếp tục phát triển
của các loại khuyết tật trong cách điện và do đó điện áp phóng điện xuyên thủng cũng
ngày càng giảm. Do đó, bằng các thử nghiệm không hư hỏng có thể phát hiện kịp thời
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
các khuyết tật và kịp thời đình chỉ sự làm việc của nó trước khi bị phá hủy hay gây sự
cố.
Các phương pháp kiểm tra, thử nghiệm khác nhau nhằm phát hiện những
khuyết tật khác nhau về tính chất của kết cấu cách điện. Ðồng thời phải áp dụng nhiều
loại thử nghiệm khác nhau, trước hết là các thử nghiệm không hư hỏng và sau khi cách
điện đã được phục hồi, sửa chữa mới thử nghiệm bằng điện áp tăng cao với biên độ
thấp hơn so với thử nghiệm xuất xưởng.
Những khuyết tật trong cách điện có thể tạm chia thành hai nhóm: khuyết tật
tập trung và phần bố rãi. Khuyết tật tập trung có kích thước bé, ví dụ những hư hỏng
cơ giới như rạn nứt hay những bọc khí. Khuyết tập phân bố rãi chiếm một thể tích hay
một diện tích đáng kể như ẩm, bụi bẩn trên bề mặt...
Những hư hỏng do chất lượng chế tạo thiết bị, do lắp ráp cần được phát hiện
và khắc phục kịp thời để đảm bảo cho thiết bị làm việc tin cậy. Phát hiện kịp thời
những thiếu sót là một trong những nhiệm vụ chính của người làm công tác bảo
dưỡng, thử nghiệm và hiệu chỉnh. Khi kiểm tra, bảo dưỡng, thử nghiệm và hiệu chỉnh,
ngoài việc xác định các thiết bị có phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật và thiết kế hay
không, còn phải đánh giá khả năng đưa các thiết bị điện vào làm việc và tiến hành hiệu
chỉnh tất cả các trang bị điều khiển, bảo vệ rơ le và tự động của các thiết bị đó.
Bên cạnh đó, sau khi được lắp đặt và đưa vào vận hành, sử dụng, các thiết bị
điện đã có nguy cơ bị hư hỏng và cần được kiểm tra, khắc phục kịp thời. Ðây là hiện
tượng bình thường bởi vì thiết bị điện là tập hợp của nhiều chi tiết điện từ, điện tử, cơ
khí, thủy lực, khí nén... được bố trí trong môi trường chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, độ
ẩm, mưa, gió, bão... Mặt khác trong quá trình vận hành, sử dụng, điều kiện làm việc
của thiết bị điện luôn có sự thay đổi về phụ tải, có sự bố trí lại mạch điện hoặc bổ
sung thêm thiết bị mà nhiều khi chưa được xem xét tổng thể trong thiết kế ban đầu.
Ngoài ra, sự lựa chọn đặc tính kỹ thuật thiết bị không đúng, sự chỉnh định sai các thiết
bị đo lường điều khiển, chỉ thị, sự vận hành không đúng qui trình kỹ thuật... cũng là
các nguyên nhân gây sự cố hư hỏng thiết bị. Tất cả các yếu tố kể trên gây ảnh hưởng
xấu đến sự làm việc bình thường của toàn hệ thống.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
1.3 Các qui định về công tác thử nghiệm điện
1.3.1 Các quy định chung
Phương pháp cơ bản để đánh giá tình trạng các thiết bị điện mới vừa được
lắp đặt xong và chuẩn bị đưa vào vận hành là kiểm tra, đo lường và so sánh các kết
quả này với những trị số cho phép được qui định thành tiêu chuẩn. Những qui định
chung về công tác thử nghiệm như sau:
1. Công tác thử nghiệm, nghiệm thu bàn giao các thiết bị điện phải tuân thủ
theo tiêu chuẩn ngành TCN-26-87 “Khối lượng và tiêu chuẩn thử nghiệm, nghiệm thu,
bàn giao các thiết bị điện” ban hành kèm quyết định số 48 NL/KHKT ngày 14/03/87.
Khi tiến hành thử nghiệm, nghiệm thu bàn giao các thiết bị điện mà khối lượng và tiêu
chuẩn khác với những qui định trong tiêu chuẩn nêu trên thì phải theo hướng dẫn
riêng của nhà chế tạo.
2. Thiết bị rơle bảo vệ và tự động ở các nhà máy điện và các trạm biến áp
được kiểm tra theo qui định riêng.
3. Ngoài những thử nghiệm, nghiệm thu bàn giao về phần điện của các thiết
bị điện đã qui định trong các tiêu chuẩn, tất cả các thiết bị điện còn phải kiểm tra sự
hoạt động của phần cơ theo hướng dẫn của nhà máy chế tạo.
4. Việc kết luận về sự hoàn hảo của thiết bị khi đưa vào vận hành phải được
dựa trên cơ sở xem xét kết quả các thử nghiệm liên quan đến thiết bị đó.
5. Mọi việc đo lường, thử nghiệm chạy thử theo các tài liệu hướng dẫn của
nhà máy chế tạo, theo các tiêu chuẩn, hướng dẫn hiện hành trước khi đưa thiết bị điện
vào vận hành cần phải lập đầy đủ các biên bản theo qui định.
6. Việc thử nghiệm điện áp tăng cao là bắt buộc đối với các thiết bị điện áp
từ 35kV trở xuống. Khi có đủ thiết bị thử nghiệm thì phải tiến hành cả đối với các thiết
bị điện áp cao hơn 35kV.
7. Khi các vật cách điện và thiết bị có điện áp danh định cao hơn điện áp vận
hành, chúng có thể được thử nghiệm với điện áp tăng cao theo tiêu chuẩn phù hợp với
cấp cách điện ở điện áp vận hành.
8. Thử nghiệm cách điện của các khí cụ điện bằng điện áp tăng cao tần số
công nghiệp thông thường phải được tiến hành đồng thời với việc thử nghiệm cách
điện thanh cái thiết bị phân phối. Khi đó trị số điện áp thử nghiệm được phép lấy theo
tiêu chuẩn đối với thiết bị có điện áp thử nghiệm nhỏ nhất.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
9. Khi tiến hành thử nghiệm cách điện của thiết bị bằng điện áp tăng cao tần
số công nghiệp phải xem xét đánh giá cẩn thận tình trạng cách điện bằng những
phương pháp khác.
10. Việc thử nghiệm cách điện bằng điện áp 1000V (đối với các thiết bị hạ
thế 220/380V) tần số công nghiệp có thể thay thế bằng cách đo giá trị của điện trở
cách điện trong một phút bằng Mêgômet 2500V. Nếu như giá trị điện trở nhỏ hơn tiêu
chuẩn qui định thì việc thử nghiệm bằng điện áp tăng cao tần số công nghiệp là bắt
buộc.
11. Trong các tiêu chuẩn thử nghiệm, nghiệm thu bàn giao thiết bị điện dùng
các thuật ngữ dưới đây:
- Ðiện áp thử nghiệm tần số công nghiệp (tần số nguồn): Là trị số hiệu dụng
của điện áp xoay chiều hình sin tần số 50Hz (tần số nguồn) mà cách điện bên trong và
bên ngoài của thiết bị điện cần phải duy trì trong thời gian 1 phút (hoặc 5 phút) trong
điều kiện thử nghiệm xác định.
- Thiết bị điện có cách điện bình thường: Thiết bị điện có cách điện bình
thường là thiết bị đặt trong các trang bị điện chịu tác động của quá điện áp khí quyển
với những biện pháp chống sét thông thường.
- Thiết bị điện có cách điện giảm nhẹ: Là thiết bị điện chỉ dùng ở những
trang bị điện không chịu tác động của quá điện áp khí quyển hoặc phải có biện pháp
chống sét đặc biệt để hạn chế biên độ quá điện áp khí quyển đến trị số không cao hơn
biên độ của điện áp thử nghiệm tần số nguồn.
- Các khí cụ điện: Là các máy cắt ở các cấp điện áp, cầu dao cách ly, tự cách
ly, dao tạo ngắn mạch, cầu chảy, cầu chì tự rơi, các thiết bị chống sét, các cuộn kháng
hạn chế dòng điện điện dung, các vật dẫn điện được che chắn trọn bộ...
- Ðại lượng đo lường phi tiêu chuẩn: Là đại lượng mà giá trị tuyệt đối của nó
không qui định bằng các hướng dẫn tiêu chuẩn. Việc đánh giá trạng thái thiết bị trong
trường hợp này được tiến hành bằng cách so sánh với các số liệu đo lường tương tự ở
cùng một loạt thiết bị có đặc tính tốt hoặc với những kết quả thử nghiệm khác.
- Cấp điện áp của thiết bị điện: Là điện áp danh định của hệ thống điện mà
trong đó thiết bị điện ấy làm việc.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
1.3.2 Chức năng và nhiệm vụ cơ bản của đội ngũ thử nghiệm điện
Cán bộ, công nhân thử nghiệm điện là người trực tiếp sử dụng các phương
tiện, thiết bị, dụng cụ thử nghiệm để xác định chính xác đầy đủ các chỉ tiêu kỹ thuật
của thiết bị để từ đó có đánh giá, kết luận đúng về chất lượng vận hành của thiết bị
đảm bảo đưa thiết bị mới vào làm việc an toàn chắc chắn, cũng như định kỳ kiểm tra,
thử nghiệm phát hiện các sai sót, sự xuống cấp của thiết bị đang vận hành để có giải
pháp ngăn ngừa, xử lý kịp thời.
Cán bộ, công nhân thử nghiệm điện có các nhiệm vụ chính sau:
- Hiểu biết và sử dụng chính xác, thành thạo các máy móc, thiết bị, dụng cụ
đo được trang bị.
- Nắm vững khối lượng và tiêu chuẩn thử nghiệm của các đối tượng thử
nghiệm.
- Hiểu và nắm vững quy trình kỹ thuật an toàn trong công tác thử nghiệm
điện và các quy định an toàn khác liên quan đến thiết bị, đối tượng thử
nghiệm.
- Ðảm bảo sự chính xác của kết quả thử nghiệm, có kết luận sau khi đo đạc
và chịu trách nhiệm về các số liệu và các biên bản, kết luận về kết quả thử
nghiệm do mình thực hiện.
1.4 Các chế độ bảo dưỡng thiết bị điện
Công tác bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm thiết bị điện là hệ thống các
quy trình, quy phạm, thủ tục quản lý, vận hành, giám sát sự hoạt động, bảo dưỡng các
chi tiết của thiết bị, dự báo các hư hỏng có thể xảy ra, đề ra biện pháp thay thế, sửa
chữa các chi tiết có nguy cơ bị hư hỏng, thử nghiệm các đặc tính làm việc của thiết bị.
Với chương trình bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm, mọi rủi ro gây hư hỏng thiết bị,
làm gián đoạn vận hành được phát hiện sớm và có biện pháp khắc phục kịp thời. Nhờ
vậy, hệ thống hoạt động với độ tin cậy và khả năng sẵn sàng làm việc cao. Có thể nói
công tác bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm thiết bị điện cũng giống như việc chăm
sóc y tế, khám bệnh thường xuyên với con người. Phương châm chiến lược thực hiện ở
đây là phòng bệnh hơn chữa bệnh, các thiết bị điện cũng như các bộ phận cơ thể con
người phải được theo dõi thường xuyên và xử lý kịp thời, dự đoán trước các diễn biến
có thể xảy ra.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
Lợi ích của công tác bảo dưỡng dự phòng có thể được đánh giá trực tiếp qua
việc giảm thời gian ngừng hoạt động của thiết bị, giảm chi phí sửa chữa, cải thiện điều
kiện làm việc cho người lao động.
Trong công tác bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm thiết bị điện, yếu tố con
người bao giờ cũng đóng vai trò quyết định. Vì vậy, công tác bảo dưỡng dự phòng và
thử nghiệm thiết bị điện cần quan tâm việc đào tạo toàn diện cho đội ngũ cán bộ kỹ
thuật vận hành sử dụng, cũng như bảo dưỡng, thử nghiệm, hiệu chỉnh.
Các quy tắc cơ bản của hoạt động bảo dưỡng có thể tóm tắt ở 4 yêu cầu sau
đây: Bảo quản thiết bị ở nơi khô ráo, bảo quản thiết bị ở nơi mát mẻ, giữ cho thiết bị
luôn sạch sẽ, giữ cho thiết bị luôn kín...
Chất lượng vận hành thiết bị, độ tin cậy làm việc, xác suất hư hỏng... quyết
định phương pháp tiến hành kiểm tra và chế độ hoạt động bảo dưỡng thiết bị điện. Các
chế độ kiểm tra, bảo dưỡng có thể chia thành các nhóm chính sau:
Chế độ bảo dưỡng cho tới khi hư hỏng
Với chế độ bảo dưỡng này, người ta không cần quan tâm tới việc bảo dưỡng.
Thiết bị làm việc liên tục. Các bộ phận bị xuống cấp chỉ được sửa chữa hay thay thế
khi ảnh hưởng xuống cấp không thể chấp nhận được, điều này đồng nghĩa với hư hỏng
thiết bị. Với hình thức hoạt động này, thiết bị không được dự kiến chỉ báo và ngăn
chặn sự xuống cấp, nhưng hậu quả của sự cố có thể chấp nhận được, hoặc có thiết bị
hoạt động ở chế độ dự phòng sẵn sàng thay thế.
Nhìn chung, các thiết bị điện có độ tin cậy cao và được bố trí bảo vệ có chọn
lọc nên khi một bộ phận bị hư hỏng không làm lây lan sang các bộ phận khác. Nếu
thiết bị hay chi tiết của nó bị hư hỏng sẽ được thay thế kịp thời.
1.4.1 Chế độ kiểm tra, bảo dưỡng khi cần
Việc kiểm tra và bảo dưỡng thiết bị được tiến hành không thường xuyên
hoặc định kỳ theo lịch trình. Các nguy cơ hư hỏng thường được phát hiện sớm và được
sửa chữa kịp thời. Tuy vậy, không có quy định chặt chẽ các khâu cần bảo dưỡng hay
kế hoạch bảo dưỡng một cách chi tiết.
Hình thức hoạt động này thường được áp dụng cho các thiết bị ít quan trọng
về kinh tế và kỹ thuật, sử dụng trong các cơ sở, hệ thống sản xuất nhỏ.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
1.4.2 Chế độ bảo dưỡng dự phòng theo kế hoạch
Hoạt động bảo dưỡng thiết bị cần được tiến hành thường xuyên theo lịch
trình chặt chẽ sau một khoảng thời gian vận hành hoặc sau một số chu trình làm việc
của thiết bị. Quy trình và trình tự bảo dưỡng dựa trên các chỉ dẫn của nhà chế tạo hoặc
các tiêu chuẩn kỹ thuật công nghệ. Công tác bảo dưỡng hoàn toàn có tính chất chu kỳ,
tuy vậy không có ưu tiên đối với một thiết bị hay một bộ phận nào.
Hình thức bảo dưỡng này thường được áp dụng cho các thiết bị quan trọng
về kinh tế và kỹ thuật trong các cơ sở, hệ thống sản xuất lớn.
1.4.3 Chế độ bảo dưỡng nâng cao độ tin cậy vận hành của thiết bị
Ðây là hình thức bảo dưỡng tích cực nhất và khoa học nhất. Quy trình và thủ
tục bảo dưỡng dự phòng được xây dựng một cách chi tiết căn cứ vào các dữ liệu về
xác suất hư hỏng và tuổi thọ của thiết bị nhằm duy trì hoạt động thường xuyên và đảm
bảo năng suất hoạt động cao của thiết bị. Trong quá trình làm việc liên tục cập nhật
các thông tin mới nhất về đối tượng cần bảo dưỡng cũng như các thủ tục và quy trình,
quy phạm mới nhằm phản ảnh kinh nghiệm vận hành và bảo dưỡng của thiết bị và tiến
bộ của khoa học công nghệ. Ðây là hình thức hoạt động bảo dưỡng tiên tiến nhất vì nó
cải thiện sự làm việc an toàn, tin cậy, nâng cao năng suất hoạt động, giảm chi phí vận
hành, bảo dưỡng vì nó chú trọng đến các chi tiết, bộ phận quan trọng nhất, có xác suất
hư hỏng nhiều nhất mà không thực hiện bảo dưỡng, kiểm tra chạy thử tràn lan.
Chương trình bảo dưỡng và thử nghiệm dự phòng đặt trọng tâm vào việc nâng cao độ
tin cậy của thiết bị cũng như đưa ra các dự báo về tình trạng thiết bị và hướng dẫn các
biện pháp xử lý các tình huống.
Với sự phát triển và hoàn thiện của các thiết bị đo lường, giám sát, điều khiển,
các hệ thống chương trình phần mềm tin học công nghiệp, công tác bảo dưỡng và thử
nghiệm được phát hiện và quyết định xử lý kịp thời đảm bảo chất lượng vận hành của
thiết bị.
1.5 Chương trình bảo dưỡng và thử nghiệm thiết bị điện
Ðể khai thác tối ưu nhân lực, thiết bị và nâng cao hiệu quả công tác bảo
dưỡng và thử nghiệm thiết bị điện, công tác bảo dưỡng và thử nghiệm cần được thực
hiện theo các chương trình. Chương trình bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm thiết bị
điện phải thoả mãn các tiêu chuẩn sau đây:
- Phải phù hợp với điều kiện thực tế của hệ thống hiện tại.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
- Phải được ưu tiên nguồn nhân lực, phương tiện vật chất và thiết bị sửa
chữa, đo lường, thử nghiệm.
- Hoạt động bảo dưỡng có ưu tiên cho các hệ thống và thiết bị quan trọng, có
công suất lớn, có ảnh hưởng quyết định đến toàn hệ thống.
- Chương trình bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm phải chú ý đến đặc điểm
của thiết bị và đặc tính của môi trường.
- Chương trình bảo dưỡng dự phòng phải tính đến đặc điểm thực tế của nhà
máy cũng như kinh nghiệm tích lũy tại nhà máy và các cơ sở khác, các tài liệu cẩm
nang kỹ thuật của hãng chế tạo.
- Phải luôn luôn cập nhật các thông tin mới nhất về tình hình sản xuất, lịch
sử vận hành.
- Chương trình bảo dưỡng dự phòng và thử nghiệm phải do các nhân viên kỹ
thuật có trình độ cao đảm nhiệm. Cán bộ kỹ thuật chuyên về công tác bảo dưỡng dự
phòng và thử nghiệm phải được trang bị kiến thức cơ bản về kỹ thuật điện, nắm vững
nguyên lý hoạt động, tính năng và cấu trúc của thiết bị, kỹ thuật bảo dưỡng các bộ
phận, chi tiết, kỹ thuật an toàn điện, các quy trình bảo dưỡng và thử nghiệm thiết bị
điện.
- Ðối với nhiệm vụ bảo dưỡng và thử nghiệm các chi tiết quan trọng phải do
nhân viên kỹ thuật có kinh nghiệm, đã từng xử lý các chi tiết, thiết bị cùng loại tương
tự đảm nhiệm.
Phân tích sơ bộ nguyên nhân xuống cấp hư hỏng thiết bị và tìm biện pháp
khắc phục
Việc nghiên cứu, phân tích nguyên nhân hư hỏng là nhiệm vụ quan trọng của
chương trình bảo dưỡng thiết bị điện. Các bước phân tích chính như sau:
Dự đoán sơ bộ nguyên nhân gây hư hỏng các chi tiết sau khi đã xem xét, kiểm
tra từng bộ phận, ví dụ rơle XX hư hỏng do tiếp điểm bị ăn mòn.
So sánh nguyên nhân hư hỏng dự đoán với các hư hỏng đã từng xảy ra đối với
chi tiết tương tự để xét xem hư hỏng có tính chất hệ thống hay chỉ có tính ngẫu nhiên,
ví dụ hoạt tính hoá học của môi trường có thể là nguyên nhân chính trong trường hợp
tiếp điểm của rơ le bị ăn mòn.
Nếu nguyên nhân gây hư hỏng không có tính hệ thống, tiến hành sửa chữa,
thay thế.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
Nếu vấn đề hư hỏng tính chất hàng loạt cần tiếp xúc với hãng cung cấp thiết bị
để xác định nguyên nhân và tìm biện pháp khắc phục.
Nếu vấn đề hư hỏng có liên quan đến thiết kế hệ thống hoặc ứng dụng thiết bị,
yếu tố môi trường cần hiệu chỉnh hoặc thay thế bằng các chi tiết thích hợp, kiểm tra
toàn hệ thống.
Nếu vấn đề hư hỏng liên quan tới thao tác vận hành cần nhận dạng đúng
nguyên nhân và sửa đổi quy trình vận hành cho thích hợp.
Xác định chính xác nguyên nhân hư hỏng và đề ra các biện pháp khắc phục, kể
cả việc giám sát theo dõi thường xuyên.
Thực hiện thử nghiệm và chỉ báo kết quả sau khi đã tiến hành bảo dưỡng, hiệu
chỉnh.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 2 Tổng quan về công tác bảo trì các thiết bị
và hệ thống công nghệ
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
2 Bảo trì máy móc thiết bị, hệ thống công nghệ thuộc công tác quản lý kỹ thuật điện
lực........................................................................................................................ 1 2.1 Phạm vi công tác bảo trì................................................................................ 1 2.2 Định nghĩa về công tác bảo trì ...................................................................... 1 2.3 Các chức năng và mục đích của công tác bảo trì ........................................... 1 2.4 Tính kinh tế của bảo trì và chính sách cho hoạt động bảo trì ......................... 2 2.5 Lập kế hoạch và tiến độ bảo trì ..................................................................... 4
2.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng và các căn cứ lập kế hoạch bảo trì....................... 4 2.5.2 Các loại bảo trì theo kế hoạch................................................................ 4 2.5.3 Lập kế hoạch bảo trì gồm các nội dung sau............................................ 6
2.6 Phân loại bảo trì............................................................................................ 6 2.6.1 Bảo trì hiệu chỉnh .................................................................................. 7 2.6.2 Bảo trì ngăn ngừa .................................................................................. 8 2.6.3 Bảo trì dự báo ...................................................................................... 11
2.7 Các dạng sửa chữa ...................................................................................... 11 2.8 Cân nhắc các chính sách bảo trì dự phòng................................................... 12 2.9 Các hình thức tổ chức công tác bảo trì trong công ty................................... 13
2.9.1 Hình thức phân tán .............................................................................. 13 2.9.2 Hình thức bảo trì tập trung................................................................... 13 2.9.3 Hình thức hỗn hợp ............................................................................... 14
2.10 Các biện pháp sửa chữa nhanh .................................................................... 14
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
2 Bảo trì máy móc thiết bị, hệ thống công nghệ thuộc công tác quản lý kỹ
thuật điện lực
2.1 Phạm vi công tác bảo trì
Bảo trì là một chức năng của tổ chức sản xuất và có liên quan đến vấn đề bảo
đảm cho công ty hoạt động trong tình trạng “tốt”. Đây là một hoạt động quan trọng
trong các doanh nghiệp, bởi vì nó phải bảo đảm chắc chắn máy móc, thiết bị, nhà
xưởng và các dịch vụ mà các bộ phận khác cần luôn sẵn sàng thực hiện những chức
năng của chúng với chi phí bỏ ra thấp và đạt lợi nhuận tối đa trên nguồn lực đầu tư, dù
cho nguồn lực đầu tư đó đã bỏ vào thiết bị, vật tư, thuê dịch vụ, đào tạo công nhân
viên. . .
Trong nền công nghiệp hiện đại, vấn đề bảo trì càng trở nên quan trọng, chi
phí cho hoạt động bảo trì tăng nhanh và chiếm tỷ trọng đáng kể trong tổng chi phí sản
xuất kinh doanh. Tất cả các yếu tố cấu thành một công ty điện lực đều cần được quan
tâm bảo trì đi từ nhà máy phát điện, đường dây tải điện, trạm biến áp siêu cao - cao -
trung thế và các hệ thống hạ thế. . . đến những nội dung bảo trì nhà xưởng, mặt bằng,
máy móc thiết bị, hệ thống thải phế liệu, điều hòa không khí, máy văn phòng, hệ thống
phụ trợ, phân phối kinh doanh điện năng và các hệ thống phục vụ. . . ngoài ra công tác
bảo trì còn cần phải quan tâm đến việc kiểm tra việc quản lý sử dụng năng lượng, tính
an toàn, và hiệu quả của các nguồn năng lượng. . .
2.2 Định nghĩa về công tác bảo trì
Theo ấn bản số 271-IEC:
Bảo trì là sự phối hợp của tất cả các hoạt động kỹ thuật và hành chính tương
ứng nhằm đạt được những chuẩn mực mà thiết bị đã được thiết lập trước đó hoặc tái
phục hồi thiết bị sang một trạng thái mà trong trạng thái đó nó có thể thực hiện được
các chức năng theo yêu cấu
2.3 Các chức năng và mục đích của công tác bảo trì
Các chức năng và mục đích chính gồm:
1. Duy trì tốt điều kiện vận hành của các thiết bị nhằm bảo đảm sự đáp ứng
của thiết bị đó theo các mức yêu cầu chung trong vận hành, nghĩa là:
2. Bảo đảm các thiết bị hiện có của nhà máy, hệ thống truyền tải, phân
phối. . . bảo đảm cho các tính năng kỹ thuật của nó đáp ứng yêu cầu vận
hành liên tục, an toàn, tin cây.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
3. Phục hồi thiết bị về trạng thái ban đầu và qua đó thiết bị có thể phục hồi
lại tuổi thọ vận hành như kỳ nghiệm thu có chất lượng tốt ban đầu.
4. Tiết giảm chi phí mang lại hiệu quả sản xuất kinh doanh.
5. Tạo niềm tin cho công nhân trong môi trường làm việc an toàn.
6. Đảm bảo yếu tố môi trường phục vụ cho sản xuất và an toàn cho xã hội:
Bảo trì nhà xưởng công cụ sản xuất và mặt bằng của các khu vực vận
hành bảo đảm cơ sở sản xuất an toàn, phong quang, gọn sạch, tạo môi
trường, điều kiện thuận lợi cho vận hành khai thác khu vực sản xuất. . .,
đồng thời: hạn chế ô nhiễm, giảm tiếng ồn. . ., qua đó DN thực hiện tốt
vai trò - trách nhiệm mà xã hội yêu cầu.
7. Tăng cường cho hệ thống dịch vụ: các hệ thống dịch vụ, hệ thống phân
phối năng lượng trực tiếp đến khách hàng (các trạm phân phối hạ thế -
đ/cáp - công tơ, máy biến áp, bộ phận treo tháo, ghi chữ, thanh toán, xử
lý sự cố) bảo đảm độ tin cậy, hiệu quả, an toàn, tạo niềm tin cho khách
hàng lẫn công nhân viên điện lực.
8. An toàn: Hạn chế rủi ro, hỏng hóc, cháy, nổ. . .
9. Trong công tác bảo trì nhiều công việc chuyên môn có thể giao cho người
nhận thầu bên ngoài đảm nhận (như xây dựng mới hay sửa chữa lớn,
hoặc áp dụng với các thiết bị chuyên biệt như thang máy, thiết bị văn
phòng, kích cẩu, vận chuyển các thiết bị siêu trường siêu trọng như máy
biến áp, máy phát, tuốc bin. . .)
2.4 Tính kinh tế của bảo trì và chính sách cho hoạt động bảo trì
Bảo trì là một công việc tốn kém. Khi một thiết bị hay một dây chuyền sản
xuất, một hệ thống phục vụ ngừng hoạt động là công nhân viên không có việc làm, sản
lượng giảm sút, khách hàng mất niềm tin, mất khách hàng, doanh nghiệp mất vị thế
trên thương trường. . . dù các phương pháp bảo trì ngày càng được cải tiến nhiều song
chi phí cho việc bảo trì cũng rất lớn.
Các yếu tố kinh tế thích đáng khi xây dựng chính sách bảo trì, cần cân nhắc
trên những câu hỏi chủ yếu sau:
1. Mức độ bảo trì cần thiết đến đâu ?.
2. Qui mô của tổ chức bảo trì như thế nào ?.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
3. Làm thế nào cho tổ chức bảo trì theo kịp các yêu cầu hiện đại hóa ?. Khả
năng phục vụ của các máy móc thiết bị cho nhu cầu của con người về
chất lượng ngày càng cao và phức tạp như thế nào ?.
4. Cơ cấu tổ chức của hệ thống bảo trì thế nào ?. Mức độ tập trung và phi
tập trung hóa đến đâu ?.
5. Nên hình thành một hệ thống sửa chữa dự phòng hay không ?.
6. Có thể sử dụng các hợp đồng sử dụng dịch vụ bảo trì bên ngoài hay
không ?.
7. Công việc bảo trì nào cần được ưu tiên ?.
8. Có cần một hình thức lương khuyến khích thích hợp cho công nhân bảo
trì không ?.
9. Phương pháp lập kế hoạch và kiểm soát hoạt động bảo trì như thế nào là
phù hợp ?.
10. Thành tích của bộ phận bảo trì được đánh giá thế nào ?.
Chính sách bảo trì phải trả lời cho được các vấn đề về tính chất, quy mô và
phạm vi của phương tiện bảo trì. Những người lãnh đạo có xu hướng muốn khắc phục
mọi việc khi nó mới phát sinh, vì thế họ muốn có một tổ chức bảo trì đủ lớn. Song nếu
làm như vậy, người thợ bảo trì sẽ rơi vào tình trạng không có việc làm trong một số
khoảng thời gian. Mâu thuẫn cơ bản sẽ phát sinh trong quá trình thực hiện, yêu cầu
ban lãnh đạo phải có cách giải quyết vấn đề một cách toàn diện, đảm bảo hoàn thành
công việc bảo trì với mức chi phí hợp lý.
Những quan điểm khi xây dựng chính sách bảo trì là:
- Lợi dụng các hợp đồng bên ngoài vào những thời kỳ cao điểm để duy trì đội
ngũ chuyên gia bảo trì ở mức hợp lý, tránh hiện tượng thuê công nhân sửa
chữa tạm thời.
- Hợp đồng với bên ngoài cho những dịch vụ chuyên môn cao ở những máy
móc thiết bị đặc biệt hay các thiết bị chuyên dùng.
- Tạm gác các công việc bảo trì đến những thời kỳ ít việc để điều hòa việc sử
dụng công nhân bảo trì.
- Lựa chọn thời điểm thay thế máy móc một cách hợp lý. Nói chung, là nên
thay thế máy móc thiết bị trước khi chúng quá cũ, đòi hỏi nhiều chi phí và
thời gian sửa chữa.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
- Xây dựng chu kỳ bảo trì hợp lý, phân bổ đều theo kỳ kế hoạch sản xuất ở
mức có thể. . .
2.5 Lập kế hoạch và tiến độ bảo trì
Công việc bảo trì có đặc tính tương tự các công việc khác nên nó có khả
năng lập ra kế hoạch. Bảo trì trước đây là bảo trì hiệu chỉnh, nó được thực hiện không
theo kế hoạch mà phải bảo trì trực tiếp.
Công việc bảo trì ngày càng phát triển, từ bảo trì hiệu chỉnh đến bảo trì ngăn
ngừa, bảo trì dự báo đều được thực hiện theo kế hoạch.
2.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng và các căn cứ lập kế hoạch bảo trì
Có nhiều yếu tố được xem xét trong kế hoạch bảo trì, đó là:
a. Bảo trì thích hợp: Mỗi thiết bị phải được bảo trì theo một giai đoạn thích
hợp để xem xét điều kiện vận hành, môi trường và các thiết bị quan
trọng khác.
b. Phân bố nhân lực: Chương trình bảo trì phải được thực hiện theo kế
hoạch có liên quan rất lớn đến nhân lực. Kế hoạch bảo trì không nên quá
tập trung nếu không sẽ có sự huy động nhân lực quá mức làm cho con
người suy kiệt.
c. Thời tiết: các thiết bị điện cao áp ở trạm ngoài trời nhưng có một số bảo
trì phải được thực hiện trong nhà. Chúng được tháo rời ra để kiểm tra
hoặc thay đổi rồi lắp ráp lại, do đó không được làm ở điều kiện ẩm ướt
mà chỉ được thực hiện ở điều kiện thời tiết tốt.
Các căn cứ để lập kế hoạch sửa chữa bao gồm:
- Các dự án sửa chữa thay thế lớn đã được ban lãnh đạo thông qua.
- Các lý lịch máy, lệnh công tác, kế hoạch sản xuất của nhà máy.
- Các loại hình công việc sửa chữa, yêu cầu chuyên môn nghề nghiệp, yêu
cầu các nguồn lực phục vụ.
- Tình hình mua sắm dự trữ vật tư, phụ tùng thay thế.
2.5.2 Các loại bảo trì theo kế hoạch
Khi đề cập đến chủ đề vừa qua, bảo trì ngăn ngừa và bảo trì hiệu chỉnh thậm
chí cả bảo trì dự báo đều được lập theo kế hoạch. Bảo trì ngăn ngừa được thực hiện
theo kế hoạch chu kỳ dài hạn và cả ngắn hạn, bảo trì hiệu chỉnh được thực hiện theo
chu kỳ ngắn hạn, còn bảo trì dự báo gần như là một quá trình liên tục.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
Bảo trì theo kế hoạch được chia làm hai chu kỳ:
- Chu kỳ kế hoạch dài hạn
- Chu kỳ kế hoạch ngắn hạn
Chu kỳ kế hoạch dài hạn:
Chu kỳ kế hoạch dài hạn là kế hoạch bảo dưỡng cho tất cả các thiết bị hoặc
các thiết bị đã được bảo dưỡng theo kế hoạch. Nhìn chung kế hoạch bảo dưỡng này có
giai đoạn từ 5 đến 20 năm, khoảng cách khác nhau này là phụ thuộc vào mỗi loại thiết
bị. Chu kỳ của kế hoạch dài hạn sẽ cho biết loại bảo dưỡng theo yêu cầu của mỗi loại
thiết bị và cùng theo yêu cầu năm đối với mỗi loại bảo dưỡng. Chu kỳ kế hoạch dài
hạn là kế hoạch bảo dưỡng ngăn ngừa có giai đoạn 1 năm trở lên. Hầu hết chúng đã
được sửa chữa. Đối với bảo dưỡng ngăn ngừa có thời hạn thì nó sẽ ở vào mục chu kỳ
kế hoạch ngắn hạn. Tiêu chuẩn của chu kỳ kế hoạch dài hạn là phù hợp vào yếu tố bảo
dưỡng theo chu kỳ và phân bố theo nhân lực.
Chu kỳ kế hoạch ngắn hạn:
Như chúng ta đã biết chu kỳ kế hoạch dài hạn chỉ rõ cách bảo dưỡng như thế
nào cho mỗi loại thiết bị và cách làm việc ra sao nhưng không chỉ cho ta biết bảng chi
tiết (chẳng hạn như ngày, tháng. . . và con số nhân lực cụ thể). Do vậy, nó phải có loại
bảo dưỡng theo kế hoạch riêng, đó là chu kỳ kế hoạch ngắn hạn, được chia ra làm hai
loại như sau:
+ Kế hoạch hàng năm
+ Kế hoạch hàng tháng.
Kế hoạch năm:
Kế hoạch hằng năm là kế hoạch được sắp xếp lại từ chu kỳ kế hoạch dài hạn
nhằm chỉ định rõ công việc của tháng, trong lúc đó bảo trì ngăn ngừa dưới một năm có
thể được nhập thêm trong bảng thời hạn như 6 tháng để giám sát ngày càng tốt hơn
công việc trong tháng. Bảo trì hiệu chỉnh theo kế hoạch chúng bao gồm luôn trong đó.
Tiêu chuẩn của kế hoạch hàng năm phải quan tâm đến yếu tố phân bố nhân
lực và theo mùa vụ (Ví du: kế hoạch đại tu máy móc, thiết bị được thực hiện vào mùa
mưa trong khi kế hoạch giám sát định kỳ thì thực hiện vào mùa hè, trước mùa mưa
bão. . .)
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
Kế hoạch hàng tháng:
Kế hoạch hàng tháng là kế hoạch chỉ cho chúng ta biết tất cả các chi tiết vận
hành, chẳng hạn như định vị, tên thiết bị, mô tả công việc quản lý bảo dưỡng, thời
gian. . .
Kế hoạch này gồm kế hoạch hàng năm và bảo dưỡng hiệu chỉnh theo kế
hoạch đã được ghi lại hoặc tìm thấy từ tháng trước.
2.5.3 Lập kế hoạch bảo trì gồm các nội dung sau
1. Thiết lập thứ tự ưu tiên của công tác bảo trì.
2. Xác định các công việc cần làm. Tài liệu bản vẽ các hướng dẫn cần có.
3. Xác định thời gian, loại thợ, vật tư, dụng cụ, thiết bị đặc chủng và các yêu
cầu an toàn khi sửa chữa.
Dù lệnh công tác được phát ra như thế nào đi nữa thì cũng rất cần phải có kế
hoạch cụ thể cho công tác sửa chữa. Mặt khác, các công việc sửa chữa theo dạng bảo
trì đều có thể biết trước, ít mang tính khẩn cấp.
Việc lập kế hoạch tiến độ sửa chữa bao gồm việc xác định nội dung cụ thể
các công việc sửa chữa trong từng khoảng thời gian ngắn làm cơ sở tổ chức và kiểm
soát công tác sửa chữa. Kế hoạch tiến độ sửa chữa có thể phân theo tuần hay theo ngày,
thường biểu hiện dưới dạng bảng phân công nhiệm vụ sửa chữa cho mỗi công nhân
hay bộ phận cho thời gian tới.
Kế hoạch tiến độ được lập theo 2 bước:
+ Lập biểu tổng hợp các công việc sửa chữa có thể dự kiến trước.
+ Phần điều chỉnh khi có các hiện tượng khẩn cấp phát sinh.
Các công việc sửa chữa có thể dự kiến là:
+ Các công việc sửa chữa căn cứ vào lý lịch máy.
+ Tình hình hoạt động mà qua đó người ta xác định thời điểm sửa chữa hợp
lý với chi phí tối ưu.
Một cơ sở làm tốt hoạt động sửa chữa dự kiến trong thời gian dài sẽ có khả
năng hạn chế rất nhiều các sự cố phát sinh.
2.6 Phân loại bảo trì
Công tác bảo trì có thể phân làm 3 loại cơ bản:
+ Bảo trì hiệu chỉnh (sửa chữa)
+ Bảo trì ngăn ngừa
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
+ Bảo trì dự báo.
2.6.1 Bảo trì hiệu chỉnh (còn gọi là sửa chữa làm cho chính xác lại)
Bảo trì hiệu chỉnh là một dạng bảo trì mà chúng ta thường nghĩ tới theo cách
hiểu thống nhất là “sửa chữa”, hoạt động này được tiến hành sau khi thiết bị ngừng
hoạt động, do hư hỏng đột xuất.
Bảo trì hiệu chỉnh: (Làm cho chính xác lại) được thực hiện khi thiết bị trục
trặc hoặc hư hỏng. Nếu những trục trặc hoặc hỏng hóc đó làm giảm hiệu quả chức
năng của thiết bị thì nó sẽ được hiệu chỉnh ngay sau đó bằng phương pháp thích hợp,
trong khi đó thì đã chuẩn bị đầy đủ về nhân lực, dụng cụ và đồ dự phòng để thay thế.
Nếu hư hỏng này có hậu quả xấu thì sự hiệu chỉnh được thực hiện ngay lập tức cho dù
sự hao tổn về các nguồn lực lớn hơn nhiều lần so với hiệu chỉnh theo kế hoạch.
Trong những trường hợp như thế phân xưởng bảo trì sẽ ghi lại sự cố và tiến
hành sửa chữa cần thiết. Nếu một phân xưởng bảo trì chỉ làm công việc hiệu chỉnh thì
thật vô nghĩa vì khi thiết bị đã hư hỏng tất yếu phải được sửa chữa rồi mới hiệu chỉnh.
Nhược điểm:
- Kiểu bảo trì này thường đưa nhà máy vào thế bị động khắc phục sự cố.
- Với thời gian và chi phí rất lớn do sự cố lây lan
- Làm giảm hiệu quả của sản xuất chính: tạo phế phẩm tạo ra lỗi nhiều hơn,
kế hoạch sản xuất bị động.
Bảo trì chia làm hai loại:
- Bảo trì hiệu chỉnh theo kế hoạch
- Bảo trì hiệu chỉnh không theo kế hoạch
Vật tư dự phòng cho máy móc thiết bị được chia làm ba loại:
- Các bộ phận thay thế cho những phần tử hư hỏng từ từ.
- Các bộ phận thay thế cho những phần tử hư hỏng đột xuất
- Các bộ phận thay thế hoàn toàn
Tiêu chuẩn vật tư dự phòng phải đạt tiêu chuẩn về giá trị kinh tế, thống kê tỷ
lệ hao mòn, chất lượng và hệ thống sức bền. . .
Về mặt tổ chức, thực tế các công ty điện lực, truyền tải, nhà máy điện chủ trì
thực hiện công tác bảo trì này ở phạm vi thiết bị quản lý, trừ đại tu, sửa chữa lớn máy
biến áp, máy ngắt 110kV trở lên và máy phát điện có công suất 40MW trở lên, qua đó
đầu tư thiết bị phù hợp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
2.6.2 Bảo trì ngăn ngừa
v Định nghĩa: bảo trì ngăn ngừa là tổng hợp các biện pháp tổ chức, kỹ thuật
về bảo dưỡng, kiểm tra và sửa chữa, được tiến hành theo một chu kỳ sửa chữa đã quy
định và theo kế hoạch hoặc theo một tiêu chuẩn quy định chung (quy trình, quy phạm)
hoặc theo quy định của nhà chế tạo.
Chẳng hạn như theo số lần đóng cắt vận hành máy ngắt (bình thường, ngắn
mạch. . .)
v Mục đích:
- Hạn chế sự hao mòn, sự xuống cấp.
- Ngăn ngừa sự cố máy móc thiết bị
- Đảm bảo thiết bị luôn hoạt động trong trạng thái bình thường.
v Ưu điểm: chương trình bảo trì ngăn ngừa có những ưu điểm sau.
- Chủ động trong sản xuất
- Giảm thời gian chết trong sản xuất
- An toàn hơn cho công nhân và thiết bị
- Ít phải sửa chữa khối lượng lớn lặp đi lặp lại
- Sửa chữa đơn giản trước khi hư hỏng nặng sẽ tốn ít chi phí hơn, cần ít phụ
tùng thay thế hơn, mức dự phòng vật tư, thiết bị. . . thấp hơn.
- Tránh “sản xuất” ra tỷ lệ lỗi (cả sản phẩm dịch vụ) nâng cao độ tin cậy của
hệ thống sản xuất, hệ thống phục vụ.
- Tiết kiệm được chi phí
v Quy luật hao mòn máy móc thiết bị: cơ sở của chế độ bảo trì ngăn ngừa
là mức độ hao mòn của máy móc thiết bị tuân theo một quy luật nhất định phụ thuộc
vào đặc điểm chế tạo, chế độ sử dụng và thời gian sử dụng.
Nhận xét:
- Mức hao mòn sẽ tăng rất nhanh khi nó vượt qua điểm giới hạn.
- Việc sửa chữa dự phòng sẽ nhằm xác định thời điểm hợp lý cho việc khôi
phục khả năng làm việc của thiết bị.
- Hơn nữa trong quá trình sử dụng khả năng xảy ra sự cố cũng khác nhau
trong từng giai đoạn chu kỳ sống của thiết bị.
- Trong giai đoạn (I) đầu: Khi mới lắp đặt mức độ xảy ra sự cố khá cao, điều
này có thể giải thích bằng những sự cố chế tạo, do chất lượng thiết bị máy móc hay do
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
việc lắp đặt hiệu chỉnh ban đầu, mặt khác cũng có thể chưa quen dùng. . ., thông
thường: các nhà cung cấp có thể cho một thời gian bảo hành để giảm rủi ro này.
Tuy nhiên, trong công tác bảo trì giai đoạn này cần phải thực hiện các hoạt
động đào tạo, hướng dẫn sử dụng.
- Trong giai đoạn (II) (sự cố tiêu chuẩn): thiết bị hoạt động ổn định với tỷ lệ
sự cố rất thấp.
- Trong giai đoạn (III): khi kết thúc giai đoạn (II) sang giai đoạn (III) tỷ lệ
sự cố tăng lên rất nhanh, đây chính là điểm mà chế độ bảo trì dự phòng phải xác định
trước để có sửa chữa thích hợp, loại bỏ sự cố.
v Các tính chất của bảo trì ngăn ngừa:
Ngày nay, việc bảo trì có tính ngăn ngừa được áp dụng rộng rãi. Một chương
trình bảo trì ngăn ngừa phải đảm bảo các tính chất sau:
- Lấy dự phòng làm chính, nghĩa là không thể cho máy hỏng mới sửa chữa
mà phải tiến hành sửa chữa chủ động trước khi máy hỏng.
- Công việc sửa chữa phải tiến hành theo kế hoạch, tức là cứ đến ngày,
tháng quy định là đưa máy bảo trì ra sửa chữa.
- Xác định trước nội dung sửa chữa
- Nội dung cơ bản của bảo trì ngăn ngừa gồm:
+ Bảo trì máy móc thiết bị, gồm công việc theo dõi tình hình máy móc
thiết bị, kiểm tra việc thực hiện các quy định vận hành, kịp thời điều chỉnh máy, loại
bỏ các lỗi trong khi máy vận hành, làm vệ sinh máy, thay dầu mỡ. Công việc này
thường do công nhân đứng máy và công nhân bảo dưỡng tiến hành khi máy chạy,
trong giờ nghĩ hoặc trước khi giao nhận ca.
+ Kiểm tra định kỳ là xem xét máy theo tiến độ kế hoạch đề ra nhằm tìm ra
các hiện tượng không bình thường của máy móc thiết bị, phát hiện các thiết bị và bộ
phận máy có lỗi hoặc sắp hỏng cần phải thay thế trong kỳ sửa chữa tới hoặc sửa chữa
hoàn chỉnh ngay.
Thông thường loại bảo trì này sẽ được thực hiện theo 1 chu kỳ thời gian nhất
định. Hầu hết là tuân theo chỉ dẫn của nhà chế tạo mà có 1 số thiết bị bảo trì nhiều có
số thiết bị bảo trì ít.
Đặc biệt, giai đoạn bảo trì ngăn ngừa cho mỗi loại thiết bị đều dựa vào điều
kiện thao tác, điều kiện môi trường và đời sống (tuổi thọ) của mỗi thiết bị.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
v Nội dung công việc bảo trì ngăn ngừa:
Bảo trì ngăn ngừa gồm 3 loại công việc sau:
- Giám sát
- Kiểm tra chức năng
- Sửa chữa
Giám sát: sự giám sát phải được thực hiện liên tục trong quá trình vận hành
của máy móc, thiết bị bằng thị giác, thính giác, xúc giác và bằng phương pháp đo kiểm
tra các đặc tính của thiết bị cũng trong suốt quá trình vận hành. Sự giám sát thường
xuyên, có thể là hàng ngày, tuần, tháng dựa vào hướng dẫn của nhà chế tạo, theo kinh
nghiệm vận hành và tầm quan trọng của từng thiết bị (các thông tin, dữ liệu, số liệu thu
được trong quá trình giám sát được xử lý, phân tích kịp thời để đề ra biện pháp khắc
phục phòng ngừa hữu hiệu)
Kiểm tra chức năng: là phương pháp bảo trì để chắc chắn rằng các thiết bị
vẫn tiếp tục vận hành được trong điều kiện bình thường. Chu kỳ kiểm tra chức năng
thường được thực hiện 6 tháng, 1 năm 1 lần hoặc khi khâu giám sát phát hiện có
những vấn đề cần phải kiểm tra chức năng, tùy theo chức năng của thiết bị.
Loại bảo trì này gồm công tác giám sát tổng quát, kiểm tra thiết bị, đánh giá
các chức năng, các đặc tính của thiết bị, bôi trơn và vệ sinh thiết bị, sửa chữa và phục
hồi một số phụ tùng.
Ví dụ: máy ngắt điện có chức năng trong hệ thống điện là thực hiện thao tác
đóng cắt: Kiểm tra việc đóng cắt của chính bộ truyền động cơ khí đến các bộ phận lực
và kiểm tra chức năng của logíc điều khiển máy ngắt.
Sửa chữa: Nhằm cải thiện tình trạng hư hỏng của thiết bị sau quá trình vận
hành dài và sửa chữa các hư hỏng phát hiện trong phần kiểm tra chức năng. Chu kỳ
sửa chữa thông thường trong khoảng thời gian giữa từ 5 đến 20 năm hoặc ngắn hơn,
tùy theo kết quả kiểm tra chức
Năng và điều kiện làm việc của thiết bị.
Loại bảo trì này là kiểm tra toàn bộ, tháo ra để chùi, phục hồi, thay thế
những phần tử hư hỏng hoặc hao mòn.
Nội dung cụ thể của công tác này là tháo một số chi tiết bộ phận gần đến kỳ
sửa chữa những chi tiết có dấu hiệu hư hỏng để kiểm tra hoặc thông qua các thiết bị
chuyên dùng và phương pháp kiểm tra thích hợp đo đạc thu nhận các thông số kỹ thuật
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
của thiết bị đối chứng với tiêu chuẩn để phát hiện sai lệch. Nội dung kiểm tra sẽ là cơ
sở rất quan trọng để lập kế hoạch, dự trù ngân sách sửa chữa.
2.6.3 Bảo trì dự báo
Thực chất nó là một kiểu bảo trì dự phòng có sử dụng các dụng cụ nhạy cảm
(ví dụ như sử dụng máy phân tích độ rung, máy đo biên độ, máy dò siêu âm, dụng cụ
quang học, các dụng cụ kiểm tra áp suất, nhiệt độ, điện trở. . .) để dự báo trước các sự
trục trặc. Có thể liên tục hay định kỳ theo dõi các điều kiện tới hạn. Phương thức này
cho phép nhân viên bảo trì có thể xác định trước sự cần thiết phải sửa chữa lớn.
Ví dụ: Để kiểm tra các tuốc bin phát điện lớn trước kia, cứ ba năm phải tháo
dỡ một lần, người ta có thể gắn các thiết bị áp dụng bảo trì dự báo nó có thể hoạt động
liên tục 5 năm không phải tháo dỡ. Mức độ rung của thiết bị được theo dõi hằng tháng,
xu hướng biến đổi của nó sẽ được phản ánh trên đồ thị, thiết bị có thể hoạt động khi nó
chưa đến giới hạn báo động ở mức cao.
2.7 Các dạng sửa chữa
Có 3 loại sửa chữa (nhỏ, vừa, lớn) máy móc thiết bị.
1. Sửa chữa nhỏ: (còn gọi là sửa chữa thường xuyên) là loại công tác sửa
chữa đơn giản nhất, không đòi hỏi phải tháo rời toàn bộ máy mà chỉ tháo các bộ phận
đã được xác định trong kỳ kiểm tra, và thay thế các chi tiết đã hao mòn, điều chỉnh để
máy móc hoạt động bình thường
2. Sửa chữa vừa: Là ngoài việc thay thế các chi tiết chóng mòn. Công tác sửa
chữa vừa còn bao gồm công việc nhằm khôi phục chính xác và công suất của thiết bị.
So với sửa chữa lớn thì trong sửa chữa vừa người ta không tháo máy ra khỏi bệ máy.
3. Sửa chữa lớn: Là công việc sửa chữa toàn diện nhất và phức tạp nhất,
người ta phải tháo máy ra khỏi bệ để thay thế, sửa chữa các bộ phận cốt lõi, sau khi
sửa chữa lớn máy có thể có chất lượng tương đương máy mới. Đôi khi trong sửa chữa
lớn người ta còn kết hợp cả việc cải tiến, nâng cao công suất, tăng cường các tính năng
kỹ thuật phù hợp với yêu cầu mới của hoạt động sản xuất. Công việc sửa chữa lớn có
thể tiến hành ở thời điểm cân nhắc hiệu quả giữa sửa chữa và thay mới.
Các nội dung sửa chữa tiến hành theo một chu kỳ. Chu kỳ sửa chữa là
khoảng thời gian cách quãng giữa hai lần sửa chữa lớn kế tiếp nhau. Chu kỳ sửa chữa
có thể là 3 năm, 5 năm, 7 năm, 13 năm, 15 năm thậm chí còn dài hơn. Trong mỗi chu
kỳ sửa chữa vừa, sửa chữa nhỏ và kiểm tra.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
Kết cấu chu kỳ sửa chữa là số lần sửa chữa vừa, nhỏ, kiểm tra trong chu kỳ,
trình tự và thời gian cách quãng giữa các lần sửa chữa. Kết cấu chu kỳ sửa chữa có thể
hình thành bởi các thông số của quá trình chế tạo, hoặc bằng việc phân tích thời hạn sử
dụng các bộ phận cơ sở các bộ phận chóng mòn.
Kết cấu chu kỳ sửa chữa nói chung phụ thuộc vào các nhân tố như:
Đặc điểm, kết cấu máy móc thiết bị và chất lượng các chi tiết bộ phận máy
Chế độ công tác, vận hành, khai thác
Mức đảm nhiệm của máy móc thiết bị
Trình độ sử dụng và bảo dưỡng máy móc.
Chất lượng công tác sửa chữa. . .
2.8 Cân nhắc các chính sách bảo trì dự phòng
Khi sản phẩm, máy móc thiết bị, hay một quá trình sản xuất dịch vụ bước
vào ổn định, một nghiên cứu hết sức quan trọng là phân bố xác suất thời gian giữa các
sự cố có lỗi. Phân bố này thường là phân bố chuẩn. Khi phân bố này là phân bố chuẩn
với độ lệch chuẩn người ta thường chọn chế độ bảo trì dự phòng ngay cả khi chi phí
hoạt động này cao. Điều này đúng vì chúng ta biết rõ khi nào bảo trì là cần thiết. Và
hơn thế chúng ta cần biết chính xác khi nào cần phải bảo trì, chúng ta cần ấn định
chính xác khi nào sẽ thực hiện nó. Càng cố gắng định thời hạn bảo trì chính xác, càng
bớt thực hiện những lần bảo trì không cần thiết.
Do đó, một khi chúng ta có đề nghị về bảo trì dự phòng thì điều quan trọng
là phải xác định được khi nào bảo trì có hiệu quả. Nói chung là chi phí bảo trì càng cao
thì phân bố xác suất thời gian giữa các sự cố phải chặt hơn. Thêm nữa, nếu chi phí sửa
chữa khi xảy ra hư hỏng, không đắt hơn chi phí bảo trì dự phòng, có lẽ chúng ta có thể
để cho máy hư rồi mới sửa.
Tuy vậy, hậu quả của sự hư hỏng phải được xem xét một cách đầy đủ, có
những sự hư hỏng gây ra hậu quả nghiêm trọng. Mặt khác, chi phí bảo trì dự phòng có
lẽ là quá nhỏ để có thể áp dụng bảo trì dự phòng ngay trong trường hợp phân bố xác
suất thời gian giữa các lần sự cố quá rộng (độ lệch chuẩn lớn). Trong bất kỳ trường
hợp nào mỗi người vận hành máy phải chịu trách nhiệm kiểm tra thiết bị và các công
cụ.
Có rất nhiều thiết bị nhạy cảm cho phép xác định khi nào cần phải bảo trì. Ví
dụ, tuốc bin khí có bộ nhạy cảm chỉ định sự hiện diện của các chi tiết kim loại trong
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
dầu bôi trơn. Các dụng cụ nhạy cảm có thể chỉ định sự hao mòn không thấy được và
nhu cầu bảo trì dự phòng trước khi hỏng hóc. Một số lớn các thiết bị nhạy cảm khác,
từ máy đo chấn động đến máy đo nhiệt bằng tia hồng ngoại có thể giúp chúng ta xác
định yêu cầu bảo trì dự phòng.
Ngoài ra các hồ sơ kỹ thuật có thể cung cấp một mô tả về các loại bảo trì và
thời hạn cần thiết. Các mô tả như thế cũng có thể áp dụng cho một họ các máy tương
tự.
Sự bảo trì dự phòng có thể làm tăng chi phí bảo trì, đồng thời chi phí sửa
chữa các hỏng hóc lại có thể giảm xuống.
Người quản trị sẽ cân nhắc 2 loại chi phí trên để tìm một mức độ thích ứng
chi phí cho bảo trì dự phòng trong tương quan với sự giảm chi phí sửa chữa.
2.9 Các hình thức tổ chức công tác bảo trì trong công ty
Hiện nay có 3 hình thức cơ bản để tổ chức công tác bảo trì trong Doanh
nghiệp:
2.9.1 Hình thức phân tán
Là tất cả các máy móc thiết bị và điều kiện vật chất cần thiết cho công tác
sửa chữa đều giao cho các đơn vị thành viên hay phân xưởng quản lý máy móc thiết bị
đó. Mỗi đơn vị thành viên có một bộ phận sửa chữa phụ trách tất cả các công việc sửa
chữa bảo trì máy móc thiết bị khác nhau cho đơn vị
Hình thức này có ưu điểm là tạo điều kiện kết hợp chặt chẽ giữa sản xuất
chính và bộ phận bảo trì, nhưng lại có nhiều nhược điểm như: khó tận dụng hết khả
năng của công nhân và thiết bị bảo trì cả về quy mô và năng lực, ngược lại cũng có thể
có giai đoạn không đảm nhiệm hết các dạng sửa chữa và đặc biệt là các nội dung sửa
chữa phức tạp hay khối lượng sửa chữa lớn, thời gian sửa chữa kéo dài, đồng thời do
phân tán và thậm chí có lúc điều làm nhiệm vụ khác nên trình độ thực tiễn, kinh
nghiệm tích lũy. . . của đội ngũ này không cao.
2.9.2 Hình thức bảo trì tập trung
Là mọi công tác bảo trì đều tập vào đơn vị bảo trì của công ty. Hình thức này
có ưu điểm lớn là có sự chuyên môn hóa cao nên năng lực chuyên môn và kinh
nghiệm tích lũy cao, có dự trữ hợp lý, tận dụng được khả năng của kỹ sư - công nhân,
và các máy móc thiết bị phục vụ đồng thời công tác kiểm soát các thiết bị được chặt
chẽ, đặc biệt là các thiết bị, dụng cụ phục vụ công tác bảo trì được quản lý và sử dụng
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
có hiệu quả, rút ngắn thời gian sửa chữa, giảm chi phí nâng cao khả năng cạnh tranh
của doanh nghiệp.
Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của hình thức này là khó gắn công việc sửa
chữa với sản xuất chính, công tác sửa chữa thiếu linh hoạt, kịp thời. Đặc biệt khó khăn
khi xí nghiệp có nhiều dạng máy móc thiết bị khác nhau.
2.9.3 Hình thức hỗn hợp
Thực chất là sự kết hợp của 2 hình thức trên bằng cách phân cấp hợp lý công
tác bảo trì giữa bộ phận bảo trì ở các đơn vị với bộ phận bảo trì tập trung.
2.10 Các biện pháp sửa chữa nhanh
Sửa chữa nhanh là một yêu cầu quan trọng đặt ra cho công tác sửa chữa vì
như thế nó sẽ nâng cao hiệu quả của sản xuất chính, đảm bảo hệ thống có khả năng
đáp ứng các kế hoạch sản xuất một cách đều đặn. Các biện pháp có thể áp dụng để sửa
chữa nhanh là:
1. Tăng cường công tác chuẩn bị trước khi sửa chữa:
Công tác này bao gồm:
Chuẩn bị thiết kế như lập hồ sơ bản vẽ các thiết bị, các chi tiết chóng gây lỗi
cho từng loại máy móc thiết bị, các chế tạo phụ tùng và các chi tiết thay thế hoặc đặt
mua dự trữ ổn định.
Chuẩn bị công nghệ như quy định phương pháp công nghệ sản xuất phụ tùng
và chi tiết thay thế cũng như các phương pháp công nghệ cũng như các bước công
nghệ cho việc sửa chữa thay thế.
Chuẩn bị máy móc thiết bị trước khi giao cho bộ phận sửa chữa.
2. Thực hành công tác sửa chữa nhanh:
Có thể lợi dụng thời gian ngoài sản xuất để sửa chữa, bố trí lịch làm việc của
công nhân sửa chữa so le với giờ làm việc của công nhân sản xuất chính.
Áp dụng các biện pháp sửa chữa tiên tiến như sửa chữa từng bộ phận, từng
cụm máy, nói cách khác là luôn có các bộ phận hay cụm máy tốt để thay ngay cho các
bộ phận bị hư hỏng. Với các máy nhỏ, số lượng lớn có thể dự trữ sẵn, (Nhà máy thủy
điện có thể sửa chữa vào mùa khô, cạn nước hoặc sửa chữa vào giờ thấp điểm). . .
3. Áp dụng phương pháp sửa chữa xen kẽ:
Đối với các máy liên động, các dây chuyền liên tục, như điện lực, thông tin
chẳng hạn nếu ngừng máy, ngừng đường dây, trạm. . . để sửa chữa một bộ phận nào đó
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
dẫn đến sự dừng sản xuất toàn bộ dây chuyền. Người ta sẽ phân các dây chuyền như
thế thành nhiều cụm thiết bị, lập chu kỳ sửa chữa chung cho các cụm thiết bị, để khi
ngừng vận hành sửa chữa người ta có thể tiến hành đồng loạt các dạng sửa chữa khác
nhau trên các cụm thiết bị. Sau một thời gian nhất định tất cả các cụm thiết bị đều
được bảo dưỡng sửa chữa một cách hợp lý, hoặc người ta có hệ thống dự phòng vận
hành tạm trong thời gian hệ thống chính đưa ra sửa chữa, hoặc sửa chữa vào giờ thấp
điểm. . .
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 3 Các hạng mục thí nghiệm thiết bị điện
phần nhất thứ
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
3 Các hạng mục thí nghiệm thiết bị nhất thứ........................................................... 1
3.1 Máy biến áp .................................................................................................. 1 3.2 Máy biến điện áp .......................................................................................... 2
3.2.1 Máy biến điện áp kiểu điện từ................................................................ 2 3.2.2 Máy biến điện áp kiểu tụ........................................................................ 2
3.3 Máy biến dòng điện ...................................................................................... 3 3.4 Máy cắt khí SF6............................................................................................ 3 3.5 Máy cắt Chân không..................................................................................... 4 3.6 Máy cắt không khí ........................................................................................ 4 3.7 Máy cắt dầu .................................................................................................. 5 3.8 Máy cắt phụ tải ............................................................................................. 5 3.9 Máy cắt RECLOSER .................................................................................... 6 3.10 Dao cách ly................................................................................................... 6 3.11 Dao cắt phụ tải.............................................................................................. 6 3.12 Thiết bị phân phối trọn bộ lắp trong nhà và ngoài trời................................... 7 3.13 Các thanh dẫn dòng có màn chắn trọn bộ cấp điện áp trên 6kV..................... 7 3.14 Các hệ thống thanh cái - Phân đoạn thanh cái ............................................... 7 3.15 Cầu chì cao áp và cầu chì tự rơi cấp điện áp trên 1000V ............................... 7 3.16 Chống sét van, chống sét ống và thiết bị bảo vệ quá áp ................................. 8
3.16.1 Chống sét van ........................................................................................ 8 3.16.2 Chống sét ống........................................................................................ 8 3.16.3 Thiết bị bảo vệ quá áp (Chống sét van loại ZnO không khe hở) ............. 8
3.17 Sứ cách điện ................................................................................................. 8 3.17.1 Sứ đỡ, Sứ treo........................................................................................ 8 3.17.2 Sứ xuyên, sứ đầu vào MBA, MC ........................................................... 9
3.18 Cáp lực ......................................................................................................... 9 3.18.1 Cáp dầu (loại có áp lực) ......................................................................... 9 3.18.2 Cáp cách điện bằng giấy tẩm dầu, cáp cách điện bằng cao su, bằng nhựa
tổng hợp PVC (trừ XLPE) ..................................................................... 9 3.18.3 Cáp XLPE ........................................................................................... 10
3.19 Tụ điện ....................................................................................................... 10 3.20 Hệ thống nối đất ......................................................................................... 10 3.21 Động cơ điện một chiều, Động cơ điện xoay chiều ..................................... 10 3.22 Máy phát điện, Máy bù đồng bộ và Máy phát kích từ loại cổ góp ............... 11
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
3 Các hạng mục thí nghiệm thiết bị nhất thứ
3.1 Máy biến áp
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài
2 Ðo điện trở cách điện các cuộn dây
3 Ðo tổn thất điện môi
4 Kiểm tra thông số không tải Đo Io định mức đối với MBA TD và dòng không tải nhỏ đối với các MBA còn lại .
5 Ðo thông số ngắn mạch Xác định Uk% ở điều kiện thực tế . Riêng Pk
chỉ đo khi có điều kiện và chỉ áp dụng đối với MBA TD
6 Kiểm tra tổ đấu dây, cực tính Tổ đấu dây (Đ/v MBA 3pha) và cực tính (Đ/v MBA 1pha)
7 Thử nghiệm sứ đầu vào Đo: Rcđ, Tgδ và điện dung
8 Ðo điện trở một chiều các cuộn dây
Đo ở tất cả các nấc
9 Ðo tỉ số biến áp Đo ở tất cả các nấc 10 Thử nghiệm cao thế một chiều
và đo dòng rò Thực hiện ở các cuộn dây có Uđm > 1000V
11 Thử nghiệm cao thế xoay chiều tần số 50Hz
12 Kiểm tra bộ điều áp dưới tải
K/tra: Tình trạng và chức năng làm việc, thử cách điện mạch bảo vệ, điều khiển, lấy đồ thị vòng và chu trình làm việc của T/điểm chọn nấc của dao đảo mạch, chụp sóng bộ công tắc K.
13 Kiểm tra máy biến dòng điện lồng chân sứ
Đo: Rcđ, Tỷ số biến, từ hóa, cực tính, R1c của các cuộn dây
14 Kiểm tra các thiết bị phụ trợ(làm mát, hiển thị)
Với đ/cơ quạt mát,bơm dầu: Rcđ, Ilv, thử C/thế cuộn stato
15 Kiểm tra tình trạng các Rơle gaz, rơle dòng dầu, rơle áp lực.
16 Thử nghiệm dầu cách điện Xem các hạng mục thử nghiệm dầu cách điện xem (*)
Các hạng mục thử nghiệm dầu cách điện (*) STT Dầu trong MBA Dầu trong BĐA
1 Thí nghiệm tính chất hóa học mẫu dầu cách điện
Thí nghiệm tính chất hóa học mẫu dầu cách điện
2 Thí nghiệm điện áp xuyên thủng dầu cách điện
Thí nghiệm điện áp xuyên thủng dầu cách điện
3 Thí nghiệm đo tang dầu cách điện Thí nghiệm đo tang dầu cách điện 4 Thí nghiệm hàm vi lượng ẩm của dầu
cách điện Thí nghiệm hàm vi lượng ẩm của dầu cách điện
5 Phân tích hàm lượng khí hòa tan trong dầu cách điện
/
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Ghi Chú: + Đối với MBA >= 66kV:
Thử nghiệm tất cả chỉ trừ hạng mục “11”.
+ Đối với MBA <= 35kV:
Chỉ thử nghiệm các hạng mục: “1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 14, 15 (chỉ
kiểm tra rơle gaz), riêng mục 16 chỉ thử nghiệm mục 16.2 và 16.3”
+ Đối với các MBA tự dùng:
Chỉ thử nghiệm các hạng mục: “1, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 14, 16.2”.
3.2 Máy biến điện áp
3.2.1 Máy biến điện áp kiểu điện từ
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Ðo điện trở cách điện các cuộn dây 3 Ðo điện trở một chiều các cuộn dây 4 Kiểm tra cực tính theo ký hiệu trên
nhãn máy
5 Kiểm tra tỉ số biến
6 Thử nghiệm dầu cách điện Áp dụng với BĐA dầu theo qui định của nhà chế tạo
7 Đo dòng điện không tải ở cuộn dây thứ cấp
8 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz Chỉ áp dụng đối với cuộn thứ cấp 9 Kiểm tra đóng điện xung kích 10 Thử nghiệm cách điện vòng
Ghi chú: + Đối với BĐA >= 110kV: Thử nghiệm tất cả, chỉ trừ hạng mục “9, 10”.
+ Đối với BĐA <= 35kV : Thử nghiệm tất cả. 3.2.2 Máy biến điện áp kiểu tụ
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Ðo điện trở cách điện
3 Ðo điện trở một chiều các cuộn dây thứ cấp
4 Kiểm tra cực tính theo ký hiệu trên nhãn máy
5 Kiểm tra tỉ số biến 6 Ðo điện dung và tgδ của tụ chia áp 7 Thử nghiệm cao thế xoay chiều tần số
50Hz Đối với cuộn dây thứ cấp của khối MBA trung gian
8 Thử nghiệm dầu cách điện trong khối MBA trung gian
Theo yêu cầu của nhà chế tạo
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
3.3 Máy biến dòng điện
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Ðo điện trở cách điện các cuộn dây
3 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz Với MBD có Uđm >= 110kV chỉ thử ở cuộn dây thứ cấp
4 Ðo điện dung và tổn hao điện môi của cuộn dây sơ cấp
5 Kiểm tra cực tính theo ký hiệu trên nhãn máy
6 Kiểm tra đặc tính từ hóa các cuộn dây thứ cấp
7 Kiểm tra dầu cách điện Áp dụng với BDĐ kiểu dầu 8 Đo điện trở một chiều các cuộn dây 9 Kiểm tra tỉ số biến
Ghi chú: + Đối với MBD >= 110kV: Thử nghiệm tất cả
+ Đối với MBD <= 35kV: Thử nghiệm tất cả, chỉ trừ hạng mục “4”
3.4 Máy cắt khí SF6
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Kiểm tra áp lực khí bảo dưỡng Trước khi lắp đặt và nạp khí 3 Kiểm tra tiếp điểm áp lực khí Trong quá trình nạp khí SF6 4 Kiểm tra áp lực khí nạp 5 Kiểm tra hàm lượng ẩm khí SF6 6 Kiểm tra độ rò rỉ khí SF6 sau khi nạp 7 Đo điện áp làm việc nhỏ nhất của cuộn
đóng, cuộn cắt
8 Thử nghiệm các tụ chia áp Đối với các MC có lắp tụ chia áp 9 Ðo điện trở cách điện
10 Ðo điện trở một chiều Đo Rtx các mạch dẫn dòng chính, R1c cuộn đóng cắt, R1c của động cơ tích năng và các điện trở sấy
11 Kiểm tra đặc tính máy cắt
Đo thời gian đóng cắt, tốc độ đóng cắt, hành trình và độ ngập tiếp điểm, độ không đồng thời khi đóng cắt, dòng điện cuộn đóng cắt, thời gian tích năng của các lò xo.
12 Thử nghiệm các chu trình làm việc(OC-CO-OCO)
13 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz mạch nhị thứ tủ truyền động
14 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz máy cắt và mạch nhị thứ tử truyền động
Giữa các pha với nhau và với đất khi MC đóng, cắt. Mạch nhị thứ tủ truyền động
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Ghi chú: + Đối với MC khí SF6 >= 110kV: Thử nghiệm tất cả, chỉ trừ hạng mục “14”
+ Đối với MC khí SF6 <= 35kV: Thử nghiệm tất cả, chỉ trừ hạng mục “5,
13”.
3.5 Máy cắt Chân không
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện áp làm việc nhỏ nhất của cuộn
đóng, cuộn cắt
3 Đo điện trở một chiều Của cấu trúc thanh dẫn dòng chính của các pha, cuộn đóng cắt, động cơ tích năng, điện trở sấy
4 Ðo điện trở cách điện Đo cách điện các pha máy, mạch nhị thứ, cuộn đóng cắt, động cơ tích năng
5 Ðo điện trở tiếp xúc 6 Kiểm tra độ chân không của buồng cắt
7 Đo hành trình tiếp điểm động và độ nén tiếp điểm
8 Đo thông số thời gian của máy cắt Đo thời gian đóng cắt, độ không đồng thời khi đóng cắt
9 Kiểm tra các chu trình làm việc (OC-O-OCO)
10 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz Đối với các pha máy cắt (Uđm<=35kV), mạch nhị thứ, cuộn đóng cắt, động cơ tích năng
3.6 Máy cắt không khí
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện áp làm việc nhỏ nhất của cuộn
đóng, cuộn cắt
3 Đo điện trở một chiều Đo các thanh dẫn chính, cuộn dây điện từ, các điện trở chia áp và điện trở đấu shunt
4 Ðo điện trở cách điện
5 Thử nghiệm các tụ chia áp Đo điện dung và tangδ của tụ chia áp
6 Kiểm tra các C/trình làm việc của MC (OC-CO-OCO)
7 Kiểm tra các thông số kỹ thuật của máy cắt (cơ, áp lực)
8 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz Của các pha máy cắt(Uđm<=35kV), mạch nhị thứ, cuộn dây đóng cắt, động cơ tích năng
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
3.7 Máy cắt dầu
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Kiểm tra tủ truyền động máy cắt 3 Đo điện áp làm việc nhỏ nhất của cuộn
đóng, cuộn cắt
4 Đo tangδ sứ đầu vào 5 Ðo điện trở cách điện
6 Ðo điện trở tiếp xúc mạch dẫn dòng và tiếp điểm
7 Đo tốc độ và thời gian đóng cắt của máy cắt
8 Đo hành trình, độ ngập, độ không đồng thời khi đóng và cắt của máy cắt
9 Thử thao tác các chu trình làm việc của máy cắt
10 Kiểm tra dầu cách điện Kiểm tra mức dầu và điện áp phóng của dầu
11 Thử nghiệm các máy biến dòng chân sứ máy cắt
12 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz
Ghi chú: + Đối với Máy cắt nhiều dầu: Thử nghiệm tất cả.
+ Đối với Máy cắt ít dầu: Thử nghiệm tất cả, chỉ trừ hạng mục “4”.
3.8 Máy cắt phụ tải
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài
2 Đo điện trở cách điện Đo Rcđ mạch nhị thứ và cuộn dây điện từ điều khiển
3 Đo điện trở một chiều Đo Rtx các tiếp điểm, R1C cuộn dây điện từ điều khiển
4 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz Với MC, mạch nhị thứ, cuộn dây điện từ Đ/khiển
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
3.9 Máy cắt RECLOSER
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Kiểm tra tủ truyền động
3 Đo điện trở một chiều Đo Rtx các tiếp điểm, R1C cuộn dây điện từ điều khiển
4 Đo điện trở cách điện
5 Thử nghiệm các phần tử phụ trợ lắp trong
Gồm biến dòng, biến điện áp
6 Thử nghiệm chức năng Thử nghiệm kiểm tra theo các đặc tính làm việc
7 Thử nghiệm cao thế xoay chiều tần số công nghiệp
3.10 Dao cách ly
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài
2 Kiểm tra các thông số lắp đặt của DCL K/tra hành trình làm việc của các lưỡi dao,độ mở, lực ép lưỡi dao, độ ngập
3 Đo điện trở cách điện Đo Rcđ mạch nhị thứ, cuộn dây điều khiển đóng cắt, động cơ truyền động và các pha của DCL
4 Đo điện trở một chiều Đo R1c các cuộn dây điều khiển, động cơ truyền động và Rtx các pha của dao cách ly
5 Kiểm tra hoạt động các liên động cơ, điện của DCL
6 Kiểm tra các bộ tiếp điểm liên động
7 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz
Thử cách điện mạch nhị thứ tủ truyền động, cuộn dây điều khiển đóng cắt, cách điện các pha của DCL(Uđm<= 35kV)
3.11 Dao cắt phụ tải
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Kiểm tra thao tác truyền động
3 Đo điện áp làm việc nhỏ nhất của cuộn cắt
4 Đo thời gian cắt 5 Đo điện trở cách điện 6 Đo điện trở tiếp xúc 7 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
3.12 Thiết bị phân phối trọn bộ lắp trong nhà và ngoài trời
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện
3 Kiểm tra mạch đấu đất của các phần tử với vỏ tủ
4 Kiểm tra các thanh cái lắp ghép Đo điện trở tiếp xúc các mối ghép thanh cái
5 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz
3.13 Các thanh dẫn dòng có màn chắn trọn bộ cấp điện áp trên 6kV
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện
3 Kiểm tra chất lượng các đấu nối của thanh góp và vỏ bao che
4 Kiểm tra bộ phận của hệ thống thông gió nhân tạo của các thanh dẫn dòng
5 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz các thanh dẫn dòng
3.14 Các hệ thống thanh cái - Phân đoạn thanh cái
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài
2 Đo điện trở cách điện các cách điện sứ treo, sứ đỡ
3 Kiểm tra tình trạng các sứ đầu vào, sứ xuyên
5 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz các thanh góp
3.15 Cầu chì cao áp và cầu chì tự rơi cấp điện áp trên 1000V
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài
2 Đo điện trở cách điện các sứ đỡ của cầu chì
3 Kiểm tra tính nguyên vẹn của các dây chảy của cầu chì
4 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz các cách điện sứ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
3.16 Chống sét van, chống sét ống và thiết bị bảo vệ quá áp
3.16.1 Chống sét van
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện
3 Đo dòng điện rò bằng điện áp chỉnh lưu tăng cao
4 Thử nghiệm điện áp phóng điện Đối với các CSV có khe hở 5 Kiểm tra sự làm việc của bộ đếm sét
3.16.2 Chống sét ống
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện
3 Đo đường kính của kênh dập hồ quang của chống sét
4 Đo khe hở phóng điện bên trong của chống sét
3.16.3 Thiết bị bảo vệ quá áp (Chống sét van loại ZnO không khe hở)
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện 3 Kiểm tra điện áp tham khảo xoay chiều 4 Kiểm tra sự làm việc của bộ đếm sét
3.17 Sứ cách điện
3.17.1 Sứ đỡ, Sứ treo
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện
3 Thử nghiệm cao thế xoay chiều tần số 50Hz
Đối với các sứ có điện áp ≤ 35kV
4 Đo phân bố điện áp trên sứ Đối với các sứ chuỗi
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
3.17.2 Sứ xuyên, sứ đầu vào MBA, MC
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện
3 Thử nghiệm cao thế xoay chiều tần số 50Hz
Đối với các sứ có điện áp ≤ 35kV
4 Đo điện dung và tangδ Đối với các sứ đầu vào cấp điện áp > 35kV
5 Kiểm tra áp lực dầu chân sứ Đối với các sứ dầu áp lực 6 Kiểm tra đồng hồ áp lực dầu -nt-
3.18 Cáp lực
3.18.1 Cáp dầu (loại có áp lực)
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện
3 Thử nghiệm cách điện cáp bằng điện áp chỉnh lưu tăng cao
4 Đo điện trở một chiều của lõi cáp 5 Đo điện dung làm việc của cáp
6 Xác định đặc tính của dầu và chất lỏng cách điện
7 Kiểm tra các cơ cấu nối đất vỏ cáp
8 Thí nghiệm kiểm tra hàm lượng các chất khí trong dầu cách điện bằng phương pháp sắc ký khí
3.18.2 Cáp cách điện bằng giấy tẩm dầu, cáp cách điện bằng cao su, bằng nhựa
tổng hợp PVC(trừ XLPE)
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện 3 Đo điện trở một chiều lõi cáp
4 Thử nghiệm cách điện cáp bằng điện áp chỉnh lưu tăng cao
5 Kiểm tra tình trạng đấu đất vỏ cáp
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
3.18.3 Cáp XLPE
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện 3 Đo điện trở một chiều lõi cáp
4 Thử nghiệm cao áp xoay chiều tần số 50Hz cách điện cáp
5 Thử nghiệm cao áp cách điện vỏ bọc bằng nhựa tổng hợp
Đối với cáp có điện áp định mức ≥ 110KV
6 Kiểm tra tình trạng đấu đất vỏ cáp
3.19 Tụ điện
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện 3 Đo điện dung tụ điện 4 Thử cao thế xoay chiều tần số 50Hz
5 Đo tổn hao điện môi Đối với các tụ bù công suất, điện áp >10kV
3.20 Hệ thống nối đất
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú
1 Kiểm tra sự hoàn thiện của các phần tử của hệ thống nối đất
2 Kiểm tra các đầu nối của dây nối đất với các phần tử nối đất và với hệ thống nối đất
3 Đo điện trở nối đất
3.21 Động cơ điện một chiều, Động cơ điện xoay chiều
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện cuộn dây
3 Thí nghiệm xác định các thông số không tải ở Uđm
4 Thử nghiệm cao áp một chiều và đo dòng rò
5 Thử nghiệm cao áp xoay chiều tần số 50Hz
6 Kiểm tra cực tính và tổ đấu dây
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
3.22 Máy phát điện, Máy bù đồng bộ và Máy phát kích từ loại cổ góp
STT Hạng mục thí nghiệm Ghi chú 1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài 2 Đo điện trở cách điện cuộn dây stato
3 Thử nghiệm cách điện bằng điện áp chỉnh lưu tăng cao và đo dòng rò từng pha
4 Thử nghiệm cao áp xoay chiều tần số 50Hz
5 Đo điện trở một chiều cuộn dây stato 6 Đo khe hở giữa các lõi thép stato và rôto
7 Thử nghiệm kiểm tra dòng làm việc không tải ở các pha
8 Đo độ rung của các ổ đỡ trục 9 Đo khe hở rôto theo hướng dọc trục 10 Kiểm tra sự hoạt động khi mang tải
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 4 Công tác kiểm tra bảo dưỡng bằng mắt
định kỳ trên các thiết bị điện tại các trạm biến áp
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
4 Các công việc kiểm tra bằng mắt định kỳ tại trạm biến áp ................................... 1
4.1 Máy biến áp lực.................................................................................................... 1 4.2 Các bộ điều chỉnh điện áp ................................................................................... 2 4.3 Các máy cắt dầu, máy cắt chân không, máy cắt SF6 và máy cắt không khí
nén......................................................................................................................... 2 4.4 Cầu chì.................................................................................................................. 2 4.5 Các chống sét van ................................................................................................ 2 4.6 Các thanh cái và dây chắn ................................................................................... 3 4.7 Tụ điện (bù dọc và bù ngang) ............................................................................. 3 4.8 Kháng điện (Loại dầu và loại khô) ..................................................................... 3 4.9 Dao cách ly và các phần tử đóng cắt khác ........................................................ 3 4.10 Các thiết bị điều khiển và đo lường .................................................................... 3 4.11 Các kết cấu lắp ráp............................................................................................... 4 4.12 Hệ thống nối đất................................................................................................... 4 4.13 Cáp điện................................................................................................................ 4 4.14 Móng máy............................................................................................................. 5 4.15 Khu vực trạm (tổng thể) ...................................................................................... 5 4.16 Các tường rào trạm .............................................................................................. 5
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
4 Các công việc kiểm tra bằng mắt định kỳ tại trạm biến áp
Mỗi trạm biến áp và từng bộ phận riêng rẽ của các thiết bị lắp trong trạm
phải được kiểm tra định kỳ. Khoảng thời gian yêu cầu của các công việc kiểm tra là
hàng tháng.
Việc kiểm tra bằng mắt nên kiểm tra toàn bộ khu vực trạm biến áp bao gồm
khu vực lắp đặt thiết bị ngoài trời, nhà điều hành và toàn bộ các thiết bị và các cấu
trúc. Việc kiểm tra này nên được tiến hành khi trạm đang mang điện. Vì vậy, toàn bộ
các phép kiểm tra phải được thực hiện từ dưới mặt đất, để đảm bảo khoảng cách an
toàn cần thiết đến các phần đang mang điện. Phải sử dụng cả hai mắt để quan sát các
thanh cái và các thiết bị được lắp trên các kết cấu trạm.
Khi kiểm tra các mối nối đất phải thật cẩn thận, vì điện áp cao có thể hình
thành qua bất kỳ khe hở nào được tạo ra bởi sợi cáp nối đất và một phần của thiết bị,
đặc biệt là dưới các tình trạng sự cố. Với lý do trên, không được tháo các mối nối đất
vì bất kỳ lý do gì trong khi trạm đang mang điện.
Các chi tiết của công việc kiểm tra bằng mắt được mô tả như sau:
4.1 Máy biến áp lực
• Kiểm tra tủ điều khiển, các rơ le điều khiển, các công tắc tơ, các bộ chỉ
thị, và các cơ cấu truyền động.
• Kiểm tra các sứ đầu vào về sự đấu lỏng, bị nhiễm bẩn hoặc bị hư hỏng,
sự lỏng lẻo ở các đầu cực đấu nối và các rò rỉ về dầu.
• Kiểm tra các mức dầu trong các thùng máy chính, trong khoang chứa bộ
chuyển nấc và ở các sứ đầu vào.
• Kiểm tra hệ thống khí bên trong (nếu có) về sự rò khí, áp suất làm việc,
v.v.
• Đọc và ghi bộ chỉ thị số lần vận hành của bộ điều áp dưới tải liên quan.
• Quan sát nhiệt độ dầu. Nhiệt độ dầu phải không được vượt quá tổng
nhiệt độ cuộn dây lớn nhất đã cho trên bảng thông số máy cộng với nhiệt độ môi
trường (không được vượt quá 400C) thêm 100C. Nói chung, nhiệt độ dầu không được
vượt quá 950C và 1050C đối với các đơn vị độ tăng nhiệt độ cuộn dây là 550C và
6500C, tương ứng, vì nhiệt độ môi trường hiếm khi vượt quá 300C trong các khoảng
thời gian dài đủ để làm cho nhiệt độ dầu tăng trên các điểm nói trên.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
4.2 Các bộ điều chỉnh điện áp
• Thực hiện các phép kiểm tra giống như đã cho trên đối với các MBA lực
(nếu có).
• Đặt phần điều khiển bộ điều áp ở chế độ bằng tay và vận hành chỉ ở một
số nấc.
• Chuyển phần điều khiển trở về chế độ tự động và thẩm tra rằng bộ điều
áp hoạt động đúng chức năng.
• Đọc và ghi số chỉ của bộ đếm số lần làm việc.
4.3 Các máy cắt dầu, máy cắt chân không, máy cắt SF6 và máy cắt không
khí nén
• Kiểm tra các sứ đầu vào về sự thiếu, nhiễm bẩn và hư hỏng, các đầu cực
đấu nối có bị lỏng không, sự rò rỉ dầu và áp lực khí có phù hợp không.
• Kiểm tra mức dầu trong các sứ đầu vào và trong các thùng máy (nếu có)
• Kiểm tra các bộ sấy chống đọng ẩm trong các tủ truyền động.
• Kiểm tra và ghi số lần làm việc trên bộ chỉ thị. Nếu máy cắt đã không
vận hành trong năm trước, cô lập máy cắt hoặc tách máy cắt ra để thí nghiệm. Thử
nghiệm máy cắt bằng cách mô phỏng hoạt động của rơ le qua việc đặt một cầu nối
giữa các chân nằm phía sau rơ le của tiếp điểm cắt. Cho phép kiểm tra sự làm việc của
máy cắt qua chu trình này.
• Kiểm tra tiếp xúc các khu vực trên các cụm lắp ráp loại gắn vào về dấu
hiệu của sự quá nhiệt hoặc hồ quang.
• Đọc và ghi bộ chỉ thị số giờ làm việc của bộ nén khí.
4.4 Cầu chì
• Quan sát tình trạng của bề mặt tiếp xúc của các mỏ kẹp của cầu chì.
• Kiểm tra các sứ đỡ về tình trạng vỡ, nứt và về nhiễm bẩn.
4.5 Các chống sét van
• Kiểm tra các vỏ sứ về tình trạng nứt, nhiễm bẩn hoặc vỡ, sự lỏng lẻo của
các mối nối với đường dây hoặc các đầu cực nối đất và sự ăn mòn trên các nắp che và
đế của chống sét.
• Nếu có lắp bộ đếm phóng điện, kiểm tra các mối nối và ghi lại số lần làm
việc.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
4.6 Các thanh cái và dây chắn
• Kiểm tra các kết cấu đỡ của thanh cái về các sứ bị hỏng và tình trạng
lỏng của các bulông, các đầu kẹp hoặc các mối nối.
• Quan sát tình trạng của các thanh cái mềm và các dây chắn.
• Kiểm tra các sứ treo về tình trạng hư hỏng của phần gốm sứ (bao gồm
các đầu vào xuất tuyến).
4.7 Tụ điện (bù dọc và bù ngang)
• Quan sát tình trạng của các cầu chì.
• Kiểm tra hư hỏng trên vỏ và các sứ đầu vào và kiểm tra rò rỉ dầu tụ.
4.8 Kháng điện (Loại dầu và loại khô)
• Kiểm tra tình trạng của lớp sơn và véc ni bên ngoài.
• Kiểm tra các sứ đầu vào về các vết vỡ và nhiễm bẩn.
• Kiểm tra rỉ dầu ở các van và các roăng (nếu có)
4.9 Dao cách ly và các phần tử đóng cắt khác
• Kiểm tra sự nứt, nhiễm bẩn hoặc vỡ của các sứ, sự lỏng lẻo của các mối
nối và tình trạng ăn mòn của các bộ phận bằng kim loại.
• Quan sát tình trạng của các bề mặt tiếp xúc và vùng xung quanh nó.
• Quan sát tình trạng của các mỏ hồ quang trên các tiếp điểm ngắt bằng
không khí (nếu có).
• Kiểm tra cơ cấu truyền động.
• Kiểm tra toàn bộ các phần mang điện về các điểm lởm chởm, rãnh hoặc
sắc cạnh có thể tạo ra nhiễu radio hoặc vầng quang.
• Kiểm tra sự gặm mòn, độ mòn hoặc các dây bện bị đứt của các dây nối
mềm hoặc các tiếp điểm kiểu vòng trượt dùng để nối đất.
• Kiểm tra các dấu hiệu của sự ăn mòn và ẩm ở vỏ hộp truyền động.
• Kiểm tra hư hỏng trên các quả cầu và vòng chống vầng quang.
4.10 Các thiết bị điều khiển và đo lường
• Kiểm tra các hư hỏng trên vỏ, các sứ đầu vào, các đầu cực đấu nối và các
cầu chì của các máy biến dòng điện và biến điện áp.
• Kiểm tra thông mạch của các mối nối ở cả phần sơ cấp lẫn thứ cấp.
• Quan sát tình trạng của các tiếp điểm điều khiển, chuyển đổi và các tiếp
điểm khác, các đèn chỉ thị, các khối thử nghiệm và các thiết bị khác nằm bên trong
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
hoặc trên mặt các tủ điều khiển, các mặt điều khiển và các thiết bị đóng cắt.v.v. Tìm
xem có dấu hiệu về sự ngưng đọng nước ở các vị trí trên.
• Kiểm tra bên ngoài các đồng hồ đo và các thiết bị đo lường về sự lỏng
lẻo của các mối nối và hư hỏng của các thân máy và các vỏ hộp. Ghi chú lại cho dù
các thiết bị đo đang làm việc hoặc đang niêm phong.
• Mở và đóng từng tiếp điểm điện áp trên các khối thử nghiệm để xác định
cho dù tốc độ quay của đĩa công tơ có bị ảnh hưởng.
• Kiểm tra trạng thái của các cọc tín hiệu của rơ le (nếu có).
• Thực hiện công việc kiểm tra bên ngoài các rơ le, tìm kiếm hư hỏng ở
thân và vỏ hoặc phát hiện tình trạng lỏng lẽo của các mối nối.
• Kiểm tra phần ắc qui của trạm về sự lỏng lẻo của các đầu nối và mức
dung dịch điện phân thấp của các hộp ắc qui và về tỷ trọng của dung dịch này.
• Kiểm tra các tủ sạc ắc qui. Kiểm tra dòng và điện áp nạp. Quan sát các
đèn báo của bộ dò chạm đất về sự chỉ thị của tình trạng chạm đất không mong muốn
của hệ thống phân phối một chiều.
• Kiểm tra các đèn báo trên bộ cảnh báo.
4.11 Các kết cấu lắp ráp
• Kiểm tra về sự lỏng hoặc thiếu của các bulông và đai ốc trên tất cả các
kết cấu lắp ráp.
• Kiểm tra về hư hỏng của vỏ sơn, về sự liên kết và các dấu hiệu của sự ăn
mòn.
• Kiểm tra về sự huỷ hoại, nứt và gãy.
4.12 Hệ thống nối đất
• Kiểm tra toàn bộ các đấu nối trên mặt đắt tại các thiết bị, các kết cấu lắp
ráp, các tường rào, các sàn thao tác đóng cắt của người vận hành v.v.
• Quan sát tình trạng của bất kỳ các đấu nối dạng mềm.
4.13 Cáp điện
• Kiểm tra về tình trạng hư hỏng vật lý của các phần bên ngoài thấy được
của cáp.
• Kiểm tra phát hiện dấu hiệu huỷ hoại của cách điện hoặc vỏ cáp.
• Kiểm tra sự di dời hoặc dịch chuyển của cáp.
• Kiểm tra về sự lỏng lẻo của các mối nối.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
• Kiểm tra nối đất của vỏ bao cáp (nếu có), của giá đỡ cáp, và các đầu cáp.
4.14 Móng máy
• Kiểm tra các dấu hiệu của lún, nứt, vỡ vụn, rỗ tổ ong, thép gia cường và
sự ăn mòn của bulông néo.
4.15 Khu vực trạm (tổng thể)
• Kiểm tra sự hiện hữu của các dấu hiệu an toàn thích hợp (có nghĩa là các
dấu hiệu nguy hiểm và cảnh báo, nếu có).
• Kiểm tra các hệ thống chiếu sáng trong nhà và ngoài trời về hư hỏng của
các bóng đèn và các bộ phận khác.
• Thẩm tra rằng đã có sự chuẩn bị đầy đủ của các phần dự phòng và cầu
chì.
• Quan sát tình trạng của các thanh móc.
• Kiểm tra hệ thống chữa cháy và bể tháo dầu trong trường hợp rò dầu.
• Kiểm tra sự có mặt của các tổ chim hoặc các vật liệu bên ngoài trong
khu vực lân cận các thiết bị đang mang điện.
• Quan sát tình trạng tổng thể của khu vực trạm, lưu ý về tính sạch sẽ tổng
quan và sự hiện hữu của các vết bẩn nhỏ có thể hình thành.
• Quan sát vị trí của toàn bộ các máy cắt trong hệ thống điện tự dùng và
thẩm tra tính đúng đắn của các vị trí này.
• Kiểm tra sự tăng trưởng của cỏ dại trong khu vực, và chỉ có phần nhỏ
các vật tư liên quan đến việc bảo dưỡng các thiết bị trạm được lưu giữ trong khu vực
trạm.
4.16 Các tường rào trạm
• Kiểm tra khe hở tối thiểu dưới tường rào và cổng. Thông thường khe hở
này không vượt quá 5cm dưới tường rào và 10cm dưới cổng.
• Kiểm tra để biết rằng kết cấu của tường là còn nguyên vẹn và không bị
hoen gỉ.
• Kiểm tra để biết răng dây rào là căng.
• Kiểm tra để biết rằng các then cài cổng có thể mở được.
• Kiểm tra các mối nối loại bằng dây mềm còn nguyên vẹn.
• Kiểm tra để biết rằng không có các hàng rào bằng dây nào được bắt chặt
trực tiếp vào hàng rào trạm.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 5 Các nguyên nhân gây hư hỏng cho các thiết bị điện tại các TBA và biện pháp
khắc phục
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
5 Các nguyên nhân gây hư hỏng ở các thiết bị chính trong trạm biến áp và biện pháp
khắc phục ............................................................................................................ 1 5.1 Lời mở đầu ................................................................................................... 1 5.2 Các máy biến áp lực...................................................................................... 1
5.2.1 Mặt yếu về đặc tính kỹ thuật.................................................................. 2 5.2.2 Hư hỏng về khiếm khuyết trong thiết kế ................................................ 2 5.2.3 Các hư hỏng do việc chế tạo kém hiệu quả ............................................ 3 5.2.4 Các hư hỏng do khiếm khuyết về vật tư ................................................. 4 5.2.5 Các tình trạng vận hành bất lợi .............................................................. 5 5.2.6 Các thói quen bảo dưỡng không đúng.................................................... 5 5.2.7 Hư hỏng các bô điều áp dưới tải (OLTC)............................................... 7 5.2.8 Các đề xuất để làm giảm các hư hỏng.................................................... 9
5.3 Hư hỏng của các máy cắt (MC)................................................................... 10 5.3.1 Các biện pháp ngăn ngừa nhằm tránh các hư hỏng cho MC................. 11 5.3.2 Việc giới thiệu các phép kiểm tra nhằm giám sát tình trạng làm việc
trong khi vận hành ............................................................................... 13 5.4 Các hư hỏng của các máy biến điện đo lường ............................................. 13
5.4.1 Hư hỏng của các Máy biến dòng (TI)................................................... 13 5.4.2 Hư hỏng của các biến điện áp kiểu tụ (CVT) ....................................... 14
5.5 Các hư hỏng của các chống sét van............................................................. 14
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
5 Các nguyên nhân gây hư hỏng ở các thiết bị chính trong trạm biến áp và
biện pháp khắc phục
5.1 Lời mở đầu
Phần này mô tả vắn tắt về các nguyên nhân gây ra hư hỏng có thể có của các
thiết bị ở trạm biến áp lớn như: Các máy biến áp lực, các kháng điện, các máy cắt, các
máy biến điện đo lường, các chống sét van v.v và các biện pháp khắc phục cần thực
hiện để ngăn ngừa các hư hỏng đó.
5.2 Các máy biến áp lực
Các máy biến áp lực là một mắt xích quan trọng trong các thành phần cấu
thành của một hệ thống điện, các hư hỏng ở MBA làm ảnh hưởng đến việc cung cấp
điện năng đến các hộ tiêu thụ. Trên thế giới, các MBA được biết làm việc rất tin cậy
tuy nhiên ở nhiều nơi vẫn có tốc độ hư hỏng khá cao. Việc phân tích các hư hỏng cho
thấy một phần lớn các nguyên nhân chính thuộc về hư hỏng của các MBA lực. Các
nguyên nhân này bao gồm các thao tác bị lạm dụng: việc bảo dưỡng không thích hợp
trong vận hành, áp dụng thiếu tiêu chuẩn kỹ thuật trong khi chế tạo, thử nghiệm và
nghiệm thu, các vật tư đầu vào không đạt tiêu chuẩn, môi trường làm việc không phù
hợp, các điều kiện vận hành không bình thường, các quá điện áp, ngắn mạch trong hệ
thống v.v.
Các nguyên nhân gây ra hư hỏng chính của MBA trong vận hành (qua khảo
cứu) được cho ở bảng dưới đây:
Các nguyên nhân hư hỏng Tỷ lệ hư hỏng tính theo % Do khâu thiết kế 36 Các vấn đề liên quan đến việc chế tạo 28 Các khuyết tật về vật liệu 13 Bảo dưỡng kém 5 Bị quá áp do sét 4 Bị ngắn mạch 2 Các bộ phận của MBA Cuộn dây MBA 29 Các đầu cực đấu nôi 29 Vỏ máy và chất lỏng cách điện 13 Mạch từ 11 Các bộ phận khác 5
Tuy nhiên nguyên nhân chính gây nên hư hỏng ở lưới điện chúng ta được liệt
kê như sau:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Các nguyên nhân hư hỏng Tỷ lệ hư hỏng tính theo % Khiếm khuyết ở khâu thiết kế 35,7 Các vấn đề liên quan đến việc chế tạo 28,6 Các khuyết tật về vật liệu 13,1 Các vấn đề về vận chuyển và bảo quản 1,2 Bảo dưỡng không đúng 4,8 Quá tải bất thường <1 Quá tải mạch từ 1,2 Sét 3,6 Ngắn mạch bên ngoài 2,4 Làm mát kém 1,2 Không biết 7,1
Tuy nhiên, các hư hỏng ở các MBA được phân loại như sau:
• Mặt yếu về tính năng, thiết kế / chế tạo kém hiệu quả.
• Lắp đặt / Vận hành / Bảo dưỡng kém hiệu quả.
• Các điều kiện vận hành bất lợi.
• Do quá trình lão hoá.
5.2.1 Mặt yếu về đặc tính kỹ thuật
Nhiều khi, một đặc tính kỹ thuật của khách hàng không nói đến trong một
loạt các vấn đề về điều kiện của trạm như mô hình phụ tải, tình trạng quá kích, quá
điện áp, các tham số khác nhau của hệ thống, các điều kiện về môi trường. Có một vài
khía cạnh trong đó cần phải cẩn thận vào thời điểm phác thảo các đặc tính kỹ thuật của
thiết bị.
5.2.2 Hư hỏng về khiếm khuyết trong thiết kế
Có vài hư hỏng do khiếm khuyết trong thiết kế được nêu ra dưới đây:
Nguyên nhân Hậu quả Biện pháp khắc phục Hư hỏng ở phần cách điện của bu lông ép gông từ
Gây nên ngắn mạch cục bộ ở lá thép làm tăng dòng điện xoáy (fucô) cục bộ
Băng lại để đảm bảo cách điện gông từ hoặc sử dụng cách điện của bulông gông từ tối thiểu thuộc lớp “B” trở lên
Mật độ từ thông trong lõi thép cao High flux density in core
Gây ra tổng lực tác động lớn khi thao tác đóng cắt và đóng lặp lại dẫn đến gây hỏng cách điện cuộn dây
Mật độ từ thông không được vượt quá 1,9 Tesla tại giá trị điện áp vận hành lớn nhất
Rãnh dầu trong cuộn dây hẹp Narrow oil duct in winding
Làm cho sự làm mát không phù hợp và làm hỏng cách điện
Rãnh dầu phải thích hợp tính từ điểm làm mát hiệu quả
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
Sự hoán vị không phù hợp
Làm tăng thêm tổn hao và phát nóng thêm
Điều chỉnh việc hoán vị sao cho toàn bộ các thanh dẫn phải có trở kháng bằng nhau
Khoảng cách giữa cách pha không đủ
Có thể gây ra ngắn mạch May result in short circuit
Tạo ra khoảng cách vừa đủ tuỳ theo cấp điện áp
Vòng kẹp được thiết kế không phù hợp
Có thể hỏng trong tình trạng ngắn mạch
Độ dày của vòng kẹp phải được thiết kế sao cho chịu được các lực điện động khi ngắn mạch
Việc buộc các dây dẫn không đảm bảo
Có thể hỏng trong tình trạng ngắn mạch
Cần phải có kết cấu vững chắc để buộc các dây dẫn
Thiết kế các cánh tản nhiệt không phù hợp
Làm cho việc làm mát không tốt dẫn đến nhiệt độ dầu/cuộn dây tăng cao hơn
Cần thiết phải tính toán các cánh tản nhiệt phù hợp
5.2.3 Các hư hỏng do việc chế tạo kém hiệu quả
Việc chế tạo máy biến áp là công việc khéo léo hơn là việc chế tạo máy móc.
Sự tin cậy của MBA phụ thuộc vào chất lượng của các vật liệu thô và tay nghề. Có
một vài bước nào đó cần được thực hiện tại công đoạn chế tạo sao cho hiển nhiên
không có các sai lầm ở giai đoạn này nếu không sẽ xảy ra các khuyết tật lớn về sau
trong vận hành. Một vài các hư hỏng do các khiếm khuyết trong chế tạo được cho ở
bảng dưới đây
Nguyên nhân Hậu quả Biện pháp khắc phục Cuộn dây bị lỏng và định cỡ không đúng
Gây ra ngắn mạch giữa các vòng dây hoặc giữa các bối dây với nhau
Định cỡ dây thích hợp nhằm giữ cho cuộn dây nằm dưới tình trạng kẹp chắc chắn
Các lá thép mạch từ có ba via
Gây ra tình trạng ngắn mạch cục bộ và gây phát nóng
Phải đảm bảo không để xảy ra tình trạng ba via nhờ vào các thiết bị gia công tốt
Có các gờ sắc cạnh trên các vòng đệm và các bối dây
Làm hư hỏng cách điện thanh dẫn
Phải đảm bảo không để xảy ra tình trạng có gờ sắc cạnh nhờ vào các thiết bị gia công tốt
Các điểm nối bằng đồng thau kém
Làm hỏng cách điện dây dẫn và làm cho cuộn dây hỏng
Chọn các qui trình hàn đồng tốt
Có cặn bã trên các phần kim loại trong khi chế tạo
Có thể gây ra phóng điện cục bộ
Giữ cho tốt không để xảy ra tình trạng này
Nhiễm bẩn bề mặt cách điện
Làm cho cách điện bị hỏng Phải đảm bảo sự sạch sẽ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Toàn bộ các bộ phận bằng kim loại không được nối đất
Có thể hình thành phóng điện cục bộ và chất lượng dầu có thể bị ảnh hưởng
Tất cả các bộ phận kim loại phải được nối đất phù hợp và điều này phải được ghi vào phiếu kiểm tra
Các mối hàn ở vỏ máy xấu và xốp
Làm cho rỉ dầu Phải đảm bảo bề mặt sạch sẽ và chọn qui trình hàn đúng
Tiến trình sấy không đúng
Cuộn dây và cách điện không được ổn định hoàn toàn do hơi ẩm dẫn đến làm hỏng
Tăng cường nghiêm ngặt quá trình sấy và nạp dầu tuỳ theo cấp điện áp
5.2.4 Các hư hỏng do khiếm khuyết về vật tư
Chất lượng của vật tư được dùng cũng ảnh hưởng lên tuổi thọ của MBA.
Một sự kiểm soát nghiêm ngặt về chất lượng ở toàn bộ các giai đoạn kế tiếp nhau
trong dây chuyền sản xuất từ vật tư thô đến sản phẩm hoàn chỉnh sẽ tránh gây ra hư
hỏng cho MBA. Có vài hư hỏng gây ra do vật tư khiếm khuyết được nêu ra trong
bảng dưới đây:
Nguyên nhân Hậu quả Biện pháp khắc phục Các gờ sắc cạnh trong các thanh dẫn bằng đồng
Tạo nên phóng điện cục bộ và làm hỏng cách điện thanh dẫn
Bề mặt phải được làm cho phẳng bóng
Cách điện của thanh dẫn không phù hợp
Sẽ bị huỷ hoại do ảnh hưởng của các ứng suất cao áp và làm hỏng cách điện
Kiểm tra cách điện của thanh dẫn đầu vào và cũng như là số lớp vỏ bao của thanh dẫn
Dầu kém chất lượng Hư hỏng cách điện Đảm bảo điện áp phóng điện và hàm lượng ẩm theo các khuyến cáo của nhà chế tạo
Các tạp chất trong dầu hoá vẩn đục
Gây ra phóng điện chọc thủng tạm thời
Đảm bảo độ sạch của dầu
Dùng dây đồng trần cho các mối nối
Hình thành sự ôxy hoá và cặn bã
Dùng lớp vỏ bằng emay hoặc giấy để bọc lên dây đồng trần
Khuyết tật ở các phụ kiện Bộ ĐADT Các sứ đầu vào Rơ le ga Thiết bị bảo vệ
Làm cho MBA hư hỏng Các phụ kiện này được mua từ các nhà cung cấp tốt đứng về quan điểm độ tin cậy trong vận hành cao.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
5.2.5 Các tình trạng vận hành bất lợi
Tuổi thọ của một MBA thông thường phụ thuộc vào tuổi thọ của cách điện.
Trong quá trình vận hành bình thường của MBA, quá trình lão hoá cũng nằm ở mức
độ thông thường. Tốc độ lão hoá có quan hệ với nhiệt độ, hàm lượng ẩm và khoảng
thời gian của tình trạng mang tải. Ở nhiệt độ lớn hơn 1400C, các bọt khí được hình
thành do sự phân huỷ của cách điện. Các bọt khí này là mối nguy hiểm tiềm tàng trong
khu vực lân cận vùng có ứng suất điện áp cao. Điều này có thể khởi đầu hư hỏng về
điện đưa đến việc phóng điện chọc thủng.
Tuổi thọ mong đợi của MBA sẽ giảm bớt qua việc bảo vệ không đủ trong
khi vận hành ở các điều kiện bất thường như là:
Các tình trạng quá tải chịu được
Các quá áp thao tác
Các quá áp do sét
Các quá áp lan truyền
5.2.6 Các thói quen bảo dưỡng không đúng
Việc bảo dưỡng kém / không đủ trên các khu vực rỉ dầu, chất lượng dầu, các
phụ kiện tới hạn như là các bộ chuyển nấc, các sứ đầu vào, các thiết bị bảo vệ v.v sẽ
gây ra bất ổn ở MBA. Ngoài những vấn đề trên, có một loạt các vấn đề khắc phục đã
gặp phải ở hiện trường, như là ẩm, sự ôxy hoá, nhiễm bẩn chất rắn, các bọt khí, quá
dòng,quá áp (quá trình quá độ hoặc quá trình động), quá nhiệt, ngắn mạch (lực cơ học)
v.v. Với chúng, ta phải quan tâm đến để bảo vệ MBA. Bảo dưỡng ngăn ngừa được cho
là biện pháp tốt nhất để cải thiện độ tin cậy của MBA.
Có vài các hư hỏng về các MBA qua báo cáo cho thấy được quy cho do một
trong số các nguyên nhân sau đây:
• Hư hỏng cách điện cuộn dây do các ứng suất ngắn mạch.
• Hư hỏng cách điện cuộn dây do quá điện áp và các xung quá độ.
• Hư hỏng do mạch từ.
• Hư hỏng của bộ điều áp dưới tải.
• Hư hỏng của các sứ đầu vào và các phụ kiện khác.
• Hư hỏng do cách điện kém và cách bố trí làm mát kém.
Có vài hư hỏng này được mô tả vắn tắt dưới đây:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
Hư hỏng của cuộn dây cao thế, hạ thế và cuộn thứ 3 do ngắn mạch và các
quá điện áp. Biên độ an toàn của MBA liên quan đến khả năng chịu ngắn mạch đã bị
suy giảm nhiều. ISS qui định một thời gian 2 giây. Các qui định kỹ thuật của tổ chức
WB (Ngân hàng thế giới) khuyến cáo khoảng thời gian 1 giây. Dựa trên sự tính toán
của sự phân biệt về thời gian theo cấp đã cho trên các rơ le bảo vệ, vốn cần thiết đối
với các rơ le quá dòng và rơ le chạm đất. Các sự cố thanh cái được loại trừ sau một
thời gian trễ và nhiều MBA được biết là đã có hư hỏng đối với các sự cố về thanh cái
hoặc các sự cố gần kề trên các xuất tuyến đi dẫn đến sự cố thanh cái do hư hỏng khi
cắt máy cắt.
Cuộn dây thứ 3 của MBA là không liên quan hoàn toàn với việc tạo ra sự
cách điện nhằm chịu đựng các quá điện áp cũng như không có định mức để thích hợp
với các ứng suất ngắn mạch. Các hư hỏng về cách điện vòng bên trong cuộn dây thứ 3
được cho là do các xung quá áp lan truyền. Dựa trên các điều tra hư hỏng của cuộn thứ
3 CBIP đã đưa ra một hồ sơ nghiên cứu cung cấp các chỉ dẫn về các hoạt động bảo vệ
cần được áp dụng trên cuộn thứ 3 lúc mang tải. Theo hướng dẫn của CBIP về các
MBA, điều khoản của cuộn dây thứ 3 bây giờ đã được xoá bỏ cho các MBA có công
suất đến 100 MVA của cấu trúc loại lõi 3 trụ 3 pha. Cần đặc biệt quan tâm đến việc
bảo vệ cho cuộn dây thứ 3 đặc biệt trong trường hợp trở kháng tải mang tính dung.
Tần số thao tác đóng/cắt của các tụ điện/kháng điện, khoảng cách nguồn tính từ MBA,
thiết kế và vị trí đặt các chống sét van không khe hở cũng là một vài các nhân tố quan
trọng cần được quan tâm trước khi đóng tải cho cuộn dây thứ 3. Hư hỏng của cuộn dây
thứ 3 theo kinh nghiệm hầu như là do:
• Quá ứng suất và làm mát không tốt.
• Thực hiện không đúng các sơ đồ bảo vệ.
• Tần suất thao tác đóng/ cắt tải trở kháng mang tính dung.
• Khả năng chịu ngắn mạch không phù hợp.
Báo cáo kỹ thuật của CBIP về nguyên nhân hư hỏng của các cuộn dây thứ 3
và các khuyến cáo của BHEL về việc bảo vệ cho cuộn dây thứ 3 cung cấp các chỉ dẫn
cần thiết về chủ đề này.
Việc sắp xếp các bộ phận định vị trong MBA để chịu được các lực ngắn
mạch đã được phát hiện là không đảm bảo. Trong một vài trường hợp, khoảng cách
giữa các pha và giữa pha với đất của các dây dẫn được biết là ngắn làm phóng điện
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
đánh lửa và gây hỏng cách điện do rung và sự dịch chuyển khi xảy ra ngắn mạch.
Trong một vài trường hợp hư hỏng được tìm thấy do hỏng các thành phần cách điện
nhu là các ống lót cách điện, các thanh đỡ, gỗ đỡ v.v. Ngoài ra cũng có báo cáo cho
thấy hư hỏng của các mối nối trong quá trình xảy ra ngắn mạch. Một vài trường hợp
hư hỏng ở MBA liên quan đến xung sét cho dù đã được bảo vệ bằng các chống sét van
Hư hỏng của các MBA đã được báo cáo về mặt các quá áp thao tác. MBA bị
hỏng, khi nó đang được mang điện sau khi hư hỏng nguồn cung cấp hình thành từ trạm
biến áp cấp trên lúc cắt MBA do các sự cố bên ngoài. Sự làm việc của bảo vệ so lệch
và bảo vệ hơi xảy ra làm cắt máy cắt của MBA và tách rời MBA. Trong một vài
trường hợp, các MBA đã hỏng khi chỉ số phân cực (PI) của cách điện cuộn dây bị huỷ
hoại giảm xuống giá trị 1,1 hoặc bé hơn mặc dầu hàm lượng ẩm trong dầu MBA vẫn
còn nằm trong giới hạn đến 35 ppm và điện áp phóng đến 50kV. Sự giảm cấp của chỉ
số phân cực (PI) trên nhiệt độ tới hạn theo phụ tải cần được qui định và kiểm tra.
Trong một hoặc 2 trường hợp, phát hiện điện trở nối đất của TBA cao hơn qui định.
Điều này gây ra các điện áp cao tồn tại ở đầu trung tính của cuộn dây khi có ngắn
mạch pha đất trên các xuất tuyến/ thanh cái. Việc này làm hỏng cách điện vòng ở đầu
trung tính.
Hư hỏng ở các mạch từ: đã có MBA hư hỏng do quá nhiệt của lõi thép và
cháy lõi thép, hư hỏng của cách điện lõi từ và kết cấu lõi từ dần trở nên trụt ra khỏi
nhau và trở nên tiếp xúc với đáy vỏ máy. Để khắc phục các vấn đề trên, cần tách phần
dùng để nối đất lõi ra và nối đất cố định lõi thông qua các sứ đầu vào được cung cấp
bởi MBA đang được dùng đến. Thiết bị này giám sát dòng điện rò của lõi thép, nếu
cần, và nhằm để chắc chắn rằng lõi từ không có nhiều điểm nối đất và cũng như cách
điện của lá thép mạch từ là tốt
5.2.7 Hư hỏng các bô điều áp dưới tải (OLTC)
Các bộ ĐADT là nguyên nhân lớn nhất thứ hai về mặt sự cố trong các MBA
sau khi ngắn mạch. Các hư hỏng trong bộ ĐADT thuộc trong số các loại sau đây:
• Cháy điện trở chuyển tiếp.
• Cháy và hỏng các tiếp điểm lăn và tiếp điểm tĩnh.
• Căn chỉnh sai kết cấu lắp ráp của bộ chuyển nấc.
• Lỗi về thời gian của chu trình vận hành.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Hư hỏng trong bộ truyền động đổi nấc có nghĩa là các tiếp điểm hành trình
không hoạt động.
Một vài các trục trặc phổ biến được chú ý trong khoang chứa, bộ tiếp điểm
chọn lựa của bộ ĐADT như là:
Đã xuất hiện trường hợp nhà chế tạo không thực hiện việc chọn dòng định
mức của bộ ĐADT. Các yếu tố về tính hiệu quá trong vận hành và khả năng quá tải
của MBA phải được tính đến khi đi đến chọn dòng định mức thiết kế. Giá trị dòng
định mức đã chọn phải nằm ở cấp độ cao hơn giá trị tính toán. Người ta cho rằng nếu
các đặc tính kỹ thuật của người mua không đưa ra tuỳ chọn này đối với nhà chế tạo thì
cần qui định về các giá trị dòng / điện áp định mức.
Chất lượng và định mức của các điện trở chuyển tiếp đã là một nguồn gốc
trục trặc chính trong bộ ĐADT. Các hậu quả của việc cháy lập lại của các điện trở
chuyển tiếp là một vùng có thể gọi là rất nghiêm trọng đối với các nhà chế tạo bộ
ĐADT
Việc hở mạch hoặc cháy các tiếp điểm chuyển tiếp dẫn đến phóng điện bề
mặt tiếp điểm lựa chọn và cháy bên trong các tiếp điểm gây nổ tung màng phòng nổ
trong các bộ chuyển nấc của MR
Hư hỏng của tiếp điểm hành trình dùng để dừng hoạt động bộ ĐADT tại vị
trí cuối cùng của bộ chuyển nấc đã gây ra hồ quang khốc liệt, làm tăng áp suất và gây
nổ khoang chứa của bộ ĐADT
Ở các MBA có bộ thở bị bịt kín, các joăng dầu và vòng đệm chữ “O” bị
khuyết tật đã dẫn đến việc tràn dầu do tụt áp lực từ thùng dầu chính của MBA sang
khối tiếp điểm dập hồ quang và rò dầu qua bộ thở silicagel gây ra sự tụt mức dầu trong
thùng dầu chính và gây nguy hiểm cho sự vận hành của MBA.
Việc nứt gãy ở tấm chắn cũng đã là một nguyên nhân hư hỏng đến sự mất
cân bằng về áp lực giữa vỏ thùng chính và bộ ĐADT, trong khi hút chân không vào
giai đoạn lắp đặt và sấy ban đầu
Hư hỏng của các sứ đầu vào Các sứ đầu vào kiểu tụ được gởi đi với phần
đỉnh được làm kín và có lớp vỏ sứ chống mưa. Phần tụ phía dưới gởi đi được bao
bằng các băng giấy phết sáp. Ở một vài MBA người ta đã phát hiện ra rằng các băng
giấy dùng trong vận chuyển này đã không được tháo ra trong khi nhấc các sứ lên
MBA. Qua một thời gian vận hành, lớp sáp chảy ra khi tiếp xúc với dầu nóng bên
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
trong thùng máy và băng giấy rơi ra gây phóng điện bên trong thùng máy. Điều tốt
nhất là đưa các sứ đầu vào khỏi làm việc với phần bên dưới được làm kín trong các
thùng đã nạp dầu để tháo bỏ các băng giấy ngay tại trạm vào thời điểm lắp đặt nhằm
tránh nhiễm ẩm.
5.2.8 Các đề xuất để làm giảm các hư hỏng
Từ các bàn luận ở trên các lý do về hư hỏng của MBA phải được cho là do
nhiều nguyên nhân khác nhau. Dưới đây là một vài bước khắc phục có thể được nhằm
giảm tai họa đó.
1. Cải thiện khâu thiết kế và chế tạo
Bằng cách chọn công nghệ CAD và quản lý mặt bằng phân xưởng tốt hơn,
phải chế tạo các MBA tin cậy hơn để loại trừ:
• Khả năng chịu dòng ngắn mạch kém.
• Các khuyết tật tròn chế tạo ở hệ thống làm mát.
• Các trục trặc liên quan đến các sứ đầu vào.
• Bộ ĐADT bao gồm bộ chọn lựa / bộ công tắc K.
• Hư hỏng ở cuộn dây thứ 3 ở bất kể vị trí nào.
2. Cải thiện phương pháp thử
MBA phải được mô phỏng theo điều kiện vận hành thực tế trước tiên bằng
thử nghiệm chu trình và sau đó cần phải trải qua thử nghiệm tạo dòng để gia tăng nhiệt
độ. Sau đó thực hiện toàn bộ các thử nghiệm ứng dụng cao áp để phát hiện điểm yếu
của cách điện. Nếu cần thử mô phỏng dòng ngắn mạch theo cấp và phép đo cân bằng
từ và dòng từ hoá có thể cho biết các vấn đề bất thường. Ở phần phụ chú 1 có cho một
bảng mô tả chu trình thử. Sau khi hoàn tất toàn bộ các phép thử, phải ghi lại các thông
số về dầu cách điện sau cùng và so sánh với các giá trị ban đầu
3. Công tác lắp đặt tại trạm
Bằng cách chọn đúng phép thử nghiệm trước nghiệm thu và kiểm tra các lỗi
có thể có về lắp đặt để có thể tránh được các sơ suất.
4. Các vấn đề bên ngoài MBA
Việc quản lý phụ tải
Theo qui định phải kiểm soát tốt hơn các hệ thống quản lý tần suất mang tải
hiệu quả nhằm tránh các sự cố và hư hỏng MBA do
• Quá tải.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
• Từ hoá quá mức và quá điện áp.
• Phát nòng các mối nối và phóng điện .
• Việc cắt thường xuyên xuất tuyến do các sự cố xảy ra.
Sau mối lần cắt MBA cho dù bằng tay hoặc qua rơ le bảo vệ, trước khi đóng
điện phải thao tác bằng tay bộ chuyển nấc để đưa về vị trí nấc 1. Sau khi mang tải, có
thể thay đổi nấc của MBA về vị trí phù hợp với yêu cầu của điện áp thanh cái
5. Hư hỏng của thiết bị đóng cắt và ắc qui
Điều này có thể tránh khỏi nhờ thí nghiệm định kỳ và sử dụng chế độ làm
việc thích hợp đối với các thiết bị đóng cắt và ắc qui
6. Mặt bằng trạm biến áp
Mặt bằng
Mỗi khi các MBA đơn pha được lắp đặt điều cần dùng các tấm liếp ngăn có
độ cao và khả năng chịu lực đủ để tránh xảy ra sự đổ ngã . Điều này sẽ làm giảm các
rủi ro do lửa phát sinh từ các MBA khác
Hố ngâm và hố xả
Có thể dùng các hố ngâm và hố xả làm phần dự phòng trong mặt bằng trạm
biến áp
5.3 Hư hỏng của các máy cắt (MC)
Một MC được xem là hư hỏng khi MC hỏng không tác động sau một lệnh
cắt hoặc không thể cắt được hồ quang hoặc không chịu được điện áp của hệ thống. Các
hư hỏng của MC đã gây ra nổ của một hoặc nhiều các bộ phận sau đây:
1. Các buồng dập hồ quang.
2. Các buồng chứa điện trở gắn trước.
3. Các tụ điện chia áp.
4. Cột đỡ bao gồm các thanh truyền động.
Ngoài những điều đã nêu trên, hư hỏng máy cắt cũng có thể có nguyên nhân
do các lý do sau đây:
• Hư hỏng phần cơ của cần truyền động.
• Sự cắt đứt của kẹp khoá cần kéo.
• Hư hỏng tụ san áp.
• Sự dính của khối tiếp điểm tĩnh của điện trở gắn trong vào trong hộp tiếp
điểm động do lỏng vít.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
• Hỏng cách điện bên trong buồng dập hồ quang do hàm lượng ẩm cao
trong khí SF6.
• Hỏng cách điện (pha với đất) do sự tích tụ ẩm trên thanh truyền động
chính trong bảo quản.
• Hỏng phần ghép nối cơ khí giữa thanh truyền động chính và cơ cấu
truyền động.
• Hỏng các phần dẫn động trong cơ cấu truyền động
• Hỏng do các phần tử ngoài (các vật thấy bằng mắt) nằm bên trong buồng
dập hồ quang.
• Hỏng do điện áp phục hồi quá độ cao ( TRV). Trong trường hợp các MC
thao tác các nhánh của bộ lọc cao áp một chiều (HVDC), tình trạng thông thường của
của MC là mở, sự xuất hiện điện áp phục hồi quá độ có thể bị méo cực kỳ mạnh do sự
hiện diện của các bộ lọc và có thể làm mất đi khá lớn dạng sóng cosin bậc 1 vốn có thể
tạo ra TRV cao và dẫn đến việc đánh thủng bên trong các tụ san áp hoặc buồng dập hồ
quang
• Hư hỏng điện môi ở các MC kiểu khí nén.
• Các trường hợp khác.
5.3.1 Các biện pháp ngăn ngừa nhằm tránh các hư hỏng cho MC
Các dạng hư hỏng đã chỉ ra cho thấy rằng cần khẩn trương cải thiện hơn nữa
chất lượng chế tạo của các bộ phận khác nhau, nếu như cũng thực hiện các kiểm tra
giám sát tình trạng một cách có hiệu quả, ta có thể nhận biết các hư hỏng vào giai đoạn
bắt đầu và có thể tiến hành các hoạt động hiệu chỉnh sau đó. Tuy nhiên người ta đã đề
xuất các phạm vi sau đây về các biện pháp ngăn ngừa
1. Thay đổi thiết kế / đặc tính kỹ thuật
Việc thay đổi cần được làm về các đặc tính kỹ thuật là như sau:
• Việc dùng ‘ Khoá liên động khi đóng bằng cơ khí ‘ ở bất cứ đâu cần
phải như nhau đối với MC có điện trở gắn trong hay không có điện trở gắn trong để
tránh sự pha trộn của các cơ cấu truyền động trong khi lắp đặt và trong khi vận hành
và bảo dưỡng
• Thải tháo bỏ các ống khí nối liên động giữa các cột khác nhau của các
MC và dùng riêng các đồng hồ đo áp suất cho mỗi cột
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
• Bình chứa khí SF6 phải được thử nghiệm về độ điểm sương, hàm lượng
không khí v.v theo như IEC-376.
• Thời gian cực tiểu cho các tiếp điểm của điện trở gắn trong mở trước khi
mở các tiếp điểm chính phải là 5ms.
• Các thử nghiệm thông lệ phải bao gồm phép đo điện trở tiếp xúc động và
tangδ của các tụ san áp để có các giá trị đo gốc
• Khi chiều dài đường dây truyền tải lên đến 200km không cần dùng điện
trở gắn trong có vỏ bọc. Điều này dựa trên khảo cứu do công ty điện lực hàng đầu thực
hiện
2. Kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt trong khi chế tạo
Để tránh các hư hỏng của các MC do khuyết tật chế tạo, yêu cầu giới thiệu
các kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt theo tiêu chuẩn chế tạo đề ra. Sau đây là các phép
kiểm tra chất lượng đã được đề xuất:
• Toàn bộ các cần truyền động phải được thử nghiệm về siêu âm và chụp
tia X
• Việc điều chỉnh khe hở của tiếp điểm của điện trở gắn trong trong khi
lắp đặt phải đạt 100% điểm kiểm tra của khách hàng (CIP)
• Thử nghiệm chịu đựng cơ học cho 10000 lần đóng cắt được tiến hành
đối với các MC 400kV trở lên.
• Phép đo điện trở tiếp xúc động và đo tangδ tụ san áp được thực hiện như
là một phần của các thử nghiệm thông lệ.
• Thử nghiệm chịu kéo đối với các cần truyền động được thực hiện như
điểm kiểm tra của khách hàng.
• Phân tích vi cấu trúc ( tế bào ) của các cần truyền động.
• Thử nghiệm cao áp trên thanh truyền động chính được thực hiện bằng
100% điểm kiểm tra của khách hàng (CIP).
• Thử nghiệm khí SF6 về phép đo điểm sương trước khi nạp.
• Việc thay đổi thanh kéo của bộ tiếp điểm gắn trong ( PTFE) phải có độ
chịu kéo tốt hơn.
• Cải thiện phần cơ cấu của bề mặt tiếp điểm của các bộ phận dẫn hướng.
• Các bộ chứa khí ni tơ.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
• Các joăng: Đôi khi các joăng có thể hỏng khi làm nhiệm vụ làm kín khí
hoặc chất lỏng phải rất cẩn thận khi bôi qua nhiều mỡ hoặc bôi không đều mỡ lên
joăng. Việc định vị joăng là quan trọng.
• Độ kín của khí SF6: Có thể ngay từ lúc ban đầu và các nguyên nhân làm
thay đổi độ rò của khí SF6 như là:
1. Sự ăn mòn cạnh một joăng có thể tránh bằng cách kiểm tra hàm lượng
ẩm trong khí SF6.
2. Roăng bị hỏng.
3. Dưới joăng không sạch.
4. Có hiện tượng xốp trong thành phần kim loại ( khi đúc, khi hàn đồng).
5.3.2 Việc giới thiệu các phép kiểm tra nhằm giám sát tình trạng làm việc
trong khi vận hành
Ta có thể chọn các kỹ thuật đánh giá tình trạng đã được bàn luận chi tiết về
phần liên quan đến các kỹ thuật bảo dưỡng như sau.
1. Phép đo điện trở tiếp xúc động.
2. Phép đo độ điểm sương của khí SF6.
3. Phép đo hành trình tiếp điểm.
4. Phép đo thời gian đóng cắt
5. Phép đo dòng điện cuộn đóng, cắt
6. Việc giám sát rò dầu / khí của khí SF6/ phần thuỷ lực.
5.4 Các hư hỏng của các máy biến điện đo lường
5.4.1 Hư hỏng của các Máy biến dòng (TI)
Việc phân tích hư hỏng sơ bộ của các TI bị hỏng đã cho thấy rằng đa phần
các TI bị hỏng do lão hoá sớm của cách điện phía sơ cấp. Bên cạnh đó, các lý do hư
hỏng có thể có khác được cho là do các tham số của hệ thống cao như là điện áp và tần
số, các quá điện áp thao tác, các quá điện áp sét. Để giảm thiểu các hư hỏng của các TI
ta cần phải thực hiện các phép thử / kiểm tra tại hiện trường như sau:
• Đo tangδ và điện dung
• Đo điện áp hồi phục
• Giám sát bằng phép phân tích sắc ký khí
• Phân tích tạp chất phân huỷ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
5.4.2 Hư hỏng của các biến điện áp kiểu tụ (CVT)
Việc phân tích hư hỏng sơ bộ của các TI bị hỏng đã cho thấy rằng các lý do
chính của hư hỏng đối với CVT là:
• Giá trị tangδ lớn.
• Điện áp ở thứ cấp bất thường.
• Giá trị điện dung cao.
• Rỉ dầu.
• Có tiếng kêu rền.
Ngoài các trường hợp ở trên cũng còn thấy có các dấu hiệu ở CVT sau:
• Tiếng kêu lách tách ở mối nối.
• Điện trở hạn chế bị cháy.
• Chống sét bảo vệ bị cháy/hỏng.
• Hư hỏng của các bánh tụ
• Dầu cách điện trong thùng khối biến áp trung gian bị đen
Các biện pháp xử lý duy nhất cần thực hiện để tránh các hư hỏng là các
phép kiểm tra giám sát tình trạng phù hợp các CVT tại trạm
5.5 Các hư hỏng của các chống sét van
Việc phân tích hư hỏng sơ bộ của các CSV bị hỏng đã cho thấy rằng đa phần
các hư hỏng là do sự huỷ hoại của các đĩa ZnO. Để giảm thiểu hư hỏng của các CSV
người ta đề nghị các CSV nên được giám sát trực tiếp về sự có mặt của thành phần hài
bậc 3 của dòng điện điện trở trong dòng rò chảy qua các CSV. Dòng rò lên đến 500µA
nói chung được xem là nằm trong các giới hạn cho phép.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 6 Đại cương về máy biến áp
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
6 Đại cương về MBA ............................................................................................. 1
6.1 Các thuật ngữ kỹ thuật .................................................................................. 1 6.1.1 Máy biến áp tự ngẫu .............................................................................. 1 6.1.2 Tổn thất không tải.................................................................................. 1 6.1.3 Tổn thất mang tải................................................................................... 1 6.1.4 Tổn thất tổng ......................................................................................... 2 6.1.5 Hiệu suất ............................................................................................... 2 6.1.6 Điện kháng ngắn mạch .......................................................................... 3 6.1.7 Điều chỉnh điện áp................................................................................. 4 6.1.8 Điện kháng thành phần thứ tự không ..................................................... 4 6.1.9 Mức cách điện đồng nhất của cuộn dây.................................................. 4 6.1.10 Mức cách điện chọn lọc ......................................................................... 4
6.2 Cấu tạo máy biến áp...................................................................................... 4 6.2.1 Cấu tạo chung........................................................................................ 4
6.2.1.1 Giới thiệu chung ................................................................................ 4 6.2.1.2 Độ bền cơ........................................................................................... 5 6.2.1.3 Dạng mối nối với các thiết bị khác ..................................................... 5
6.2.2 Lõi thép (lõi từ) ..................................................................................... 5 6.2.2.1 Vật liệu lõi từ ..................................................................................... 5 6.2.2.2 Cấu tạo lõi từ ..................................................................................... 6
6.2.3 Cuộn dây ............................................................................................... 7 6.2.3.1 Cuộn dây hình trụ............................................................................... 7 6.2.3.2 Cuộn dây dạng xoắn ốc ...................................................................... 8 6.2.3.3 Cuộn dây dạng đĩa ............................................................................. 8
6.3 Tổ đấu dây của máy biến áp.......................................................................... 9 6.3.1 Cực tính................................................................................................. 9 6.3.2 Đánh dấu đầu dây (Mã hóa đầu dây)...................................................... 9
6.3.2.1 Tiêu chuẩn Nhật Bản.......................................................................... 9 6.3.2.2 Các tiêu chuẩn khác ......................................................................... 10
6.3.3 Biểu thị................................................................................................ 11 6.3.3.1 Tổ dấu dây sao-sao (Y-Y) ................................................................ 11 6.3.3.2 Tổ đấu dây sao-tam giác (Y-∆), tổ đấu dây tam giác-sao (∆-Y)........ 12 6.3.3.3 Tổ đấu dây tam giác-tam giác (∆-∆)................................................. 12 6.3.3.4 Tổ đấu dây sao-sao-tam giác (Y-Y-∆) .............................................. 12 6.3.3.5 Tổ đấu dây hình V............................................................................ 13
6.4 Chỉ dẫn các hiện tượng bất thường của máy biến áp ................................... 13
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
6 Đại cương về MBA
6.1 Các thuật ngữ kỹ thuật
6.1.1 Máy biến áp tự ngẫu
Máy biến áp này có chung một phần của ít nhất 2 cuộn dây. Đối với máy
biến áp tự ngẫu có cuộn dây nối tiếp và cuộn dây chung như trên hình 6.1; nó được
đấu nối với 2 mạch điện: toàn bộ cuộn dây được xem là cuộn cao áp và cuộn dây
chung được xem là cuộn hạ áp. Các trị số định mức1), tỷ số biến, tổn thất mang tải,
hiệu suất, điện kháng ngắn mạch và điều chỉnh điện áp được xác định hoặc được đo
theo máy biến áp 2 cuộn dây dựa trên cơ sở nêu trên. Tuy nhiên, khi xác định tổn thất
thành phần điện trở (tổn thất đồng), cần tính từ điện trở và dòng điện của cả cuộn nối
tiếp và cuộn chung.
Hình 6.1 Máy biến áp tự ngẫu
6.1.2 Tổn thất không tải
Tổn thất không tải là công suất tác dụng tiêu thụ khi đặt điện áp tại tần số
định mức lên một cuộn dây và hở mạch các cuộn dây còn lại. Tổn thất không tải bao
gồm tổn thất sắt, tổn thất đồng (tổn thất thành phần điện trở) của cuộn dây tại dòng
không tải và tổn thất điện môi trong vật liệu cách điện. Khi không xác định được cụ
thể thì tổn thất không tải được biểu thị trị số khi đặt điện áp định mức tới đầu tham
chiếu.
6.1.3 Tổn thất mang tải
Tổn thất mang tải của máy biến áp 2 cuộn dây là công suất tác dụng tiêu thụ
khi ngắn mạch cuộn dây một phía và đặt điện áp ở tần số định mức lên cuộn dây còn
Cuộn chung
Cuộn nối tiếp
U1
V1
W1
u1
v1
w1
N
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
lại. Tổn thất mang tải của máy biến áp nhiều cuộn dây là tổn thất khi ngắn mạch cuộn
dây một phía và đặt điện áp ở tần số định mức lên phía kia (1 trong 2 cuộn dây còn
lại). Trong trường hợp này, hở mạch tất cả các cuộn dây khác ngoài 2 cuộn dây nói
trên. Tổn thất mang tải nói trên được biểu thị giá trị tại nhiệt độ cuộn dây tham chiếu
(đối với máy biến áp ngâm dầu: 750C).
Tổn thất mang tải bao gồm tổn thất đồng trong cuộn dây khi mang tải, tổn
thất tản gây ra bởi từ thông rò trong cuộn dây và các bộ phận kim loại khác và tổn thất
do dòng điện tuần hoàn gây nên khi có mạch điện đấu song song. Tuy cũng có tổn thất
sắt gây ra bởi điện áp giáng nhưng giá trị này rất nhỏ nên thường được bỏ qua. Nếu
không xác định được cụ thể thì tổn thất mang tải biểu thị trị số khi bơm dòng định mức
vào.
6.1.4 Tổn thất tổng
Tổn thất tổng là tổng của tổn thất không tải và tổn thất mang tải. Đối với
máy biến áp nhiều cuộn dây, tổn thất tổng phụ thuộc phụ tải cụ thể. Tổn thất của thiết
bị phụ trợ (ví dụ: thiết bị làm mát) không được tính đến trong tổn thất tổng. Khi nhà
sản xuất đảm bảo tổn thất của những thiết bị phụ này thì giá trị được cung cấp tách biệt
đối với tổn thất tổng.
6.1.5 Hiệu suất
Hiệu suất của máy biến áp 2 cuộn dây là tỷ số giữa công suất tác dụng và
tổng của công suất tác dụng với tổn thất tổng ở điện áp thứ cấp và tần số định mức. Nó
được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm.
Do tổn thất mang tải (gần như) tỷ lệ với bình phương dòng điện phụ tải nên
hiệu suất của máy biến áp lớn nhất khi tổn thất không tải và tổn thất mang tải bằng
nhau*) (hình 6.2)
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
Hệ số mang tải
Hình 6.2 Hiệu suất và tổn thất của máy biến áp
Chú giải: *) Hiệu suất cndd
dd
Ρ+Ρ+ΡΡ
= 20 ββ
βη
6.1.6 Điện kháng ngắn mạch
Điện kháng ngắn mạch của máy biến áp 2 cuộn dây là điện kháng thay thế
cho tổ đấu dây hình sao tương đương được đo giữa các đầu cuộn dây một phía ở tần số
định mức và tại một nấc phân áp cụ thể, còn phía kia được ngắn mạch. Khi không xác
định cụ thể được thì nó được biểu thị bằng giá trị tại nấc tham chiếu. Bình thường, nó
được biểu thị dưới dạng tỷ lệ phần trăm điện kháng tham chiếu của cuộn dây cần đo.
Điện kháng tham chiếu được biểu thị theo công thức dưới đây tại điện áp đầu phân áp
của mỗi cuộn dây hiện tại và công suất định mức.
Điện kháng tham chiếu = (Điện áp tại nấc phân áp)2/Công suất định mức.
Điện kháng ngắn mạch được biểu thị dưới dạng tỷ lệ phần trăm giữa điện áp
giáng khi ngắn mạch một cuộn dây (dòng điện chạy vào một nấc phân áp xác định) so
với điện áp tại đầu phân áp.
Điện kháng ngắn mạch của máy biến áp nhiều cuộn dây là điện kháng tương
đương của tổ đấu dây hình sao (Y) đo được giữa các đầu dây của một phía tại tần số
định mức ở nấc phân áp xác định và ngắn mạch đầu kia (1 trong 2 cuộn dây còn lại).
Thông thường, nó được biểu thị dưới dạng tỷ lệ phần trăm giữa điện kháng tương ứng
(điện kháng tham chiếu) với cuộn dây được đo. Đối với trường hợp công suất của 2
cuộn dây khác nhau thì điện kháng tương ứng được tính dựa trên công suất định mức
η: Hiệu suất ηm
Hiệ
u suất
Tổn
thất
β K
K = Pi Pci
0
Pcn
1
Pc: Tổn thất mang tải
Pi: Tổn thất không tải
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
nhỏ hơn trong 2 cuộn dây và công suất cũng được biểu thị như vậy. Ngoài ra, tất cả
các cuộn dây khác đều được hở mạch trừ 2 cuộn dây kể trên.
Điện kháng ngắn mạch được đề cập ở trên biểu thị giá trị tại nhiệt độ cuộn
dây tham chiếu (đối với máy biến áp ngâm dầu: 750C).
6.1.7 Điều chỉnh điện áp
Điều chỉnh điện áp là tỷ lệ sai lệch về trị số (modul) của điện áp phát ra tại
một đầu cuộn dây khi đặt điện áp nêu dưới đây lên cuộn dây kia (tại phụ tải xác định
và hệ số công suất tương ứng với điện áp nêu dưới đây) và điện áp không tải: nó được
biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm.
a) Điện áp định mức khi máy biến áp ở tại nấc phân áp tương ứng.
b) Điện áp tại đầu phân áp khi máy biến áp ở tại các nấc phân áp khác.
6.1.8 Điện kháng thành phần thứ tự không
Điện kháng thành phần thứ tự không là điện kháng giữa các đầu được đấu
chung lại của 3 pha trong tổ đấu dây và đầu trung tính, khi không xác định được cụ thể
thì nó được biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm đối với điện kháng tương ứng. Điện kháng
pha thứ tự không được biểu thị bằng giá trị tại nhiệt độ cụ thể của cuộn dây tương ứng
(đối với máy biến áp ngâm dầu: 750C). Điện kháng pha thứ tự không phụ thuộc vào tổ
đấu dây của các cuộn dây khác. Khi không được xác định cụ thể, hở mạch tất cả các
đầu dây và đầu trung tính của các cuộn dây khác.
6.1.9 Mức cách điện đồng nhất của cuộn dây
Mức cách điện đồng nhất là mức cách điện của cuộn dây máy biến áp mà tất
cả các đầu dây chịu cùng điện áp giáng xoay chiều đối với đất.
6.1.10 Mức cách điện chọn lọc
Mức cách điện chọn lọc của cuộn dây là cách điện của cuộn dây máy biến áp
mà có đầu được nối đất trực tiếp hoặc gián tiếp hoặc đầu trung tính được thiết kế cách
điện ở mức thấp hơn các đầu khác.
6.2 Cấu tạo máy biến áp
6.2.1 Cấu tạo chung
6.2.1.1 Giới thiệu chung
Cấu tạo máy biến áp phải chắc chắn cả về đặc tính điện và cơ, đồng thời phải
đảm bảo hoàn toàn tính bền vững trong một khoảng thời gian dài mà không biến đổi
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
đặc tính cũng như không rò rỉ dầu kể cả khi nó được sử dụng trong một khoảng thời
gian dài. Ngoài ra, công tác bảo dưỡng cần được tiến hành an toàn và đầy đủ.
6.2.1.2 Độ bền cơ
Máy biến áp phải có độ bền cơ đủ lớn để có thể chịu được các tải trọng dưới
đây:
- Lực điện từ khi ngắn mạch + gia tốc tĩnh theo bình phương ngang (4,9
m/s2)
- Lực điện từ khi ngắn mạch + tải trọng gió ở tốc độ gió lớn nhất (40 m/s)
- Tải trọng khi vận chuyển
Đối với máy biến áp từ 154kV trở lên mà có sứ xuyên cách điện bằng không
khí thì nó phải có cấu tạo sao cho không có hư hại tới các cách điện rỗng ngay cả khi
có các sóng cộng hưởng hình sin bậc 3 (4,9 m/s2)*) giáng lên chân đế của vỏ sứ
xuyên.
Thùng máy biến áp phải có cấu tạo sao cho không được phép rò rỉ dầu và
nhiễm ẩm vào bên trong. Ngoài ra, cũng cần phải xem xét, nghiên cứu độ bền của
thùng máy đối với sự tăng nhanh áp suất bên trong khi có các hiện tượng bất thường,
sự cố bên trong.
6.2.1.3 Dạng mối nối với các thiết bị khác
Về mối nối của máy biến áp với các thiết bị khác thì sử dụng sứ xuyên cách
điện bằng không khí, sứ xuyên dầu - dầu và sứ xuyên dầu - khí. Ngoài ra, các đệm
cách điện được sử dụng thay cho sứ xuyên. Cần nghiên cứu về mối nối với các thiết bị
khác đối với hiện tượng rung chấn phát ra từ máy biến áp trong khi vận hành bình
thường.
6.2.2 Lõi thép (lõi từ)
6.2.2.1 Vật liệu lõi từ
Lõi từ được dùng để giảm từ trở và tạo dòng điện kích thích nhỏ. Nếu lõi từ
được chế tạo từ sắt nguyên chất, nguyên khối thì dòng điện lớn sẽ tuần hoàn trong lõi
và tạo ra tổn thất sắt rất lớn. Dòng điện tuần hoàn này được gọi là dòng điện xoáy và
tổn thất gây ra bởi nó được gọi là tổn thất do dòng điện xoáy thì lõi từ phải gồm các lá
thép mỏng và bề mặt được phủ một lớp cách điện.
Khi từ thông xoay chiều chạy trong lõi, sẽ có tổn thất do hiện tượng từ trễ
gây ra. Nhằm giảm tổn thất này, sử dụng lá thép silic (hàm lượng silic chiếm 3-4%) để
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
chế tạo lõi từ. Nhất là sử dụng lá thép kỹ thuật điện có nhân định hướng*) (thép kỹ
thuật điện đẳng hướng hay thép cán nóng): có đặc tính từ rất tốt dọc theo hướng được
quay bởi sự sắp xếp trục từ hóa của tinh thể theo hướng quay. Nó có mật độ từ thông
bão hòa khoảng 2,0T so với 1,7T - mật độ từ thông thiết kế của máy biến áp lực.
Mặc dù tổn thất sắt của silic giảm khi độ dày mỏng hơn nhưng nó sẽ làm
tăng giá thành vật liệu, khối lượng công việc sắp xếp các lá thép và làm giảm tỷ lệ của
lõi từ đối với tiết diện ngang bằng cách xem xét, nghiên cứu lớp cách điện nên chủ yếu
sử dụng loại lá thép có độ dày 0,23-0,35 mm.
6.2.2.2 Cấu tạo lõi từ
Hệ thống mối nối của lõi từ giữ một vai trò quan trọng bởi vì nó ảnh hưởng
tới sự rò rỉ từ thông (từ thông rò), độ rung chấn và độ ồn do hiện tượng biến dạng từ
trường gây ra. Trong giai đoạn đầu, dùng mối nối đính đầu (bat joint): chỉ đặt các lõi
được xếp mặt đối mặt. Do từ thông rò lớn và tiếng ồn cũng lớn nên sau đó người ta cải
tiến và sử dụng mối nối gối đầu (lap joint - mối nối chồng): lõi trụ và lõi gông chồng
lên nhau cỡ vài mm. Có các mối nối gối đầu với góc cắt 900, 450 và 30-600.
a) Mối nối đính đầu b) Mối nối gối đầu (450)
Hình 6.3 Mối nối đính đầu và mối nối gối đầu
Gông
Trụ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
a) Phương pháp xếp so le b) Phương pháp chồng bước
Hình 6.4 Nối chồng bước kiểu vết khía chữ V
Đối với máy biến áp 3 pha, kiểu vết khía chữ V được tạo trong lõi gông đấu nối
với lõi trụ ở pha giữa. Do mật độ từ thông tập trung tại mối nối kiểu vết khía chữ V
của mối nối chồng nên sử dụng kiểu mối nối chồng bước như ở hình 6.4
6.2.3 Cuộn dây
6.2.3.1 Cuộn dây hình trụ
Cuộn dây hình trụ là cuộn dây đơn giản nhất, và dây dẫn được quấn quanh
một trụ cách điện được làm từ bìa ép có hình dạng lõi (solenoid) như trên hình 6.5.
Mặc dù quá trình gia công cơ khí tương đối dễ dàng và tổn thất do dòng điện xoáy nhỏ
nhưng lại khó khăn là dễ bị phá vỡ bởi lực cơ - điện từ tác động dọc theo hướng trục
của cuộn dây. Nó được dùng cho máy biến áp có công suất tương đối nhỏ, cuộn dây
thứ ba của máy biến áp 3 cuộn dây, cuộn dây đầu phân áp ...
Vết khía chữ V
Lá thép silic Từ thông
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
1
2
3
4
5
Trụ cách điện
Cuộn dây
Hình 6.5 Cuộn dây hình trụ
6.2.3.2 Cuộn dây dạng xoắn ốc
Cuộn dây dạng xoắn ốc được quấn theo hình xoắn chôn ốc: điểm khác so với
cuộn dây hình trụ là nó có ống dẫn dầu nằm ngang như ở trên hình 6.6. Nó được sử
dụng khi nhiều dây đồng dạng hình chữ nhật cần được sử dụng song song để tải dòng
điện lớn.
1 2 3 4 Trụ cách điện
Ống dẫn dầu nằm ngang
1 2 3 4
1 2 3 4 Đệm (chêm)
Hình 6.6 Cuộn dây dạng xoắn ốc
6.2.3.3 Cuộn dây dạng đĩa
Cuộn dây dạng đĩa (cuộn dây xoắn ốc liên tục) thường được sử dụng làm
cuộn dây cho miền điện áp và dòng điện rất lớn và nhiều cuộn dây dạng đĩa được quấn
bằng dây dẫn (dạng đĩa) liên tục quanh trụ cách điện. Như trên hình 6.7 ta thấy cuộn
dây bao gồm cuộn dây quấn từ trong ra ngoài và cuộn dây quấn từ ngoài vào trong.
Các mẫu ống dẫn được xếp vào giữa cuộn dây và trụ cách điện nhằm tạo ống dẫn để
làm mát cách điện giữa các cuộn dây.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
4 3 2 1
Trụ cách điện 5 6 7 8
9
Đệm
12 11 10
13 14 15 16
Hình 6.7 Cuộn dây dạng đĩa
6.3 Tổ đấu dây của máy biến áp
6.3.1 Cực tính
Cực tính của máy biến áp là chiều tương đối của suất điện động cảm ứng
xuất hiện trên đầu cực. khi sử dụng máy biến áp một pha thì không nảy sinh vấn đề gì
nhưng khi thực hiện tổ đấu dây 3 pha hoặc vận hành song song thì cực tính phải được
xác định. Cực tính âm được quy ước sử dụng tại Nhật Bản.
Cực tính âm: Máy biến áp có các đầu cao và hạ áp ở cùng một phía có cực
tính giống nhau.
Cực tính dương: Máy biến áp có các đầu cao và hạ áp ở cùng một phía có
cực tính trái ngược nhau.
6.3.2 Đánh dấu đầu dây (Mã hóa đầu dây)
6.3.2.1 Tiêu chuẩn Nhật Bản
Các đầu dây của máy biến áp 2 cuộn dây được đánh là “U, V, W” cho cuộn
cao áp và “u, v, w” cho cuộn hạ áp. Đầu trung tính được đánh tương ứng là “O” và
“o”. Cuộn dây thứ ba của máy biến áp 3 cuộn dây được đánh là “a, b, c, n”.
Các đầu dây của máy biến áp tự ngẫu được đánh là “U, V, W” cho cuộn dây
cao áp (cuộn nối tiếp), “u, v, w” cho cuộn hạ áp (cuộn chung) và “a, b, c” cho cuộn
dây thứ ba. Đầu dây trung tính của cuộn chung được đánh là “o”.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
6.3.2.2 Các tiêu chuẩn khác
Bảng 6.1 Đánh dấu đầu thí nghiệm cho máy biến áp 3 pha
Đánh dấu đầu thí nghiệm ANSI CEI/IEC Úc
Điện áp đầu cực máy biến áp Kẹp dây
H0 1N N Trung tính Đỏ Trắng H1 1U A2/A4 Cao áp Đỏ Đỏ H2 1V B2/B4 Cao áp Đỏ Vàng H3 1W C2/C4 Cao áp Đỏ Xanh X0 2N N Trung tính Đen Trắng X1 2U a1/a2/a4 Hạ áp Đen Đỏ X2 2V b1/b2/b4 Hạ áp Đen Vàng X3 2W c1/c2/c4 Hạ áp Đen Xanh
Lưu ý: theo tiêu chuẩn úc, tổ đấu dây của cuộn dây máy biến áp Y và Δ có chỉ
số dưới là 1 và 2. Các máy biến áp zigzag có chỉ số dưới là 4.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
6.3.3 Biểu thị
Bảng 6.2 Các ví dụ minh họa
Véctơ điện áp cảm ứng Tổ đấu dây Mã Cao áp Hạ áp
Y-Y YNyn0
Δ-Y Dyn11
Y-Δ YNd1
Δ-Δ Dd0
Máy biến áp tự ngẫu YNa0d11
Tổ đấu dây hình tam giác (Δ) và tổ đấu dây hình sao (Y) được biểu thị bằng
mã tương ứng là “D, Y” đối với cuộn cáo áp và “d, y” đối với cuộn hạ áp. Ngoài ra,
khi điểm trung tính được đưa ra ngoài trong tổ đấu dây hình sao thì nó được biểu thị là
“YN” hoặc “yn”. Mã tổ đấu dây của máy biến áp tự ngẫu được biểu thị là “Yna0”.
Trong bảng 6.2 là các ví dụ minh họa.
6.3.3.1 Tổ dấu dây sao-sao (Y-Y)
Trong tổ đấu dây này, cả mạch sơ cấp và thứ cấp có thể được nối đất và sẽ
không có độ lệch pha. Tuy nhiên, do nó không có mạch tam giác giữ thành phần hài
bậc 3 của dòng điện kích thích nên từ thông và sức điện động cảm ứng không có dạng
sóng hình sin mà dạng sóng méo (chứa hài bậc 3). Khi điểm trung tính của cả 2 phía
V
W U
W U
V
W U
V
W U
V
O
O
V
W U
o u
v
w
v
w u
v
w u
v
w
u v
w
u
o
o
b
a
c
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
được nối đất thì thành phần hài bậc 3 tháo xuống đất nhờ dung kháng của đường dây
và nó có thể gây ra nhiễu cảm ứng tới các đường dây thông tin, liên lạc.Vì vậy, trong
nhiều trường hợp máy biến áp với tổ đấu dây Y-Y thì điểm trung tính của mạch sơ cấp
được đấu với điểm trung tính của máy phát hoặc cuộn dây tam giác (được đề cập ở
phần dưới đây).
6.3.3.2 Tổ đấu dây sao-tam giác (Y-∆), tổ đấu dây tam giác-sao (∆-Y)
Tổ đấu dây Y-∆ được sử dụng chủ yếu trong máy biến áp giảm áp tại trạm
biến áp còn tổ đấu dây ∆-Y được sử dụng chủ yếu trong máy biến áp tăng áp tại nhà
máy phát điện. Do tổ đấu dây này có mạch đấu hình tam giác (giữ lại thành phần hài
bậc 3 của dòng điện kích thích) nên cảm ứng điện áp dạng sóng hình sin. Nếu điểm
trung tính được nối đất thì có thể hạn chế (giảm) việc phát sinh điện áp bất thường và
có thể sử dụng bộ điều áp dưới tải cho điểm trung tính. Dòng điện tuần hoàn (chạy khi
tải 3 pha không cân bằng hoặc khi có sự khác biệt về tỷ số biến của mỗi pha) là nhỏ.
Tuy nhiên, có thể xảy ra độ Lệch pha 300 giữa các mạch sơ cấp và thứ cấp, đồng thời
có sự cố chạm đất một pha phía đấu sao thì có thể gây ra quá kích thích các pha khác.
6.3.3.3 Tổ đấu dây tam giác-tam giác (∆-∆)
Trong tổ đấu dây này, do có thành phần hài bậc 3 của dòng điện kích thích
tuần hoàn nên điện áp cảm ứng hình sin không bị méo. Khi nó được tổ hợp từ 3 máy
biến áp một pha thì ngay cả khi một máy một pha bị hỏng thì các máy còn lại có thể sử
dụng tổ đấu dây hình V. Dưới đây là các nhược điểm: do điểm trung tính không được
nối đất nên khó khăn trong việc bảo vệ chống lỗi chạm đất; dòng điện tuần hoàn (chạy
khi cung cấp tải 3 pha không cân bằng hoặc khi có sự sai khác về tỷ số biến của từng
pha) là lớn… Tại Nhật Bản, loại tổ đấu dây này chủ yếu được sử dụng cho các máy
biến áp có cấp điện áp ≤ 77kV.
6.3.3.4 Tổ đấu dây sao-sao-tam giác (Y-Y-∆)
Do có thể giữ lại thành phần hài bậc 3 của dòng điện kính thích trong cuộn
dây tam giác nên khắc phục được các nhược điểm của tổ đấu dây Y-Y. Loại tổ đấu dây
này được sử dụng cho đa số máy biến áp tại các trạm biến áp. Cuộn dây tam giác được
dùng để cung cấp cho thiết bị điều chỉnh pha và phụ tải cục bộ (phụ tải tự dùng) dưới
dạng cuộn dây thứ ba.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
6.3.3.5 Tổ đấu dây hình V
Tổ đấu dây loại này được hình thành bằng cách bỏ một pha trong tổ đấu dây
(∆-∆). Nó được sử dụng làm biện pháp khẩn cấp khi xảy ra sự cố hoặc trong trường
hợp tăng nhu cầu phụ tải trong tương lai cho dù hiện tại phụ tải nhấp. Tuy nhiên, do hệ
số sử dụng thấp và độ sụt áp trở thành không đối xứng nên nó không tiện sử dụng hằng
ngày. (Đầu ra bằng 58% so với tổ đấu dây ∆-∆ và hệ số sử dụng là 87%).
6.4 Chỉ dẫn các hiện tượng bất thường của máy biến áp
Sau đây đưa ra một số chỉ dẫn nguyên nhân của những hiện tượng bất
thường trong máy biến áp. Ở đây chỉ ra một số nguyên nhân chủ yếu. Để xác định
chính xác cần tiến hành thử nghiệm.
Hiện tượng bất thường Nguyên nhân
Phát nóng quá mức
- Quá dòng điện (quá tải) - Quá điện áp - Làm mát không tốt - Mức dầu thấp, chất lượng dầu xấu - Nhiệt độ môi trường quá cao - Ngắn mạch lõi
Cách điện dây quấn hư hỏng
- Ngắn mạch pha-đất, pha-pha - Ngắn mạch các vòng dây - Quá tải - Chất lượng dầu kém - Sét đánh vào máy biến áp
Điện áp thứ cấp không đúng
- Điện áp sơ cấp không bình thường - Ngắn mạch các vòng dây - Tỷ số vòng dây không đúng - Làm việc không đối xứng
Hồ quang bên trong - Mối nối bị hỏng - Mức dầu thấp - Điện môi xấu
Hư hỏng lõi - Xà ép lõi không chắc
Dòng điện không tải lớn - Ngắn mạch lõi, hở mạch mối nối mạch từ
Hư hỏng sứ xuyên - Phóng điện do bụi bẩn, nứt vỡ sứ - Sét đánh - Nhiễm ẩm
Cường độ điện môi thấp - Hàm lượng ẩm cao, chất lượng dầu kém - Màng chống nổ bị chọc thủng - Rò rỉ dầu
Dầu bị oxy hóa - Lộ không khí, nhiễm ẩm - Nhiệt độ vận hành cao
Dầu đổi màu - Cacbon hóa - Đóng, cắt - Hư hỏng lõi, nhiễm bẩn
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
Thiết bị đóng mở tác động sai - Hư hỏng mạch điều khiển - Điện áp điều khiển không đúng - Tiếp xúc xấu
Hư hỏng bộ điều chế - Hư hỏng phần cơ, phần điện - Quá tải, ngắn mạch - Chảy dầu, hư hỏng bên ngoài
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 7 Đại cương về bộ điều áp dưới tải
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
7 Đại cương về bộ điều áp dưới tải (OLTC) ........................................................... 1
7.1 Mục đích....................................................................................................... 1 7.2 Kết cấu của bộ điều áp .................................................................................. 1
7.2.1 Cầu tiếp điểm chuyển đổi (Bộ tiếp điểm dập hồ quang) ......................... 2 7.2.2 Trở kháng chuyển.................................................................................. 2 7.2.3 Bộ chọn nấc phân áp.............................................................................. 3 7.2.4 Kiểu dao đảo cực và kiểu công tắc chuyển đổi....................................... 4 7.2.5 Cơ cấu tích năng.................................................................................... 5 7.2.6 Tiến trình chuyển nấc phân áp ............................................................... 5
7.3 Các yêu cầu đối với bộ điều áp ..................................................................... 6 7.3.1 Độ tăng nhiệt độ .................................................................................... 6 7.3.2 Số lần thực hiện chuyển nấc................................................................... 6 7.3.3 Khả năng chuyển nấc............................................................................. 6 7.3.4 Hoạt động của trở kháng chuyển............................................................ 6 7.3.5 Sức chịu ngắn mạch (Độ bền ngắn mạch) .............................................. 6 7.3.6 Cường độ cách điện (Độ bền cách điện)................................................. 7
7.4 Hướng dẫn lựa chọn bộ OLTC...................................................................... 7 7.4.1 Mức cách điện. ...................................................................................... 7 7.4.2 Dòng điện định mức .............................................................................. 9 7.4.3 Dòng điện quá tải................................................................................... 9 7.4.4 Dòng ngắn mạch.................................................................................... 9 7.4.5 Khả năng cắt........................................................................................ 10 7.4.6 Số vị trí nấc ......................................................................................... 10 7.4.7 Vấn đề về sự phóng điện của bộ chọn chuyển...................................... 10 7.4.8 Tuổi thọ cơ khí .................................................................................... 11 7.4.9 Cơ cấu truyền động.............................................................................. 11 7.4.10 Thử nghiệm áp suất và chân không...................................................... 11 7.4.11 Điều kiện nhiệt độ thấp........................................................................ 11 7.4.12 Hoạt động liên tục ............................................................................... 11
7.5 Giới hạn quá tải cho phép của OLTC trong máy biến áp lực ngâm dầu....... 11 7.5.1 Chu kỳ phụ tải ..................................................................................... 13 7.5.2 Chịu tải theo chu kỳ khẩn cấp ngắn ..................................................... 13 7.5.3 Chịu tải liên tục bình thường................................................................ 14 7.5.4 Quá trình tải theo chu kỳ...................................................................... 16
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
7 Đại cương về bộ điều áp dưới tải (OLTC)
7.1 Mục đích
Nhằm duy trì điện áp đầu cuối của các hộ tiêu thụ ở mức ổn định nhất có thể
dưới sự biến động của điện áp tiêu thụ do sự biến động điện áp của nguồn điện hoặc
của dòng điện phụ tải thì cần phải thực hiện việc điều chỉnh điện áp. Hơn nữa, xét trên
quan điểm vận hành hệ thống điện, việc điều chỉnh điện áp là cần thiết để thực hiện
điều khiển dòng công suất (trào lưu công suất).
Với các mục đích đó, các đầu phân áp được đưa ra khỏi cuộn dây và việc
điều chỉnh điện áp được thực hiện bằng cách thay đổi tỉ số biến.
7.2 Kết cấu của bộ điều áp
Hình 7.1 Cấu tạo bộ điều áp dưới tải
Trên hình 7.1 là một ví dụ minh họa về cấu tạo của bộ điều áp dưới tải.
Cầu tiếp điểm chuyển đổi
Điện trở chuyển
Trục truyền động
Khối điều khiển động cơ truyền động
Dao đảo cực
Bình chứa (dầu)
Hộp đựng dầu của cầu tiếp điểm chuyển đổi
Thiết bị bảo vệ (Cơ khí)
Đầu ra của bộ chuyển nấc
Máy lọc dầu
Bộ chọn đầu phân áp
Vỏ máy biến áp
Khung chính của máy biến áp (Lõi, các cuộn dây, …)
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
7.2.1 Cầu tiếp điểm chuyển đổi (Bộ tiếp điểm dập hồ quang)
Cầu tiếp điểm chuyển đổi là thiết bị dùng để đưa dòng điện vào mạch điện
được chọn bằng bộ chọn nấc phân áp và nó được đặt (bảo quản) trong hộp chứa cầu
tiếp điểm chuyển đổi ở bên trong máy biến áp.
7.2.2 Trở kháng chuyển
a) Kiểu điện trở chuyển b) Kiểu điện kháng chuyển
Hình 7.2 Trở kháng chuyển
Nhằm hạn chế dòng điện tuần hoàn khi nối các nấc phân áp trong quá trình
thay đổi đầu phân áp, trở kháng chuyển được đưa vào mạch điện của cầu tiếp điểm
chuyển đổi. Trên hình 7.2 là kiểu điện kháng và kiểu điện trở. Nói chung, kiểu điện
kháng được sử dụng đối với cấp điện áp thấp và dung lượng nhỏ còn kiểu điện trở
được sử dụng cho cấp điện áp cao và dung lượng lớn.
Trong kiểu điện kháng chuyển, hai bộ phận đóng dòng điện được đấu song
song với nhau và chia đôi dòng điện tải. Tại thời điểm chuyển nấc phân áp, từng cầu
tiếp điểm chuyển đổi lần lượt được mở, đồng thời sau khi đóng phụ tải vào một phía
thì phía kia được mở không tải. Do kiểu điện kháng chuyển được thiết kế dưới dạng
đặc tính làm việc liên tục nên cơ cấu truyền động là không cần thiết. Kiểu điện trở
chuyển có kiểu 1 điện trở, kiểu 2 điện trở và kiểu 4 điện trở (Hình 7.3)
Bộ chọn nấc
Điện trở chuyển
Cầu tiếp điểm chuyển đổi
Cuộn dây phân áp
Cầu tiếp điểm chuyển đổi
Bộ chọn nấc
Điện kháng chuyển
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
a) Loại 1 điện trở b) Loại 2 điện trở c) Loại 4 điện trở
Hình 7.3 Kiểu điện trở chuyển
7.2.3 Bộ chọn nấc phân áp
Các đầu của bộ chọn nấc phân áp (được đấu với từng đầu của cuộn dây phân
áp của máy biến áp) được đóng bằng cầu tiếp điểm chuyển đổi, bộ chọn nấc phân áp
thực hiện chuyển nấc phân áp không có dòng điện chạy qua và nó cũng được nối kết
với cầu tiếp điểm chuyển đổi. Bộ chọn nấc phân áp không làm phát sinh hồ quang giữa
các tiếp điểm đồng thời hao mòn cơ khí của từng bộ phận là rất nhỏ, hầu như không
đáng kể bởi sự chuyển động tương đối chậm. Do đó, nó thường được đặt chung vỏ với
phần thân chính của máy biến áp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
7.2.4 Kiểu dao đảo cực và kiểu công tắc chuyển đổi
a) Kiểu dao đảo cực b) Kiểu dao chuyển đổi
Hình 7.4 Dao đảo cực và dao chuyển đổi
Khi số đầu phân áp (đòi hỏi) tăng lên nhằm mở rộng miền điều chỉnh điện áp
thì số đầu phân áp được đưa ra ngoài từ cuộn dây phân áp cũng tăng theo. Tuy nhiên,
số đầu phân áp cần thiết chỉ cần đáp ứng (thỏa mãn) bằng nửa số đầu phân áp đồi hỏi
nhờ việc thay đổi cách đấu nối giữa cuộn dây phân áp và cuộn dây chính.
Trên hình 7.4 là 2 kiểu: kiểu dao đảo cực và kiểu dao chuyển đổi. Thông
thường, kiểu dao đảo cực được sử dụng đối với cấp điện áp cao và công suất lớn, còn
kiểu dao chuyển đổi được sử dụng đối với các cấp trung áp và hạ áp. Tổn hao đồng
của loại dao đảo cực lớn hơn so với loại dao chuyển đổi. Ứng suất điện áp cuộn dây
9 8
K
7 6
5 4
3 2
1
+
K
Dao đảo cực
Cuộn dây chính
Bộ chuyển nấc
Điện trở chuyển Kiểu 2 điện trở
Cầu tiếp điểm chuyển đổi
P1
Dao chuyển đổi
Cuộn dây chính
Bộ chuyển nấc
Cầu tiếp điểm chuyển đổi
P2
P0
Cuộn dây phân áp
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
chính của kiểu dao chuyển đổi nặng nề hơn so với kiểu dao đảo cực. Đối với kiểu dao
chuyển đổi thì cần phải đưa đầu (nấc) chuyển đổi ra khỏi cuộn dây chính.
7.2.5 Cơ cấu tích năng
Trong kiểu điện trở chuyển, vì cần phải rút ngắn thời gian tiếp xúc (thời gian
dẫn) nhằm giảm quy mô và hạn chế nhiệt phát sinh nên có một cơ cấu tích năng bằng
lò xo thực hiện chức năng như một cơ cấu ngắt nhanh. Cơ cấu này hoạt động từ khi bắt
đầu cho đến khi hoàn thành quá trình chuyển nấc bằng một tác động nhờ năng lượng
được tích trữ trong lò xo và nó không bị dừng bởi bất cứ cách nào trong quá trình
chuyển nấc. Điều này nhằm ngăn chặn điện trở chuyển (làm việc trong một khoảng
thời gian ngắn) tránh khỏi bị phá hủy bởi nhiệt.
Tương tự đối với điều kiện kháng chuyển, nếu thời gian hồ quang mà lớn thì
sẽ làm cho độ ăn mòn tiếp điểm lớn, do đó nó cũng có một cơ cấu ngắt nhanh.
7.2.6 Tiến trình chuyển nấc phân áp
Trên hình 7.5 là một ví dụ minh họa trình tự của quá trình chuyển nấc của bộ
điều áp dưới tải kiểu 2 điện trở.
Hình 7.5 Trình tự quá trình chuyển nấc
5 4
3 2
1
5 4 3
2 1
5 4 3
2 1
5 4 3
2 1
5 4 3
2 1
5 4 3
2 1
1 2 3
654
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
7.3 Các yêu cầu đối với bộ điều áp
7.3.1 Độ tăng nhiệt độ
Độ tăng nhiệt độ của tiếp điểm trong dầu cách điện không được vượt quá
20K.
7.3.2 Số lần thực hiện chuyển nấc
Bộ điều áp dưới tải phải chịu được số lần chuyển nấc như trong Bảng 7.1,
đồng thời phải luôn đáp ứng được cơ chế hoạt động được nêu cụ thể trong mục 7.3. Về
nguyên tắc, số lần thực hiện chuyển nấc bằng điện và số lần thực hiện chuyển nấc của
thiết bị phụ trợ sẽ được kiểm tra trong thí nghiệm về số lần thực hiện chuyển nấc bằng
cơ khí.
Bảng 7.1 Số lần thực hiện chuyển nấc của bộ điều áp dưới tải
Số lần thực hiện chuyển nấc bằng cơ khí
Số lần thực hiện chuyển nấc bằng điện
Số lần thực hiện chuyển nấc của thiết bị phụ trợ
800000 lần 100000 hoặc 200000 lần 100000 hoặc 200000 lần
7.3.3 Khả năng chuyển nấc
Bộ điều áp dưới tải phải có những khả năng chuyển nấc sau:
1) Không có thời gian chết trong mổi lần chuyển nấc, một nửa chu trình làm
việc (từ một đầu phân áp này tới một đầu phân áp kia) có thể thực hiện
liên tục không có hiện tượng bất thường ở điều kiện điện áp bước danh
định và dòng điện danh định.
2) Có thể thực hiện 10 lần chuyển nấc ở điều kiện điện áp bước danh định và
dòng điện gấp 1,5 lần dòng điện danh định (trong đó có 3 lần thay đổi liên
tục) mà không có hiện tượng bất thường).
7.3.4 Hoạt động của trở kháng chuyển
Điện trở chuyển hay điện kháng chuyển không vượt quá độ tăng nhiệt độ cho
phép đồng thời được có các hiện tượng bất thường về mặt cơ khí cho dù một nửa chu
trình làm việc thực hiện liên tục không có thời gian chết ở mỗi lần thực hiện chuyển
nấc tại chế độ điện áp bước danh định và dòng điện danh định.
7.3.5 Sức chịu ngắn mạch (Độ bền ngắn mạch)
Bộ điều áp dưới tải sẽ không gây ra nóng chảy và hồ quang bất thường trên
tiếp điểm, đồng thời sẽ không xuất hiện biến dạng cơ khí vĩnh cửu tại bộ phận dẫn khi
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
cho dòng điện lớn gấp 10 lần dòng điện danh định trong 20s, dòng điện lớn gấp 5 lần
dòng điện danh định trong khoảng thời gian 1 phút.
7.3.6 Cường độ cách điện (Độ bền cách điện)
Bộ điều áp dưới tải phải có độ bền cách điện chịu được các thử nghiệm về
khả năng chịu áp. Độ bền cách điện giữa các tiếp điểm và giữa các bộ phận mang điện
của cầu tiếp điểm chuyển đổi, bộ chọn nấc, dao đảo cực/dao chuyển đổi phải chịu
được điện áp có thể xuất hiện giữa các tiếp điểm và giữa các bộ phận mang điện khi
tiến hành thử nghiệm khả năng chịu điện áp xoay chiều và thử nghiệm khả năng chịu
điện áp xung cho máy biến áp (khi bộ điều áp dưới tải kết hợp với máy biến áp). Cần
phải nghiên cứu, xem xét vấn đề này khi chọn máy biến áp kết hợp với bộ điều áp dưới
tải.
7.4 Hướng dẫn lựa chọn bộ OLTC
Sự lựa chọn OLTC cho mỗi máy biến áp phải hết sức thận trọng, mặc dù bộ
OLTC chỉ là phần nhỏ của toàn bộ chi phí của toàn bộ máy biến áp cần sử dụng. Tuy
nhiên, kinh nghiệm qua 70 năm cho thấy OLTC là một nhân tố quan trọng đối với sự
ổn định của toàn bộ các thiết bị. Do đó sự tính toán cần phải được thực hiện khi lựa
chọn bộ OLTC.
IEC phiên bản 60542 (IEC Publ. 60542 1976) đã nêu rõ nguyên tắc lựa chọn
OLTC và chỉ ra các đặc điểm cần xem xét về đặc tính kỹ thuật của OLTC. Ngoài ra,
tiêu chuẩn này đưa ra tất cả các thông tin cần thiết, cần được nhà sản xuất máy biến áp
chỉ rõ cùng với yêu cầu báo giá hay đơn đặt hàng để đạt được sự lựa chọn OLTC chính
xác. Tuy nhiên trong các trường hợp đặc biệt như máy biến áp dịch pha hay các máy
biến áp chỉnh lưu HVDC thì những thông tin này chưa đủ.
Các mục sau đây cần được xem xét trong quá trình lựa chọn OLTC được
trích từ tiêu chuẩn IEC phiên bản 60542 và bổ sung các chú thích.
7.4.1 Mức cách điện.
Tất cả điện áp xuất hiện trên mọi vị trí nấc của máy biến áp phải dựa trên
điện áp chịu đựng cho phép được bảo đảm bởi nhà sản xuất OLTC. Theo tiêu chuẩn
IEC phiên bản 60542 thì các điện áp này là:
1. Điện áp hoạt động bình thường xuất hiện trên OLTC khi làm việc.
2. Điện áp tần số công nghiệp xuất hiện trên OLTC trong quá trình thử
nghiệm máy biến áp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
3. Điện áp xung xuất hiện.
Ngoài ra, cần xem xét rằng với một số cách bố trí cuộn dây (ví dụ máy biến
áp tự ngẫu điều chỉnh tại điểm trung tính, các cuộn dây đấu tam giác điều chỉnh cuối
cuộn dây, điều chỉnh với mạch tăng dòng) thì điện áp cao bất thường có thể xuất hiện.
Các điện áp này có thể được hạn chế đáng kể bằng cách lựa chọn kiểu điều chỉnh
(tuyến tính, thô/tinh, hay cách bố trí đảo cực). Độ điện cảm thay đổi (từ thông thay
đổi) trong lõi máy biến áp cũng có thể ảnh hưởng đến điện áp xuất hiện trên OLTC.
Quá điện áp quá độ tức thời (VFTO) có thể xuất hiện trên lưới điện trong lúc
sự cố hay trong quá trình đóng cắt. Nguồn của các quá điện áp này là những máy cắt
cao áp không khí hay khí SF6 với hồ quang phục hồi ước tính dưới 10kHz, các máy
cắt chân không trung áp với hồ quang phục hồi ước tính đến 500kHz và các cách điện
khí tại trạm phân phối (GIS). Các hệ số quan trọng nhất tạo ra các sóng dao động là sự
đóng cắt các máy biến áp tải điện kháng, sự ngắt dòng điện đến, sự cố ngắn mạch (2
pha và 3 pha) và sự tăng số lượng lớn các máy biến áp cuối đường dây (tăng tải).
Các VFTO xuất hiện trong GIS có đặc tính khác so với những quá điện áp
xuất hiện tại các trạm phân phối thông thường. Sự dao động trong vòng 5 đến 10ns
thường xuyên xảy ra khi sự cố điện chạm đất hay sự phóng điện dao cách ly. Tần số
sóng nằm trong dải MHz gây ra bởi các khoảng cách nhỏ và độ chống dao động thấp
của GIS.
Những quá điện áp này tác động lên máy biến áp cũng như OLTC. Do đó
người sử dụng máy biến áp phải biết rõ những vấn đề của hệ thống và trạng thái đòi
hỏi của các điều kiện khẩn cấp. (ví dụ: Müller 1993, Preininger 1993, Cornich et al.
1992, Müller 1992, Stein 1985, WG 12.07 1984, Pretorius, Goosen 1984. D’ Heure
1984, Müller, Stein 1983).
Thông thường khi lưới hay hệ thống được trang bị chống sét, chúng được lắp
đặt giữa pha và đất. Khi sử dụng OLTC 3 pha cho các ứng dụng cuối đường dây điện
áp xuất hiện trên khoảng cách giữa các pha của OLTC có thể có độ lớn gấp hai lần
điện áp dư của chống sét. Điều này xảy ra với trường hợp quá điện áp do chuyển mạch
3 pha khi chúng ở các pha đối nhau.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
7.4.2 Dòng điện định mức
Dòng điện định mức lớn nhất của OLTC (Ium) không được nhỏ hơn dòng
điện lớn nhất có thể chạy qua cuộn dây phân nấc của máy biến áp và OLTC (dòng điện
định mức Imax hoặc Iu).
7.4.3 Dòng điện quá tải
Với các máy biến áp và OLTC phải chịu các điều kiện quá tải theo tiêu
chuẩn IEC phiên bản 60354 (IEC Publ. 60354 1991), các điều kiện của tiêu chuẩn IEC
phiên bản 60542 về OLTC đều thỏa mãn khi dòng điện định mức chạy qua lớn nhất
của OLTC không nhỏ hơn 1,2 lần dòng điện định mức hoặc khi nhiệt độ OLTC không
vượt qua giới hạn tăng nhiệt độ khi các tiếp điểm làm việc ở 1,2 lần dòng điện định
mức qui định bởi tiêu chuẩn IEC - 60214. Sự tăng nhiệt độ của các tiếp điểm vượt quá
giá trị trung bình có thể không quá 20K trong trạng thái cân bằng đối với môi trường
dầu (35K đến 65K trong môi trường không khí, phụ thuộc vật liệu của tiếp điểm).
Các điện trở chuyển tiếp sẽ chịu được yêu cầu về quá tải nếu sự tăng nhiệt độ
quá giá trị trung bình không vượt quá 350K đối với môi trường dầu (400K đối với môi
trường không khí) khi chịu đựng 1,5 lần dòng điện định mức lớn nhất. Số lần chuyển
nấc đối với mỗi khoảng thời gian quá tải phải được giới hạn bởi số lần hoạt động cần
thiết để chuyển từ điểm cuối dải sang dải khác. Điều này tương ứng với các điều kiện
kiểm tra thử nghiệm của các điện trở chuyển tiếp theo tiêu chuẩn IEC- 60214.
7.4.4 Dòng ngắn mạch
Khả năng chịu đựng của OLTC với các dòng ngắn mạch như trong tiêu
chuẩn IEC - 60214 phải không được nhỏ hơn dòng ngắn mạch của máy biến áp lắp đặt
OLTC như đề cập trong tiêu chuẩn IEC - 60076-5 (IEC Publ. 60076 -5 1976).
Cần chú ý đặc biệt trong trường hợp trở kháng nhỏ và máy biến áp tăng
dòng. Trong một số thời điểm, độ lớn dòng ngắn mạch sẽ quyết định sự lựa chọn
OLTC.
Nói chung, OLTC chỉ có thể chịu đựng dòng ngắn mạch nhưng không thể
hoàn thành một hoạt động chuyển mạch trong điều kiện ngắn mạch. Theo tiêu chuẩn
IEC - 60214 giá trị hiệu dụng của dòng điện ngắn mạch (2 giây) có thể áp dụng cho
OLTC là 10 đến 20 lần dòng điện định mức lớn nhất, phụ thuộc vào giá trị của dòng
điện định mức chạy qua lớn nhất. Giá trị đỉnh ban đầu của dòng điện ngắn mạch bằng
2,5 lần giá trị hiệu dụng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
7.4.5 Khả năng cắt
Dòng điện định mức (dòng điện nấc cao nhất) và điện áp cao nhất trên một
bước của máy biến áp phải nằm trong các giá trị của dòng điện định mức chạy qua lớn
nhất và điện áp bước tương ứng. Trong nhiều trường hợp dòng điện định mức lớn nhất
chỉ có thể hoạt động tại điện áp bước (điện áp bước tương ứng) nhỏ hơn điện áp bước
lớn nhất.
Thường thì tổng trở chuyển tiếp được điều chỉnh đến giá trị dòng điện định
mức chạy qua và điện áp bước tương ứng sao cho dòng điện chuyển mạch và điện áp
phục hồi không vượt quá các giá trị thử nghiệm. Trong quá trình xác định tổng trở
chuyển tiếp, độ mòn tiếp điểm và độ tăng nhiệt độ của các điện trở chuyển tiếp cũng
được xét đến.
Đối với mỗi ứng dụng, chẳng hạn như đối với máy biến áp lò điện, bộ OLTC
có thể phải làm việc trong một số chế độ quá tải tạm thời với công suất bằng hai hay
ba lần công suất làm việc bình thường lớn nhất. Vì vậy OLTC phải được lựa chọn
cùng với các yêu cầu này.
Trong trường hợp máy biến áp điều chỉnh với độ cảm ứng từ thay đổi, cần
phải xem xét đến độ ảnh hưởng đến điện áp bước và do đó ảnh hưởng đến khả năng
cắt.
Kết quả của việc tính toán tổng trở chuyển tiếp điều chỉnh trên cơ sở các
thông số của OLTC.
7.4.6 Số vị trí nấc
Sự lựa chọn các vị trí nấc làm việc tốt hơn hết là nên thực hiện trong dải tiêu
chuẩn hóa của nhà sản xuất OLTC.
Cùng với việc tăng dải nấc điều chỉnh thì điện áp chịu đựng của cuộn dây
phân nấc trong quá trình thử nghiệm hay trong các điều kiện làm việc cũng tăng lên.
Đặc biệt là trong trường hợp biến áp lò điện hay biến áp chỉnh lưu phục vụ cho các
thiết bị điện phân thường xuyên cần đến các dải nấc rộng. Khi OLTC đặt ở cuộn dây
với điện áp không đổi, điện áp chịu đựng của cuộn dây phân nấc khi hoạt động hoặc
thử nghiệm tại vị trí nhỏ nhất phải được xem xét kỹ và thận trọng.
7.4.7 Vấn đề về sự phóng điện của bộ chọn chuyển
Sự hoạt động của bộ chọn chuyển diễn ra tại vị trí giữa bộ OLTC. Trong quá
trình hoạt động của nó, dòng điện tải không chạy qua cuộn dây phân nấc. Do đó cuộn
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
dây phân nấc tạm thời bị ngắt khỏi cuộn dây chính và điện thế cuộn dây là tự do.
Trong những trường hợp như vậy xuất hiện sự phóng điện giữa các tiếp điểm đóng và
mở trong quá trình hoạt động của bộ chọn chuyển. Để tránh gây tác hại đến độ bền
điện môi và sự tạo thành khí, cần phải rất thận trọng.
7.4.8 Tuổi thọ cơ khí
Thông số cơ khí cần phải được xem xét nếu số lần hoạt động mong muốn
vượt quá 50000 lần một năm. Ví dụ, cần xem xét đối với các máy biến áp cung cấp
điện cho các thiết bị nghiền, thiết bị điện phân hay cho lò điện. Tuổi thọ cơ khí của các
loại OLTC hiện đại luôn nằm trong khỏang từ 1 đến 1,5 triệu lần hoạt động hoặc cao
hơn.
7.4.9 Cơ cấu truyền động
Nếu cơ cấu truyền động được mua từ một nhà sản xuất khác với nhà sản xuất
OLTC thì người mua phải bảo đảm rằng cơ cấu truyền động phải có các thông số cần
thiết phù hợp.
7.4.10 Thử nghiệm áp suất và chân không
Các loại OLTC hiện đại có khả năng chịu đựng chân không trong quá trình
sấy máy biến áp (giai đoạn chân không và buồng sấy). Thử nghiệm áp suất cũng được
tiến hành đối với OLTC. Nếu những thử nghiệm chân không và thử nghiệm đặc biệt
được thực hiện với bộ OLTC và máy biến áp, tất cả các thông tin có liên quan phải
được cung cấp cho nhà sản xuất OLTC.
7.4.11 Điều kiện nhiệt độ thấp
Để các OLTC có thể làm việc tại nhiệt độ -250C, cần tham khảo ý kiến của
nhà sản xuất. OLTC và chất lượng dầu của máy biến áp cần phải được xem xét. Các hệ
số quan trọng là độ nhớt cơ học, điểm đổ dầu và khả năng dập hồ quang của dầu tại
nhiệt độ thấp nhất là cần thiết (IEC Publ. 60296 1982).
7.4.12 Hoạt động liên tục
Nếu bộ OLTC cần được tiếp tục thực hiện một số thao tác khác thì các điều
kiện nhiệt độ cần kiểm tra.
7.5 Giới hạn quá tải cho phép của OLTC trong máy biến áp lực ngâm dầu
Yêu cầu chính đối với định mức quá tải của máy biến áp lực đã ghi rõ trong
mục tiêu chuẩn IEC cuốn “giới thiệu chung về máy biến áp (IEC 60076-1 1993). Nếu
xác định rõ mức quá tải thì ngoài công suất định mức cho tải liên tục, máy biến áp còn
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
được đặt một chù kỳ tải tạm thời giúp cho nó đủ khả năng hoạt động trong điều kiện
đặc biệt quy định trong IEC 60076-2, tăng nhiệt độ - máy biến áp (IEC 60076-2 1993).
Chu kỳ đặt thêm này được áp dụng trong các trường hợp cụ thể để tạo cơ sở cho việc
thiết kế và bảo đảm yêu cầu tải khẩn cấp tạm thời cho máy biến áp lực.
Nếu thiếu những thông số trên, bạn có thể tìm hướng dẫn về tải máy biến áp
trong ấn bản IEC 60351- Hướng dẫn về tải cho máy biến áp lực ngâm trong dầu (IEC
publ . 60354 1991).
Khi các OLTC được sử dụng trong máy biến áp, phải phụ thuộc vào tình
trạng quá tải của máy biến áp, thì hoạt động chọn nấc của chúng không được ảnh
hưởng tới công suất chịu tải của máy biến áp. Yêu cầu tương tự với sứ cách điện và
các thiết bị phụ trợ khác.
Tất cả các tiếp điểm của OLTC và dây dẫn có dòng điện chạy qua cần phải
được tính đến các yếu tố chịu đựng về dòng điện có thể xảy ra trong máy biến áp ở tải
định mức và mức độ quá tải cho phép. Nếu điều kiện quá tải theo tiêu chuẩn IEC
60354 quy định thì các yêu cầu đối với OLTC được thỏa mãn, theo tiêu chuẩn IEC
60542- Hướng dẫn áp dụng Bộ điều áp dưới tải – khi dòng điện định mức chạy qua tối
đa của OLTC không vượt quá giới hạn tăng nhiệt độ ghi trong IEC 60214 – OLTC-
Khi các tiếp điểm phải mang dòng điện lớn hơn dòng điện định mức chạy qua tối đa
1,2 lần. Ngoài ra, điện trở chuyển tiếp phải thỏa mãn điều kiện quá tải nếu độ tăng
nhiệt độ trên mức trung bình không vượt quá giới hạn tăng nhiệt độ ghi trong IEC
60214 khi phải mang dòng gấp 1,5 lần so với dòng điện giới hạn định mức chạy qua.
Số nấc chuyển cho mỗi lần quá tải đột xuất nên giới hạn ở số lần vận hành tương ứng
với một nữa vòng vận hành hoàn chỉnh (vì số lần vận hành cần phải dịch chuyển từ
đầu này đến đầu kia của dải nấc).
Cũng theo tiêu chuẩn IEEE C37.131- Các yêu cầu đối với bộ chuyển nấc
OLTC (tiêu chuẩn IEEE C 57. 131 1995), OLTC phù hợp với điều kiện quá tải ghi
trong tiêu chuẩn IEEE C 57.91 – Hướng dẫn về quá tải cho máy biến áp ngâm dầu
(tiêu chuẩn IEEE C57.91 1995) khi các yêu cầu nói trên đều được thực hiện đầy đủ.
Đối với các ứng dụng đặc biệt, khi OLTC phụ thuộc điều kiện quá tải mà
những điều kiện quá tải này không theo giới hạn tiêu chuẩn đã ghi trong IEC 60076-1
liên quan đến tiêu chuẩn IEC 60354, nhà sản xuất OLTC nên được tư vấn về sự lựa
chọn OLTC chuẩn xác dựa vào cường độ dòng điện và thời gian quá tải.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
Hướng dẫn quá tải đối với máy biến áp dầu (tiêu chuẩn IEC 60354) hoặc các
tiêu chuẩn quốc gia khác chỉ rõ giá trị mà theo đó máy biến áp có thể chịu được mức
quá tải vượt trên điều kiện định mức. Giới hạn tải được quyết định bởi các đặc tính về
điện, nhiệt và cơ khí của cấp cách điện máy biến áp (cách điện thường hay giấy dầu),
điều này ảnh hưởng tới độ giảm tuổi thọ máy biến áp. Việc xem xét tuổi thọ làm việc
này không áp dụng với OLTC, nhưng yếu tố mức độ quá tải và thời gian quá tải lại rất
quan trọng đối với OLTC.
Giới hạn quá tải cho phép theo tiêu chuẩn quốc gia Đức và quốc tế cũng có
những chênh lệch. Do vậy, trong những trang tiếp theo, chỉ xem xét đến tiêu chuẩn
IEC. Thời gian quá tải được xác định rõ trong IEC 60354, xem mục 7.5.1 và 7.5.2.
7.5.1 Chu kỳ phụ tải
Tải thay đổi theo chu kỳ (thời gian một chu kỳ thường là 01 ngày), điều này
liên quan đến mức độ lão hóa trung bình xảy ra trong suốt chu kỳ. Tải theo chu kỳ
hoặc là tải thông thường hoặc là tải vựơt quá định mức trong thời gian dài.
a. Tải theo chu kỳ thường.
Nhiệt độ xung quanh cao hơn hoặc dòng chịu tải định mức cao hơn áp dụng
trong suốt chu kỳ, nhưng nếu nhìn ở mức độ hao mòn nhiệt (theo mẫu toán học) thì tải
này tương đương với tải định mức tại nhiệt độ xung quanh thông thường. Đạt được
điều này là do tận dụng các ưu điểm nhiệt độ xung quanh thấp hoặc dòng chịu tải thấp
trong quá trình còn lại của chu kỳ quá tải. Với những mục đích đã định sẵn, nguyên
tắc này có thể phát triển lâu dài, nhờ đó chu kỳ có tốc độ lão hóa lớn hơn một đơn vị
sẽ được bù lại bằng chu kỳ có tốc độ lão hóa ít hơn một đơn vị.
b. Chịu tải do cắt điện hệ thống trong thời gian dài mà không kết nối lại
trước khi có sự tăng nhiệt độ ổn định sẽ được đưa đến máy biến áp quá tải kéo dài.
Đây không phải là điều kiện làm việc thông thường và ít khi xảy ra, nhưng nó lại có
thể kéo dài hàng tuần hoặc thậm chí hàng tháng và dẫn đến giảm tuổi thọ máy một
cách đáng kể. Tuy nhiên, hiện tượng này có thể không gây ra sự cố do sự phá hủy
nhiệt hoặc giảm độ bền điện môi.
7.5.2 Chịu tải theo chu kỳ khẩn cấp ngắn
Chịu quá tải không bình thường là do xảy ra một hoặc nhiều sự cố không
biết rõ nguyên nhân, điều này làm mất cân bằng phụ tải trong hệ thống thông thường,
tạo ra các điểm nóng trên dây dẫn và đạt đến mức nguy hiểm và có thể làm cho độ bền
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
điện môi giảm tạm thời. Tuy nhiên, chấp nhận tình trạng này trong thời gian ngắn có
lợi hơn là các biện pháp thay thế hoặc xử lý khác. Kiểu chịu tải này cũng hiếm khi xảy
ra và sẽ giảm đi nhanh chóng hoặc máy biến áp không kết nối trong thời gian ngắn để
tránh sự cố. Thời gian cho phép chịu tải này ngắn hơn khoảng thời gian ổn định nhiệt
của máy biến áp và phụ thuộc vào nhiệt độ đang vận hành trước khi có sự tăng tải,
đặc biệt có thể kéo dài dưới 1 giờ 30 phút.
Hơn nữa, theo IEC Publication 60354, máy biến áp có thể chia ra 3 cấp theo
công suất danh định của chúng. Đi cùng với 3 cấp này, giới hạn dòng và nhiệt độ cũng
có giá trị khác nhau tương ứng. Về vấn đề quá tải của OLTC, bảng 7.2 chỉ thể hiện ở
giới hạn dòng. Các yếu tố quá tải được phát hiện qua các kiểm tra thử nghiệm đối với
OLTC theo IEC Publication 60214.
Bảng 7.2 Giới hạn dòng áp dụng cho quá tải vượt mức ghi trên thiết bị (ngoại trừ
bảng 1 trong IEC 60354)
Loại chịu tải Cấp cho MBA
Chịu tải theo chu kỳ thường
Dòng (gấp)
Chịu tải theo chu kỳ khẩn cấp kéo dài Dòng (gấp)
Chịu tải theo chu kỳ khẩn
cấp ngắn Dòng (gấp)
Máy biến áp phân phối ( theo IEC 60354, đọan 1.3.1): ba pha ≤ 2500kVA, một pha ≤ 833kVA
1,5 1,8 2,0
Máy biến áp lực cỡ trung bình (theo IEC 60354, đọan 1.3.2): ba pha ≤ 100MVA, một pha ≤ 33.3MVA
1,5 1,5 1,8
Máy biến áp lực cỡ lớn (theo IEC 60354, đoạn 1.3.3): ba pha ≤ 100MVA
1,3 1,3 1,5
7.5.3 Chịu tải liên tục bình thường
Nếu chịu tải liên tục phải cần tính đến sự khác nhau giữa máy biến áp và
OLTC. Hệ số chịu tải cho phép đối với máy biến áp lực được qui định rõ trong IEC
60354. Nếu dòng chịu tải vượt quá một khoảng thời gian nhất định mà không thông
báo tín hiệu biến đổi thì có thể sử dụng dòng chịu tải tương đương không đổi. Bảng
7.3 trích từ IEC 60354, cho biết hệ số chịu tải nằm trong giới hạn cho phép đối với
máy biến áp K= K24 (K24: hệ số chịu tải trong 24 giờ/ngày) làm việc liên tục đối với
nhiệt độ môi trường khác nhau.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
Bảng 7.3 Hệ số chịu tải cho phép đối với phụ tải liên tục K24 tại các mức nhiệt độ
môi trường khác nhau (ONAN, ON, OF và OD làm mát) [IEC Publ.60354 1991].
Nhiệt độ môi trường (0C) -25 -20 -10 0 10 20 30 40 Độ tăng nhiệt độ tại điểm nóng K 123 118 108 98 88 78 68 58
MBA phân phối ONAN 1,37 1,33 1,25 1,17 1,09 1,00 0,91 0,81 ON 1,33 1,30 1,22 1,15 1,08 1,00 0,92 0,82 OF 1,31 1,28 1,21 1,14 1,08 1,00 0,92 0,83 K24 MBA lực OD 1,24 1,22 1,17 1,11 1,06 1,00 0,94 0,87
Các hệ số tải này cho ta thấy, đối với các máy biến áp, nhiệt độ xung quanh
và cách thức làm mát sẽ làm nhiệt độ dầu trong MBA khác nhau với dòng điện tải bất
biến và ngược lại. Nhiệt độ dầu trong một máy sẽ bất biến (hay tối đa) với các dòng
điện tải khác nhau dưới các điều kiện đã nói ở trên.
Chẳng hạn, đối với một MBA lực có thiết bị làm mát dầu cưỡng bức, dựa
theo bảng 7.3 ta có thể thấy hệ số tải này sẽ bằng 1,31 ở -250C và bằng 0,92 ở 300C.
Cả hai quá trình tải này đều làm cho nhiệt độ dầu trong MBA bằng nhau. Do vậy, 1
OLTC lắp đặt trong thùng máy biến áp (kiểu “trong thùng”) sẽ được bao quanh bởi
dầu máy biến áp có nhiệt độ bất biến. Do đó, các điều kiện về OLTC không thay đổi
cùng với nhiệt độ xung quanh ở các quá trình tải khác nhau. Nhưng sẽ khác, nếu
OLTC được đặt trong khoang dầu riêng của nó (kiểu “khoang chứa”). Ta có thể thấy
rằng, các hệ số tải cho quá trình tải liên tục trong bảng 7.3 nói chung không có giá trị
đối với OLTC. Điều này cần được lưu ý khi lựa chọn OLTC. Nó phải được cân nhắc
kỹ dựa theo tiêu chuẩn đã đề ra.
Trong IEC 60076-1 công suất định mức của một MBA (sẽ được đánh dấu
trên bảng định mức) phải liên quan đến quá trình tải liên tục. Nếu ta gán cho công suất
biểu kiến các giá trị khác nhau trong hoàn cảnh khác nhau (chẳng hạn các phương
pháp làm nguội khác nhau) thì giá trị cao nhất sẽ là công suất định mức. Nguyên tắc
này cũng có thể áp dụng cho nhiệt độ môi trường khác nhau.
Hơn nữa, theo các tiêu chuẩn trong IEC 60542, OLTC được chọn phải có
biên độ cao nhất của dòng chuyển nấc gây ra bởi công suất định mức cao nhất và phải
có khả năng tải và ngắt dòng điện quá tải không thường xuyên.
Từ những nhận xét trên ta có thể rút ra hai kết luận sau:
- Quá trình tải liên tục thông thường không phải là trạng thái quá tải đối với
OLTC mà là một trạng thái làm việc thông thường.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 16
- OLTC được chọn phải có dòng định mức không nhỏ hơn dòng chuyển nấc
cao nhất trong quá trình tải liên tục thông thường ở các điều kiện khác
nhau.
7.5.4 Quá trình tải theo chu kỳ
Ba ví dụ dưới đây sẽ giới thiệu về quá trình tải theo chu kỳ cho phép theo
tiêu chuẩn IEC 60354 với quá trình tải theo chu kỳ khẩn cấp ngắn, dài hay bình thường
có liên quan đến MBA và OLTC. Nhiệt độ môi trường, tải ban đầu (hệ số và thời gian
tải) hay tải tối đa (hệ số và thời gian tải) được giữ nguyên trong cả 3 ví dụ. Các ví dụ
khác về nhiệt độ môi trường hay tải ban đầu cũng không cung cấp thêm một thông tin
nào liên quan đến OLTC nên chúng tôi sẽ không đưa ra ở đây.
Các giá trị được đưa ra trong các bảng dưới đây đã được ấn định trong các
bảng và sơ đồ của IEC 60354.
Ví dụ A: MBA ba pha trung thế 16 MVA , (66 ±10x1,0%) kV Điều chỉnh: điểm cuối trung tính Loại làm mát: ON (làm mát tự nhiên) Dòng chuyển nấc cực đại: 156 A
Bước điện áp: VV .3813
660=
OLTC được chọn: OLTC ba pha dùng ở điểm cuối trung tính Dòng định mức cực đại 200A Điện áp định mức cực đại 1400 V Khả năng cắt ngắn mạch định mức 280 kVA
Bảng 7.4 Các hệ số tải cho phép của biến áp công suất trung bình theo ví dụ A.
Kiểu tải điện Theo chu kỳ thông thường
Theo chu kỳ khẩn cấp dài hạn
Theo chu kỳ khẩn cấp ngắn hạn
Nhiệt độ xung quanh θA 100C Độ tải ban đầu Thời hạn 22 giờ Hệ số K1 0,8 Dung lượng 12,8MVA Dòng chuyển nấc cực đại 125A Độ tải tối đa Thời hạn 2 giờ Hệ số K2 1,47
(hình 10)1) 1,5
(bảng 1 và 15)1) 1,7
(bảng 1 và 15)1)
Dung lượng 23,5MVA 24,0MVA 27,2MVA Dòng chuyển nấc cực đại 229A 233A 264A Giảm tuổi thọ (bảng 15)1) Bình thường 1,32 bình thường 1,56 bình thường Nhiệt độ điểm nóng nhất (bảng 15)1) --- 1320C 1560C
Ghi chú: 1) Bảng thiết kế và số liệu tham khảo theo ấn bảng IEC 60354
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 17
Ví dụ B: MBA ba pha trung thế 63MVA , (110 ±13x1,69%) kV Điều chỉnh: điểm cuối trung tính Loại làm mát: OF (làm mát cưỡng bức) Dòng chuyển nấc cực đại: 424A
Bước điện áp: VV .10743
1859=
OLTC được chọn: OLTC ba pha dùng ở điểm cuối trung tính Dòng định mức cực đại 500A Điện áp định mức cực đại 3300V Khả năng cắt ngắn mạch định mức 1400kVA
Bảng 7.5 Các hệ số tải cho phép của biến áp công suất trung bình theo ví dụ B.
Kiểu tải điện Theo chu kỳ thông thường
Theo chu kỳ khẩn cấp dài hạn
Theo chu kỳ khẩn cấp ngắn hạn
Nhiệt độ xung quanh θA 100C Độ tải ban đầu Thời hạn 22 giờ Hệ số K1 0,8 Dung lượng 50,4MVA Dòng chuyển nấc cực đại 339A Độ tải tối đa Thời hạn 2 giờ Hệ số K2 1,33
(hình 11)1) 1,4
(bảng 1 và 21)1) 1,5
(bảng 1 và 21)1)
Dung lượng 83,8MVA 88,2MVA 94,5MVA Dòng chuyển nấc cực đại 564A 593A 636A Giảm tuổi thọ (bảng 15)1) Bình thường 2,9 bình thường 14,2 bình thường Nhiệt độ điểm nóng nhất (bảng 15)1) --- 1370C 1520C
Ghi chú: 1) Bảng thiết kế và số liệu tham khảo theo ấn bảng IEC 60354
Ví dụ C: MBA ba pha công suất lớn 1000MVA , 420 ± 9x1,25%) kV Điều chỉnh: điểm cuối trung tính Loại làm mát: OF (làm mát cưỡng bức) Dòng chuyển nấc cực đại: 424A
Bước điện áp: VV .30313
5250=
OLTC được chọn: OLTC ba pha dùng ở điểm cuối trung tính Dòng định mức cực đại 1600A Điện áp định mức cực đại 5000V Khả năng cắt ngắn mạch định mức 5000kVA
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 18
Bảng 7.6 Các hệ số tải cho phép của biến áp công suất trung bình theo ví dụ C.
Kiểu tải điện Theo chu kỳ thông thường
Theo chu kỳ khẩn cấp dài hạn
Theo chu kỳ khẩn cấp ngắn hạn
Nhiệt độ xung quanh θA 100C Độ tải ban đầu Thời hạn 22 giờ Hệ số K1 0,8 Dung lượng 800MVA Dòng chuyển nấc cực đại 1239A Độ tải tối đa Thời hạn 2 giờ Hệ số K2 1,28
(hình 21)1) 1,32)
(bảng 1 và 27)1) 1,4
(bảng 1 và 27)1)
Dung lượng 1280MVA 1300MVA 1400MVA Dòng chuyển nấc cực đại 1983A 2014A 2168A Giảm tuổi thọ (bảng 15)1) Bình thường 21,81 bình thường 14,2 bình thường Nhiệt độ điểm nóng nhất (bảng 15)1) --- 1330C 1530C
Ghi chú: 1) Bảng thiết kế và số liệu tham khảo theo ấn bảng IEC 60354 2)
Khi sử dụng bảng 1 và 27 của ấn bảng 60354, trong 2 giờ khi tải điện chu kỳ khẩn cấp dài hạn tối đa đạt 1,2 (giới hạn : nhiệt độ điểm nóng nhất có thể chấp nhân là 1300C). Thật vô nghĩa khi tải điện chu kỳ thông thường tối đa lớn hơn khi tải điện chu kỳ khẩn cấp dài hạn, ta chọn hệ số tải K2 = 1,3. Mặc dầu hạn chế nhiệt độ điểm nóng nhất không vượt quá 3 0C.
Độc lập với các hệ số tải trên cơ sở nhiệt trong IEC 60354, các OLTC có thể
được vận hành ở mức gấp hai lần dòng chuyển nấc tối đa của MBA nếu các OLTC
được chọn theo tiêu chuẩn IEC 60076-1, 60542 và 60214 (dòng chuyển nấc tối đa nhỏ
hơn dòng định mức tối đa). Tuy nhiên, vì lý do an toàn nên trong cơ cấu truyền động
sẽ có một thiết bị an toàn để ngăn cản quá trình vận hành của cơ cấu truyền động hoặc
làm gián đoạn hoạt động của điều áp khi MBA quá tải 1,5 lần dòng chuyển nấc tối đa
(so sánh phần 4.1, IEC 60542).
Các OLTC trong các ví dụ trên có thể chịu được mức quá tải đưa ra trong
bảng 7.4 đến 7.6 khi chúng thỏa mãn các yêu cầu trong IEC 60214.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 8 Đại cương về thiết bị phụ trợ máy biến áp lực
Đà nẵng - 2005
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
8 Đại cương về thiết bị phụ trợ máy biến áp lực ..................................................... 1
8.1 Sứ xuyên....................................................................................................... 1 8.1.1 Sứ xuyên loại rắn................................................................................... 1 8.1.2 Sứ xuyên kiểu tụ .................................................................................... 1 8.1.3 Sứ xuyên dầu-khí................................................................................... 2 8.1.4 Sứ xuyên polime.................................................................................... 2
8.2 Bộ tản nhiệt .................................................................................................. 2 8.2.1 Bộ tản nhiệt kiểu Panel ......................................................................... 3 8.2.2 Làm mát bộ phận .................................................................................. 3
8.3 Thiết bị phòng chống suy giảm dầu............................................................... 3 8.4 Thiết bị bảo vệ .............................................................................................. 5
8.4.1 Rơle áp lực ............................................................................................ 5 8.4.1.1 Rơle Buchholz ................................................................................... 6 8.4.1.2 Rơle Pilot........................................................................................... 7 8.4.1.3 Rơle chống áp suất thay đổi đột ngột.................................................. 7 8.4.1.4 Rơle chống áp suất dầu thay đổi đột ngột ........................................... 9
8.4.2 Thiết bị phòng nổ................................................................................. 10 8.4.3 Rơle phát hiện khí ............................................................................... 12 8.4.4 Rơle dòng dầu...................................................................................... 13
8.5 Đồng hồ chỉ thi mức dầu............................................................................. 13 8.6 Thiết bị đo nhiệt.......................................................................................... 14
8.6.1 Đồng hồ đo nhiệt dạng đĩa ............................................................... 14 8.6.2 Thiết bị đo nhiệt trở.......................................................................... 15
8.7 Qui ước về bảng thông số máy.................................................................... 15
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
8 Đại cương về thiết bị phụ trợ máy biến áp lực
8.1 Sứ xuyên (Sứ đầu vào)
Sứ xuyên có đường kính lớn, nhờ đó thanh dẫn đi xuyên qua vỏ thiết bị hoặc
tường của tòa nhà đặt thiết bị và nó được cách ly đối với tường và đỡ thanh dẫn qua
mối hàn kín.
8.1.1 Sứ xuyên loại rắn
Cách điện chủ yếu của loại sứ xuyên là cách điện dạng rỗng được chế tạo từ
một loại chất cách điện rắn. Nó được dùng cho các cấp điện áp đến 33kV (≤ 33kV).
8.1.2 Sứ xuyên kiểu tụ
Hình 8.1 Cấu tạo sứ xuyên kiểu tụ
Trong sứ xuyên loại này, giấy cách điện hoặc giấy nhựa cách điện được quấn
xung quanh thanh dẫn ở giữa, ở đó các lá thép của các tụ đồng tâm và hình trụ được
sắp xếp sao cho tạo thành các dãy tụ nối tiếp. Do cải thiện được sự phân bố áp theo các
hướng trục và theo gốc nên đường kính nhỏ hơn, điện áp phóng điện lớn hơn và các
đặc tính chống ô nhiễm cũng được cải thiện. Ngoài ra, việc đưa dây dẫn từ lá thép của
tụ điện ra ngoài để có thể sử dụng làm đầu đo hệ số tổn thất điện môi tgδ, độ phân áp,
phát hiện phóng điện cục bộ bên trong…
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Các sứ xuyên kiểu tụ được phân loại theo vật liệu: Lõi tụ, sứ xuyên kiểu tụ
giấy tẩm dầu cách điện, sứ xuyên kiểu tụ giấy phủ nhựa …Chúng được sử dụng cho
các cấp điện áp trên 33kV.
Trên hình 8.1 là cấu tạo của sứ xuyên kiểu tụ.
8.1.3 Sứ xuyên dầu-khí
Loại sứ xuyên này được dùng để đấu nối trực tiếp máy biến áp với cơ cấu
chuyển mạch cách điện bằng khí (GIS-Gas Insulated Switchgear). Thông thường thì
kiểu tụ giấy tẩm dầu cách điện và tụ giấy sơn phủ nhựa cách điện được dùng làm sứ
xuyên và sử dụng kết cấu dạng 2 mặt bích.
Hình 8.2 Kết cấu mối nối MBA-GIS
8.1.4 Sứ xuyên polime
Sứ xuyên polime (có bề mặt được phủ bằng cao su silicon, có kích thước rất
gọn nhẹ và khả năng chịu địa chấn tốt) bắt đầu được sử dụng thay thế cho cách điện sứ
rỗng truyền thống của máy biến áp.
8.2 Bộ tản nhiệt
Vai trò của bộ tản nhiệt là để làm mát nhiệt phát sinh trong máy biến áp.
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
8.2.1 Bộ tản nhiệt kiểu Panel (kiểu ống)
Hình 8.3 Bộ tản nhiệt kiểu Panel
Bộ tản nhiệt kiểu panel là kiểu phổ biến nhất (hình 8.3). Mặc dù bộ tản nhiệt
kiểu ống cũng được sử dụng cho các máy biến áp cũ nhưng nó có diện tích tản nhiệt
nhỏ hơn kiểu panel nên kích thước bộ tản nhiệt lớn hơn. Bộ tản nhiệt kiểu panel được
sử dụng cho các máy biến áp có hệ thống làm mát kiểu ONAN, ONAF, OFAN và
ODAN.
8.2.2 Làm mát bộ phận (làm mát cục bộ)
Làm mát bộ phận được sử dụng cho các máy biến áp có hệ thống làm mát
kiểu OFAF và ODAF, nhất là đối với các máy biến áp công suất lớn. Trên hình 8.4 là
một ví dụ về làm mát bộ phận.
Hình 8.4 Bộ làm mát bộ phận
Một đặc tính của làm mát bộ phận là công suất làm mát cao. Tuy nhiên, nếu
bơm dầu hoặc quạt dừng thì máy biến áp không được làm mát nữa và tình trạng xấu
nhất là máy biến áp phải dừng hoạt động. Ngoài ra, do có nhiều cạnh để tăng diện tích
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
làm mát và không gian giữa chúng hẹp nên ống làm mát dễ bị bóp méo, tắc nghẽn do
bụi bẩn và dẫn đến làm giảm khả năng làm mát (công suất làm mát).
8.3 Thiết bị phòng chống suy giảm dầu
Nhiệt độ dầu cánh điện biến đổi theo nhiệt độ môi trường và sự biến động
của phụ tải dẫn đến sự giãn nở (co giãn) thể tích dầu (Hệ số giãn nở của dầu cách điện
tương đối lớn cỡ 0,0007). Tuy biện pháp tạo không gian cho việc giãn nở dầu ở phần
trên của thùng máy được sử dụng trong máy biến áp công suất nhỏ nhưng do cặn
(được gọi là cặn dầu) phát sinh từ quá trình ôxy-hóa dầu nóng nên độ bền điện môi
(cường độ điện môi) và hiệu quả làm mát giảm.
Để chống sự biến đổi thể tích và ngăn chặn sự suy giảm (già hóa) của dầu, sử
dụng biện pháp tạo khoảng không được nạp đầy bằng không khí hoặc khí nitơ được
gắn (hàn kín) vào phần trên thùng máy. Hoặc nhằm giảm nhiệt độ của phần tiếp xúc
giữa dầu và không khí đồng thời giảm diện tích bằng cách sử dụng biện pháp gắn bình
(ngăn) giãn nở dầu (được gọi là bình dầu phụ) ở phía trên thùng máy chính.
Nhằm ngăn chặn hơi ẩm thâm nhập từ không khí vào, bình thở (chứa các
chất hút ẩm như silicagel (hạt SiO2) để khử nước) được sử dụng.
Biện pháp nạp khí nitơ phía trên dầu nhằm tránh hoàn toàn tiếp xúc giữa dầu
và không khí trong bình dầu phụ cũng được sử dụng rộng rãi.
Kiểu hàn kín (nạp nitơ) phải có không gian đủ lớn sao cho sự biến đổi của áp
suất khí nitơ phải nằm trong miền cho phép (giá trị xác định trước) ngay cả khi nhiệt
độ dầu biến đổi.
Bình dầu phụ kiểu có màng ngăn (trong bình có một cái túi hoặc màng ngăn
làm từ cao su để ngăn cách, tránh tiếp xúc giữa dầu và không khí) được sử dụng nhiều
cho các máy biến áp công suất lớn. Vì cao su có tính linh hoạt, mềm dẻo, chịu được
dầu, chống thấm nên nó dễ bảo quản. Biện pháp chống sự co nở bằng cách sử dụng lò
xo xếp kim loại thay thế cho túi cao su cũng được sử dụng cho các máy biến áp cỡ
trung bình hoặc các máy biến đổi đo lường. Ở hình 8.5 là một ví dụ về bình dầu phụ
kiểu màng ngăn.
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
Hình 8.5
8.4 Thiết bị bảo vệ
Thiết bị bảo vệ bao gồm bảo vệ cho thiết bị và bảo vệ cho lưới điện. Bảo vệ
thiết bị hạn chế tới mức thấp nhất các hư hỏng trên bản thân thiết bị khi sự cố xảy ra.
Bảo vệ lưới điện ngăn chặn các ảnh hưởng tới hệ thống kề đó và ngăn chặn sự cố lan
rộng.
Thiết bị bảo vệ máy biến áp thuộc loại bảo vệ cho thiết bị: thiết bị điện và
thiết bị cơ.
1) Thiết bị bảo vệ điện: bảo vệ so lệch tỷ phần, bảo vệ quá dòng chống sự cố
chạm đất… (để biết thêm chi tiết, xin tham khảo cuốn “Hệ thống rơle bảo vệ”).
2) Thiết bị bảo vệ cơ: xem Bảng 8.1
Bảng 8.1 Danh mục các thiết bị bảo vệ
Loại bảo vệ Tên thiết bị bảo vệ Quá trình cắt máy biến áp
Rơle Buchholz (rơle khí) Bước 1: x, Bước 2: O Rơle Pilot Bước 1: x, Bước 2: O Rơle chống áp suất thay đổi đột ngột
O
Rơle áp lực
Rơle chống áp suất dầu thay đổi đột ngột
O
Thiết bị phòng nổ Thiết bị phòng nổ x Rơle phát hiện khí Rơle phát hiện khí (rơle khí) x Rơle dòng dầu Rơle dòng dầu O
8.4.1 Rơle áp lực
Rơle áp lực không được hoạt động (kích hoạt) khi có sự biến đổi nhỏ về áp
suất trong thùng dầu chính của máy biến áp ở chế độ vận hành bình thường. Tuy
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
nhiên, nó phải gửi tín hiệu cảnh báo hoặc ngắt mạch điện (mạch lực) khi phát hiện có
sự tăng nhanh áp suất bên trong hoặc dòng dầu khi có các sự cố như phóng điện và
ngắn mạch.
8.4.1.1 Rơle Buchholz
Rơle Buchholz được sử dụng từ rất lâu dưới dạng thiết bị bảo vệ cơ chống sự
cố bên trong thùng dầu chính của máy biến áp. Thiết bị này có cấu tạo: đóng tiếp điểm
bằng cách lợi dụng tính nổi của khí phát sinh bên trong máy biến áp hoặc lợi dụng
dòng dầu có tốc độ lớn và gửi tín hiệu cảnh báo khi sự cố xảy ra. Do cách điện rắn bị
phân hủy ở nhiệt độ cao và áp suất cao, đồng thời nó có phát sinh khí; bên cạnh đó dầu
cách điện cũng bị phân hủy bởi hồ quang và phát sinh ra rất nhiều khí nên có thể chẩn
đoán nguyên nhân sự cố bằng loại và màu sắc của các khí này, đồng thời có thể đánh
giá mức độ sự cố theo lượng khí. Trên hình 8.6 là một ví dụ về hình dáng bên ngoài và
bên trong của rơle Buchholz. Sự tập trung khí có thể trông thấy từ một cửa sổ thủy
tinh.
Hình 8.6
Về hoạt động của rơle Buchholz: một phao nhỏ b1 được đẩy xuống khi tụt
mức dầu do sự gia tăng khí phát sinh, đóng tiếp điểm C1 và gửi tín hiệu cảnh báo. Và
một phao lớn b2 được đẩy bằng dòng dầu với một tốc độ lớn khi có sự cố trầm trọng và
đóng tiếp điểm C2.
Biện pháp phân biệt các sự cố theo màu sắc của khí như sau:
v Màu xám: Phân hủy dầu
v Màu vàng: Sự cố trên xà đỡ bằng gỗ
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
v Màu trắng: Hư hỏng giấy cách điện
Ngoài ra, đối với máy biến áp kiểu kín nạp khí nitơ thì khi nhiệt độ giảm đột
ngột thì khí phân hủy trong dầu có thể phân ly và tiếp điểm cảnh báo có thể hoạt động.
Do hiện tượng này không phải là sự cố của máy biến áp nên các khí cần phải được rút
tách.
8.4.1.2 Rơle Pilot
Rơle Pilot có chức năng tương tự rơle Buchholz và nó được gắn ở đoạn giữa
thùng dầu chính của máy biến áp và bình dầu phụ. Trên hình 8.7 là một ví dụ về cấu
tạo của rơle Pilot.
Khi sự cố xảy ra sẽ làm dòng dầu di chuyển với tốc độ lớn. Ống Pilot nhận
được vận tốc ban đầu tạo áp lực động làm lò xo xếp dao động và nam châm kích hoạt
công tắc. Ngoài ra, tiếp điểm bước thứ nhất (được kích hoạt theo lượng khí phát sinh)
được tiếp xúc với nam châm được gắn cố định trên phao. Vỏ của bộ phận phòng chống
rung chấn được lắp ráp sao cho phao không xê dịch bởi rung chấn.
Hình 8.7
8.4.1.3 Rơle chống áp suất thay đổi đột ngột
Rơle chống áp suất thay đổi đột ngột không được kích hoạt khi có biến đổi
chậm của áp suất bên trong khi vận hành máy biến áp ở chế độ vận hành bình thường.
Tuy nhiên, khi xảy ra sự cố trong thùng dầu chính của máy biến áp, áp suất bên trong
sẽ tăng rất nhanh do khí hoặc dòng dầu gây nên và sau một khoảng thời gian ngắn nó
kích hoạt rơle đóng mạch cảnh báo hoặc mạch cắt.
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Có một khóa siêu nhỏ không làm việc theo trị tuyệt đối của áp suất (khi áp
suất trong thùng dầu chính của máy biến áp và áp suất của rơle cân bằng nhau). Tuy
nhiên, chỉ khi độ chênh áp suất giữa 2 phía đạt tới một giá trị định trước thì khóa siêu
nhỏ này sẽ làm việc. Trên hình 8.8 và 8.9 là các ví dụ về các loại rơle này.
Loại ở hình 8.8 có rơle áp lực với khóa siêu nhỏ, bộ cân bằng, hàng kẹp đầu
dây và đầu kiểm tra (đầu thử) trong hộp kín được làm từ các tấm thép hàn kín. Khi độ
tăng áp suất trong thùng dầu chính của máy biến áp thấp hơn ngưỡng xác định thì do
độ chênh áp suất bên trong và bên ngoài rơle chưa đạt tới áp suất tác động tạo bởi
trong bộ cân bằng nên rơle không được kích hoạt.
Độ chênh áp suất tác động nhỏ nhất của rơle là 2,5 kPa. Tỷ lệ độ tăng áp suất
tác động nhỏ nhất lúc đặt trong bộ cân bằng là 0,55 kPa/s.
Hình 8.8
Một loại khác (hình 8.9) cũng có bao gồm các bộ phận được đặt trong một
hộp kín. Khi áp suất trong thùng dầu chính của máy biến áp tăng nhanh thì khí phát
sinh tại thời điểm đó tiến tới phao thông qua bộ phận dẫn khí của rơle và chạy vào
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
buồng kín qua lỗ nằm ở giữa trục hình nón và phao. Trong trường hợp này, do sức cản
của dầu trở nên rất lớn do tốc độ lớn và độ chênh áp suất giữa phía trên và dưới phao
lớn nên phao bị đẩy lên và khóa siêu nhỏ được kích hoạt. Mặt khác, khi độ tăng áp
suất khí rất chậm thì do sự cân bằng giữa áp suất phía trên và phía dưới phao nên vị trí
của phao không thay đổi và rơle không được kích hoạt.
Độ chênh áp suất tác động nhỏ nhất của rơle là 1,2 kPa. Tỷ lệ tăng áp suất
tác động nhỏ nhất cỡ 0,5 kPa/s
Hình 8.9
8.4.1.4 Rơle chống áp suất dầu thay đổi đột ngột
Rơle chống áp suất dầu thay đổi đột ngột là rơle phát hiện độ tăng áp suất bất
thường do hiện tượng phân hủy dầu và hiện tượng khí hóa bởi các sự cố trầm trọng
như phóng điện hồ quang bên trong máy biến áp gây ra. Phao nhiều cuộn dây được đặt
trong rơle và phao được đẩy lên bằng lực gây ra bởi độ chênh áp suất giữa phía trước
và phía sau mỗi cuộn dây làm cho khóa siêu nhỏ hoạt động. Rơle này có độ nhạy cao
đối với độ tăng áp suất lớn (các sự cố bên trong). Ngược lại, khi độ thay đổi áp suất
chậm bởi sự thay đổi nhiệt độ dầu thì lực đẩy phao là nhỏ nên rơle không tác động. Do
sử dụng dầu silicon làm chấn lưu thủy lực để đẩy phao nên sự thay đổi đặc tính theo sự
thay đổi nhiệt độ là không đáng kể. Trên hình 8.10 là một ví dụ minh họa về loại rơle
chống áp suất dầu thay đổi đột ngột.
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
Hình 8.10
8.4.2 Thiết bị phòng nổ
Thiết bị phòng nổ được khai thông nhằm đảm bảo an toàn bằng áp suất bất
thường gây ra bởi các sự cố điện trong máy biến áp như sự cố ngắn mạch và sự cố
chạm đất và phòng chống hư hỏng thùng dầu chính của máy biến áp.
Đối với trường hợp áp lực có gắn với bình dầu phụ: dầu được nạp cùng độ
cao với mức dầu trong bình dầu phụ và không gian phía trên mức này tiếp xúc với
không khí như hình 8.11. Do nhiệt độ của không khí bên trong ống lớn hơn nhiệt độ
không khí bên ngoài ứng với nhiệt độ bên trong thùng dầu chính nên trong trường hợp
không khí bên ngoài bị nguội lạnh thì bên trong ống có thể ngưng tụ hơi nước.
Nếu hơi nước đọng trên máy biến áp thì cách điện sẽ bị đe dọa. Bởi vậy, bên
trong ống được làm 2 lớp và lấy hơi ẩm. Ngoài ra, thỉnh thoảng nước được tháo ra
ngoài từ vòi ở phía dưới.
Hình 8.11
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
Tuy áp suất làm việc (áp suất phá vở) của thiết bị phòng nổ (hình 8.12) cỡ
0,2 Mpa nhưng khi áp suất bên trong lên đến 0,08 Mpa hoặc hơn thì nó hoạt động với
cơ cấu lò xo xếp và lò xo thường. Cam (lẫy ngắt) đóng và mũi dao phá vỡ mặt bích
phòng nổ.
Đối với thiết bị phòng nổ liên kết với hệ thống cảnh báo thì khóa siêu nhỏ
được đặt trong ống chịu áp và mũi dao sẽ gửi tín hiệu cảnh báo.
Hình 8.12
Thiết bị phòng nổ ở hình 8.13 sẽ bị cong khi mặt phòng nổ nhận được áp suất
bên trong. Khi tạo chân không bên trong có thanh đệm được gắn trong để phòng chống
rạn nứt. Nếu có áp suất bất thường bên trong do nguyên nhân nào đó gây ra thì mặt
phòng nổ sẽ biến dạng và đẩy nắp. Khi áp suất này lớn hơn một giá trị xác định thì
chốt chặn bị gẫy, nắp được mở đồng thời mặt phòng nổ bị phá vỡ bằng dao.
Đối với thiết bị phòng nổ ở hình 8.14: được chế tạo từ thép, được nén bằng lò
xo điều chỉnh áp lực nén của lò xo và làm thoát dầu. Và khi áp suất bên trong giảm
xuống thì nó sẽ phục hồi trở lại. Ngoài ra, khi tạo chân không bên trong thùng dầu
chính của máy thì mặt phòng nổ phải có độ bền đủ lớn.
Dưới đây là các ngưỡng áp suất phá vỡ mặt phòng nổ:
v Loại ở hình 8.11: 0,03 ÷ 0,08 MPa
v Loại ở hình 8.12, 8.13, 8.14: 0,08 ÷ 0,12 Mpa
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
Thông thường, mặt phòng nổ được làm từ tấm Bakelite (nhựa tổng hợp), tấm
kính và tấm kim loại… Mặt phòng nổ chế tạo từ tấm kim loại sẽ dễ gây ra các lỗ trống
do bị ăn mòn, còn loại được chế tạo từ tấm kính và tấm Bakelite có chiều hướng bị rạn
nứt do lực vít không chặt. Do đó, cần phải đặc biệt chú ý đến hiện tượng tụt áp suất khí
nitơ và hiện tượng rò rỉ dầu.
Hình 8.13 Hình 8.14
8.4.3 Rơle phát hiện khí (rơle khí)
Rơle này được gắn trên đỉnh nắp thùng dầu chính của máy biến áp cùng với
bình dầu phụ có màng ngăn và nó gửi tín hiệu cảnh báo thông qua việc thu thập khí
phân tích (khí hòa tan) trong dầu phát sinh dần dần do sự cố nhẹ (chẳng hạn quá nhiệt
cục bộ bên trong máy biến áp); nó tác động khi lượng khí đạt tới mức 400 cc. Van xả
khí và mặt đánh giá (để phân biệt màu sắc của khí) được lắp đặt và dạng sự cố có thể
phân biệt từ màu sắc và kết quả phân tích khí trong một vài phạm vi nhất định. Trên
hình 8.15 là cấu tạo của một rơle phát hiện khí.
Hình 8.15
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
8.4.4 Rơle dòng dầu
Rơle này được lắp đặt ở ống dẫn dầu nối giữa buồng chứa cầu tiếp điểm
chuyển đổi và bình dầu phụ. Nó phát hiện độ tăng áp suất khi có sự cố trong buồng
chứa cầu tiếp điểm chuyển đổi thông qua dòng dầu tới bình dầu phụ.
8.5 Đồng hồ chỉ thi mức dầu
Đồng hồ chỉ thị mức dầu báo mức dầu trong bình dầu phụ và nó có 2 loại:
dạng hình trụ và dạng đĩa.
Đồng hồ chỉ thị mức dầu dạng hình trụ có cấu tạo đơn giản và mức dầu có
thể thấy trực tiếp thông qua cửa kính.
Đồng hồ chỉ thị mức dầu dạng đĩa là thứ được chế tạo chỉ thị trên mặt đĩa
cho nên có thể xem mức dầu từ xa khắc phục được nhược điểm của loại đồng hồ chỉ
thị mức dầu dạng hình trụ (khó nhìn từ xa do sự nhiễm bẩn của dầu). Nó được lắp đặt
cho máy biến áp lực như một quy định chuẩn. Chuyển động thẳng đứng của phao cùng
với chuyển động thẳng đứng của mức dầu được chuyển thành chuyển động tròn bằng
cách dùng cơ cấu bánh răng và được truyền tới kim chỉ thị thông qua cặp nam châm
vĩnh cửu được lắp phía trong và phía ngoài bình dầu phụ. Do trục quay không xuyên
qua bình dầu phụ nên có thể ngăn chặn việc rò rỉ dầu bằng một cấu tạo đơn giản. Mặt
đĩa được lắp hướng xuống phía dưới để có thể quan sát được từ dưới đất. Ở hình 8.16
là cấu tạo của một loại đồng hồ chỉ thị mức dầu dạng đĩa.
Ngoài ra, vì nó có tiếp điểm tín hiệu cảnh báo ở mức dầu thấp nhất nên nó có
thể gửi tín hiệu cảnh báo tới mạch điều khiển (bảng điều khiển).
Hình 8.16 Đồng hồ chỉ thị mức dầu dạng đĩa
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
8.6 Thiết bị đo nhiệt
Vì thiết bị đo nhiệt không chỉ là thiết bị đo nhiệt độ thiết bị mà còn là thiết bị
dùng để phát hiện có sự cố hoặc quá tải nên nó là thiết bị hết sức quan trọng. Bởi vậy,
cần duy trì độ chính xác của kim chỉ thị đồng thời sử dụng mọi biện pháp có thể để
bảo trì nó.
8.6.1 Đồng hồ đo nhiệt dạng đĩa
Thiết bị đo nhiệt loại này gồm một bộ phận cảm biến nhiệt độ có dạng hình
trụ, ống mao quản và ống Bourdon đo áp suất nên nó còn được gọi là đồng hồ đo nhiệt
loại chỉ thị áp suất. Nó được phân loại trên mặt lý thuyết chẳng hạn như loại giãn nở
bằng chất lỏng, loại giãn nở bằng khí…
Bộ phận cảm biến nhiệt độ dạng hình trụ được nạp đầy bằng chất lỏng hoặc
khí. Sự giãn nở nhiệt của chất lỏng hoặc khí bên trong sẽ làm di chuyển một cánh tự
do của ống Bourdon và làm quay kim chỉ thị. Thủy ngân (Hg), cồn, etyl ête… được
dùng làm chất lỏng bên trong.
Loại khác thì bộ phận cảm biến nhiệt được để trong dầu cách điện trong ống
trụ trên nắp thùng chính của máy biến áp gần điểm nóng nhất của dầu cách điện; do nó
được tách biệt khỏi bộ phận chính của máy biến áp nên ngay cả khi đồng hồ đo nhiệt
bị lỗi thì nó vẫn có thể trao đổi không liên quan tới dầu cách điện trong bộ phận chính.
Bộ phận chỉ thị nhiệt độ được lắp dặt gần bảng nhãn máy để dễ dàng xem và
tiếp điểm tín hiệu cảnh báo đặt sẵn trong bộ phận này để phát tín hiệu cảnh báo khi
nhiệt độ tăng vượt quá trị số đặt.
Hình 8.17 Thiết bị đo nhiệt trở
Ngoài đồng hồ đo nhiệt dạng đĩa còn có các đồng hồ đo nhiệt dạng số và
dạng hình trụ.
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
8.6.2 Thiết bị đo nhiệt trở
Thiết bị này được sử dụng để đo nhiệt độ cuộn dây của máy biến áp từ bảng
điều khiển và cảm biến nhiệt độ được đặt tại điểm phát nóng lớn nhất của dầu. Về việc
đo nhiệt độ của cuộn dây cao áp, việc đưa cảm biến nhiệt độ trực tiếp vào bên trong
cuộn dây là rất nguy hiểm, đồng thời nó cũng không thể đo được nhiệt độ nếu lớp cách
điện dày. Bởi vậy, đối với trường hợp đo nhiệt độ cuộn dây thì cảm biến nhiệt độ được
gia nhiệt tỷ lệ với dòng tải nhờ mạch nhị thứ của máy biến áp trong cuộn dây gia nhiệt
và nhiệt độ cuộn dây mô phỏng được lấy tại điểm phát nóng lớn nhất của dầu cách
điện. Trên hình 8.18 là sơ đồ đầu nối của một loại thiết bị đo nhiệt trở.
Cảm biến nhiệt độ là loại điện trở: phát hiện sự biến đổi điện trở theo nhiệt
độ (nhờ mạch cầu) và đo nhiệt độ. Thường dùng bạch kim (Pt - Platin) làm vật liệu chế
tạo cảm biến. Một bộ gồm chỉ thị, điện trở điều chỉnh, công tắc chuyển… được lắp
trên bảng điều khiển và nhờ công tắc chuyển có thể đo cho vài máy biến áp.
Hình 8.18 Thiết bị đo nhiệt trở
8.7 Qui ước về bảng thông số máy
Bảng thông số máy được lắp tại vị trí dễ nhìn. Nó phải được chế tạo từ vật
liệu chịu được ảnh hưởng của khí hậu và các mục dưới đây phải được ghi rõ ràng. Đối
với máy biến áp có 2 hoặc nhiều thông số danh định (bao gồm cả hệ thống làm mát…)
thì tất cả các thông số danh định phải được ghi trên bảng thông số máy.
(1) Tên
(2) Tiêu chuẩn áp dụng
(3) Tên nhà chế tạo
(4) Mã sản xuất (số sêri)
(5) Năm sản xuất
(6) Công suất danh định (kVA, MVA)
Đối với máy biến áp nhiều cuộn dây thì cũng phải ghi công suất danh
định từng cuộn dây.
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 16
(7) Tần số danh định (Hz)
(8) Số pha
(9) Điện áp danh định (V, kV)
(10) Điện áp đầu phân áp (V, kV)
(11) Dòng điện danh định (A)
(12) Mã tổ đấu dây hoặc sơ đồ véctơ
(13) Sơ đồ tổ đấu dây
Khi tổ đấu dây bên trong của các cuộn dây không được thể hiện rõ trên
mã tổ đấu dây hoặc sơ đồ véctơ thì cần ghi rõ mã các đầu và mã các đầu
bên trong.
(14) Sơ đồ sắp xếp các đầu dây
Sơ đồ sắp xếp các đầu dây cho biết vị trí các đầu dây bên ngoài và bên
trong (trừ sơ đồ đấu nối với bộ điều áp).
(15) Điện kháng ngắn mạch (%)
Ghi giá trị đo được tại nấc phân áp tham chiếu.
Khi sử dụng đồng thời 2 hoặc nhiều hệ thống làm mát và trong máy.
biến áp nhiều cuộn dây thì cần ghi cả công suất tham chiếu.
(16) Hệ thống làm mát
(17) Giá trị điện áp thử nghiệm (V, kV)
Ghi giá trị điện áp thử nghiệm đối với đầu dây pha và đầu dây trung
tính.
(18) Khối lượng tổng (kg, tấn)
Khi có một vài thiết bị phụ trợ được lắp đặt độc lập trên nền tách biệt
khỏi thùng dầu chính của máy biến áp như bộ làm mát, bình dầu phụ,
thùng cách âm… thì cần ghi trọng lượng từng thiết bị.
Ngoài ra, nếu có thể ghi cả tải trọng cẩu.
(19) Thể tích dầu (l, m3)
Khi có một buồng dầu khác ngoài thùng dầu chính (kể cả bình dầu phụ)
như bộ điều áp dưới tải hoặc hộp đấu cáp và khi bộ làm mát được lắp
đặt tách biệt thì thể tích dầu cũng được ghi riêng.
Ở bảng 8.2 và bảng 8.3 là các ví dụ về Bảng thông số máy.
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 17
Bảng 8.2 Ví dụ Bảng thông số máy AEG ET1
TYPE: SDN 6444 SERVICE: CONTINUOUS SERIAL NO: 313550-01 FREQUENCY: 50Hz YEAR OF MANUFACTURE: 09/1997 COOL.METHOD: ONAN/ONAF/OFAF KIND OF TRANSFORMER: POWER CONNECTION GROUP: Yna0d11 PROD.STANDARD: IEC 76 NUMBER OF PHASES: 3
INSULATION LEVELS WINDING HV LV N TERTIARY
US (kV) 245 123 - 24 AC (kV) 460 230 140 50 LI (kV) 1050 550 - 125 SI (kV) 850 - - -
RATED POWERS (kVA) COOLING METHOD PRIMARY & SECONDARY TERTIARY
ONAN 160000 54400 ONAF 205000 69700 OFAF 250000 85000
RATED VOLTAGES (V) COOLING METHOD HV LV TERTIARY
ONAN 225000 115000 23000 ONAF 225000 115000 23000 OFAF 225000 115000 23000
RATED CURRENT (A) COOLING METHOD HV LV TERTIARY
ONAN 410.6 803.3 1365.6 ONAF 526.0 1029.2 1749.6 OFAF 641.5 1255.1 2133.7
SHORT CIRCUIT VOLTAGE (%) WINDING
PAIR BASE (MVA) POSITION: HV Uk (%)
1 10.6 9 10.8 HV/LV 250 17 11.4
HV/TERTIARY 9 11.2 LV/TERTIARY 85 - 6.88
IMPEDANCE (Ω) MAX.SYMMETRICAL
SHORT- CIRCUIT CURRENT
WINDING PAIR WINDING Z (Ω/PHASE)
(kA) sec 23.5 HV/LV
HV
21.8 6.0 2
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 18
20.7 HV/TERTIARY HV 66.9 2.1 LV/TERTIARY LV 10.5 6.2
MAX. AMBIENT TEMPERATURE: 450C WINDING TEMPERATURE RISE: 60K OIL TEMPERATURE RISE: 55K ON-LOAD TAP CHANGER TYPE: MR 3xM1 802-170/C-10193W OVERLOAD CONDITIONS IN ACCORDANCE WITH: IEC 354
TOTAL WEIGHT: 218t WEIGHT OF COPPER: 27t CORE AND COIL ASSEMBLY: 107t TRANSPORT WEIGHT: 140t OIL WEIGHT: 63t OIL TYPE: SHELL DIALA AX IN: 800 A Um: 170 kV SERIAL NO: 195037 TANK, RADIATORS AND CONSERVATOR ARE VACUUM PROOF
HV
CURRENT (A) TAP CHANGER CONNECTION POS. VOLTAGE
(V) ONAN ONAF OFAF SELECTOR PRE-SELECTION
1 247500 373.2 478.2 583.2 1 2 244688 377.5 483.7 589.9 2 3 241875 381.9 489.3 596.7 3 4 239063 386.4 495.1 603.8 4 5 236250 391.0 501.0 611.0 5 6 233438 395.7 507.0 618.3 6 7 230625 400.5 513.2 625.9 7 8 227813 405.5 519.5 633.6 8
9A 225000 410.6 526.0 641.5 9
K +
9B 225000 410.6 526.0 641.5 K 9C 225000 410.6 526.0 641.5 1 10 222188 415.8 532.7 649.6 2 11 219375 421.1 539.5 657.9 3 12 216563 426.6 546.5 666.5 4 13 213750 432.2 553.7 675.3 5 14 210938 437.9 561.1 684.3 6 15 208125 443.8 568.7 693.5 7 16 205313 449.9 576.5 703.0 8 17 202500 456.2 584.5 712.8 9
K -
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 19
Bảng 8.3 Ví dụ Bảng thông số máy
NHÀ MÁY CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐIỆN ĐÔNG ANH - HÀ NỘI
SỐ MÁY: 014035-01 CUỘN 115 kV (ONAN/ONAF) 50/63
CUỘN 38.5 kV (ONAN/ONAF) 50/63
CÔNG SUẤT ĐỊNH MỨC (MVA) CUỘN 23 kV
(ONAN/ONAF) 50/63
SƠ ĐỒ VÀ TỔ ĐẤU DÂY YN/d/yn-11-0 TẦN SỐ ĐỊNH MỨC (Hz) 50 LOẠI ĐIỀU CHỈNH VVIII-600Y-76-10191W
PK(115-38.5) 212.568 PK(115-23) 234.891 TỔN HAO CÓ TẢI (kW) PK(38.5-23) 213.093 UK(115-38.5) 11.3 UK(115-23) 19.0 ĐIỆN ÁP NGẮN MẠCH
(%) UK(38.5-23) 6.4 TỔN HAO KHÔNG TẢI P0 (kW) 40.2 DÒNG KHÔNG TẢI (%) 0206 ĐỘ TĂNG NHIỆT ĐỘ CUỘN DÂY (0C) 60 ĐỘ TĂNG NHIỆT ĐỘ CỦA DẦU LỚP TRÊN (0C) 55
CUỘN 115 kV 550/230 TRUNG TÍNH 115 kV -/140 CUỘN 38.5 kV 170/70
MỨC CÁCH ĐIỆN LI/AC (kV)
CUỘN 23 kV 125/50 KHỐI LƯỢNG DẦU (T) 30.5 KHỐI LƯỢNG RUỘT (T) 65 KHỐI LƯỢNG VỎ (T) 9 KHỐI LƯỢNG VẬN CHUYỂN (T) 92 KHỐI LƯỢNG TOÀN BỘ (T) 115 TỔNG CHIỀU DÀI (M) 6.65 TỔNG CHIỀU RỘNG (M) 4.88 TỔNG CHIỀU CAO (M) 6.5
PHÍA 115 kV NẤC ĐIỆN ÁP (kV) DÒNG ĐIỆN (A)
1 133.36 272.61 2 131.32 276.86 3 129.28 281.14 4 127.24 285.77 5 125.20 290.44 6 123.16 295.26 7 121.12 300.25 8 119.08 305.41
Trung Tâm Thí Nghiệm Điện 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 20
9 117.04 310.76 10 115.000 316.300 11 112.96 322.02 12 110.92 327.96 13 108.87 334.13 14 106.83 340.53 15 104.79 347.19 16 102.75 354.11 17 100.71 361.31 18 98.67 368.80 19 96.63 376.62
PHÍA 38.5 kV 1 40.44 899.97 2 39.47 921.72 3 38.50 944.75 4 37.53 968.99 5 36.56 994.48
PHÍA 23 kV 1 23 1581.4
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 9 Thí nghiệm máy biến áp
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
9 Thí nghiệm máy biến áp ...................................................................................... 1
9.1 Khái quát các loại thử nghiệm....................................................................... 1 9.1.1 Thí nghiệm nghiệm thu.......................................................................... 1 9.1.2 Thí nghiệm điển hình............................................................................. 1 9.1.3 Thí nghiệm đặc biệt ............................................................................... 1 9.1.4 Thí nghiệm tại hiện trường .................................................................... 2
9.2 Phương pháp thử nghiệm .............................................................................. 2 9.2.1 Đo điện trở cuộn dây ............................................................................. 2
9.2.1.1 Mục đích ........................................................................................ 2 9.2.1.2 Phương pháp đo và sơ đồ đo........................................................... 2 9.2.1.3 Những lưu ý khi tiến hành thí nghệm.............................................. 3
9.2.2 Đo tỉ số biến .......................................................................................... 4 9.2.2.1 Mục đích ........................................................................................ 4 9.2.2.2 Phương pháp đo.............................................................................. 4 9.2.2.3 Các lưu ý ........................................................................................ 5
9.2.3 Kiểm tra tổ đấu dây ............................................................................... 5 9.2.3.1 Mục đích ........................................................................................ 5 9.2.3.2 Phương pháp đo.............................................................................. 5
9.2.4 Đo trở kháng ngắn mạch và tổn thất mang tải ........................................ 7 9.2.4.1 Mục đích ........................................................................................ 7 9.2.4.2 Phương pháp đo.............................................................................. 7
9.2.5 Đo dòng điện không tải và tổn thất không tải......................................... 8 9.2.5.1 Mục đích ........................................................................................ 8 9.2.5.2 Phương pháp đo.............................................................................. 9 9.2.5.3 Các lưu ý ........................................................................................ 9
9.2.6 Kiểm tra bộ điều áp dưới tải................................................................. 10 9.2.6.1 Kiểm tra trong vận hành ............................................................... 10 9.2.6.2 Kiểm tra cường độ điện môi (độ bền điện môi) của mạch thiết bị phụ trợ .......................................................................................... 10
9.2.7 Đo trở kháng thành phần thứ tự không................................................. 10 9.2.7.1 Mục đích ...................................................................................... 10 9.2.7.2 Phương pháp đo............................................................................ 10
9.2.8 Đo thông số đầu vào của quạt làm mát và bơm dầu.............................. 11 9.2.9 Đo điện dung giữa cuộn dây với đất và giữa các cuộn dây với nhau .... 11 9.2.10 Đo điện áp truyền ................................................................................ 12 9.2.11 Đo tần số riêng .................................................................................... 12 9.2.12 Đo các thành phần hài của dòng không tải ........................................... 12 9.2.13 Đo điện trở cách điện và hệ số tổn thất điện môi (tgδ) ......................... 12
9.2.13.1 Đo điện trở cách điện.................................................................... 12 9.2.13.2 Hệ số tổn thất điện môi tgδ ........................................................... 15
9.2.14 Thử nghiệm điện áp tăng cao tại hiện trường ....................................... 16 9.2.15 So sánh thử nghiệm điện áp tăng cao tại nhà máy với thử nghiệm tại hiện trường.................................................................................................. 16
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
9 Thí nghiệm máy biến áp
9.1 Khái quát các loại thử nghiệm
9.1.1 Thí nghiệm nghiệm thu
Nội dung thí nghiệm này là thí nghiệm được thực hiện đối với tất cả các máy
biến áp.
(1) Đo điện trở cách điện
(2) Kiểm tra tổ đấu dây: đo tỉ số biến, kiểm tra cực tính và độ lệch pha.
(3) Đo trở kháng ngắn mạch và tổn thất mang tải.
(4) Đo tổn thất không tải và dòng điện không tải.
(5) Thử nghiệm khả năng chịu điện áp xoay chiều ngắn hạn.
- Thử nghiệm điện áp cảm ứng
- Thử nghiệm điện áp đặt
(6) Thử nghiệm khả năng chịu điện áp xoay chiều dài hạn.
(7) Kiểm tra bộ điều áp dưới tải.
9.1.2 Thí nghiệm điển hình
Thí nghiệm này nhằm kiểm định máy biến áp đại diện có thể đáp ứng các
yêu cầu đặc trưng trên cơ sở các hạng mục không có trong thí nghiệm nghiệm thu.
(8) Thử nghiệm độ tăng nhiệt độ.
(9) Thử nghiệm khả năng chịu điện áp xung kích.
9.1.3 Thí nghiệm đặc biệt
Thí nghiệm này được tiến hành trong các trường hợp riêng có tính chất đặc
thù khác với thí nghiệm nghiệm thu và thí nghiệm điển hình.
(10) Đo mức ồn.
(11) Đo tổng trở thành phần thứ tự không.
(12) Thử nghiệm khả năng vận hành quá tải.
(13) Thí nghiệm ngắn mạch.
(14) Đo thông số đầu vào của quạt làm mát và bơm dầu.
(15) Đo điện dung giữa các cuộn dây với nhau và với đất (vỏ).
(16) Đo điện áp truyền.
(17) Đo tần số riêng.
(18) Đo các thành phần hài bậc cao của dòng điện không tải.
(19) Đo điện trở cách điện và góc tổn thất điện môi.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
(20) Phân tích khí hòa tan trong dầu cách điện.
(trước và sau khi thử nghiệm độ tăng nhiệt độ)
Khi cần yêu cầu tiến hành các thí nghiệm đặc biệt nào khác so với những
hạng mục kể trên, phương pháp thí nghiệm sẽ dựa trên sự trao đổi, thảo luận giữa
người sử dụng và nhà chế tạo.
9.1.4 Thí nghiệm tại hiện trường
Sự làm việc của máy biến áp chủ yếu được kiểm định thông qua thí nghiệm
nghiệm thu (còn gọi là thí nghiệm chấp thuận), mục đích của thí nghiệm tại hiện
trường là kiểm tra xem có trục trặc hay hư hỏng nào trong quá trình vận chuyển và lắp
ráp lại tại hiện trường hay không. Do vậy, các hạng mục thí nghiệm tại hiện trường có
sự khác biệt giữa kiểu chuyên chở nguyên khối và kiểu chuyên chở tách rời, cần thiết
lựa chọn các hạng mục thí nghiệm theo trạng thái.
9.2 Phương pháp thử nghiệm
9.2.1 Đo điện trở cuộn dây
9.2.1.1 Mục đích
- Kiểm tra chất lượng đầu nối của cuộn dây: đánh giá chất lượng mối hàn,
mối nối, đầu bắt dây, chạm chập các vòng dây trong một pha.
- Kiểm tra độ điện dẫn, kích thước dây dẫn…
- Đánh giá các đầu phân thế.
- Ngoài ra, việc đo điện trở R của cuộn dây còn được phục vụ trong việc
tính tổn thất đồng tính toán (I2R) để so sánh với tổn thất đồng khi thí
nghiệm ngắn mạch.
9.2.1.2 Phương pháp đo và sơ đồ đo
Điện trở được đo bằng nguồn một chiều theo phương pháp điện áp rơi hoặc
phương pháp dùng cầu đo (cầu đo Wheatstone hoặc cầu đo kelvin).
Tại Việt Nam có ứng dụng một số phương pháp đo như: phương pháp điện
áp rơi (Hình 9.1) còn được gọi là phương pháp V-A, phương pháp dùng cầu đo: cầu đo
P333, P334 (Liên xô cũ); cầu đo thế hệ mới hiển thị số như AVO (MEGGER) hay cầu
đo TETEX 2291 (TETEX) đo trực tiếp điện trở các cuộn dây.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
Hình 9.1 Đo điện trở cuộn dây bằng phương pháp điện áp rơi
Kết quả đo được xác định theo biểu thức R = U/I (Ω)
9.2.1.3 Những lưu ý khi tiến hành thí nghệm
- Khi dùng cầu đơn để đo điện trở có trị số dự kiến không quá 9,999Ω thì đo
theo sơ đồ 4 dây; còn từ 10Ω trở lên thì đo theo sơ đồ 2 dây; đồng thời cần cố gắng
hạn chế ảnh hưởng của điện trở dây đo.
- Tiến hành đo điện trở cho tất cả các cuộn dây (cao, trung, hạ) ở tất cả các
nấc phân áp.
- Khi cần so sánh kết quả với lần đo trước đó hoặc với số liệu nhà chế tạo
cho trong lý lịch máy, thì cần thiết hiệu chỉnh kết quả đó về nhiệt độ cần so sánh theo
công thức:
235
3101
12 +=
tRR tt
- Khi tiến hành đo điện trở theo phương pháp V-A thì phải hở mạch các
cuộn dây không đo. Các đầu kẹp (hay đầu đấu dây) kẹp vào đầu ra của cuộn dây phải
chắc chắn. Trường hợp dùng đồng hồ đo chuyên dụng (loại hiển thị số) thì do nguyên
lý làm việc của các thiết bị này đều dựa trên cơ sở phương pháp đo điện áp rơi nên cần
lưu ý các dây kẹp đo điện áp phải được đấu gần đối tượng đo hơn dây phát dòng điện;
đồng thời vị trí kẹp phải được thống nhất giữa các pha sau mỗi lần chuyển để đảm bảo
độ chính xác cần thiết phục vụ cho mục đích so sánh giữa các pha với nhau.
- Dùng V-A đo điện trở thì dòng đo không được đưa vào quá 20%Iđm của
máy biến áp.
A a B b C c
R A
UDC
+
-
V
*
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Khi đo điện trở bằng phương pháp V-A, để đảm bảo an toàn cho dụng cụ đo
cần phải lưu ý các điểm sau:
- Đóng nguồn một chiều, dùng biến trở điều chỉnh cho dòng điện đo phù
hợp với yêu cầu (nguồn một chiều thường là acquy 12V, 100Ah), chờ một thời gian để
nguồn cho ổn định.
- Khi ấn nút đo áp, đồng thời đọc trị số dòng điện và điện áp; ghi lại kết quả
đo.
v Nhả nút ấn đo áp trước khi cắt nguồn một chiều (hoặc khi thay đổi nấc
phân áp của bộ điều áp dưới tải)
v Nếu làm sai quy định trên sẽ làm cháy vôn-kế.
v Khi đo bằng phương pháp V-A thì tùy theo điện trở của mạch cần đo mà
chọn Ampe và điện trở sun cho phù hợp.
9.2.2 Đo tỉ số biến
9.2.2.1 Mục đích
- Kiểm tra các cuộn dây được chế tạo đúng theo các thông số, tiêu chuẩn kỹ
thuật: xác định điện áp các nấc phân áp, số vòng dây…
- Kiểm tra các dây dẫn: chẳng hạn các dây phân áp có được đấu nối chính
xác hay không.
- Đánh giá chất lượng của các cuộn dây (máy biến áp đang vận hành), kết
hợp với các chỉ tiêu khác xác định chạm chập vòng dây.
9.2.2.2 Phương pháp đo
Đo tỉ số biến được thực hiện cho tất cả các nấc phân áp và theo phương pháp
sử dụng vôn-kế hoặc phương pháp sử dụng cầu đo.
Sơ đồ đo đối với máy biến áp 3 pha (sơ đồ 1 pha)
Hình 9.2 Sơ đồ đo tỉ số biến bằng 2 vôn-kế
A a B b C c
~ V1 V2
Tỉ số biến K = V1/V2
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
9.2.2.3 Các lưu ý
- Tỉ số biến của máy biến áp là tỉ số điện áp dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp
khi không tải. Do đó, đối với máy biến áp 2 cuộn dây thì chỉ có tỉ số biến C-H, còn đối
với máy biến áp 3 cuộn dây có 3 tỉ số biến C-H, C-T, T-H.
- Điện áp đưa vào để đo tỉ số biến không được nhỏ hơn 1% điện áp định
mức.
- Khi đo tỉ số biến, phải ngắn mạch các cuộn dây không đo để loại trừ ảnh
hưởng do hiện tượng cảm ứng gây ra.
- So sánh tỉ số biến giữa các pha với nhau ở cùng một nấc, hoặc với số liệu
đo lần trước của nấc đó ở từng pha với nhau. Sự sai lệch không quá 2% và độ lệch
điện áp không vượt quá một bước điều chỉnh.
- Khi đo, đưa điện áp vào cuộn dây cao áp và đo ở cuộn dây hạ áp tương
đương.
9.2.3 Kiểm tra tổ đấu dây
9.2.3.1 Mục đích
- Việc kiểm tra tổ đấu dây của máy biến áp nhằm mục đích xem có phù hợp
với nhà chế tạo ký hiệu trên nhãn máy hay không.
- Khi vận hành song song các máy biến áp, nếu cực tính của nó trái ngược
nhau hoặc độ lệch pha khác nhau thì nó có thể gây ra lỗi tương đương với hiện tượng
ngắn mạch. Để phòng tránh lỗi này, cực tính, đấu nối và độ lệch pha được kiểm tra cho
tất cả các cuộn dây.
9.2.3.2 Phương pháp đo
Có nhiều phương pháp để xác định tổ đấu dây của máy biến áp 3 pha:
Phương pháp 2 vôn mét, phương pháp xung điện một chiều 9 trị số, phương pháp xung
điện 1 chiều 3 trị số, phương pháp Pazômét… Ngoài ra, còn có thể dùng cầu đo để xác
định tổ đấu dây kết hợp với đo tỉ số biến như cầu đo TETEX, hay cầu đo hãng
MEGGER.
v Sơ đồ đo phương pháp 2 vôn mét
Ví dụ: Với MBA có tổ đấu dây Y/Y-12 thì sơ đồ véctơ điện áp sơ và thứ cấp
như hình 9.3 a), và ta có thể rút ra sơ đồ đấu dây như hình 9.3 b).
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
Công thức toán học đặc trưng của MBA nối dây Y/Y-12: UbB = Uab (K-1)
Tương tự ta có:
Tổ đấu dây Y/Y-6: UcC = UbB = Uab (K+1)
Tổ đấu dây Y/∆-11: UcC = UbB = UcB = Uab 132 +− KK
Tổ đấu dây Y/∆-5: UcC = UbB = UcB = Uab 132 ++ KK
a) b)
Hình 9.3 Phương pháp sử dụng 2 Vôn-kế
v Sơ đồ thí nghiệm theo phương pháp Pazômét
Hình 9.4 Phương pháp sử dụng Pazômét
Nguyên tắc: Dùng dụng cụ đo góc lệch pha (hình vẽ) giữa các điện áp dây
bên sơ và thứ cấp, từ các góc lệch đo trực tiếp được ta biết được tổ nối dây của MBA.
Φ = 00 thì MBA nối dây theo tổ 12
Φ = 300 thì MBA nối dây theo tổ 1
Φ = 600 thì MBA nối dây theo tổ 2
A a B b C c
~380V φ
CC CD
B
Aa
b
c C
a b c
A B C
V
~380V
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
9.2.4 Đo trở kháng ngắn mạch và tổn thất mang tải
9.2.4.1 Mục đích
Thí nghiệm này được tiến hành nhằm kiểm tra trở kháng ngắn mạch và tổn
thất mang tải có đáp ứng được các thông số yêu cầu hay không: đánh giá sự sụt áp khi
máy mang tải, xác định công suất ngắn mạch.
9.2.4.2 Phương pháp đo
Trở kháng ngắn mạch và tổn thất tải sẽ được đo tại tần số định mức và dòng
định mức (tối thiểu là 50% của dòng định mức. Trong trường hợp này, số liệu đo sẽ
được quy đổi về dòng định mức: trở kháng ngắn mạch tỷ lệ với cường độ dòng điện;
tổn thất mang tải tỷ lệ với bình phương cường độ dòng điện). Trên hình 9.5 là sơ đồ thí
nghiệm. Mỗi lần đo sẽ được tiến hành nhanh, đồng thời khoảng thời gian giữa hai lần
đo đủ lớn nhằm không gây ra sai số đáng kể do hiện tượng tăng nhiệt độ. Đối với máy
biến áp có trang bị hệ thống làm mát cưỡng bức bằng dầu thì nên tiến hành đo sau khi
vận hành bơm dầu và đợi khuyếch tán cho nhiệt độ dầu gần như không thay đổi.
Bên cạnh nấc tham chiếu (nấc làm việc), việc đo tổng trở ngắn mạch còn
được tiến hành đối với nấc phân áp lớn nhất. Ngoài ra, khi tiến hành thí nghiệm độ
tăng nhiệt độ cũng tiến hành đo cả tổn thất mang tải tại đầu thí nghiệm.
Trở kháng ngắn mạch và tổn thất mang tải sẽ được quy đổi về trị số ở 750C.
Khi quy đổi tổn thất mang tải thì tổn thất thành phần điện trở (tổn thất đồng) tỷ lệ với
điện trở cuộn dây, còn các tổn thất khác ngoài thành phần tổn thất điện trở tỷ lệ nghịch
với điện trở cuộn dây.
Đối với máy biến áp nhiều cuộn dây, việc đo trở kháng ngắn mạch được tiến
hành cho từng cặp 2 cuộn dây với nhau và hở mạch cuộn còn lại.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Hình 9.5 Sơ đồ đo trở kháng ngắn mạch và tổn thất mang tải
9.2.5 Đo dòng điện không tải và tổn thất không tải
9.2.5.1 Mục đích
Thí nghiệm này được tiến hành nhằm kiểm tra xem tổn thất không tải và
dòng điện không tải có đáp ứng được các thông số, tiêu chuẩn yêu cầu hay không;
đánh giá chất lượng của lõi từ, cuộn dây trong quá trình vận chuyển, lắp ráp có gì sai
sót không (lõi từ bị xê dịch, cuộn dây bị chập vòng); đánh giá chất lượng của vòng dây
(khi xảy ra ngắn mạch).
A a
B b C c
~
A1
PT
V1 V2 A2 A3
W1
W2
W3
V3
F
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
9.2.5.2 Phương pháp đo
Tổn thất không tải và dòng điện không tải được đo bằng cách đặt điện áp nấc
phân áp ở tần số định mức lên một cuộn dây và hở mạch các cuộn còn lại.
Sơ đồ thí nghiệm như ở hình 9.6
Hình 9.6 Sơ đồ đo tổn thất không tải và dòng điện không tải
Giá trị hiệu dụng của dòng điện không tải sẽ được đo đồng thời với việc đo
tổn thất không tải. Đối với máy biến áp 3 pha thì lấy giá trị trung bình của 3 pha.
9.2.5.3 Các lưu ý
- Nên tiến hành đo không tải cho máy biến áp trước để tránh sai số do từ dư
từ các xung điện một chiều gây ra.
- Khi thí nghiệm không tải máy biến áp bằng nguồn một pha ở điện áp thấp
cần phải:
v Ngắn mạch cuộn dây các pha không đo không tải để tránh sai số do cảm
ứng.
v Điện áp đưa vào không được nhỏ hơn 2%Uđm của cuộn dây đo. Do vậy
phải đo ở cuộn có điện áp định mức thích hợp, không đo ở cuộn có điện
áp định mức lớn quá.
A a B b C c
~
A3
PT
V2 V1 A2 A1
W
W2
W1
V3
F
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
- Do kết cấu mạch từ của các trụ không như nhau nên tổn thất không tải trên
các trụ cũng không bằng nhau. Tuy nhiên, độ lệch dòng không tải cần phải đáp ứng
các điều kiện nêu dưới đây.
v Ioa và Iob không được sai lệch nhau quá 5%.
v Ioa = Ioc = (1,2÷1,5) Iob
9.2.6 Kiểm tra bộ điều áp dưới tải
9.2.6.1 Kiểm tra trong vận hành
Sau khi lắp đặt bộ OLTC vào MBA, tiến hành các thí nghiệm dưới đây ở
điện áp vận hành định mức (trừ mục b)) để kiểm tra quá trình thay đổi đầu phân áp
xem nó có bình thường hay không.
a) Chế độ vận hành không điện máy biến áp: thay đổi 8 chu kỳ hoạt động.
b) Chế độ vận hành với điện áp bằng 90% điện áp định mức và máy biến áp
không mang điện: thay đổi 1 chu kỳ hoạt động.
c) Trong điều kiện kích thích không tải máy biến áp ở tần số định mức và
điện áp định mức: thay đổi 1 chu kỳ hoạt động.
d) Trong điều kiện mà ngắn mạch cuộn dây máy biến áp và bơm dòng điện
tương đương với công suất định mức: thay đổi 10 lần từ điểm mà dao
đảo cực hoặc dao chuyển đổi tiếp vào (hoặc từ nấc phân áp ở giữa) về cả
hai hướng tăng và giảm trong phạm vi 2 đầu phân áp.
9.2.6.2 Kiểm tra cường độ điện môi (độ bền điện môi) của mạch thiết bị phụ trợ
Sau khi lắp ráp bộ OLTC vào máy biến áp, thử nghiệm điện áp tăng cao tần
số công nghiệp sẽ được tiến hành cho thiết bị phụ trợ.
9.2.7 Đo trở kháng thành phần thứ tự không
9.2.7.1 Mục đích
Thí nghiệm này được tiến hành nhằm kiểm tra xem trở kháng thành phần thứ
tự không có đáp ứng (thỏa mãn) các thông số yêu cầu không.
Kết quả đo được phục vụ cho việc tính toán, cài đặt bảo vệ (áp dụng cho
cuộn dây đấu Y và ríc rắc Z có trung tính đưa ra ngoài).
9.2.7.2 Phương pháp đo
Trở kháng thứ tự không sẽ được đo ở dòng điện gấp 3 lần dòng điện định
mức; ngắn mạch các dây pha của tổ đấu dây hình sao (Y) và đặt điện áp ở tần số định
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
mức; ngắn mạch các dây pha của tổ đấu dây hình sao (Y) và đặt điện áp ở tần số định
mức giữa đầu trung tính và cả đầu dây pha.
Dòng điện đo có thể được giảm tới giá trị phù hợp và nó sẽ được hiệu chỉnh
dựa trên sự giả định mà trở kháng thứ tự không tỷ lệ với dòng điện.
Hình 9.7 Sơ đồ đo trở kháng thành phần thứ tự không
9.2.8 Đo thông số đầu vào của quạt làm mát và bơm dầu
Sau khi lắp ráp quạt làm mát và bơm dầu vào máy biến áp, công suất và
dòng điện đầu vào của động cơ truyền động sẽ được đo ở tần số định mức và điện áp
định mức. Trong trường hợp này, thông số đầu vào của quạt làm mát và bơm dầu sẽ
được đo theo cùng một nguyên tắc, đồng thời cần ghi lại nhiệt độ môi trường xung
quanh, nhiệt độ của dầu lúc đo.
Ngoài ra, cần phải kiểm tra xem chúng có hoạt động bình thường ở 90% điện
áp định mức hay không.
9.2.9 Đo điện dung giữa cuộn dây với đất và giữa các cuộn dây với nhau
Vì kết quả đo này có thể được sử dụng để kiểm tra sự thay đổi, xê dịch của
cuộn dây trong khi vận chuyển và dùng để phân tích sự biến đổi tĩnh điện nên cần phải
đo điện dung.
B
C A
b
c
a
A
V
3In
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
9.2.10 Đo điện áp truyền
Thí nghiệm này được tiến hành kiểm tra đảm bảo điện áp truyền (truyền các
sóng điện từ tới cuộn dây hạ áp do điện áp xung truyền đến từ cuộn dây cao áp) không
vượt quá cấp cách điện của hệ thống chứa các cuộn dây của máy biến áp.
Hình 9.8 Sơ đồ đo điện áp truyền
9.2.11 Đo tần số riêng
Việc đo tần số riêng (tần số tự nhiên) được tiến hành nhằm xác định hằng số
mạch tương đương của máy biến áp phục vụ cho việc phân tích xung sét.
Hình 9.9 Sơ đồ đo tần số riêng
9.2.12 Đo các thành phần hài của dòng không tải
Các hài của dòng không tải được đo đồng thời ở mỗi thành phần hài sẽ được
biểu thị theo tỷ phần (%) đối với thành phần sóng cơ bản.
9.2.13 Đo điện trở cách điện và hệ số tổn thất điện môi (tgδ)
9.2.13.1 Đo điện trở cách điện
9.2.13.1.1 Mục đích
Phép đo này nhằm đánh giá chất lượng của cách điện máy biến áp: bị ẩm hay
khô thông qua trị số Rcđ ở 60s, hệ số hấp thụ Kht = R60”/R15” và chỉ số phân cực Kpc =
OSC
Z Z Z
Máy phát điện áp xung OSC
OSC Máy phát
xung vuông
Rm
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
R10’/R1’ để từ đó sẽ đề ra các biện pháp khắc phục xử lý, nhằm đảm bảo thiết bị vận
hành an toàn và chắc chắn.
9.2.13.1.2 Phương pháp đo
v Phương pháp đo gián tiếp
Sử dụng Vôn-kế và Ampe-kế một chiều để đo dòng điện rò ở các cấp điện áp
tiêu chuẩn 500V, 1000V, 2500V tùy thuộc vào cấp điện áp cách điện của máy biến áp.
Kết quả đo các trị số điện áp đặt và dòng rò tương ứng qua phép tính cho ta điện trở
cần xác định như sau:
Hình 9.10 Sơ đồ đo Rcđ gián tiếp
Trong đó Ud - Điện áp chỉnh lưu 500V, 1000V, 2500V đặt vào cách điện
Ir - Dòng điện rò tương ứng đo được ở các cấp điện áp (μA)
v Phương pháp đo trực tiếp
Việc đo điện trở cách điện của cuộn dây được tiến hành bằng Mêgaôm-kế
2500V. Trước khi đo điện trở cách điện, cuộn dây phải được ngắn mạch và nối đất từ 3
đến 5 phút để phóng hết các điện tích dư ký sinh trên các cuộn dây. Sau đó tách nối đất
cuộn dây cần đo nối với Mêgaôm-kế, các cuộn dây khác chưa đo phải được nối đất, sơ
đồ đo như hình dưới đây.
Hình 9.11 Sơ đồ đo Rcđ trực tiếp
9.2.13.1.3 Những lưu ý trong khi tiến hành đo
- Các giá trị đo điện trở cách điện được lấy ở 15s và 60s kể từ lúc đặt điện
áp vào cách điện cuộn dây của máy biến áp, hệ số hấp thụ Kht = R60”/R15” ≥ 1,3 ở 200C
U 1C RX
A
V Rcđ = Ud/Ir
-
+ M
O A B C
o a b c a b c
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
và trị số ở 60s phải tuân theo bảng tiêu chuẩn, nhưng khi nhiệt độ tăng cao hay giảm
thấp thì tỷ số này có thể giảm thấp.
- So sánh kết quả điện trở cách điện của cuộn dây máy biến áp đo được với
số liệu nhà chế tạo không được thấp hơn 70%. Nếu không có số liệu của nhà chế tạo
có thể tham khảo bảng dưới dây:
Bảng 9.1 Điện trở cách điện cho phép
Nhiệt độ cuộn dây (0C) Điện áp định mức (kV) 10 20 30 40 50 60 70 Từ 35kV trở xuống với công suất dưới 10000kVA 450 300 200 130 90 60 40
Từ 35kV và công suất 10000kVA trở lên và 110kV trở lên không phụ thuộc vào công suất
900 600 400 260 180 120 80
- Điện trở cách điện của MBA khô khi nhiệt độ cuộn dây 200C ÷ 300C.
v MBA có điện áp định mức dưới 1kV: ≥ 100MΩ
v MBA có điện áp định mức dưới 1kV đến 6kV: ≥ 300MΩ
v MBA có điện áp định mức trên 6kV: ≥ 500MΩ
- Khi nhiệt độ khác nhiệt độ tiêu chuẩn (hoặc khác nhiệt độ của nhà chế tạo
ghi trong lý lịch máy) thì hiệu chỉnh điện trở theo nhiệt độ bằng hệ số K2 trong bảng
dưới đây.
Bảng 9.2 Hiệu chỉnh nhiệt độ
Hiệu nhiệt độ T2 - T1
Hệ số hiệu chỉnh K2
Hiệu nhiệt độ T2 - T1
Hệ số hiệu chỉnh K2
1 1,04 10 1,50 2 1,08 15 1,84 3 1,13 20 2,25 4 1,17 25 2,75 5 1,22 30 3,40
- Công thức quy đổi nhiệt độ ∆t = t2 - t1
Trong đó t1 - Nhiệt độ đo lần trước đó hoặc trong lý lịch máy
t2 - Nhiệt độ đo ban đầu
v Nếu t2 - t1 > 0 khi quy đổi về t1 thì phải nhân với K2
v Nếu t2 - t1 < 0 khi quy đổi về t1 thì phải chia với K2
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
- Trên hình 9.12 là đặc tính điện trở cách điện theo nhiệt độ (tiêu chuẩn của
Nhật Bản)
Hình 9.12 Đặc tính điện trở cách điện theo nhiệt độ
9.2.13.2 Hệ số tổn thất điện môi tgδ
Mạch tương đương (mạch thay thế) của chất cách điện được xem là bao gồm
tụ tĩnh điện và điện trở (xem hình 9.13). Mặc dù trong cách điện lý tưởng thì Rp là vô
cùng lớn nhưng trên thực tế Cp vẫn có Rp với một tỉ lệ xác định nào đó. Dòng điện I
khi đặt điện áp xoay chiều được biểu thị dưới dạng dòng điện tổng hợp của IC và IR (I
= IR + IC) như hình vẽ. Mặc dù thành phần tổn thất trong dòng điện tổng được tính
bằng UIsinδ nhưng nó có thể được biểu thị thành UItgδ trong vùng mà góc δ (được gọi
là góc tổn thất điện môi) nhỏ. Do quá trình già hóa cách điện được biểu hiện qua việc
tăng thành phần dòng điện thành phần điện trở IR nên có thể đánh giá điều này bằng
việc đo hệ số tổn thất điện môi tgδ.
Hình 9.13 Góc tổn thất điện môi
0 10 20 30 40 50 60 70 Nhiệt độ dầu (0C)
10
100
Điệ
n trở
các
h điện
(MΩ
)
50
200
300 400 500
Không tốt
Tốt
Trên 66 kV
Trên 22 kV, dưới 66 kV
Trên 6.6 kV, dưới 22 kV
I
IC IR
CP RP
IC
IR
I
δ V
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 16
Trên hình 9.14 là đặc tính góc tổn thất điện môi theo nhiệt độ dầu (được sử
dụng làm tiêu chuẩn để đánh giá)
Hình 9.14 Đặc tính góc tổn thất điện môi theo nhiệt độ dầu
9.2.14 Thử nghiệm điện áp tăng cao tại hiện trường
Tuy các thử nghiệm điện áp tăng cao về cơ bản là giống nhau nhưng các thử
nghiệm chỉ khác nhau về cấp điện áp giữa các thử nghiệm tại nhà máy và tại hiện
trường bởi xét đến các hạn chế nêu dưới đây; do đó cần thiết kiểm tra, đầy đủ trước
khi tiến hành công việc.
- Công suất của nguồn điện thử nghiệm hoặc công suất của các máy biến áp
thử nghiệm có đủ không.
- Nguồn điện có chứa các sóng hài bậc cao không (tỷ lệ các hài bậc cao).
9.2.15 So sánh thử nghiệm điện áp tăng cao tại nhà máy với thử nghiệm tại hiện
trường
Thử nghiệm tại nhà máy được tiến hành để xác định đặc tính yêu cầu của
thiết bị. Nói cách khác, mục đích của thử nghiệm tại hiên trường là để kiểm tra chất
lượng sau khi vận chuyển và lắp ráp tại hiện trường vẫn được đảm bảo như ở tại nhà
máy hay không.
0 10 20 30 40 50 60 Nhiệt độ (0C)
Góc
tổn
thất
điệ
n m
ôi
(%)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Tốt
Không tốt
Xem xét
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 17
Trong bảng 9.3 là điện áp thử nghiệm của mạch cao áp ở Nhật Bản.
Bảng 9.3 Loại mạch và điện áp thử
Loại mạch Điện áp thử Mạch có điện áp lớn nhất đến 7kV Điện áp lớn nhất x 1,5 Mạch có điện áp trên 7kV đến 60kV Điện áp lớn nhất x 1,25 Mạch có trung tính nối đất mà điện áp lớn nhất trên 60kV Điện áp lớn nhất x 1,1 Mạch có trung tính nối đất trực tiếp mà có điện áp lớn nhất trên 60kV Điện áp lớn nhất x 0,64
Thời gian thí nghiệm của thử nghiệm điện áp tăng cao là 1 phút (đối với
MBA, có thể thay đổi tần số tại thời điểm thử nghiệm như được đề cập trong bảng 9.4)
với thử nghiệm tại nhà máy, và khoảng 10 phút với thử nghiệm tại hiện trường. Trong
thử nghiệm điện áp tăng cao, thời gian duy trì quan trọng như điện áp thử. Trong nhiều
trường hợp, khi thời gian kéo dài, điện áp đánh thủng có khuynh hướng giảm thấp. Với
lý do này, mặc dù thử nghiệm tại nhà máy và thử nghiệm tại hiện trường không thể so
sánh được về điện áp, có thể biến đổi điện áp thử nghiệm tại hiện trường (thời gian
duy trì: 10 phút) thành điện áp thử nghiệm tại nhà máy (thời gian duy trì: 1 phút) và so
sánh chúng bởi việc sử dụng đặc tuyến V-S trong thời gian dài của thiết bị.
Đặc tuyến V-S chỉ ra mối quan hệ giữa điện áp đánh thủng và thời gian, và
nó được biểu diễn bằng biểu thức sau:
n
tt
UU
1
2
1
2
1
=
Trên hình 9.15 là đặc tính V-S ứng với 2 trị số khác nhau của n, khi giá trị n
trở nên nhỏ hơn thì miền biến thiên điện áp đánh thủng trở nên lớn hơn.
Giá trị n đối với máy biến áp ngâm dầu, lấy trị số “10,6” trong vùng làm việc
ngắn hạn và bằng “60” trong vùng làm việc dài hạn.
Bảng 9.4 Điện áp thử nghiệm và thời gian của thử nghiệm khả năng chịu
điện áp xoay chiều dài hạn
Điện áp thử nghiệm (kV) 120xTần số danh định Điện áp danh định
(kV) 5 phút Tần số khi thử nghiệm s*1 1 h
220 200 265 200 500 475 635 475
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 18
Lưu ý: *1 Khi tần số của điện áp thử nghiệm nhỏ hơn 2 lần tần số danh định
thì thử nghiệm được tiến hành trong 1 phút; còn khi vượt quá 2 lần tần số danh định
sử dụng công thức này. Tuy nhiện, nó được đặt ở mức ngắn nhất là 15s.
Hình 9.15 Đặc tính V-S
So sánh về tỷ lệ của điện áp thử nghiệm tại nhà máy và điện áp thử nghiệm
tại hiện trường điện áp so với đất của điện áp lớn nhất được nêu trong Bảng 7-2.5. Căn
cứ vào bảng này, nếu máy biến áp đạt tiêu chuẩn thử nghiệm tại nhà máy nó cũng đạt
tiêu chuẩn thử nghiệm điện áp tăng cao tại hiện trường.
Bảng 9.5 So sánh điện áp (máy biến áp ngâm dầu) đơn vị: (kV)
Điện áp
danh định
Điện áp lớn
nhất
Điện áp thử nghiệm tại nhà máy
Điện áp thử nghiệm tại hiện trường
Điện áp vận hành bình thường
Điện áp đường dây
Điện áp với đất 1 phút
Tỉ lệ*
Điện áp với đất 10 phút
Đổi 10 phút
→ 1 phút
(n=10,6)
Tỉ lệ*
Điện áp lớn nhất (điện
áp đường dây) 30
năm
Đổi 30 năm
→ 1 phút
(n=60) (điện áp với đất)
Tỉ lệ*
6,6 6,9 22 5,52 10,4 12,9 3,24 6,9 5,3 1,32 11 11,5 28 4,22 14,4 17,9 2,70 11,5 8,8 1,32 22 23 50 3,77 28,8 35,8 2,70 23 17,5 1,32 33 34,5 70 3,51 43,1 53,6 2,69 34,5 26,3 1,32
110 115 230 3,46 127 157,9 2,38 115 87,5 1,32 220 230 265 2,00 147 182,7 1,38 230 175,0 1,32
525 2,09 336 417,6 1,38 525 399,5 1,32 500 550
635 2,00 352 437,5 1,38 550 418,6 1,32
U1
U2
n1
n2
n1< n2
lg t
t1 t2 t
lg U
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 19
Ghi chú: * Tỉ lệ điện áp được biến đổi điện áp so với đất của điện áp lớn nhất
Ví dụ: Trong trường hợp điện áp danh định 220kV
Thử nghiệm tại nhà máy: 265kV (Tham khảo bảng 9.4)
265/(230/ 3 ) = 2,00
Thử nghiệm tại hiện trường: 230 x 0,64 = 147kV (Tham khảo bảng 9.3)
147 x 101/10,6 = 182,7kV
182,7/(230/ 3 ) = 1,38
Điện áp vận hành bình thường:
230 x (60 x 24 x 365 x 30)1/60/ 3 = 175,0kV
175,0/(230/ 3 ) = 1,32
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 10 Thí nghiệm bộ điều áp dưới tải
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
10 Thí nghiệm bộ điều áp dưới tải............................................................................ 1
10.1 Khái quát các loại thử nghiệm....................................................................... 1 10.1.1 Thí nghiệm nghiệm thu.......................................................................... 1 10.1.2 Thí nghiệm điển hình............................................................................. 1 10.1.3 Thí nghiệm liên quan............................................................................. 1
10.2 Phương pháp thử nghiệm .............................................................................. 1 10.2.1 Kiểm tra kết cấu..................................................................................... 1 10.2.2 Đo điện trở cách điện............................................................................. 2 10.2.3 Thử nghiệm điện áp tăng cao của mạch điều khiển, vận hành và mạch
điện phụ trợ ........................................................................................... 2 10.2.4 Kiểm tra độ kín...................................................................................... 2 10.2.5 Kiểm tra hoạt động ................................................................................ 2 10.2.6 Kiểm tra trình tự .................................................................................... 2 10.2.7 Đo mômen truyền động ......................................................................... 2 10.2.8 Kiểm tra hoạt động của thiết bị phụ trợ .................................................. 2
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
10 Thí nghiệm bộ điều áp dưới tải
10.1 Khái quát các loại thử nghiệm
10.1.1 Thí nghiệm nghiệm thu
(1) Kiểm tra kết cấu
(2) Đo trở kháng chuyển
(3) Đo điện trở cách điện
(4) Thử nghiệm điện áp tăng cao của mạch điều khiển, vận hành và mạch
điện phụ trợ
(5) Kiểm tra độ kín dầu
(6) Kiểm tra trong vận hành
(7) Kiểm tra trình tự
(8) Đo mômen truyền động
(9) Thử nghiệm hoạt động của các thiết bị phụ
10.1.2 Thí nghiệm điển hình
(1) Kiểm tra kết cấu
(2) Kiểm tra độ kín
(3) Thử nghiệm điện áp tăng cao
(4) Kiểm tra độ bền cơ khí khi thay đổi đầu phân áp
(5) Kiểm tra độ bền điện khi thay đổi đầu phân áp
(6) Kiểm tra sự thay đổi đầu phân áp khi dòng định mức
(7) Kiểm tra sự thay đổi đầu phân áp khi quá dòng điện
(8) Kiểm tra dòng ngắn mạch
(9) Kiểm tra độ tăng nhiệt độ
(10) Thử nghiệm hoạt động của thiết bị phụ trợ
10.1.3 Thí nghiệm liên quan
(1) Thử nghiệm sự phóng điện cục bộ
(2) Thử nghiệm địa chấn
(3) Đo mức độ ồn
10.2 Phương pháp thử nghiệm
10.2.1 Kiểm tra kết cấu
Kích thước, vật liệu và kết cấu của mỗi phần bộ OLTC sẽ được kiểm tra xem
chúng có thỏa mãn các đặc tính về kỹ thuật hay không.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
10.2.2 Đo điện trở cách điện
(1) Toàn bộ giữa các phần mang điện của bộ OLTC với đất
(2) Các pha giữa các phần mang điện, và giữa các tiếp điểm của cùng một
pha.
(3) Giữa mạch truyền động động cơ và đất.
(1) và (2) sẽ được đo bằng đồng hồ đo điện trở cách điện 1000V, và (3) sẽ
được đo bằng đồng hồ đo điện trở cách điện 500V.
10.2.3 Thử nghiệm điện áp tăng cao của mạch điều khiển, vận hành và mạch
điện phụ trợ
Điện áp 2kV tần số công nghiệp sẽ được đưa vào giữa tất cả các phần mang
điện và đất trong khoảng thời gian 1 phút.
10.2.4 Kiểm tra độ kín
Dầu cách điện sẽ được đưa vào bên trong khoang bộ tiếp điểm dập hồ quang,
áp lực cao hơn tối thiểu bằng 1,5 lần như bộ chênh lệch áp lực thông thường hoặc 0,03
Mpa sẽ được đưa vào khoảng hơn 24 giờ. Như vậy bộ OLTC sẽ được kiểm tra xem có
sự rò rỉ dầu hay không.
10.2.5 Kiểm tra hoạt động
Vận hành thay đổi đầu phân áp 500 lần sẽ được tiến hành đối với phạm vi
của tất cả các vị trí đầu phân áp ở trạng thái không điện. Mỗi phần sẽ được kiểm tra là
bình thường cả trước và sau khi thí nghiệm.
10.2.6 Kiểm tra trình tự
Hoạt động liên tục của bộ tiếp điểm dập hồ quang, bộ tiếp điểm lựa chọn
(bao gồm bộ tiếp điểm đảo hoặc bộ tiếp điểm chuyển) và cơ cấu truyền động động cơ
khi vận hành thay đổi một đầu phân áp sẽ được đo bằng máy ghi dao động. Nó sẽ được
kiểm tra mà không có sự thay đổi khác thường nào giữa các số liệu.
10.2.7 Đo mômen truyền động
Mômen truyền động trong khi quay bằng tay của cơ cấu truyền động động cơ
sẽ được đo bằng đồng hồ mômen. Nó sẽ được kiểm tra mà không có sự thay đổi khác
thường nào khi được so sánh với giá trị ban đầu.
10.2.8 Kiểm tra hoạt động của thiết bị phụ trợ
Các thiết bị phụ trợ sẽ được kiểm tra có hoạt động bình thường hay không.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 11 Kỹ thuật vận hành máy biến áp
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
11 Kỹ thuật vận hành máy biến áp............................................................................ 1
11.1 Điều kiện hòa song song hai máy biến áp...................................................... 1 11.2 Biện pháp tổ chức kiểm tra điều kiện hòa song song hai máy biến áp tại hiện
trường........................................................................................................... 1 11.2.1 Công tác chuẩn bị .................................................................................. 1 11.2.2 Xác định sự đồng vị pha của hai máy..................................................... 2
11.3 Vận hành quá tải máy biến áp ....................................................................... 5 11.3.1 Nhiệt độ và tuổi thọ máy biến áp ........................................................... 5 11.3.2 Sự suy giảm tuổi thọ .............................................................................. 8 11.3.3 Những lưu ý khi vận hành quá tải .......................................................... 9 11.3.4 Biểu đồ vận hành quá tải...................................................................... 10
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
11 Kỹ thuật vận hành máy biến áp
11.1 Điều kiện hòa song song hai máy biến áp
11.1.1 Hướng dẫn thí nghiệm kiểm tra điều kiện hòa song song hai máy biến
áp
v Ý nghĩa của thí nghiệm
Thí nghiệm kiểm tra điều kiện hòa hai máy biến áp vận hành song song
nhằm xác định các thông số kỹ thuật và sơ đồ đấu dây vận hành của hai máy biến áp
trên thực tế phải thoả mãn điều kiện vận hành song song được qui định trong “Quy
trình vận hành, sửa chữa máy biến áp” của Tổng công ty điện lực Việt Nam số 623
ÐVN/KTNÐ , ban hành ngày 23-5-1997 như sau:
ĐIỀU 52: Máy biến áp được phép làm việc song song với các điều kiện sau:
- Tổ đấu dây giống nhau.
- Tỉ số biến áp bằng nhau hoặc chênh lệch không quá 0,5%.
- Điện áp ngắn mạch chênh lệch không quá ±10%.
- Hoàn toàn đồng vị pha.
Các điều kiện kỹ thuật nêu trên nhằm thoả mãn yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế
của hai máy biến áp vận hành song song. Khi các điều kiện này thoả mãn, hiệu quả
kinh tế của các máy biến áp vận hành song song trong trạm là cao nhất.
11.2 Biện pháp tổ chức kiểm tra điều kiện hòa song song hai máy biến áp tại
hiện trường
11.2.1 Công tác chuẩn bị
Người thí nghiệm nhận hiện trường thí nghiệm, kiểm tra đối tượng được thí
nghiệm đã được cắt điện, cách ly hoàn toàn với các nguồn điện áp, vỏ thiết bị phải
được nối đất.
Nối đất tạm thời các đầu cực của đối tượng được thí nghiệm, sau đó tháo các
nối đất tạm thời đang nối trên các đầu cực của đối tượng được thí nghiệm.
Xác định tổ đấu dây của từng máy biến áp và đối chiếu với tiêu chuẩn về tổ
đấu dây có lưu ý đến các trường hợp sau:
- Hai máy biến áp có tổ đấu dây lẻ bất kỳ có thể hoán vị hoặc đổi tên pha
một máy để chúng có cùng tổ đấu dây.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
- Hai máy biến áp có tổ đấu dây chẵn cùng nhóm (có hai nhóm tổ đấu dây
chẵn là nhóm 12, 4, 8 và nhóm 10, 2, 6) có thể hoán vị vòng quanh tên pha
một máy để chúng có cùng tổ đấu dây.
Xác định các cặp nấc phân áp cần thí nghiệm theo tính toán đã thoả mãn các
điều kiện nêu trên về điện áp ngắn mạch và tỉ số biến áp ở nấc phân áp dự tính sẽ vận
hành song song.
11.2.2 Xác định sự đồng vị pha của hai máy
Tiến hành xác định sự đồng vị pha bằng Vônmét (hoặc đồng hồ vạn năng).
Có hai trường hợp:
a. Trường hợp 1: Trung tính phía thứ cấp có đầu nối đất bên ngoài.
Trường hợp này, các đầu trung tính phía thứ cấp nối đất tạo thành một điểm
chung về điện.
- Ðưa điện áp 3 pha - 380 V ( tự dùng tại trạm) vào thanh cái A, B, C.
- Dùng Vônmét để đo điện áp giữa các pha cùng tên a1-a2; b1-b2; c1-c2; và
các pha khác tên a1-b2; a1-c2; b1-a2; b1-c2; c1-a2; c1-b2.
Nếu giữa các pha cùng tên không có điện áp (hoặc điện áp ≤ 0,5% U2) và
giữa các pha khác tên có điện áp xấp xỉ nhau thì hai máy đó đồng vị pha.
MBA T1 MBA T2
B AC
b an c
B AC
b an c
ABC
3 ~ (380V)
a1b1c1
a2b2c2
Vm
Hình 11.1 Trường hợp 1: Trung tính phía thứ cấp có đầu nối đất bên ngoài.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
Ví dụ về cách tính sai số điện áp từ kết quả đo chênh lệch điện áp:
- Số liệu thí nghiệm:
v Điện áp định mức (tại nấc phân áp vận hành): 35000/6300V
v Điện áp thí nghiệm: U1 = 380V
v Chênh lệch điện áp đo được: ∆U(a1 - a2) = 0,8V
- Tính toán chênh lệch điện áp và tỉ số biến áp:
Chênh lệch điện áp (đo được) tại điện áp định mức:
∆U’(a1 - a2) = ∆U (a1 - a2) x UĐM / UTN = 0,8 x 35000/380 = 73,68 V
Sai lệch điện áp phần trăm:
∆U’(a1 - a2) % = 73,68 / 6300 = 1,17% (hai máy biến áp không thoả mãn
điều kiện tỉ số biến áp khi vận hành song song)
b. Trường hợp 2: Trung tính phía thứ cấp không đưa ra ngoài hoặc phía
thứ cấp đấu tam giác.
Trường hợp này, để tạo một điểm chung về điện, ta lần lượt cầu tắt tạm thời
một cặp cực pha cùng tên (a1-a2; b1-b2; c1-c2) rồi dùng Vônmét lần lượt đo điện áp
giữa các cực còn lại như trường hợp 1.
MBA T1 MBA T2
B AC
b ac
B AC
b ac
ABC
3 ~ (380V)
a1b1c1
a2b2c2
Vm
Hình 11.2 Trường hợp 2: Trung tính phía thứ cấp không đưa ra ngoài hoặc phía
thứ cấp đấu tam giác.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Trong trường hợp tại trạm không có tự dùng ba pha thì có thể dùng điện áp 3
pha phía thứ cấp của các máy biến điện áp đang vận hành tại Trạm để đưa vào phía
cao của các MBA nhằm kiểm tra điều kiện hòa song song.
Thực tế tại trạm ta có thể kiểm tra đồng vị pha như sơ đồ sau: (sử dụng sơ đồ
nhất thứ thực tế mà hai máy sẽ vận hành song song)
- Ðưa nguồn 3 pha 380V vào thanh cái Cao thế (A, B, C)
- Ðóng các dao cách ly CL1, CL2, CL3, CL4, CLPÐ
- Ðóng máy cắt MC1, MC2, MC3, cắt MC4.
- Tiến hành đo điện áp tại các đầu cực hai phía của MC4 theo các bước như
trên.
- Sau khi thực hiện xong tất cả các phép đo trên một đối tượng thiết bị,
Người thí nghiệm cần phải vệ sinh thiết bị đo, dọn dẹp và Hoàn trả sơ đồ
về trạng thái như khi đã nhận ban đầu.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
MC1
MBA T1 MBA T2
B AC
b a
A
B
C
3 ~ (380V)
MC3
c
MC2
B AC
b a
MC4
c
CLPÂCL3 CL4
CL1 CL2
Hình 11.3 Sử dụng sơ đồ nhất thứ để kiểm tra điều kiện hòa song song.
11.3 Vận hành quá tải máy biến áp
11.3.1 Nhiệt độ và tuổi thọ máy biến áp
Cách điện của máy biến áp già hóa từ từ do ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm,
khí ôxy… trong quá trình vận hành. Và nếu nó tiến triển, khi máy biến áp chịu điện áp
bất thường như xung sét và xung thao tác hoặc các ứng suất bất thường về điện và cơ
như lực điện từ khi ngắn mạch ngoài thì sẽ làm tăng nguy cơ bị hỏng.
Khoảng thời gian từ lúc bắt đầu vận hành máy biến áp tới lúc nguy cơ này
tăng lên rất cao được gọi là tuổi thọ của máy biến áp. Hiện nay vẫn chưa có biện pháp
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
cụ thể để xác định chính xác thời điểm này (thời điểm mà nguy cơ hỏng rất cao). Tuy
nhiên, do tuổi thọ máy biến áp chịu ảnh hưởng rất nhiều của nhiệt độ phát nóng nên
quan hệ giữa nhiệt độ này và tuổi thọ được xác định như sau (Phương trình
Montsinger):
Y = ae-b Hθ
Trong đó a - Hằng số
b = 62ln
= 0,1155
θH - Nhiệt độ phát nóng
θH = θa + θm
θa - Nhiệt độ làm mát trung bình (0C)
θm - Độ tăng nhiệt độ phát nóng (K)
Trong miền nhiệt độ phát nóng 80 - 1300C thì tuổi thọ được coi là còn một
nửa khi độ tăng nhiệt độ là 6K. từ công thức trên, chúng ta thấy rõ rằng tuổi thọ máy
biến áp được xác định bằng nhiệt độ phát nóng.
Vì vậy, để xác định ngưỡng tăng nhiệt độ (giới hạn độ tăng nhiệt độ) của
máy biến áp, cần phải quy định nhiệt độ của không khí làm mát. Tiêu chuẩn Nhật Bản
(JEC-2200-1995) quy định như sau:
Nhiệt độ nóng nhất: ≤ 400C
Nhiệt độ trung bình hàng ngày: ≤ 350C
Nhiệt độ trung bình hàng năm: ≤ 350C
Sự thay đổi nhiệt độ được tính theo công thức dưới đây và hình 11.4
θa = θay + Asin24365
2Χ
tπ +Bsin242 tπ
Trong đó θay - Nhiệt độ trung bình hàng năm (0C)
A - Biên độ nhiệt độ trung bình hàng năm (K)
B - Biên độ nhiệt độ hàng ngày
t - Thời gian (h)
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
Hình 11.4 Nhiệt độ xấp xỉ của không khí làm mát
Tuổi thọ tính theo công thức trước ở điều kiện θm không đổi, θay = 200C, A =
15K và B = 5K bằng tuổi thọ tính ở điều kiện θm cũng không đổi và θm = 250C cố định.
Bởi vậy, tuổi thọ dự kiến sử dụng trong giới hạn nhiệt độ không khí làm mát được xác
định trong tiêu chuẩn này bằng với tuổi thọ dự kiến sử dụng ở nhiệt độ không khí làm
mát là 250C cố định. Có thể kết luận rằng giới hạn độ tăng nhiệt độ của tiêu chuẩn này
được xác định đối với nhiệt độ không khí làm mát 250C cố định.
Theo kết quả kiểm tra nhiều mẫu, độ lệch giữa nhiệt phát nóng của cuộn dây
và nhiệt độ trung bình của cuộn dây (được đo bằng phương pháp điện trở nêu dưới
đây) được xem xét trên khía cạch an toàn.
- Trường hợp dầu tuần hoàn tự nhiên trong cuộn dây (ON, OF): 15K
- Trường hợp dầu tuần hoàn cưỡng bức trong cuộn dây (OD): 10K
- Bởi vậy, nhiệt độ phát nóng khi nhiệt độ không khí làm mát là: 250C
- Trường hợp dầu tuần hoàn tự nhiên trong cuộn dây: 25 + 55 + 15 = 950C
- Trường hợp dầu tuần cưỡng bức trong cuộn dây: 25 + 60 + 10 = 950C
trong cả 2 trường hợp là 950C.
Kết quả: Tuổi thọ máy biến áp theo tiêu chuẩn này gần bằng tuổi thọ khi vận hành liên
tục tại nhiệt độ phát nóng 950C. Theo nhiều thực nghiệm cho thấy khi máy biến áp vận
hành ở 950C thì tuổi thọ của máy biến áp là 30 năm.
Trong trường hợp nhiệt độ không khí làm mát lớn nhất 400C thì mặc dù điểm
phát nóng lên tới 1100C và vượt quá nhiệt độ lớn nhất cho phép 1050C cấp chịu nhiệt
A (Bảng 11.1) thì tiêu chuẩn này vẫn cho phép bởi nó không vận hành tại nhiệt độ này
trong một khoảng thời gian dài.
B (5)
A (15)
θay (20)
1 năm Thời gian
Nhiệt
độ
khôn
g kh
í làm
mát
(40) (35)
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Bảng 11.1 Nhiệt độ lớn nhất cho phép đối với từng cấp chịu nhiệt
Cấp chịu nhiệt Nhiệt độ lớn nhất cho phép (0C) A 105 E 120 B 130 F 155 H 180
200 200 220 220 250 250
11.3.2 Sự suy giảm tuổi thọ
Quan hệ giữa tuổi thọ Y0 khi vận hành liên tục ở nhiệt độ phát nóng 950C
(gọi cách khác là tuổi thọ tiêu chuẩn) và tuổi thọ Y khi vận hành liên tục ở nhiệt độ
phát nóng θ được biểu thị bằng công thức dưới đây và biểu đồ trên hình 11.5
0YY = e-b(θ-95) = e-0,1155(θ-95) = 6
95
2−
−θ
Hình 11.5 Quan hệ giữa nhiệt độ và tuổi thọ
Sự suy giảm tuổi thọ V1 khi vận hành tại nhiệt độ phát nóng θ1 (0C) trong h1
(h) được biểu thị như sau: V = 1 nghĩa là thời gian khi tuổi thọ đã hết.
V1 = 1
1
Yh
Sự suy giảm tuổi thọ V0 khi vận hành tại nhiệt độ phát nóng 950C trong 24h
được biểu thị như sau:
80 90 100 110 120 130 140
Nhiệt độ phát nóng (0C)
Tuổi
thọ
(Y/Y
0)
0.001
0.01
0.1
1
10
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
V0 = 0
24Y
Trường hợp một máy biến áp vận hành ở θ1 (0C) trong h1 (h) và trong (24 -
h1) (h) còn lại nó vận hành ở nhiệt độ thấp hơn để nó không ảnh hưởng tới tuổi thọ thì
điều kiện (yêu cầu) là giữ mức suy giảm tuổi thọ như nhau:
V1 = V0
241
0
1 hYY
=
Nếu cho h1 thì 0
1
YY có thể tính theo công thức trên và θ1 có thể thu được từ
hình 11.5 và bảng 11.2: Quan hệ giữa h1 và θ1.
Bảng 11.2 Quan hệ giữa thời gian mang tải nặng và nhiệt độ phát nóng
h1 (h) Y1/Y0 θ1 (0C) 24 1 95 8 1/3 104,5 4 1/6 110,5 2 1/12 116,5 1 1/24 122,5
0,5 1/48 128,5
11.3.3 Những lưu ý khi vận hành quá tải
Khi vận hành quá tải máy biến áp cần lưu ý những điểm dưới đây: nhất là
điểm (1) - quan trọng nhất bởi vì tuổi thọ của máy biến áp chịu ảnh hưởng rất nhiều
khi vận hành vượt quá nhiệt độ cho phép của cuộn dây và dầu cánh điện máy biến áp.
a) Nhiệt độ cho phép của cuộn dây và dầu cánh điện máy biến áp.
b) Công suất xứ xuyên và công suất đóng-cắt của OLTC.
c) Công suất các thiết bị đấu nối tiếp với mạch điện máy biến áp như cáp,
cuộn kháng, máy cắt, dao cách ly và máy biến đổi đo lường.
d) Đặc tính cài đặt bảo vệ và miền chỉ thị của ampe-kế.
e) Dung lượng của bình dầu phụ.
f) Đối với kết cấu kín thì lưu ý tới độ tăng áp suất bên trong máy biến áp.
g) Đối với loại đặt trong nhà thì lưu ý tới độ tăng nhiệt độ môi trường khi
vận hành quá tải...
Không được vận hành quá tải máy biến áp trong những trường hợp dưới đây:
(1) Đã đưa vào vận hành trên 20 năm.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
(2) Đã xảy ra nhiều sự cố.
(3) Khi xem xét, kiểm tra thấy dầu cánh điện đã già hóa và hàm lượng cặn
gia tăng.
11.3.4 Biểu đồ vận hành quá tải
1. Phương thức ở cấp kế hoạch
- Không được quá tải trong chế độ vận hành bình thường.
- Cho phép quá tải theo “Biểu đồ quá tải của máy biến áp” khi sự cố.
- Khi có các chế độ (điều kiện) đặc biệt mà không tương ứng với phương
thức cơ sở nêu trên thì kế hoạch sẽ được xác định theo từng trường hợp.
2. Phương thức ở cấp vận hành
Trong chế độ vận hành bình thường: Mặc dù cần hạn chế tối đa việc vận
hành quá tải nhưng trong trường hợp bất khả kháng thì có thể vận hành quá tải khi
xem xét, nghiên cứu các đặc tính thiết bị, nhiệt độ môi trường, hệ số tải…
- Việc hạn chế vận hành quá tải sẽ đảm bảo tuổi thọ tiêu chuẩn: “Không
phải hy sinh tuổi thọ” - không làm giảm tuổi thọ máy biến áp.
- Không nên để nhiệt độ nóng nhất của dầu máy biến áp vượt quá 950C.
- Nhiệt độ môi trường tương đương được đặt ở mức ≤ 250C.
Khi sự cố: Không nên để phụ tải của từng thiết bị vượt quá 100% → Duy trì
nhờ cơ cấu chuyển mạch của lưới điện hoặc cơ cấu chuyển mạch sang máy biến áp dự
phòng… Tuy nhiên, trong trương hợp bất khả kháng thì có thể vận hành quá tải khi
xem xét, nghiên cứu các điều kiện riêng (đặc tính thiết bị, nhiệt độ môi trường, hệ số
quá tải…).
- Hạn chế vận hành quá tải trong miền cho phép của thiết bị: “không phải
hy sinh tuổi thọ” - không làm giảm tuổi thọ của máy biến áp.
- Nhiệt độ phát nóng của cuộn dây không được vượt quá 150oC và nhiệt độ
nóng nhất của dầu không được vượt quá 100oC.
- Nhiệt độ môi trường nóng nhất được đặt ≤ 40oC.
(Ngưỡng quá tải được kiểm tra có xem xét đến nhiệt độ môi trường trước và
sau khi vận hành quá tải).
- Nếu cần thiết sử dụng “máy biến áp di động” phòng chống vận hành quá
tải tại giờ cao điểm ngày kế tiếp hôm sau xảy ra sự cố.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
Cần cài đặt bảo vệ chống quá tải phòng khi vượt quá ngưỡng quá tải cho
phép.
Cần xây dựng phương thức vận hành cho từng thiết bị trên cơ sở các chế độ,
hoàn cảnh, thông số cài đặt bảo vệ hiện hành… cho từng đơn vị.
Ví dụ minh họa về biểu đồ quá tải
a) Máy biến áp truyền tải b) Máy biến áp phân phối Hình 11.6 Ví dụ về biểu đồ làm việc quá tải của máy biến áp
75 (%)
150 (%)
125 (%)
100 (%)
85 (%)
135 (%)
125 (%)
100 (%) 10 (min) 11 (h) 2 (h) 9 (h)
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 12 Các sự cố ở máy biến áp
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
12 Các sự cố ở máy biến áp................................................................................... 1
12.1 Các hiện tượng bất thường của máy biến áp.................................................. 1 12.2 Các sóng hài bậc cao..................................................................................... 3 12.3 Dòng điện từ hóa đột biến............................................................................. 3 12.4 Dòng điện nhiễm .......................................................................................... 4 12.5 Độ kín của khoang tiếp điểm dập hồ quang................................................... 6 12.6 Sự mài mòn của tiếp điểm dập hồ quang....................................................... 7 12.7 Sự phát sinh sulfua và muội than trong bộ tiếp điểm lựa chọn....................... 7
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
12 Các sự cố ở máy biến áp
12.1 Các hiện tượng bất thường của máy biến áp
Các hiện tượng bất thường của máy biến áp được chia theo bộ phận phát
sinh; gồm có các hiện tượng bất thường bên trong, các hiện tượng bất thường bên
ngoài, và các hiện tượng bất thường của thiết bị phụ được nêu trong các bảng: bảng
12.1, bảng 12.2 và bảng 12.3. Sự chậm trể trong việc phát hiện các hiện tượng bất
thường và chậm trễ trong việc xử lý có thể dẫn tới sự cố tiến triển lên mức trầm trọng
hơn.
Bảng 12.1 Các hiện tượng bất thường bên trong MBA
Bộ phận Hiện tượng Nguyên nhân Quá nhiệt Làm mát khiếm khuyết
Lỏng phần được siết chặt Từ thông quẩn Quá kích thích
Lõi thép
Tăng độ rung Lỏng phần được siết chặt Quá nhiệt Làm mát khiếm khuyết Phóng điện Cách điện khiếm khuyết
Điện áp bất thường
Cuộn dây
Cuộn dây bị xô lệch Sự biến dạng
Ngắn mạch do lực điện động Lỏng lực siết
Quá nhiệt Làm mát khiếm khuyết Lực siết không chặt tại đầu nối
Dây dẫn chính
Phóng điện Cách điện khiếm khuyết Vật liệu cách điện Phóng điện Hư hỏng bởi sự già hóa
Vật thể ngoại lai Dầu cách điện Phóng điện Hư hỏng bởi sự già hóa
Độ ẩm Dòng điện nhiễu
Bảng 12.2 Các hiện tượng bất thường bên ngoài MBA
Bộ phận Hiện tượng Nguyên nhân Thùng dầu chính Rò rỉ dầu Mối hàn khiếm khuyết
Do trày xước Ống dẫn Rạn nứt Lực bên ngoài… động đất Miếng đệm Rò rỉ dầu Hư hỏng bởi sự già hóa
Lực siết không chặt Cách điện rỗng Rạn nứt Lực bên ngoài… động đất
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Bảng 12.3 Các hiện tượng bất thường của thiết bị phụ
Bộ phận Hiện tượng Nguyên nhân Rò rỉ dầu Hàn khiếm khuyết
Trày xước, ăn mòn Thiết bị làm mát
Giảm đặc tính làm mát Lỗi của quạt Lỗi của động cơ bơm dầu Hư hỏng các vòng đệm
Thiết bị đo Rơle bảo vệ
Hoạt động sai Không hoạt động được Chỉ thị sai
Giảm cách điện vì hút ẩm Đứt dây vì độ nén sai Rạn nứt vì độ mỏi của vật liệu Ngắn mạch Khiếm khuyết về cơ khí…
Bộ điều áp dưới tải Hoạt động sai Không hoạt động được Sự thay đổi đầu phân áp không bình thường
Khiếm khuyết về điện Khiếm khuyết về cơ khí khi vận hành
Quá nhiệt Phóng điện
Quá nhiệt và sự mài mòn tiếp điểm Sulfua đồng
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
12.2 Các sóng hài bậc cao
Do đặc tính kích thích phi tuyến của lõi thép và hiện tượng từ trễ nên dòng
điện kích thích có chứa các sóng hài bậc lẻ và làm cho sóng bị méo (biến dạng-không
sin: xem hình 12.1). Hài bậc 3 chiếm thành phần lớn nhất trong các hài bậc cao.
Ngược lại, để có điện áp cảm ứng dạng hình sin thì dòng điện kích thích phải là dạng
không sin (bị méo).
Hình 12.1 Quan hệ giữa dòng điện kích thích và từ thông
Nếu thành phần hài bậc 3 của sóng điện áp có trong điện áp cảm ứng thì
không chỉ tạo ra dòng điện nạp (dòng không tải) khá lớn, mà còn có thể gây ra các sự
cố như quá nhiệt tụ điện do cộng hưởng, gây nhiễu cảm ứng cho đường dây thông tin.
Về các biện pháp khắc phục chống lại hiện tượng này, như đã được đề cập
trong mục 6.3, thường thì máy biến áp có ít nhất một tổ đấu dây tam giác.
12.3 Dòng điện từ hóa đột biến
Do từ thông trong lõi thép (lõi từ) được biểu thị bằng toàn bộ điện áp giáng
nên chẳng hạn nếu đóng nguồn điện vào tại điểm điện áp bằng 0 như hình 12.2 thì chỉ
trong chu kỳ đầu tiên, từ thông đạt tới mức gấp 2 lần từ thông lớn nhất Φm (ở trạng thái
ổn định) vượt quá mật độ từ thông bão hòa và sẽ có dòng điện quá độ lớn. Dòng điện
này được gọi là dòng điện từ hóa đột biến. Trong trường hợp lõi từ có từ thông dư Φr
Từ thông
Dòng điện kích thích t
t
Dòng điện kích thích
Từ thông
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
khi đóng điện và có chiều cùng chiều biến đổi của từ thông do điện áp giáng gây nên
thì nó sẽ được cộng thêm vào giá trị tuyệt đối của từ thông đạt tới 2Φm + Φr và dòng
điện từ hóa đột biến sẽ trở nên lớn hơn rất nhiều.
Mặc dù luồng từ thông biến thiên sẽ từ từ trở về trạng thái ổn định và đồng
thời dòng điện từ hóa đột biến cũng giảm dần theo nó, khoảng thời gian này phụ thuộc
vào độ tự cảm (điện cảm) và điện trở của mạch. Khoảng thời gian này có thể kéo dài
hàng chục giây. Thậm chí lâu hơn đối với các máy biến áp công suất lớn.
Hình 12.2 Dòng điện từ hóa đột biến
Nhằm tránh cho bảo vệ so lệch phần trăm tác động sai do dòng điện từ hóa
đột biến lớn, cần thực hiện khóa bảo vệ trong một khoảng thời gian nhất định sau khi
đóng điện máy biến áp đồng thời sử dụng rơle so lệch phần trăm có hạn chế hài bậc
hai (bởi vì thành phần hài bậc hai chiếm phần lớn trong dòng điện từ hóa đột biến).
Bên cạnh đó, để hạn chế sự biến động (dao động) điện áp do dòng điện từ hóa đột biến
thì có thể sử dụng các biện pháp như khử từ dư, dùng hệ thống điện trở đóng, điều
khiển pha đóng…
12.4 Dòng điện nhiễm
Dầu chảy vào trong máy biến áp gây ra sự phân ly điện tích trên bề mặt của
vật liệu cách điện rắn. Điện tích âm được tích tụ bên trong cuộn dây và cách điện rắn
trong ống dẫn dầu; điện tích dương được đưa vào trong dầu cách điện. Nếu quá nhiễm
điện này phát triển, điện thế 1 chiều (tạo bởi điện tích nhiễm điện trong chất cách điện)
tăng lên và gây ra hiện tượng phóng điện tĩnh điện. Hơn nữa, nếu quá trình phóng điện
tĩnh điện tiến triển thì nó có thể dẫn đến đánh thủng điện môi. Những hiện tượng này
được gọi là dòng điện nhiễm trong máy biến áp.
Từ thông ở trạng thái ổn định
t
Từ thông thoáng qua
Dòng xung kích
Điện áp
Từ thông dư
P
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
Hình 12.3 Sự phân bố điện tích trong máy biến áp
Sự phân bố điện tích trong máy biến áp như hình 12.3. Dòng điện nhiễm bao
gồm 3 quá trình cơ bản sau đây:
(1) Sự dịch chuyển điện tích: Ion âm sẽ bám trên giấy cách điện và bìa
cách điện tại bề mặt giữa cách điện và dầu cách điện. Điều này là do
hydrô trong nhóm hydrôxýt (-OH) trên bề mặt của Cellulo là phân cực
dương.
(2) Quá trình phân ly điện tích: Ion dương lưu lại trong dầu cách điện
được mang đi bởi dòng dầu làm tăng sự mất cân bằng của Ion âm và
dương.
(3) Quá tình trung hòa điện tích: Ion âm bám trên giấy cách điện và Ion
dương (đang chạy) được trung hòa giống khi có dòng điện rò từ cách
điện chạy qua cuộn dây hoặc từ dầu cách điện chạy qua vách thùng.
Theo kết quả cải tiến kỹ thuật xử lý dầu cách điện và chất cách điện dùng
cho máy biến áp, khi dầu có điện trở riêng cao chảy trên giấy cách điện được sấy khô
tốt thì hiện tượng này xuất hiện đánh kể.
Để ngăn ngừa dòng điện nhiễm, tốc độ tối đa của dầu đã được quy định
(thường dưới 50 cm/s), và chất 1,2,3-Benzotriazol (BTA) được sử dụng như chất phụ
gia cho dầu cách điện.
Thiết bị làm mát
Bơm dầu
Lõi thép Cuộn dây
Ống dẫn dầu
Dòng dầu
Vòng kẹp lõi Thùng máy biến áp
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
Hình 12.4 1,2,3-Benzotriazol (BTA)
12.5 Độ kín của khoang tiếp điểm dập hồ quang
Nếu cấu trúc kín của khoang tiếp điểm dập hồ quang có khuyết tật thì có thể
xảy ra các sự cố dưới đây khi có sự chênh lệch áp lực dầu giữa thùng dầu chính của
MBA và khoang chứa cầu tiếp điểm chuyển đổi.
(1) Trong trường hợp áp lực dầu của khoang tiếp điểm dập hồ quang cao
hơn, dầu cách điện trong khoang chứa cầu tiếp điểm chuyển đổi rò rỉ ra
thùng dầu chính của máy biến áp.
(2) Trong trường hợp áp lực dầu trong thùng dầu chính máy biến áp cao hơn,
dầu cách điện trong thùng dầu chính của máy biến áp lọt vào khoang
chứa cầu tiếp điểm chuyển đổi.
Vì dầu cách điện trong khoang chứa cầu tiếp điểm chuyển đổi không chỉ là
phương tiện cách điện mà còn là phương tiện dập hồ quang của cầu tiếp điểm chuyển
đổi nên cường độ điện môi suy giảm mỗi khi thay đổi đầu phân áp bởi sự nhiễm bẩn
lặp lại do hồ quang gây ra.
Trường hợp (1) dẫn đến sự giảm cường độ điện môi của dầu cách điện trong
thùng máy chính của máy biến áp. Ngoài ra, nếu dầu cách điện có chất lượng khác
nhau được sử dụng cho khoang chứa cầu tiếp điểm chuyển đổi, kể cả nó không bị
nhiễm bẩn thì vẫn có thể làm giảm đặc tính của dầu cách điện trong thùng dầu chính
máy biến áp do bị lẫn dầu cách điện. Hơn nữa, khi tiến hành phân tích khí hòa tan
trong dầu cách điện của thùng máy chính, số liệu đo được có thể gồm cả khí cháy phát
sinh khi thay đổi đầu phân áp và bị phân hủy trong dầu cách điện trong khoang chứa
cầu tiếp điểm chuyển đổi và gây cản trở công việc bảo dưỡng thích hợp.
Trường hợp (2) dẫn đến sự hư hỏng: dầu cách điện chảy tràn sang ống thông
hơi của khoang chứa cầu tiếp điểm chuyển đổi.
Bởi vậy, khoang chứa cầu tiếp điểm chuyển đổi cần phải có cấu trúc kín dầu
hoàn toàn. Cụ thể, cần lựa chọn vật liệu có tính đến khả năng chịu dầu, chịu nhiệt, chịu
N
N
N
H
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
mài mòn… đối với vòng đệm dầu của trục truyền động mà xuyên qua thùng dầu chính
của máy biến áp và khoang chứa cầu tiếp điểm chuyển đổi.
12.6 Sự mài mòn của tiếp điểm dập hồ quang
Nói chung tiếp điểm dập hồ quang của cầu tiếp điểm chuyển đổi có thể chịu
được số lần chuyển nấc theo qui định. Tuy nhiên, trong OLTC kiểu điện trở xoay
chuyển tiếp, khi máy biến áp được vận hành trong một thời gian dài với tải thấp, vì
lượng mài mòn của tiếp điểm dập hồ quang chính và tiếp điểm dập hồ quang phụ
không cân bằng như đã đưa ra trong hình 12.5 trình tự làm việc (được định trước) có
thể không thực hiện được khi đạt tới số lần thay đổi đầu phân áp làm việc lâu dài để
cập nhật trên. Khi trạng thái đó được phát hiện bằng việc kiểm tra, việc đánh giá phù
hợp là điều cần thiết, như thay thế tiếp điểm dập hồ quang, sau khi thảo luận giữa
người sử dụng và nhà chế tạo.
Hình 12.5 Quan hệ giữa hệ số tải và độ ăn mòn tiếp điểm
12.7 Sự phát sinh sulfua và muội than trong bộ tiếp điểm lựa chọn
Về MBA kiểu kín, cần thiết kiểm tra sự phát sinh sulfua đồng/bạc trên đồng
trần, bộ phận tĩnh mạ bạc và tiếp điểm đồng, và tình trạng của điểm đen. Vì các sulfua
đồng/bạc này là chất dẫn điện. Hiện tượng này đã xảy ra bởi phản ứng giữa lưu huỳnh
trong dầu cách điện và đồng/bạc và sinh ra sulfua đồng/bạc. Chúng đặc biệt có xu
hướng phát sinh trong MBA kiểu kín.
Muội than được sinh ra giữa tiếp điểm động và tĩnh, nó có xu hướng phát
sinh xung quanh vị trí lớn nhất và nhỏ nhất của bộ tiếp điểm lựa chon hoặc bộ tiếp
W1 H W2 W2 W1 H
R1 R2 R2 R1
0 100 Hệ số quá tải (%)
Qua
n hệ
lượn
g m
ài m
òn
0
1 H
W2
W1
Sự không cân bằng tại tải nhẹ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
điểm đảo không hoạt động thường xuyên bởi tác dụng làm sạch giữa các tiếp điểm
không thực hiện trong khoảng thời gian dài.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 13 Các hư hỏng thường gặp trong vận hành
máy biến áp và hướng giải quyết
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
13 Các hiện tượng hư hỏng thường gặp trong vận hành Máy biến áp và hướng giải
quyết ............................................................................................................................ 1 13.1 Những hư hỏng mà không tự động cắt Máy biến áp ...................................... 1
13.1.1 Tín hiệu do rơ le hơi cấp 1 tác động....................................................... 1 13.1.2 Tín hiệu do dòng cuộn dây sơ cấp không bình thường ........................... 2 13.1.3 Tín hiệu do sự tăng cao bất thường của nhiệt độ dầu.............................. 2 13.1.4 Tín hiệu do mức dầu trong bình dầu phụ giảm thấp ............................... 3 13.1.5 Tín hiệu do các quạt gió hoạt động sai ................................................... 3 13.1.6 Tín hiệu do mất nguồn điện cung cấp cho bộ điều áp dưới tải................ 3
13.2 Những hư hỏng dẫn đến cắt tự động MBA.................................................... 3 13.2.1 Rơle hơi cấp 2 tác động ......................................................................... 3 13.2.2 Nhiệt độ dầu cao.................................................................................... 5 13.2.3 Rơ le dòng dầu của bộ điều áp dưới tải tác động................................... 5 13.2.4 Bảo vệ so lệch tác động ......................................................................... 6
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
13 Các hiện tượng hư hỏng thường gặp trong vận hành Máy biến áp và
hướng giải quyết
13.1 Những hư hỏng mà không tự động cắt Máy biến áp
13.1.1 Tín hiệu do rơ le hơi cấp 1 tác động
Trong trường hợp có 1 tín hiệu hơi cấp 1 của mba thì tiến trình thực hiện như
sau:
Đúng Dưới mức tối thiểu
Xem ghi chú ở bên dưới
Kiểm tra mức dầu trong bình dầu phụ
1. Cắt điện MBA 2. Xác định nguyên nhân của mức dầu tối thiểu 3. Đổ thêm dầu vào. 4. Đóng điện MBA trở lại
1. Kiểm tra mạch điều khiển và chỉnh lưu nếu cần.
2. Đóng điện MBA trở lại
1. Thí nghiệm MBA 2. Kiểm tra thành phần hóa học của khí hòa tan
trong dầu
Nếu kết quả chỉ ra rằng có hư hỏng ở cuộn dây hay OLTC thì xem xét lõi, cuộn dây, OLTC và sửa chữa khi có yêu cầu.
1. Cắt điện MBA 2. Kiểm tra sự xuất hiện
của khí ở Rơle hơi
Có khí Không có khí
Thí nghiệm lượng khí thu được
1. Xả khí ở Rơle hơi. 2. Đóng điện MBA trở lại
Không cháy Khí cháy
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Ghi chú: Trong trường hợp tác động lần thứ hai của tín hiệu hơi cấp 1 thì
cắt điện MBA và cố gắng tìm ra nguyên nhân. Nếu có số lượng lớn khí trong dầu thoát
ra thì tiến hành lọc dầu.
13.1.2 Tín hiệu do dòng cuộn dây sơ cấp không bình thường
Khi có tín hiệu, do vượt quá 20% dòng sơ cấp danh định thì tăng cường kiểm
tra MBA. Đọc (và viết) giá trị dòng và nhiệt độ cứ 15 phút một lần hay đều đặn với tần
suất nhiều hơn. So sánh giá trị đọc của bạn với mức quá tải cho phép. Hỏi ý kiến người
giám sát của bạn khi giá trị dòng đạt gần đến mức độ cho phép.
13.1.3 Tín hiệu do sự tăng cao bất thường của nhiệt độ dầu
Khi MBA đang vận hành mà nhiệt độ dầu tăng cao (tín hiệu nhiệt cấp 1 báo)
thì tiến trình thực hiện như sau:
Có Không
Kiểm tra việc có phải tất cả các quạt đang làm việc hay một vài cánh tản nhiệt bị khóa van hay nhìn thấy dòng chảy đối lưu của dầu bị hạn chế
Đo nhiệt độ môi trường, xác định giá trị trung bình của dòng điện trong ngày và so sánh với chỉ số có thể chấp nhận được. Nếu t0 cấp 2 tác động, hỏi ý kiến người giám sát của bạn về yêu cầu giảm phụ tải. Đọc giá trị của dòng và nhiệt độ của các cuộn dây và dầu cứ mỗi 15 phút một lần (hay với tần suất nhiều hơn). So sánh số liệu của bạn với các mức quá tải cho phép
Khởi động bằng tay các quạt không làm việc. Tham khảo mục 13.1.5 dưới đây nếu có hư hỏng. Mở van các cánh tản nhiệt không làm việc
Dòng điện cao hơn mức cho phép
Cắt điện MBA
Dòng thấp hơn hoặc đạt đến mức cho phép
Tiếp tục đọc các giá trị của dòng điện và t0 trong các khoảng thời gian tối đa là 15 phút. Cắt điện MBA nếu chúng vượt quá mức độ cho phép. Ngừng việc đọc thường xuyên nếu nhiệt độ cuộn dây giảm xuống.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
13.1.4 Tín hiệu do mức dầu trong bình dầu phụ giảm thấp
Trong trường hợp có tín hiệu như vậy, kiểm tra mức dầu và nếu quá thấp thì
kiểm tra sự rò rỉ dầu. Nếu có rò rỉ thì chuẩn bị cắt MBA, đổ dầu vào và loại trừ những
nguyên nhân gây rò rỉ.
Nếu mức dầu đúng thì kiểm tra lại mạch tín hiệu.
13.1.5 Tín hiệu do các quạt gió hoạt động sai
Trong trường hợp có 1 tín hiệu do các quạt gió hoạt động sai thì tiến hành
như sau:
13.1.6 Tín hiệu do mất nguồn điện cung cấp cho bộ điều áp dưới tải
Cố gắng xác định nguyên nhân của tình trạng mất nguồn (đầu tiên là kiểm
tra các bảo vệ). Nếu việc phục hồi điện áp nguồn là không thể được thì có thể tách nó
ra, thực hiện chuyển nấc bằng tay nhờ tay quay và hỏi ý kiến người giám sát của bạn.
sửa chữa mạch nguồn nếu thấy cần.
13.2 Những hư hỏng dẫn đến cắt tự động MBA
Nếu MBA vẫn còn được bảo hành, gửi kết quả mỗi lần cắt tự động MBA đến
nhà chế tạo (ABB elta).
13.2.1 Rơle hơi cấp 2 tác động
Ghi chú: Trong trường hợp cắt điện do tín hiệu cấp 2 thì không bao giờ
đóng điện trở lại MBA cho đến khi các nguyên nhân hư hỏng chưa được xác định và
loại trừ.
Tìm ra những nguyên nhân làm cho quạt gió không làm việc
Quạt bị hỏng Không có điện áp cung cấp
Tách các quạt bị hỏng Phục hồi lại điện áp cung cấp
Giảm phụ tải MBA xuống còn 65% giá trị định mức
Cấp lại điện áp nguồn
MBA có thể vận hành như cũ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Khi có tín hiệu hơi cấp 2 thì thực hiện như sau:
Quan sát MBA bằng mắt
Có hư hỏng bên ngoài
Kiểm tra các mạch bảo vệ
Không được đóng điện MBA. Thực hiện việc tìm bản chất của hư hỏng và khắc phục. Tiếp xúc với nhà chế tạo khi có hư hỏng.
Không có hư hỏng bên ngoài
Không được đóng điện MBA
Thực hiện kiểm tra và thí nghiệm sau sự cố
Đúng Không đúng
Kiểm tra khí lấy từ Rơle bằng phương pháp sắc ký
Khí cháy Khí không cháy
Không hư hỏng Hư hỏng được phát hiện
Loại trừ nguyên nhân của việc tác động nhầm
Sửa chữa lại
Đóng điện lại cho MBA
Đóng điện lại cho MBA
Không đóng điện cho MBA. Yêu cầu sửa chữa
Đóng điện lại cho MBA
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
13.2.2 Nhiệt độ dầu cao
Khi cắt điện do tác động của tiếp điểm “nhiệt độ dầu cao” thì thực hiện: như
sau:
Ghi chú: Nếu MBA bị cắt điện khi còn đang được bảo hành thì hỏi ý kiến
nhà chế tạo (ABB Elta) trước khi đóng điện trở lại.
13.2.3 Rơ le dòng dầu của bộ điều áp dưới tải tác động
Trình tự thực hiện như sau:
Ghi chú: Trong trường hợp sự cố cấp 2,
không bao giờ cố gắng đóng điện trở lại
cho đến khi các nguyên nhân tác động cắt
chưa được phát hiện và loại trừ.
Đọc giá trị của đồng hồ nhiệt độ dầu ở Phòng điều khiển
> 850C
Kiểm tra nếu có vài cánh tản nhiệt có t0 thấp hơn, khởi động bằng tay tất cả các quạt máy và kiểm tra các hoạt động của chúng. Đọc giá trị của đồng hồ nhiệt độ, đóng điện MBA trở lại nếu t0 đạt đến 850C.
≤ 850C
Kiểm tra mạch bảo vệ “Nhiệt độ dầu cao” có tác động nhầm không và sửa chữa chúng. Đóng điện MBA trở lại.
Kiểm tra Rơle và mạch của chúng
Rơle không bị hư Rơle bị hư hỏng
Kiểm tra Bộ điều áp dưới tải và sửa chữa nó
Loại trừ nguyên nhân của việc cắt 1 cách tai hại
Thực hiện kiểm tra và thí nghiệm sau sự cố
Đóng điện trở lại
Kết quả không đạt Kết quả đạt
Không đóng điện cho MBA
Đóng điện trở lại
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
13.2.4 Bảo vệ so lệch tác động
Trong trường hợp có sự cắt điện do bảo vệ so lệch tác động thì thực hiện như
sau:
Kiểm tra bằng mắt MBA và các thiết bị nằm trong phạm vi của Bảo vệ so lệch
Có hư hỏng Không thấy hư hỏng
Sửa chữa và thay thế các thiết bị hư hỏng
Kiểm tra Rơle bảo vệ và các mạch của nó; Phân tích (sắc ký khí) các khí lấy được. Thí nghiệm MBA
Kết quả cho thấy không có hư hỏng
Kết quả cho thấy có hư hỏng
Đóng điện không tải MBA
Sửa chữa MBA
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 14 Bảo dưỡng máy biến áp và bộ điều áp dưới tải
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
14 Bảo dưỡng máy biến áp và bộ điều áp dưới tải .................................................... 1
14.1 Bộ cảm biến giám sát khí hòa tan trong dầu.................................................. 1 14.2 Bộ cảm biến giám sát phóng điện cục bộ ...................................................... 2 14.3 Bộ cảm biến giám sát dòng điện truyền động của bộ điều áp dưới tải............ 3 14.4 Bộ cảm biến mômen của bộ điều áp dưới tải................................................. 3 14.5 Bộ cảm biến giám sát nhiệt độ dầu................................................................ 4 14.6 Thiết bị đo nhiệt sử dụng cáp quang.............................................................. 5 14.7 Đo nhiệt bằng tia hồng ngoại ........................................................................ 6
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
14 Bảo dưỡng máy biến áp và bộ điều áp dưới tải
Trên hình 14.1 là nội dung giám sát và các cảm biến được sử dụng. Tuy công
việc bảo dưỡng phòng ngừa thay đổi theo các thông số kỹ thuật (dung lượng, điện
áp…), tầm quan trọng và điều kiện môi trường của máy biến áp được quan tâm.
Hình 14.1 Nội dung giám sát và bộ cảm biến được sử dụng
14.1 Bộ cảm biến giám sát khí hòa tan trong dầu
Phân tích khí hòa tan trong dầu nói chung được tiến hành như sau:
• Lấy mẫu dầu cách điện từ máy biến áp
• Đưa mẫu dầu tới phòng chuyên trách, tiến hành tách và phân tích khí hòa
tan trong dầu trong phòng phân tích.
Nói cách khác, không chỉ có thiết bị phân tích khí kiểu ngoại tuyến (off-line)
có thể phân tích tại hiện trường sau khi lấy mẫu dầu bằng sự lựa chọn khí điển hình mà
Bộ phận giám sát Hạng mục giám sát Nội dung giám sát Bộ cảm biến
Cuộn dây
Vật liệu cách điện
Cảm biến xung điện
Lõi thép Cảm biến sóng siêu âm
Bộ điều áp dưới tải
Cảm biến dòng điện
Cảm biến mômen
Bộ đếm
Phần chính của MBA Máy biến dòng điện
Bộ đo nhiệt điện trở
Điện thế kế
Các phần khác Cảm biến nhiệt
Hư hỏng do già hóa Khí dễ cháy trong dầu Cảm biến khí
Xung điện Phóng điện cục bộ
Quá nhiệt cục bộ Sóng siêu âm
Tiếp điểm khiếm khuyết
Mômen bất thường Dòng động cơ
Số lần thay đổi đầu phân áp
Mômen truyền động
Thời gian hoạt động khi thay đổi đầu phân áp
Rò rỉ dầu, hiệu suất của thiết bị làm mát Dòng điện tải
Nhiệt độ dầu
Mức dầu
Nhiệt độ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
còn có thiết bị phân tích khí kiểu trực tuyến (on-line) có thể thực hiện từ việc lấy mẫu
dầu đến việc phân tích tự động và có thể thực hiện bất kỳ lúc nào.
Ở Nhật Bản, trạng thái không bình thường được chia ra thành 4 mức theo
nồng độ của mỗi khí thành phần: bình thường, cảnh báo cấp 1, cảnh báo cấp 2 và
bất thường. Tiêu chuẩn cho mỗi mức được nêu ở Bảng 14.1. Nếu trạng thái được
đánh giá không bình thường, việc chẩn đoán bổ sung được thực hiện bằng việc sử
dụng biểu đồ khí, tỷ lệ khí đặc trưng. Để biết thêm chi tiết, xin hãy tham khảo tài liệu
“Dầu cách điện và phân tích khí hòa tan trong dầu cách điện”.
Bảng 14.1 Tiêu chuẩn cho việc phân tích khí hòa tan
Cảnh báo cấp 1 (ppm) TCG H2 CH4 C2H6 C2H4 C2H2 CO 500 400 100 150 10 0.5 300
Cảnh báo cấp 2 (ppm) Trường hợp 1 Trường hợp 2
C2H2 C2H4 TCG ≥ 0.5 ≥ 10 và ≥ 500
Mức độ bất thường (ppm) Trường hợp
1 Trường hợp 2 Trường hợp 3
C2H2 C2H4 TCG C2H4 Độ tăng TCG ≥ 5 ≥ 100 và ≥ 700 ≥ 100 và ≥ 70 (ppm/tháng)
14.2 Bộ cảm biến giám sát phóng điện cục bộ
Dòng phóng điện xung và dao động tần số cao phát ra bởi sự phóng điện nhỏ
(không liên tục) bên trong máy biến áp được phát hiện, các hiện tượng bất thường dẫn
đến sự suy giảm cách điện được phát hiện ở ngay giai đoạn đầu.
Dòng phóng điện xung đối với hệ thống nối đất khi phát sinh sự phóng điện
và dao động tần số cao (truyền bên trong dầu tới vách thùng) được phát hiện bởi máy
biến dòng điện tần số cao và bộ cảm biến AE (phát ra sóng âm) và các tín hiệu được
phân biệt với tiếng ồn do sự đồng bộ.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
Hình 14.2 Kết cấu hệ thống giám sát phóng điện cục bộ
14.3 Bộ cảm biến giám sát dòng điện truyền động của bộ điều áp dưới tải
Dòng điện tại thời điểm thay đổi đầu phân áp được nhận biết, và các hiện
tượng của cơ cấu vận hành bao gồm cả động cơ và cơ cấu truyền lực được nhận biết
bằng việc so sánh với dòng điện tại thời điểm vận hành bình thường.
• Khi tín hiệu thay đổi đầu phân áp là ON nhưng dòng điện động cơ bằng 0:
mạch điều khiển không hoạt động.
• Khi tín hiệu thay đổi đầu phân áp là OFF nhưng dòng điện động cơ khác
không: việc chạy động cơ không cần thiết.
• Khi dòng điện động cơ quá lớn: khóa cơ cấu truyền lực.
14.4 Bộ cảm biến mômen của bộ điều áp dưới tải
Mômen của trục và biểu đồ hoạt động được nhận biết từ bộ cảm biến từ
mômen mà được lắp ráp trên trục truyền động của bộ OLTC.
• Mômen vượt quá mức cho phép vì sự biến dạng của cơ cấu truyền động
động cơ và trục truyền lực, bám các vật thể lạ… được phát hiện, và độ nén
đầu dây (tap jamming) được phát hiện ở ngay giai đoạn đầu.
Lõi thép (lõi từ)
Cuộn dây
Phóng điện cục bộ
Bộ cảm biến (AE - 1)
Bộ cảm biến (AE - 2)
Sứ trung tính
Sứ cao áp
Cuộn dây Rogowski
Xung điện
Bộ cảm biến AE - 1
Bộ cảm biến AE - 2
t1 t2
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
• Mômen của bộ chọn nấc hoặc cơ cấu truyền lực vượt quá mức cho phép
được phát hiện, và các dấu hiệu biểu hiện các sự cố nghiêm trọng như
dừng OLTC không bình thường được phát hiện.
• Mômen quá nhỏ do hư hỏng cơ cấu truyền lực… được phát hiện, và các sự
cố bất thường được phát hiện.
Hình 14.3 Ví dụ dòng điện động cơ và mômen trục truyền động
14.5 Bộ cảm biến giám sát nhiệt độ dầu
Nhiệt độ dầu của máy biến áp và nhiệt độ môi trường xung quanh được đo
với khoảng thời gian ngắn, và các hiện tượng bất thường bên trong máy biến áp và các
hiện tượng bất thường của thiết bị làm mát được dự báo thiết thực bằng việc so sánh
mức nhiệt độ dầu, sự tương quan với nhiệt độ môi trường xung quanh với nhiệt độ tiêu
chuẩn.
Mômen trục truyền động
Mômen trục truyền động
Dòng động cơ
(Ở trạng thái bình thường)
Bộ tiếp điểm lựa chọn: mở
Dao đảo cực: mở Dao đảo cực: đóng
Bộ tiếp điểm lựa chọn: đóng
Dao đảo cực: làm việc
(Ở trạng thái bình thường - Ví dụ: độ lệch tiếp điểm động của dao đảo cực)
Thời gian
Thời gian
Time
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
Nhiệt độ dầu của máy biến áp và nhiệt độ môi trường xung quanh được nhận
biết bằng sự biến đổi điện trở đo được với bộ đo nhiệt điện trở được gắn với phần đo
thành tín hiệu điện bởi biến đổi tín hiệu.
c) So sánh giữa các pha
Hình 14.4 Đánh giá hiện tượng bất thường bằng bộ cảm biến giám sát nhiệt độ
dầu
14.6 Thiết bị đo nhiệt sử dụng cáp quang
Vì tuổi thọ chất cách điện của cuộn dây MBA phụ thuộc vào nhiệt độ, để
biết được nhiệt độ điểm nóng nhất của cuộn dây là rất quan trọng. Tuy nhiên, trong
nhiều trường hợp điểm mà xuất hiện độ tăng nhiệt độ cao nhất được xác định là điểm
có điện thế cao, và việc đo đối với MBA thực tế là khó khăn. Gần đây nhiệt độ điểm
nóng nhất được đo thường xuyên thậm chí trong phần có điện thế cao sử dụng nhiệt kế
sợi quang.
Cảnh báo
Bất thường N
hiệt
độ
Thời gian
Dầu
Môi trường xung quanh
Cảnh báo
Độ
tăng
nhiệt
độ
Thời gian
Cảnh báo
Cảnh báo
Pha A Pha B Pha C
0
+
- Sự c
hênh
lệch
nhiệt
độ
a) Nhiệt độ dầu b) Độ tăng nhiệt độ dầu
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
Trên hình 14.5 là các ví dụ về việc bố trí các bộ cảm biến sử dụng sợi quang.
Vị trí thực tế và số lượng các bộ cảm biến sẽ được quyết định bằng việc tham khảo ý
kiến của nhà chế tạo.
Hình 14.5 Bố trí các bộ cảm biến dùng sợi quang
14.7 Đo nhiệt bằng tia hồng ngoại
Ngày nay, nhiệt kế hồng ngoại để đo các tia hồng ngoại được phát ra từ đối
tượng đo không sử dụng các thiết bị có độ nhạy nhiệt (thermo-sensitive), như cặp nhiệt
độ và nhiệt điện trở đã được sử dụng rộng rãi. Nó phù hợp cho việc đo các điểm ở trên
cao và đặc biệt những phần mang điện. Thiết bị đo lường này sẵn có trên thị trường,
nó có thể theo dõi không chỉ điểm đo bị phân tán mà còn phân bố nhiệt độ, và nó được
sử dụng
Cuộn dây điện áp thấp A B C
Cuộn dây điện áp cao
Bộ cảm biến giữa các vòng dây
Đệm cách điện giữa các vòng dây
Vòng đệm bảo vệ
Đệm bảo vệ giữa các bánh dây
Ống dẫn dầu
Dây dẫn
Bộ cảm biến giữa các bánh đai
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 15 Cách điện trong hệ thống điện
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
15 Cách điện trong hệ thống điện ............................................................................. 1
15.1 Khái niệm chung về vật liệu cách điện.......................................................... 1 15.2 Cách điện trong thể rắn ................................................................................. 1
15.2.1 Ðịnh nghĩa............................................................................................. 1 15.2.2 Phân loại................................................................................................ 1 15.2.3 Các đặc tính cơ bản của chất điện môi ................................................... 2
15.2.3.1 Tính chịu nhiệt ............................................................................... 2 15.2.3.2 Tính dẫn điện ................................................................................. 2 15.2.3.3 Hiện tượng phân cực điện môi....................................................... 2 15.2.3.4 Hiện tượng đánh thủng .................................................................. 3
15.2.4 Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của chất điện môi ...................................... 3 15.3 Cách điện ngoài thể rắn................................................................................. 4
15.3.1 Ðặc tính điện ......................................................................................... 4 15.3.2 Ðặc tính cơ ............................................................................................ 7
15.4 Các điều kiện để lựa chọn mức cách điện của hệ thống................................. 7
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
15 Cách điện trong hệ thống điện
15.1 Khái niệm chung về vật liệu cách điện
Vật liệu cách điện hoặc chất điện môi là chất dùng để thực hiện yêu cầu cách
điện cho các phần tử dẫn điện trong thiết bị điện. So với chất dẫn điện, điện môi có
điện trở lớn hơn rất nhiều và có khả năng tích trữ năng lượng (tụ điện...). Ðiều kiện
làm việc của vật liệu cách điện dùng trong hệ thống điện và thiết bị điện ảnh hưởng rất
lớn đến việc lựa chọn cách điện phù hợp. Vật liệu cách điện có thể ở dạng rắn, dạng
lỏng và dạng khí. Theo điều kiện làm việc, cách điện dạng rắn có hai nhóm chính là
cách điện trong và cách điện ngoài.
15.2 Cách điện trong thể rắn
15.2.1 Ðịnh nghĩa
Cách điện trong là phần cách điện của thiết bị không tiếp xúc trực tiếp với
khí quyển. Những cơ cấu cách điện này được đặt trong các vỏ bằng kim loại hoặc bằng
vật liệu cách điện kín, hoàn toàn cách ly với môi trường bên ngoài. Ðộ bền điện của
cách điện trong không chịu ảnh hưởng của sự thay đổi của điều kiện khí quyển trong
thời gian ngắn và trong phạm vi cho phép. Phẩm chất của cách điện trong chỉ chịu ảnh
hưởng của trị số nhiệt độ trung bình, độ ẩm môi trường chung quanh.
Cách điện trong của các thiết bị điện thường được gọi là các chất điện môi.
15.2.2 Phân loại
Tùy theo mục đích tiếp cận, nghiên cứu, vật liệu cách điện có các cách phân
loại như sau:
1. Theo dạng vật thể phân ra:
- Cách điện thể rắn: giấy, mica, phíp, sứ gốm, thủy tinh, pôlyme...
- Cách điện thể lỏng: Các loại dầu cách điện, dầu máy cắt...
- Cách điện thể khí: Nitơ, không khí, SF6...
2. Theo nguồn gốc thành phần hoá học phân ra:
- Chất vô cơ: mica, gốm, thủy tinh...
- Chất hữu cơ: nhựa tổng hợp.
3. Theo phương pháp tinh chế phân ra:
- Loại tự nhiên: dầu mỏ, mica...
- Loại tổng hợp: nhựa, êbôxy.
4. Theo chức năng phân ra:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
- Cách điện trong.
- Cách điện ngoài.
15.2.3 Các đặc tính cơ bản của chất điện môi
15.2.3.1 Tính chịu nhiệt
Ðiện môi và vật liệu cách điện dùng trong thiết bị điện, máy biến áp được
chia thành 7 cấp theo khả năng chịu nhiệt của vật liệu như sau:
Cấp cách điện
Nhiệt độ cho phép (0C) Kết cấu chính của vật liệu cách điện
Y 90 Các loại sợi bông, tơ nhân tạo, giấy và các chế phẩm của giấy, cáctông, gỗ... không có tẩm sơn cách điện.
A 105 Các loại sợi bông, tơ nhân tạo, giấy và các chế phẩm của giấy, cáctông, gỗ... có tẩm sơn cách điện.
E 120 Các màng hữu cơ và sợi PE, các sợi tẩm sơn tổng hợp từ êpôxy, màng sơn cách điện gốc vô cơ tráng ngoài dây dẫn...
B 130 Vật liệu có nguồn gốc vô cơ như: Mica, amiăng, sợi thuỷ tinh, keo...
F 155 Tương tự như cấp B nhưng có tẩm sơn cách điện gốc silicat.
H 180 Vật liệu có nguồn gốc vô cơ như cấp F nhưng được tẩm sơn cách điện chịu nhiệt đến 1800C.
C đến 220 Mica, gốm, thuỷ tinh, thạch anh, sứ chịu nhiệt...
15.2.3.2 Tính dẫn điện
Mặc dù cách điện, nhưng vật liệu cách điện cũng vẫn có dòng điện rò chạy
qua. Ðặc biệt, dòng điện qua chất điện môi thay đổi theo thời gian do việc hấp thụ
năng lượng ở trong điện môi qua các điện dung hình học và điện dung hấp thụ gây ra.
15.2.3.3 Hiện tượng phân cực điện môi
Các chất điện môi có tính chất hấp thụ các điện tích và tính chất dẫn điện.
Khi đặt điện áp lên chất điện môi, dưới tác dụng của điện trường các hạt điện tích
dương và âm định hướng theo đường sức điện trường. Một số chất điện môi có các
phân tử có số nguyên tử không đều, sự sắp xếp các điện tích không đối xứng, khi đặt
điện môi dưới tác dụng của điện trường, các phân tử sẽ di chuyển, bị phân cực tạo
thành lưỡng cực. Lưỡng cực điện đóng vai trò quan trọng trong đặc tính điện của điện
môi. Lưỡng cực được biểu thị bằng hai điện tích nhỏ trái dấu, cách nhau một khoảng
cách. Khi đặt dưới điện áp một chiều, các lưỡng cực bị phân cực và sắp xếp lại theo
cực tính của điện áp nguồn, hiện tượng này gọi là sự phân cực của lưỡng cực, hiện
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
tượng phân cực phụ thuộc nhiều vào tính chất, cấu trúc của vật liệu và điều kiện cách
điện.
Phân cực điện là quá trình di chuyển thuận nghịch của các hạt mang điện có
trong chất cách điện khi đặt cách điện trong điện trường.
Có 3 dạng phân cực:
a) Phân cực điện tử: Ðiện môi có sẵn các điện tử tự do. Khi đặt trong điện
trường, điện tử chuyển về một phía tạo thành cực.
b) Phân cực ion: Khi điện môi được cung cấp nhiệt, một số điện tử trong các
phân tử chất cách điện trở thành các ion dương. Có phân tử nhận thêm
điện tử trở thành ion âm. Khi đặt trong điện trường, các ion di chuyển tạo
nên sự phân cực của chất điện môi.
c) Phân cực lưỡng cực: Ðiện môi có lẫn tạp chất, bọt khí, nước... Các tạp
chất bọt khí tự hình thành các cực có hướng tự do. Khi điện môi đặt trong
điện trường, các phân tử được sắp xếp tạo thành cực.
Khi ngắt nguồn điện các phân tử bị phân cực sẽ trở lại trạng thái sắp xếp
ngẫu nhiên ban đầu. Thời gian để sự phân cực trở về trạng thái ban đầu được gọi là
thời gian phục hồi. Lưu ý rằng, đa số chất điện môi có thời gian phục hồi dài và cần có
biện pháp thích hợp để các phân tử bị phân cực trở về trạng thái ban đầu.
15.2.3.4 Hiện tượng đánh thủng
Nếu đặt vào điện môi có bề dày d một điện áp U. Khi tăng dần điện áp U đến
giới hạn nào đó thì điện môi bị phóng điện và trở nên dẫn điện hoàn toàn. Trị số điện
áp tại thời điểm xảy ra đánh thủng điện môi gọi là điện áp phóng điện đánh thủng Uđt
(kV). Tỉ số giữa điện áp đánh thủng và chiều dày của lớp điện môi giữa hai điện cực
được gọi là độ bền cách điện của điện môi Ecđ.
Ecđ = Uđt/d.
Trong đó Ecđ: Ðộ bền cách điện (kV/mm).
Uđt: Ðiện áp đánh thủng (kV).
d : Chiều dày điện môi (mm)
15.2.4 Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của chất điện môi
1. Ðiện môi phải có độ bền cách điện cao để cho kích thước của cơ cấu cách
điện gọn, nhẹ, nhờ đó giảm kích thước, trọng lượng của thiết bị điện.
2. Ðiện môi phải có điện trở cách điện lớn để giảm dòng điện rò, giảm tổn
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
hao trong vận hành thiết bị điện.
3. Ðiện môi phải có hệ số tổn hao thấp để không tạo ra các nguồn nhiệt lớn
gây quá nhiệt, xuống cấp vật liệu cách điện làm giảm tuổi thọ thiết bị điện.
4. Vật liệu cách điện cần có khả năng tản nhiệt tốt để có thể tản các nguồn
nhiệt sinh ra trong quá trình vận hành của thiết bị điện, đảm bảo nhiệt độ vận hành của
thiết bị điện ở mức thấp.
5. Vật liệu cách điện phải trơ về mặt hoá học, không gây ra các phản ứng hoá
học với các vật liệu cách điện, các kim loại tiếp xúc với nó.
6. Trên phương diện an toàn, các chất cách điện không được gây nổ, cháy,
không sản sinh ra các chất độc hại đối với môi trường.
7. Một số cách điện còn có yêu cầu độ bền về cơ như các cách điện đường
dây, cách điện thanh của các thiết bị....
8. Ðiện môi phải dễ dàng tạo ra và có giá thành thấp.
15.3 Cách điện ngoài thể rắn
15.3.1 Ðặc tính điện
Cách điện dùng trong hệ thống thường gặp là các loại điện môi thể khí
(không khí), thể rắn (sứ, thủy tinh,...) và thể lỏng (dầu cách điện dùng trong máy biến
áp, cáp, tụ điện, ...). Ðối với cách điện thể rắn, đặc tính cách điện của nó có thể bị phá
hủy theo một trong hai khả năng sau đây:
- Chọc thủng, nghĩa là khi phóng điện xảy ra trong nội bộ thể tích của điện
môi. Trường hợp này xem như cách điện bị hư hỏng hoàn toàn vì tính chất cách điện
không thể phục hồi lại được, đồng thời còn kèm theo các phá hoại về cơ khí.
- Phóng điện theo bề mặt cách điện. Khi xảy ra phóng điện theo bề mặt chỉ
cần chú ý đến tình trạng mặt ngoài bị đốt cháy dưới tác dụng của tia lửa điện. Nếu
phóng điện được loại trừ nhanh chóng (như khi có rơle bảo vệ cắt mạch điện áp ...)
trong đa số trường hợp cách điện vẫn có thể tiếp tục làm việc. Do đó, trong chế tạo
cách điện thể rắn đã chọn sao cho điện áp phóng điện mặt ngoài bé hơn điện áp chọc
thủng một cách đáng kể, đảm bảo chỉ để xảy ra phóng điện theo bề mặt ...
Ðặc tính điện của cách điện được đặc trưng bởi các trị số sau đây:
- Ðiện áp phóng điện tần số công nghiệp (tần số nguồn) khi bề mặt cách
điện khô và ướt. Trị số này dùng để tính toán chọn cách điện theo yêu cầu của quá
điện áp nội bộ.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
- Ðặc tính vôn-giây dùng để chọn cách điện theo yêu cầu của quá điện áp
khí quyển.
Ðiện áp phóng điện tần số công nghiệp và đặc tính vôn-giây phải được xây
dựng ở điều kiện khí hậu tiêu chuẩn:
- Nhiệt độ : 200C.
- áp suất : 760 mmHg.
- Ðộ ẩm : 11g hơi nước trong 1m3 không khí (tương đương với áp suất
riêng phần của hơi nước là 11,3 mmHg)
a. Ðiện áp phóng điện tần số công nghiệp.
Ðối với cách điện làm việc trong nhà dùng điện áp phóng điện khô, còn với
cách điện làm việc ngoài trời dùng điện áp phóng điện ướt. Ðiện áp phóng điện khô
được xác định khi mặt ngoài của cách điện sạch sẽ, khô ráo và có hiệu chỉnh về điều
kiện khí hậu và độ ẩm tuyệt đối tiêu chuẩn của môi trường không khí.
Trị số điện áp phóng điện ướt ứng với trường hợp mặt ngoài cách điện bị
mưa ướt. Trị số này phụ thuộc rất nhiều vào tình hình mưa (cường độ mưa, phương và
dạng của tia nước và điện dẫn của nước mưa ...) cho nên để có thể so sánh trước tiên
cần phải “tiêu chuẩn hoá” mưa. Ví dụ ở Liên Xô khi xác định bằng thực nghiệm điện
áp phóng điện ướt của cách điện làm việc ngoài trời, dùng mưa nhân tạo có cường độ
mưa 3mm/phút, điện trở suất nước mưa khoảng 104Ωcm (ở nhiệt độ t = 200C) phương
mưa theo góc tưới 450 so với đường trục của cách điện, tia nước mưa có kết cấu từng
hạt ... điện áp phóng điện ướt cũng phải hiệu chỉnh về điều kiện khí hậu tiêu chuẩn
nhưng chỉ cần hiệu chỉnh theo áp suất còn nhiệt độ thì không có ảnh hưởng đáng kể.
Sự hiệu chỉnh này xuất phát từ hiện tượng là đường phóng điện ướt có một phần đi
men theo mặt ngoài của cách điện còn một phần chọc thủng qua khe hở khí. Nếu phần
đi qua khe hở khí chiếm tỷ lệ lớn thì ảnh hưởng của áp suất đối với điện áp phóng điện
ướt càng mạnh. Ðể được đơn giản, thường giả thiết là khe hở khí chiếm một nửa
đường phóng điện, như vậy việc hiệu chỉnh theo áp suất sẽ tính toán theo công thức :
U = Uư [0,5 (1 +p/760)]
Trong đó
Uư : Trị số điện áp phóng điện ướt ở điều kiện áp suất tiêu chuẩn.
U : Ðiện áp phóng điện ướt khi áp suất khác với áp suất tiêu chuẩn.
P : áp suất của không khí, mm Hg.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
b. Ðặc tính vôn-giây:
Ðặc tính vôn-giây biểu thị mức cách điện xung kích của cách điện. Nó được
xác định với dạng sóng tiêu chuẩn ±1,5/40µs ở cả hai cực tính dương và âm. Thường
chỉ xây dựng đặc tuyến vôn-giây khi mặt ngoài cách điện khô và sạch. Cách điện bị
ướt có điện áp phóng điện giảm nhưng không đáng kể (chỉ khoảng 2 - 3%).
Trường hợp không xây dựng được hoặc không có đường đặc tính vôn-giây,
có thể dùng trị số điện áp phóng điện bé nhất U50% để biểu thị mức cách điện xung kích
của cách điện.
Các số liệu về điện áp phóng điện xung kích cũng phải hiệu chỉnh về điều
kiện khí hậu tiêu chuẩn theo công thức:
U0 = δKU '
0
Trong đó
U0 : Ðiện áp phóng điện (chọc thủng) ở điều kiện khí hậu tiêu chuẩn.
U’0: Ðiện áp phóng điện (chọc thủng) ở điều kiện khí hậu khi thử nghiệm.
δ: Mật độ tương đối của không khí:
δ = 0,386*p/(t+273)
P : áp suất của không khí, mmHg.
t : Nhiệt độ không khí.
K: Hệ số điều chỉnh theo độ ẩm trong không khí.
Chú ý là đối với trường đồng nhất và gần đồng nhất, do ảnh hưởng của độ
ẩm không khí không đáng kể nên không cần thiết phải hiệu chỉnh kết quả thực nghiệm
theo hệ số K.
Cần chú ý các hệ số hiệu chỉnh theo độ ẩm cho trên là ứng với khi sóng bị
cắt vào khoảng thời gian lớn hơn 10µs. Nếu sóng bị cắt ở thời gian bé hơn thì hệ số
hiệu chỉnh K giảm tỷ lệ với thời gian phóng điện. Ví dụ đã có được hệ số K = 1,06,
nếu cho sóng bị cắt tại 5µs thì hệ số hiệu chỉnh theo độ ẩm trong trường hợp này sẽ là:
K - 105 (K-1) = 1,03
Ngoài các đặc tính phóng điện nói trên, đối với cách điện còn quy định thêm
về điện áp thử nghiệm tần số công nghiệp và xung kích. Trị số của chúng được quy
định trong từng trường hợp cụ thể. Yêu cầu đối với cách điện là phải chịu đựng được
các mức điện áp này mà không bị phóng điện hay hư hỏng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
Ðiện áp thử nghiệm tần số công nghiệp là điện áp mà cách điện phải chịu
được trong thời gian một phút khi mặt ngoài của nó khô sạch. Ðiện áp thử nghiệm
xung kích tiến hành với dạng sóng tiêu chuẩn cả dạng sóng đầy đủ và sóng cắt ở 2µs
(cắt bằng khe hở của hai quả cầu). Cách điện phải chịu đựng được ba lần tác dụng của
điện áp thử nghiệm xung kích sóng đầy đủ và sau đó chịu tác dụng của ba lần điện áp
thử nghiệm xung kích sóng cắt.
15.3.2 Ðặc tính cơ
Ở tình trạng làm việc bình thường, cũng như khi có sự cố, cách điện đều phải
chịu tác dụng của những lực cơ học rất lớn, ví dụ loại cách điện treo trên đường dây
chịu lực kéo, loại cách điện đỡ chịu lực uốn v.v.
Ðặc tính cơ chủ yếu của cách điện là “độ bền cơ giới đảm bảo”, đó là tải
trọng nhỏ nhất có thể phá hoại cách điện với điều kiện là tải trọng đó tăng dần và đều.
Tuy vậy, khái niệm có tính chất thuần túy cơ giới này không thể đánh giá toàn diện về
chất lượng của cách điện vì ngay ở tải trọng nhỏ hơn độ bền cơ giới đảm bảo đã có
những vết rạn nứt nhỏ, ví dụ các vết rạn nứt phía dưới mũ kim loại của cách điện treo,
chúng có thể gây ảnh hưởng xấu đến đặc tính điện thậm chí còn có thể làm mất hẳn
khả năng cách điện. Do đó đối với loại cách điện này phải tiến hành thử nghiệm phối
hợp với cả hai loại phụ tải cơ điện: đồng thời với việc tăng dần tải trọng cơ giới còn
cho tác dụng điện áp bằng 75 ÷ 80% trị số điện áp phóng điện khô. Các hư hỏng nhỏ
sẽ được phát hiện do cách điện bị chọc thủng và trị số tải cơ học ứng với lúc này được
gọi là “độ bền cơ điện”.
Trong vận hành còn quy định thêm về “tải trọng thử nghiệm một giờ” có trị
số bằng khoảng 75% độ bền cơ điện. Cách điện phải chịu được tải trọng này trong suốt
một giờ mà không bị hư hỏng (vẫn cho tác dụng điện áp bằng 75 ÷ 80% trị số điện áp
phóng điện khô).
Trị số “tải trọng cực đại cho phép” của loại cách điện treo được lấy bằng một
nửa tải trọng thử nghiệm một giờ.
15.4 Các điều kiện để lựa chọn mức cách điện của hệ thống
Mức cách điện của hệ thống thường chọn theo các điều kiện sau đây:
1. Trị số điện áp làm việc lớn nhất cho phép trong thời gian dài.
2. Trị số của quá điện áp nội bộ.
3. Trị số của quá điện áp khí quyển.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Ðiện áp làm việc lớn nhất trong thời gian lâu dài có thể đưa đến khả năng
chọc thủng cách điện do nhiệt, hoặc làm xấu cách điện do các hiệu ứng có tính chất
tích luỹ...và trong một số thiết bị điện cũng như thiết bị bảo vệ, điện áp làm việc lớn
nhất quyết định điều kiện dập tắt hồ quang.
Trị số điện áp làm việc lớn nhất phụ thuộc vào điện áp định mức của hệ
thống và phương thức nối đất của điểm trung tính.
Trong hệ thống do yêu cầu điều chỉnh điện áp, điện áp dây được chọn cao
hơn trị số định mức khoảng 15% nghĩa là:
Ud = 1,15 Uđm
Khi điểm trung tính của hệ thống trực tiếp nối đất, trị số điện áp làm việc lớn
nhất sẽ lấy theo điện áp pha và có trị số bằng 1,15Uđm/√3 còn khi điểm trung tính cách
điện (hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang) sẽ lấy theo điện áp dây và bằng 1,15Uđm.
Mỗi cấp điện áp làm việc đều yêu cầu mức cách điện tương ứng nhưng khi lựa chọn
mức cách điện thì yếu tố quyết định lại là hai điều kiện sau tức là theo yêu cầu của các
loại quá điện áp. Ðiều đó là do quá điện áp có trị số rất lớn so với điện áp làm việc và
điện áp chọc thủng cũng như điện áp phóng điện theo bề mặt cách điện chỉ phụ thuộc
vào biên độ điện áp tác dụng lên nó. Chỉ trong một số ít trường hợp cụ thể, khi chọn
mức cách điện cần xét thêm tác dụng của điện áp làm việc. Ví dụ như trong cách điện
xuyên kiểu tụ điện phải khống chế cường độ trường của điện áp làm việc sao cho
không phát sinh vầng quang ở mép điện cực phụ; trong các thiết bị chống sét, cầu chì,
thiết bị đóng cắt ... điện áp làm việc lớn nhất có ảnh hưởng trực tiếp điều kiện dập tắt
hồ quang; trong tính toán chống sét, xác suất chuyển tia lửa điện xung kích sang hồ
quang ngắn mạch ổn định cũng có liên quan đến građien của điện áp làm việc dọc theo
đường phóng điện v.v...
Trong vận hành, quá điện áp tác dụng lên cách điện gồm có hai loại: quá
điện áp khí quyển và quá điện áp nội bộ.
Quá điện áp khí quyển xuất hiện khi có sét đánh thẳng vào đường dây hoặc
khi sét đánh gần và gây cảm ứng trên đường dây. Trường hợp đầu nguy hiểm nhất và
được chọn làm điều kiện tính toán chọn cách điện và xác định trị số điện áp thử
nghiệm xung kích. Trị số của quá điện áp khí quyển phụ thuộc vào đường dây có hoặc
không có dây chống sét.
Ðối với đường dây có dây chống sét, quá điện áp khí quyển tác dụng lên
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
cách điện đường dây gồm các phần điện áp giáng trên bộ phận nối đất cột điện và trên
điện cảm của thân cột. Khi quá điện áp vượt quá trị số điện áp phóng điện xung kích
của cách điện đường dây, sẽ gây nên phóng điện ngược từ các bộ phận nối đất của cột
điện (dây chống sét, xà ...) tới dây dẫn và có khả năng đưa đến ngắn mạch làm nhảy
máy cắt điện. Dòng điện sét tới hạn để có thể gây nên phóng điện ngược nói trên được
gọi là “mức chịu sét” của đường dây, nó phụ thuộc vào khả năng cách điện và trị số
điện trở nối đất của cột điện. Khi cách điện của đường dây có dây chống sét được chọn
theo điều kiện quá điện áp nội bộ và nối đất cột điện thực hiện đúng theo các yêu cầu
kỹ thuật trong các quy trình, quy phạm hiện hành thì có thể đạt được mức chịu sét rất
cao. Ví dụ khi đi trong vùng đất có >104Ωcm mức chịu sét của đường dây có thể đạt
tới.
120 kA đối với đường dây 110 kV.
150 kA đối với đường dây 154 kV.
200 kA đối với đường dây 220 kV.
Xác suất xuất hiện dòng điện sét có các trị số trên rất nhỏ, điều đó chứng tỏ
đường dây có điện áp định mức càng cao thì yêu cầu đối với việc bảo vệ chống quá
điện áp khí quyển càng được giảm nhẹ, nói cách khác khi cách điện chọn theo điều
kiện của quá điện áp nội bộ đã có thể thoả mãn phần lớn yêu cầu của quá điện áp khí
quyển.
Khi đường dây không có dây chống sét, quá điện áp khí quyển trên dây dẫn
có trị số bằng IsZ4 ≈ 100Is (Z- tổng trở sóng của đường dây, khoảng 400Ω). Từ công
thức trên, với dòng điện sét không lớn đã có thể gây nên phóng điện trên cách điện,
như vậy mức chịu sét của đường dây khi không có dây chống sét rất thấp, nếu tăng
cường cách điện để đạt mức chịu sét cao sẽ rất tốn kém. Trong tính toán trị số dòng
điện sét thường lấy khoảng 100 đến 150kA, do đó để không xảy ra phóng điện đường
dây phải đạt được mức cách điện xung kích tới 10000 đến 15000kV. Ðiều đó không
thể thực hiện được và như vậy có nghĩa là không thể tránh được các phóng điện xảy ra
trên cách điện mà chỉ có thể giải quyết bằng cách hạn chế hậu quả của các phóng điện
đó như giảm xác suất chuyển từ hình thức phóng điện tia lửa sang hình thức hồ quang
ổn định hoặc nếu có hồ quang thì phải dập tắt nhanh chóng để không làm nhảy máy cắt
điện.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
Ðối với đường dây cột gỗ, do gỗ cũng thể hiện như một loại vật liệu cách
điện khi có điện áp xung kích (cường độ cách điện khoảng 100kVmax/m) nên mức chịu
sét của đường dây được nâng cao lên rất nhiều so với đường dây cột sắt (bêtông) cùng
cấp điện áp. Nhưng đặc điểm nổi bật của gỗ là ở chỗ làm tăng chiều dài của khe phóng
điện giữa các pha cũng như giữa pha với đất nên građiên điện áp làm việc phân bố dọc
theo khe phóng điện tia lửa của phóng điện sét được dập tắt ngay và đường dây vẫn
tiếp tục vận hành bình thường. Ðối với điện áp xoay chiều, gỗ không phải là điện môi
và có điện dẫn khá lớn. Dòng điện rò có thể làm cho gỗ bị cháy nên ở các đường dây
này vẫn cần có cách điện thể rắn như sứ hoặc thủy tinh tuy số lượng cách điện có ít
hơn so với đường dây cột sắt (thường ít hơn một bát). Khi đường dây đi trong vùng có
bụi bẩn việc dùng gỗ bị hạn chế, đặc biệt không nên dùng xà gỗ vì xà thường bị cháy
do rò điện giữa các pha.
Ðối với đường dây cột sắt, không thể giải quyết bằng cách giảm xác suất
hình thành hồ quang ngắn mạch ổn định mà chủ yếu là nhanh chóng dập tắt nó. Ðiều
này còn phụ thuộc vào phương thức nối đất của điểm trung tính hệ thống. Khi điểm
trung tính cách điện hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang, nếu dòng điện sét không lớn
lắm thì chỉ có thể gây nên ngắn mạch (ổn định) một pha. Hồ quang sẽ được dập tắt do
tác dụng của cuộn dập hồ quang, nếu không hệ thống vẫn có thể tiếp tục vận hành
trong một thời gian nhất định. Khi dòng điện sét lớn sẽ dẫn đến ngắn mạch giữa các
pha và làm nhảy máy cắt điện, nhưng khả năng này phụ thuộc rất nhiều vào tình hình
nối đất cột điện. Nếu có điều kiện giảm càng thấp trị số điện trở nối đất (như ở các
vùng đồng bằng) thì số lần nhảy máy cắt điện càng ít. Khi điểm trung tính trực tiếp nối
đất, các ngắn mạch chạm đất một pha do sét gây nên đều dẫn đến nhảy máy cắt điện.
Trong trường hợp này, để đảm bảo việc cung cấp điện liên tục phải dùng thiết bị tự
động đóng lại (TÐL). Việc dùng thiết bị tự động đóng lại là hợp lý vì sự cố do sét gây
nên là các sự cố tạm thời, không yêu cầu sửa chữa hoặc thay thế các bộ phận của
đường dây.
Từ các phần trình bày trên cho thấy, quá điện áp khí quyển cũng không phải
là điều kiện quyết định trong việc lựa chọn cách điện đường dây. Ðối với các đường
dây điện áp cao, nó được giải quyết kết hợp theo điều kiện của quá điện áp nội bộ còn
ở các đường dây điện áp thấp hơn thì chỉ có thể phối hợp với các biện pháp khác để
hạn chế các tác hại do nó gây nên.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
Quá điện áp do sét đánh trên đường dây không những chỉ tác dụng lên cách
điện đường dây mà còn truyền dọc theo đường dây vào trạm biến áp. Trong quá trình
truyền trên đường dây, sóng điện áp sẽ giảm dần tới mức cách điện (xung kích) của
đường dây do có phóng điện tại các cột mà sóng đi qua. Ðể bảo vệ cách điện của trạm
đối với quá điện áp truyền từ đường dây thường dùng chống sét van SiC. Chống sét
van SiC cấu tạo bởi các tấm điện trở không đường thẳng và chuỗi gồm nhiều khe hở
phóng điện. Khi có quá điện áp, khe hở bị chọc thủng sẽ có tác dụng ghép mạch điện
trở không đường thẳng với mạch tổng trở sóng của đường dây (Z ≈ 400Ω), do đó
điện trở không đường thẳng càng bé thì quá điện áp đặt trên chống sét van và cũng là
quá điện áp tác dụng lên cách điện của trạm càng được giảm thấp. Sau khi hết quá điện
áp, trong chống sét van sẽ còn dòng điện tần số công nghiệp của điện áp làm việc
nhưng hồ quang của nó thường được dập tắt ngay khi dòng điện này qua trị số không
lần đầu tiên.
Những năm gần đây, các loại chống sét van ôxýt kẽm, varigap được đưa vào
sử dụng có tính năng tản dòng sét tốt hơn và điện áp tàn dư thấp hơn so với chống sét
van SiC.
Trong hệ thống điện khi có các thao tác hoặc có các nguyên nhân khác làm
thay đổi tham số của hệ thống sẽ có quá trình quá độ từ trạng thái ổn định này sang
trạng thái ổn định khác, thực chất của các quá trình này là các dao động điện từ, quá
điện áp nội bộ trầm trọng nhất xảy ra trong các trường hợp sau đây:
- Một phần năng lượng từ trường (LI2/2) chuyển thành năng lượng điện
trường (CU2/2) và được tích luỹ trong điện dung có trị số bé, lúc này điện áp trên điện
dung U=I L/C sẽ rất lớn. Trường hợp này ứng với khi cắt máy biến áp không tải và
hồ quang bị dập tắt cưỡng bức.
- Ðiện cảm và điện dung trong hệ thống phát sinh cộng hưởng ở tần số công
nghiệp hoặc ở tần số cao như trong trường hợp bị đứt dây, điện cảm của cuộn dây máy
biến áp phát sinh cộng hưởng với điện dung của đường dây ...
- Trường hợp hồ quang của ngắn mạch chạm đất lúc cháy lúc tắt (hồ quang
chập chờn) gây nên nhiều đợt dao động ...
- Vì quá điện áp nội bộ được duy trì bởi năng lượng của bản thân hệ thống
nên độ lớn của nó có liên quan đến điện áp định mức của hệ thống. Ðiện áp định mức
càng cao thì quá điện áp nội bộ càng lớn và hầu như có quan hệ tỉ lệ với nhau ... cho
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
nên quá điện áp nội bộ được biểu thị bằng bội số của điện áp pha hệ thống. Tuy vậy,
trong các hệ thống điện áp cao, do trị số tuyệt đối của quá điện áp nội bộ rất lớn, vầng
quang xuất hiện trên dây dẫn sẽ làm giảm quá điện áp, do đó với cùng một loại quá
điện áp nội bộ thì bội số ở hệ thống điện áp cao hơn sẽ có trị số bé hơn so với hệ thống
điện áp thấp hơn. Trị số quá điện áp nội bộ còn phụ thuộc vào phương thức nối đất của
điểm trung tính hệ thống. Khi điểm trung tính cách điện đối với đất, quá điện áp nội bộ
có trị số lớn vì nó phát sinh dưới tác dụng của điện áp dây còn trong hệ thống có điểm
trung tính trực tiếp nối đất thì bé hơn vì phát sinh dưới tác dụng của điện áp pha. Bảng
15.1 cho các trị số lớn nhất của các loại quá điện áp nội bộ trong các hệ thống điện.
Quá điện áp nội bộ là cơ sở chủ yếu để lựa chọn cách điện của hệ thống điện
và trị số điện áp thử nghiệm tần số công nghiệp (khô và ướt).
Việc lựa chọn mức cách điện cho từng cấp điện áp định mức là vấn đề có ý
nghĩa rất lớn về kinh tế kỹ thuật. Mức cách điện cần phải giữ cố định ít nhất trong 5
năm hoặc dài hơn vì các thiết bị thường được chế tạo hàng loạt. Mức cách điện chọn
quá thấp sẽ không đảm bảo an toàn trong vận hành. Ngược lại độ dự trữ an toàn cũng
không được lớn quá. Ngoài việc lựa chọn mức cách điện, điện áp thử nghiệm và
phương pháp thử nghiệm còn phải nghiên cứu về sự phối hợp cách điện giữa các bộ
phận trong hệ thống. Khi chưa xuất hiện các loại chống sét van, việc phối hợp cách
điện được tiến hành theo nguyên tắc sau đây:
- Trong việc phối hợp cách điện giữa đường dây và trạm biến áp, giữ không
để xảy ra phóng điện trên cách điện của trạm mà dồn về phía đường dây, nói cách khác
xem đường dây như là một thiết bị phóng điện đặc biệt. Nguyên tắc này được thực
hiện bằng cách giảm thấp mức cách điện đường dây ở các đoạn tới trạm.
- Trong việc phối hợp cách điện bên trong và cách điện bên ngoài, yêu cầu
cường độ xung kích của cách điện bên trong phải lớn hơn rất nhiều so với cách điện
bên ngoài.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
Bảng 15.1 Trị số của các loại quá điện áp nội bộ.
Phương thức nối đất điểm trung
tính
Ðiểm trung tính cách điện
(60kV và thấp hơn)
Ðiểm trung tính nối đất qua
cuộn dập hồ quang
(220kV và thấp hơn)
Ðiểm trung tính nối đất trực tiếp (110 ÷ 220kV)
Quá điện áp khi hồ quang ngắn mạch
chạm đất
3,15 Uph
2,8 Uph
2,3 Uph
Quá điện áp khi cắt máy biến áp
không tải
4 ÷4,5 Uph
4 ÷ 4,5 Uph
3 Uph (220kV) 3,5 Uph (110kV)
Quá điện áp khi cắt đường dây không tải
4 Uph 4 Uph
3 Uph (220kV) 3,1 Uph (110kV)
(Khi tiếp điểm máy cắt có điện trở ghép
song song có thể giảm tới 2 Uph)
Quá điện áp cộng hưởng 4 ÷ 4,5 Uph 4 ÷ 4,5 Uph 3 Uph
Các nguyên tắc trên đây đều xuất phát từ yêu cầu đảm bảo an toàn cho thiết
bị và hạn chế tới mức thấp nhất hậu quả do phóng điện gây nên. Thực hiện sự phối
hợp như trên sẽ phải tăng cường cách điện của các thiết bị trong trạm biến áp và cách
điện bên trong làm cho kết cấu cách điện càng thêm phức tạp và tốn kém.
Khi có xuất hiện các chống sét van, các nguyên tắc phối hợp trên được thay
thế bởi sự phối hợp giữa mức cách điện xung kích của thiết bị điện với mức bảo vệ của
chống sét van biểu thị bởi trị số điện áp dư của nó. Theo nguyên tắc đó, nếu các thiết
bị trong trạm được nằm trong phạm vi bảo vệ của chống sét van thì sẽ tránh được mọi
phóng điện xảy ra trên cách điện và do đó không cần thiết phải có sự phối hợp cách
điện giữa trạm và đường dây cũng như giữa cách điện bên trong và cách điện bên
ngoài.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 16 Cách điện thể lỏng
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
16 Cách điện thể lỏng............................................................................................... 1 16.1 Vai trò của dầu cách điện trong các thiết bị điện ........................................... 1
16.1.1 Nguồn gốc dầu cách điện....................................................................... 1 16.1.2 Tác dụng của dầu cách điện trong thiết bị .............................................. 1
16.2 Sự xuống cấp của dầu cách điện................................................................... 2 16.2.1 Sự ôxy hoá trong dầu cách điện ............................................................. 2 16.2.2 Ảnh hưởng của nước.............................................................................. 3 16.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ......................................................................... 5 16.2.4 Ảnh hưởng của không khí...................................................................... 5 16.2.5 Ảnh hưởng của việc bổ sung dầu ........................................................... 5 16.2.6 Ảnh hưởng của vật liệu cách điện rắn .................................................... 6 16.2.7 Ảnh hưởng của chế độ vận hành máy biến áp ........................................ 6
16.3 Các thử nghiệm hoá lý .................................................................................. 6 16.3.1 Tỷ trọng................................................................................................. 6 16.3.2 Độ nhớt (độ nhớt qui ước 0E hoặc độ nhớt động học cSt)....................... 7 16.3.3 Nhiệt độ chớp cháy cốc kín (0C) ............................................................ 7 16.3.4 Tạp chất cơ học ..................................................................................... 7 16.3.5 Chỉ số axít (mgKOH/g).......................................................................... 8 16.3.6 Axít và kiềm hoà tan trong nước............................................................ 8 16.3.7 Độ ổn định ôxy hóa ............................................................................... 8
16.4 Thử nghiệm điện áp phóng (kV/2,5mm) ....................................................... 9 16.4.1 Định nghĩa............................................................................................. 9 16.4.2 Chuẩn bị mẫu thử và bát thử ................................................................ 11 16.4.3 Trình tự tiến hành thí nghiệm............................................................... 11 16.4.4 Đánh giá và phân tích kết quả thí nghiệm ............................................ 12
16.5 Thử nghiệm tang góc tổn hao điện môi Tgδ (%) ......................................... 12 16.6 Thử nghiệm hàm lượng ẩm dầu cách điện (Đơn vị đo ppm hoặc gam /tấn) . 13 16.7 Khái quát phương pháp phân tích sắc ký khí dầu cách điện......................... 14 16.8 Qui trình lấy mẫu dầu để phân tích và thử nghiệm ...................................... 18
16.8.1 Ý nghĩa của việc lấy mẫu dầu .............................................................. 18 16.8.2 Các điều kiện cần chú ý khi lấy mẫu.................................................... 18 16.8.3 Các bước lấy mẫu ................................................................................ 19
16.9 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả điện áp phóng của mẫu dầu và biện pháp khắc phục ................................................................................................... 22
16.9.1 Nhiệt độ mẫu dầu................................................................................. 22 16.9.2 Tạp chất cơ học.................................................................................... 23 16.9.3 Độ ẩm môi trường................................................................................ 23 16.9.4 Bọt khí hòa tan trong dầu..................................................................... 23 16.9.5 Khoảng cách điện cực, dạng điện cực .................................................. 23 16.9.6 Chế độ khuấy mẫu dầu khi thử nghiệm................................................ 24 16.9.7 Tốc độ tăng điện áp.............................................................................. 24 16.9.8 Điện áp thử .......................................................................................... 24
16.10 Khối lượng tiêu chuẩn thử nghiệm dầu cách điện trong lắp mới và định kỳ của các thiết bị điện .................................................................................... 25
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
16 Cách điện thể lỏng
16.1 Vai trò của dầu cách điện trong các thiết bị điện
16.1.1 Nguồn gốc dầu cách điện
Dầu mỏ thiên nhiên lấy từ các mỏ dầu ở dưới đất, sau khi tinh luyện bằng
các phương pháp tương đối phức tạp (phương pháp chưng cất, phương pháp xử lý
bằng axít Sunfuric -kiềm) sẽ được nhiều loại dầu rất quan trọng trong công nghiệp.
Dầu dùng trong Máy biến thế, trong máy cắt điện, dầu Tuốc bin và các loại dầu nhờn
khác, thường dùng trong hệ thống điện đều là một phần trong các sản phẩm đó.
16.1.2 Tác dụng của dầu cách điện trong thiết bị
Dầu cách điện dùng trong thiết bị có 03 tác dụng chính. Bao gồm:
+ Tác dụng cách điện.
+ Tác dụng tản nhiệt.
+ Tác dụng dập hồ quang.
Tác dụng cách điện:
Hệ số điện môi của không khí rất thấp so với hệ số điện môi của dầu nói
chung. Nếu cuộn dây của biến thế bọc vải hay bọc bằng các chất cách điện khác và để
trong không khí thì hệ số điện môi rất nhỏ nhưng nếu đem đặt vào dầu, dùng dầu thay
cho không khí thì hệ số điện môi tăng lên rất nhiều. Khi sử dụng máy biến thế mà dầu
trong ấy còn ít thì thường sinh ra hiện tượng phóng điện xuyên thủng ở đầu dây và vỏ
máy. Do đó chứng tỏ dầu cách điện rất quan trọng trong thiết bị điện để đảm bảo vận
hành an toàn.
Tác dụng tản nhiệt:
Khi máy biến áp vận hành, dòng điện qua cuộn dây làm dây dẫn nóng lên,
nếu không kịp thời làm nguội đi, nhiệt sẽ tích dần trong cuộn dây. Khi nhiệt độ quá
cao, chất cách điện của cuộn dây sẽ bị hỏng, có khi dẫn đến cháy. Dầu cách điện có thể
liên tục tải nhiệt lượng sinh ra trong cuộn dây.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Khi máy biến áp làm việc, cuộn dây nóng lên làm cho dầu ở phần trên máy
biến áp có nhiệt độ cao hơn dầu ở phần dưới. Dựa vào nguyên lý, nhiệt độ dầu tăng lên
thì tỷ trọng giảm, kết quả là dầu ở phần trên chạy vào bộ phận tản nhiệt ở chung quanh
máy biến thế và dầu từ phần dưới của bộ phận tản nhiệt chảy vào máy biến thế. Nhờ
tác dụng đối lưu do nhiệt độ trên dưới không đều nhau gây ra và nhờ bộ phận tản nhiệt
nên nhiệt lượng của cuộn dây được tản ra ngoài, do đó tránh được tổn hại do nhiệt
lượng tích lũy trong cuộn dây gây ra, đảm bảo vận hành an toàn cho thiết bị.
Tác dụng dập hồ quang:
Khi máy cắt ngắt điện, giữa đầu tiếp xúc động và tĩnh phát sinh hồ quang.
Nhiệt độ hồ quang rất cao nếu không có biện pháp truyền nhiệt lượng và làm nguội hồ
quang thì sau khi phát sinh hồ quang rất nhiều ion và điện tử mới sẽ xuất hiện. Dầu
cách điện dưới tác dụng của hồ quang thì bốc hơi, trong hơi chứa 70% hyđrô. Hyđrô là
một loại khí tiêu diệt hồ quang rất linh hoạt, mặt khác, trong quá trình phân huỷ dầu
một phần nhiệt lượng hồ quang mất đi, đồng thời chất hơi bay vào trong hồ quang làm
cho hồ quang nguội đi, như vậy hồ quang không phát sinh được .
16.2 Sự xuống cấp của dầu cách điện
16.2.1 Sự ôxy hoá trong dầu cách điện
Dầu cách điện sau khi đã dùng lâu trong thiết bị, những tính chất ban đầu
dần dần trở nên xấu, hiện tượng này gọi là dầu già. Nguyên nhân căn bản làm dầu già
là do tác dụng của ôxy trong không khí với dầu (hiện tượng dầu bị ôxy hóa).
Dầu có thể hấp thụ và hòa tan rất nhiều chất khí, khả năng này tùy thuộc vào
loại khí, áp lực và nhiệt độ của khí. Dầu máy biến thế ở nhiệt độ 250C có thể hòa tan
15,92% thể tích ôxy hoặc 10,0% thể tích không khí, hoặc 8,56% thể tích khí nitơ. Vì
có tính chất này nên dầu bị ôxy hóa.
Sau khi dầu hòa tan ôxy trong không khí hay tiếp xúc với ôxy, dầu với ôxy
sẽ kết hợp hóa học làm cho hyđrocácbon trong dầu bị ôxy hóa. Các loại dầu khác nhau
có tính năng chống ôxy hóa khác nhau. Sản phẩm của dầu bị ôxy hóa ở giai đoạn đầu
có thể hòa tan trong dầu, một bộ phận các sản phẩm này có tính axít làm tăng tính axít
trong dầu, làm cho dầu có màu thẩm hơn và làm tăng độ nhớt của dầu. Khi dầu bị ôxy
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
hóa ngày càng nhiều, sản phẩm do dầu già sinh ra cũng càng nhiều, khi sản phẩm ôxy
hóa này nhiều đến một mức nhất định thì hình thành chất keo và chất hắc ín, trong đó
đại bộ phận hình thành cặn dầu và lắng xuống.
Sản phẩm oxyt hoá hòa tan trong dầu chủ yếu là axít. Khi hàm lượng cao
xuất hiện phản ứng có tính axit ăn mòn kim loại. Cần chú ý rằng các chất có tính axit
hòa tan trong dầu không những chỉ ăn hỏng chất vải cách điện mà còn làm giảm hệ số
điện môi của dầu cách điện, tất cả đều rất nguy hiểm. Nó làm dầu có mầu thẩm thêm,
tăng độ nhớt của dầu. Độ nhớt của dầu nếu tăng ít thì không hại gì nhưng nếu tăng quá
nhiều thì ảnh hưởng đến tác dụng tản nhiệt.
Khắc phục: Sử dụng dầu cách điện có bổ sung chất ức chế ôxy hoá, hoặc
tránh dầu tiếp xúc nhiều với không khí bằng các túi giãn nở cao su trên bình dầu phụ
kết hợp với lọc dầu ban đầu tốt để khử không khí có ôxy. Bên cạnh đó thường xuyên
theo dõi chất lượng dầu của các máy biến áp thông qua các phép phân tích để có quyết
định kịp thời nhằm đảm bảo vận hành thiết bị an toàn.
Dầu cách điện trong thiết bị thường bị ảnh hưởng của các nhân tố bên ngoài
như nước, nhiệt độ, kim loại, các tạp chất cơ học, do lau chùi thiết bị không sạch, vv...
Cần phải đặc biệt chú ý rằng những nhân tố đó là những nguyên nhân chủ yếu làm cho
dầu trong vận hành chóng hỏng và chóng già, ảnh hưởng đến vận hành an toàn thiết bị.
16.2.2 Ảnh hưởng của nước
Nguyên nhân có nước trong dầu máy biến áp:
Dầu khô để trong không khí có thể hấp thụ nước.
Đối với các máy biến áp không có túi cao su ngăn cách, khi chất khử ẩm
trong bộ phận hấp thụ của máy biến áp giảm hiệu suất hoặc vô hiệu thì sẽ có nước từ
không khí lẫn vào.
Thiết bị bố trí không tốt hay kiểm tu không tốt, chỗ ghép thiết bị không tốt bị
nước rò vào.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Khi phân tích những nguyên nhân chủ yếu làm dầu già và gây ra sự cố trong
hệ thống dầu của trạm biến điện, xưởng phát điện, ta thấy đều do nước sinh ra.
Trong dầu có hòa tan một lượng ít nước, hòa tan nhiều hay ít tùy theo loại
dầu, chất lượng dầu, trình độ chế luyện dầu và nhiệt độ dầu. Có nghĩa là dầu chế luyện
càng tốt, chất lượng dầu càng cao, nước hòa tan càng ít. Nếu dầu đã già, chế luyện lại
không tốt, hoặc nhiệt độ dầu cao thì lượng nước hòa tan càng nhiều. Nói chung nước
trong dầu ngoài lượng nước hòa tan ra còn có phần nước ở trạng thái keo lơ lửng trong
dầu. Dầu có chất lượng tốt sẽ không kết hợp với nước, nước lắng xuống đáy thùng dầu
và có thể tách nước ra rất nhanh. Nếu dầu đã già nhiều thì nước và các chất phân giải
của dầu khi tiếp xúc với nhau sẽ rất dễ kết hợp với nhau, loại nước này khó tách ra nên
tương đối nguy hiểm.
Nước làm giảm điện áp phóng điện của dầu rất nhiều. Ví dụ dầu có hàm
lượng ẩm 10ppm có điện áp phóng đến 90KV/2,5mm sẽ giảm chỉ còn khoảng
40KV/2,5mm khi dầu nhiễm ẩm với lượng chỉ có 40ppm (40gam/tấn).
Nước khi lẫn vào dầu máy biến thế sẽ lắng xuống dưới vì tỷ trọng của nước
lớn hơn, khi lắng xuống nước gặp các vật trở ngại như dây dẫn, cuộn dây v.v... Nước
hoặc bị vật liệu cách điện trong máy biến thế hấp thụ hoặc bị nhiệt độ cao biến thành
hơi lơ lửng trong dầu, như vậy ở giữa hai cực trong máy biến thế, nước xếp dài theo
chiều của điện trường thành hình cầu nối phóng điện gây phóng điện xuyên thủng. Khi
trong dầu cách điện đồng thời có cả nước và tạp chất là vật rắn (như các thớ sợi…) thì
hệ số điện môi bị phá hoại rất nhiều, lý do chủ yếu là do tác dụng của suất dẫn điện và
điện trường các thớ sợi tập trung ở gần các điện cực, các thớ sợi này sau khi hút nước
có thể làm thành cầu nối giữa các điện cực, do đó phá hoại cách điện.
Khi trong dầu có nước, sự tiếp xúc giữa dầu và sắt sẽ tăng làm dầu mau già,
thí dụ khi dầu ở lõi sắt máy biến áp có nước, cặn dầu sẽ tăng lên rất nhanh so với khi
trong dầu không có nước. Nếu trong dầu có axít thấp phân tử lại có nước, kim loại
càng mau bị ăn mòn.
Khắc phục: Chọn kiểu máy biến áp có màng cao su trong thùng giãn nở.
Thường xuyên kiểm tra định kỳ dầu trong vận hành, xem trong dầu có nước hay không
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
là điều rất quan trọng. Khi phát hiện trong dầu có nước phải kịp thời dùng phương
pháp lọc, phân ly để loại nước đi. Thường xuyên kiểm tra sự hoạt động của các bộ thở
silicagen, độ kín của máy biến áp. . .Đối với máy biến áp mới cần kiểm tra điện áp
đánh thủng trước khi đưa vào vận hành.
16.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ tăng làm dầu mau già. Nhiệt độ dầu trong vận hành tăng chủ yếu là
do thiết bị vận hành không bình thường hoặc do dầu già. Khi nhiệt độ tăng, dầu hấp
thụ nhiều không khí, tác dụng ôxy hóa do đó cũng tăng thêm và dầu càng già nhanh.
Khắc phục: Thường xuyên theo dõi nhiệt độ dầu của máy biến áp, kiểm tra các mối
nối dẫn điện, sự làm việc bình thường của các hệ thống làm mát.
16.2.4 Ảnh hưởng của không khí
Trừ trường hợp dùng biện pháp đặc biệt, trong vận hành, dầu khó mà tránh
được tiếp xúc với không khí. Ôxy trong không khí ôxy hóa dầu. Tăng bề mặt tiếp xúc
của dầu với không khí thì có thể tăng tốc độ ôxy hóa dầu nghĩa là làm dầu mau già.
Bọt khí làm giảm chất lượng vận hành của máy biến áp (tạo ra các phóng điện cục
bộ..).
Khắc phục: Để giảm bớt và ngăn ngừa sự tiếp xúc của ôxy trong không khí với máy
biến thế, ở một số nước dùng không khí đã khử ôxy cho vào máy biến áp hoặc bơm
khí nitơ vào đầy không gian phía trên của dầu trong máy biến áp. Hoặc dùng loại máy
biến áp có túi cao su nhằm cách ly tiếp xúc dầu máy biến áp với không khí.
16.2.5 Ảnh hưởng của việc bổ sung dầu
Việc bổ sung dầu không đúng qui trình làm cho chất lượng dầu trong máy
biến áp giảm đi (dầu bổ sung kém phẩm chất, trong quá trình bổ sung làm cho không
khí và hơi ẩm hấp thụ vào trong máy biến áp…). Hiện nay các loại dầu của các hãng
khác nhau có thể pha trộn được vì vậy chỉ còn lại vấn đề kiểm tra dầu trước khi pha
trộn và bổ sung đúng qui trình.
Khắc phục: Bổ sung dầu chất lượng tốt, thực hiện đúng qui trình bổ sung dầu.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
16.2.6 Ảnh hưởng của vật liệu cách điện rắn
Vật liệu cách điện rắn có loại không ảnh hưởng gì đối với dầu, có loại ảnh
hưởng với mức độ khác nhau đối với dầu. Kết quả thực nghiệm chứng minh rằng ảnh
hưởng rất lớn đối với dầu là chất cách điện loại sơn, rồi đến vật liệu xenlulo, cho nên
phải chú ý chọn vật liệu cách điện.
Khắc phục: Cấm không được dùng các sản phẩm có ảnh hưởng đến chất lượng dầu
như các loại sơn ôxyt vô cơ như sơn trắng (oxit chì), sơn nhụ ...dùng làm vật liệu trong
chế tạo và sửa chữa máy biến áp.
16.2.7 Ảnh hưởng của chế độ vận hành máy biến áp
Các trường hợp không bình thường như khi thiết bị vận hành quá tải, quá
nhiệt cục bộ, ngắn mạch cuộn dây v.v…Có thể làm giảm điểm chớp cháy của dầu,
tăng độ axít, tách ra các sản phẩm làm chất lượng dầu giảm đi nhiều. Cho nên khi thiết
bị phát sinh sự cố, phải thí nghiệm chất lượng dầu.
Khắc phục: Thực hiện đúng qui trình vận hành máy biến áp, tránh vận hành quá tải.
16.3 Các thử nghiệm hoá lý
Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng dầu:
Để đánh giá chất lượng dầu người ta dựa vào nhiều chỉ tiêu, các chỉ tiêu này
được đưa ra qua quá trình nghiên cứu, tính toán cũng như qua thực tế làm việc của
thiết bị có chứa dầu. Tùy thuộc vào đặc tính làm việc, đặc tính cấu trúc của thiết bị mà
chủng loại dầu được sử dụng cho thiết bị phải có chỉ tiêu phù hợp.
16.3.1 Tỷ trọng
Tỷ trọng của dầu được định nghĩa là tỷ số khối lượng của một đơn vị thể tích
dầu trên khối lượng của cùng một thể tích nước ở nhiệt độ quy định. Tỷ trọng dầu
được xác định theo tiêu chuẩn IEC 296.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
16.3.2 Độ nhớt (độ nhớt qui ước 0E hoặc độ nhớt động học cSt)
Độ nhớt của dầu ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tản nhiệt của dầu. Dầu có
độ nhớt càng cao thì khả năng tản nhiệt càng kém và ngược lại.
Độ nhớt động học được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D445.
Độ nhớt của dầu chịu ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng thì
độ nhớt giảm và ngược lại. Do dầu được sử dụng trong các thiết bị có khoảng nhiệt độ
vận hành thay đổi khá lớn cho nên yêu cầu dầu phải có độ nhớt tương đối ổn định
trong phạm vi nhiệt độ đó.
16.3.3 Nhiệt độ chớp cháy cốc kín (0C)
Nhiệt độ chớp cháy cốc kín của dầu là nhiệt độ mà tại đó hỗn hợp hơi dầu và
không khí ở trên mặt thoáng dầu bị bùng cháy khi có mồi lửa đưa vào.
Nhiệt độ chớp cháy được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D 93...
Trong các thiết bị điện mà dầu thường xuyên chịu nhiệt độ cao cục bộ (máy
cắt, bộ điều áp dưới tải của máy biến thế ...), các thành phần của dầu sẽ bị phân hủy
tạo ra các hyđrôcácbon có điểm cháy thấp, dẫn đến nhiệt độ chớp cháy của dầu giảm
đi và dễ sinh ra cháy nổ. Mặt khác do sự phân hủy các thành phần của dầu cho nên
chất lượng dầu sẽ bị thay đổi, do đó đây là một chỉ tiêu cơ bản để đánh giá chất lượng
của dầu máy biến thế.
16.3.4 Tạp chất cơ học
Tạp chất cơ học trong dầu cách điện thường được xác định theo phương
pháp trực quan. Đây là các loại tạp chất như tro, xơ sợi, kim loại,...lẫn vào trong dầu
trong quá trình vận chuyển, bảo quản và vận hành. Đây là một chỉ tiêu rất quan trọng
đánh giá chất lượng của dầu cách điện. Nó ảnh hưởng xấu đến hệ số điện môi, độ bền
điện, khả năng tản nhiệt của dầu. Ngoài ra các tạp chất như kim loại, bụi kim loại còn
làm cho dầu mau già do bị ôxy hóa.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Theo qui định đối với dầu trong các máy biến áp không được có tạp chất cơ
học nhìn thấy bằng mắt thường.
16.3.5 Chỉ số axít (mgKOH/g)
Chỉ số axít của dầu là số mg KOH cần thiết để trung hòa lượng axít có trong
1g dầu.
Chỉ số axit được xác định theo tiêu chuẩn IEC 296 hoặc phương pháp tự
động ASTM D 664...
Chỉ số axít trong dầu càng cao chứng tỏ lượng axít trong dầu càng lớn, lúc
đó sự ăn mòn kim loại của dầu càng nhanh đồng thời làm cho vật liệu cách điện
xenlulô bị xuống cấp và tạo ra các sản phẩm dễ làm hỏng dầu. Giới hạn của chỉ số axit
trong dầu máy biến áp được cho ở bảng dưới:
Trị số a xít (mgKOH /g) Công việc phải thực hiện < 0,1 Không cần xử lý
0,1 ÷ 0,2 Yêu cầu xử lý > 0,2 Có thể yêu cầu thay thế hoặc tăng cường xử lý dầu
16.3.6 Axít và kiềm hoà tan trong nước
Các Axít và kiềm hoà tan trong nước khi có mặt trong dầu sẽ làm dầu mau
già đồng thời chúng ăn mòn rất mạnh các chi tiết bằng kim loại, vật liệu xenlulô gây
ảnh hưởng lớn đến chất lượng dầu và thiết bị. Do đó yêu cầu không được có mặt các
axít và kiềm hoà tan trong nước ở trong dầu mới.
Độ axit và kiềm hoà tan trong nước được xác định theo tiêu chuẩn ΓOCT
6307-75
16.3.7 Độ ổn định ôxy hóa
Độ ổn định ôxy hóa đặc trưng cho khả năng của dầu chống lại tác dụng ôxy
hóa của ôxy trong không khí trong quá trình bảo quản và vận hành.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
Nếu dầu có độ ổn định ôxy hóa không tốt thì trong vận hành sẽ dễ bị ôxy hóa
và bị biến chất dưới tác động của nhiều nhân tố bên ngoài như không khí, nước, nhiệt
độ,...làm sản sinh ra nhiều axít và cặn dầu ảnh hưởng đến chất lượng thiết bị và độ tin
cậy vận hành.
Độ ổn định ôxy hoá được xác định theo tiêu chuẩn IP335 -89, ΓOCT 981-
75...
16.4 Thử nghiệm điện áp phóng (kV/2,5mm)
Để xác định cường độ cách điện của dầu người ta tiến hành thí nghiệm điện
áp xuyên thủng của dầu trong các thiết bị chuyên dùng như AИM 90, FOSTER ...
Nó được xác định theo nhiều tiêu chuẩn khác nhau như ΓOCT 6581-75,
IEC156...với các dạng điện cực khác nhau. Thông thường dùng điện cực hình nấm với
đường kính 36mm, bán kính cầu R=25mm, khoảng cách giữa hai điện cực
2,5±0,05mm.
Cường độ cách điện của dầu là một chỉ tiêu trọng yếu đảm bảo cho thiết bị
vận hành an toàn. Nước, tạp chất cơ học và nhiều nhân tố khác làm giảm cường độ
cách điện của dầu, do đó khi thí nghiệm cường độ cách điện ta có thể đánh giá được sự
nhiễm ẩm, nhiễm bẩn,...vv. của dầu.
16.4.1 Định nghĩa
Điện áp phóng của một mẫu dầu được xác định bằng điện áp phóng điện
giữa hai điện cực nhúng trong mẫu dầu thử nghiệm như hình vẽ (thông thường dùng
điện cực dạng hình nấm đường kính 36mm, bán kính cong R=25mm đặt cách nhau
2,5±0,05 mm)
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
Cốc thử dầu theo ΓOCT 6581-75
Việc lấy mẫu dầu có ý nghĩa rất lớn trong quá trình thí nghiệm. Kết quả đo
phụ thuộc rất lớn vào công tác lấy mẫu dầu, nhất là khi đo giá trị điện áp phóng điện
của dầu. Điểm cơ bản trong việc lấy mẫu là mẫu dầu phải đại diện cho chất lượng vốn
có của dầu trong thiết bị điện. Khi lấy mẫu phải chú ý bình lấy mẫu phải sạch, khô ráo
và phải chú ý tình hình thiết bị, thời gian lấy mẫu và khí hậu.
Trước khi bắt đầu công việc với thiết bị, cần phải nối đất thật tốt bằng 1 dây
dẫn đồng mềm có tiết diện không nhỏ hơn 4mm2.
Nghiêm cấm làm việc với thiết bị chưa được tiếp đất!
Chỉ được đặt bát đựng mẫu thử vào thiết bị hoặc lấy ra khỏi thiết bị sau khi
đã kiểm tra chắc chắn việc cắt nguồn của thiết bị.
Nghiêm cấm bật điện cao thế, nếu bát thử chưa có dầu cần thí nghiệm.
Kiểm tra điện áp nguồn của thiết bị thử và cấp nguồn cho thiết bị.
Kiểm tra khe hở giữa các điện cực của bát thử dầu bằng cử chuẩn theo tiêu
chuẩn cần thử nghiệm (thông thường điện cực nấm và khoảng cách là 2,5mm).
Chú ý: Không được sờ tay vào các điện cực.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
16.4.2 Chuẩn bị mẫu thử và bát thử
Trước khi thử nghiệm, nếu trước đó bát thử được bảo quản trong dầu thì tiến
hành kiểm tra bát thông qua thử điện áp phóng của mẫu bảo quản. Nếu điện áp phóng
khoảng >40V/2,5mm thì không cần sấy bát thử. Nếu điện áp phóng thấp thì cần phải
sấy bát trước khi sử dụng.
Điện thế đánh thủng của mẫu chất lỏng cách điện cần thử nghiệm xác định ở
nhiệt độ 15-350C, không khác với biệt với nhiệt độ nơi đặt thiết bị.
Trước khi thử lọ chứa mẫu phải được đậy kín, tránh tác động của ánh sáng
và đặt ở nơi tiến hành thử không ít hơn 30 phút. Nhiệt độ mẫu thí nghiệm không được
khác biệt với nhiệt độ nơi thí nghiệm và phải ở trong phạm vi 15-350C.
Lọ chứa mẫu phải được đảo ngược vài lần cẩn thận để những chất bẩn mẫu
được trộn đều trong toàn bộ thể tích mẫu. Khi làm điều này tránh rung lắc mạnh để
không có bọt khí đi vào mẫu. Sau đó dùng một ít chất lỏng này để tráng bát, làm sạch
điện cực (thực hiện 2 lần), tiếp theo rót cẩn thận vào bát đo đến mức quy định sao cho
dòng chất lỏng chảy theo vách của nó và không tạo bọt khí. Nếu có bọt khí cần loại trừ
bằng cách khuấy cẩn thận bằng đũa thủy tinh.
Trình tự tiến hành thí nghiệm
Mở nắp thiết bị, đặt bát chứa mẫu thử vào và đóng nắp lại. Để yên khoảng
10 phút.
Đối với một mẫu thử phải tiến hành 6 lần đánh thủng, theo chu trình: phóng-
khuấy-để yên 05 phút -phóng lại. Để khuấy dùng đũa thuỷ tinh hoặc que khuấy bằng
vật liệu không hoà tan trong dầu và không tạo xơ hoặc khuấy từ tự động. Khi khuấy
tránh tạo bọt khí trong mẫu thử.
Tiến hành xử lý kết quả theo mục 16.4.4 nếu đạt yêu cầu thì lấy kết quả là
giá trị trung bình của các lần phóng như đã nêu.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
16.4.3 Đánh giá và phân tích kết quả thí nghiệm
Giá trị trung bình của điện thế đánh thủng:
∑=
=n
iinp Unp
nU
1
_ 1
Với Unpi - Giá trị các lần phóng liên tiếp trên một mẫu thử, KV
n - Số lần đánh thủng.
Dung sai bình phương trung bình các giá trị điện thế đánh thủng được tính
bằng công thức:
)1(1
2
−
−
=∑
=
−
nn
UUn
ippi
uσ
Các giá trị điện thế đánh thủng phải tương ứng với các giá trị chuẩn của hệ
số biến thiên V được tính như sau:
V = σu .100/ −
npU
Nếu giá trị của hệ số biến thiên vượt quá 20%, nghĩa là trường hợp đó phải
tiến hành thêm 1 lần thử nữa, cũng tiến hành 6 lần đánh thủng sau đó lấy n=12.
Nếu hệ số biến thiên vẫn vượt quá 20% thì chất lượng của điện môi coi như
không đạt yêu cầu.
16.5 Thử nghiệm tang góc tổn hao điện môi Tgδ (%)
Đây là một chỉ tiêu quan trọng, thông qua giá trị của nó ta có thể đánh giá
được sự nhiễm bẩn, sự hư hỏng của mẫu dầu thí nghiệm mà bằng các thí nghiệm khác
ta không đánh giá được.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
Hệ số điện môi được xác định bằng nhiều tiêu chuẩn khác nhau, thông
thường dùng tiêu chuẩn IEC 247, ΓOCT 6581-75...
Dầu nếu được chế luyện tốt thì có giá trị Tgδ rất bé. Trong quá trình bảo
quản và vận hành, nếu trong dầu xuất hiện các sản phẩm như nước, các sản phẩm của
sự ôxy hóa dầu, các hạt keo tích điện, các sản phẩm hòa tan từ vật liệu cách điện rắn ...
thì giá trị Tgδ của dầu tăng cao.
Giá trị Tgδ của dầu ảnh hưởng trực tiếp đến Tgδ của giấy tẩm, ảnh hưởng
đến độ tin cậy vận hành của thiết bị điện cao thế và ngược lại vật liệu cách điện trong
chế tạo máy biến áp ảnh hưởng rất lớn đến giá trị Tg δ của dầu.
Giá trị Tg δ biến đổi rất nhanh theo nhiệt độ của dầu, nhiệt độ dầu tăng thì
giá trị Tg δ tăng và ngược lại, do đó người ta thường đánh giá giá trị Tg δ ở nhiệt độ
xác định (900C) và khi xác định giá trị Tg δ của dầu ngoài việc sử dụng loại đĩa đo tg
δ chuyên dùng còn phải sử dụng thêm bộ ổn định nhiệt độ.
16.6 Thử nghiệm hàm lượng ẩm dầu cách điện (Đơn vị đo ppm hoặc gam
/tấn)
Việc xác định hàm lượng nước cho phép ta đánh giá về mức độ chế luyện
dầu và chất lượng dầu. Dầu chế luyện càng tốt, chất lượng dầu càng cao thì nước hòa
tan càng ít, khả năng kết hợp với nước của loại dầu này kém cho nên nước lẫn vào
trong dầu (nếu có) sẽ bị tách ra và lắng xuống đáy thiết bị.
Hàm lượng nước được xác định bằng phương pháp chuẩn độ tự động Karl-
Fischer (theo tiêu chuẩn IEC 814).
Sự có mặt của nước trong dầu gây ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng dầu
như:
+ Làm giảm hệ số điện môi của dầu.
+ Làm ẩm vật liệu cách điện trong thiết bị.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
+ Nếu hàm lượng axít trong dầu tương đối cao thì dưới tác dụng xúc tác của
nước các kim loại trong thiết bị sẽ bị ăn mòn rất nhanh, làm dầu mau già và xuất hiện
nhiều cặn dầu.
16.7 Khái quát phương pháp phân tích sắc ký khí dầu cách điện
16.7.1 Cơ sở
Nhu cầu sử dụng điện ngày một tăng cao.
Yêu cầu chất lượng điện phục vụ ngày càng tốt hơn.
Quan điểm của ngành quản lý vận hành hệ thống điện với độ tin cậy, độ ổn
định và hiệu suất cao, phòng chống các sự cố, hư hỏng, tăng hiệu quả xây dựng.
Xuất phát từ các thực trạng này, việc cải tiến và nâng cao các công nghệ
chẩn đoán và dự báo quá trình già hoá của các máy biến áp đang vận hành là hết sức
cần thiết, đồng thời thiết lập các quy trình / quy phạm cho công tác bảo dưỡng các máy
biến áp trong đó có các thông tin về công nghệ mới nhất như: Thu thập các thông số
vận hành, công nghệ chẩn đoán .v.v...
16.7.2 Khái quát phương pháp phân tích sắc ký khí dầu cách điện
1. Tóm lược về quản lý bảo dưỡng bằng phương pháp phân tích khí hoà tan
trong dầu.
Đây là một trong những phương pháp bảo dưỡng các thiết bị ngâm dầu
(chẳng hạn các máy biến áp) đem lại hiệu quả cao, việc bảo dưỡng bằng phương pháp
phân tích thành phần khí trong dầu được các Công ty điện lực sử dụng và nó rất hữu
ích trong việc phòng chống các sự cố.
Về phương pháp đánh giá, cần phải nghiên cứu mối liên hệ giữa các mặt của
các hiện tượng bất thường bên trong với khí phát sinh từ các kết quả phân tích khí.
Về phương pháp chẩn đoán, sử dụng sơ đồ chẩn đoán hiện tượng bất thường
dựa trên tỉ phần hỗn hợp khí. Trong sơ đồ chuẩn đoán, trạng thái thiết bị được chia
thành: quá nhiệt, phóng điện, phóng điện vầng quang tuỳ theo trị số năng lượng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
2. Cách thức tiến hành phân tích khí hoà tan trong dầu
Để đánh giá và chẩn đoán các hiện tượng bất thường trong máy biến áp, cần
phải tiến hành theo các bước dưới đây:
Lấy mẫu dầu từ máy biến áp
Phân tách các thành phần khí trong dầu.
Phân tích khí đã được phân tách bằng thiết bị phân tích sắc phổ khí
Đánh giá kết quả phân tích
Lấy mẫu dầu
Lấy mẫu dầu thường được lấy từ van thùng chính của máy biến áp. Có thể sử
dụng bình kim loại, chai lọ hoặc sy-ranh thuỷ tinh (dạng bơm tiêm) để chứa dầu.
Phân tách khí:
- Phương pháp không gian hơi: ở nhiệt độ và áp xuất nhất định có một cân
bằng giữa nồng độ của các chất phân tích trong pha khí và phần hơi bên trên lọ mẫu.
Khi xác định được nồng độ pha hơi sẽ xác định được nồng độ trong pha lỏng.
- Phương pháp này khác với phương pháp truyền thống bóc tách khí bằng
đuổi khí và hút chân không.
Phân tích mẫu:
Các thiết bị chính được sử dụng để phân tích sắc phổ khí là thiết bị dò kiểu
nhiệt dẫn TCD (Thermal Conductivity type Detector) và thiết bị dò kiểu ion-hoá bằng
lửa (đốt cháy) hyđrô FID (hydrogen Flame Ionization type Detector).
16.7.3 Quản lý bảo dưỡng bằng phương pháp phân tích khí hoà tan trong Đối
tượng
Việc phân tích khí hoà tan trong dầu được sử dụng cho các thiết bị ngâm
dầu: các máy biến áp lực, các cuộn kháng. Các thiết bị ngâm dầu khác như các máy
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 16
biến áp tự dùng, các bộ biến đổi đo lường (máy biến điện áp đo lường, máy biến dòng
điện), sứ đầu vào .v.v. cũng được chẩn đoán trên cơ sở tiêu chuẩn này khi cần.
Khoảng thời gian
Dưới đây là khoảng thời gian cho việc tiến hành phân tích khí hoà tan trong
dầu:
Đo lần đầu
1 ~ 3 tháng sau khi đưa vào vận hành.
Cần nói thêm ở đây là việc phân tích này được thực hiện đối với dầu đang
làm việc. Hơn nữa, trước khi đưa vào vận hành, tuỳ vào điện áp danh định của thiết bị
mà tiến hành đo một cách phù hợp.
Đo định kỳ
1 ~ 3 năm / lần
Chu kỳ này được xác định tuỳ theo điện áp danh định của thiết bị, môi
trường sử dụng v.v.
Lần đo kế tiếp
Trong trường hợp, khi tiến hành phân tích khí hoà tan trong dầu mà có phán
đoán ở mức cảnh báo hoặc bất thường hoặc khi tiến hành kiểm tra bên trong hoặc khi
sửa chữa thì cần phải rút ngắn khoảng thời gian tiến hành lần đo kế tiếp.
Đo đột xuất
Đo đột xuất được thực hiện khi bảo vệ phát hiện có hiện tượng bất thường
hoặc khi cần thiết để phục vụ cho việc duy tu bảo dưỡng.
Ví dụ: tại thời điểm có dòng điện sự cố hoặc thiết bị bị quá tải…
Các loại khí cần phân tích:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 17
Dưới đây là 9 loại khí được phân tích:
O2 (ôxy), N2 (nitơ), H2 (hyđro), CH4 (mêtan), C2H6 (êtan), C2H4 (êtylen),
C2H2 (axêtylen), CO (cacbon monoxit), CO2 (cacbon đioxit)
Ngoài ra, các khí hyđrocacbon khác (C3-, C4-...) sẽ được phân tích khi cần.
Biểu diễn thông số phân tích
Thành phần khí trong dầu sẽ được biểu thị bằng tỷ lệ thể tích khí trong dầu,
đơn vị phần triệu được dùng làm đơn vị tính và nó thường được viết tắt là [ppm].
Tổng lượng khí là tổng hàm lượng tất cả các loại khí được liệt kê ở mục (3)
trong đó có O2, N2 và CO2. Mặt khác, tổng lượng khí cháy (Total Combustible Gas-
TCG) là tổng hàm lượng các khí H2, CH4, C2H6, C2H4, C2H2 và CO.
Các hiện tượng bất thường bên trong và khí phát sinh
Nguyên nhân gây ra sự phát sinh khí trong dầu
Bảng 16.1 Dạng sự cố bên trong và khí phát sinh
Dạng sự cố bên trong Khí đặc trưng(điển hình) Quá nhiệt dầu cách điện H
2, CH
4, C
2H
6, C
2H
4, C
2H
2
Quá nhiệt trong vật liệu cách điện được ngâm hoàn toàn trong dầu
H2, CH
4, C
2H
6, C
2H
4, C
2H
2, CO, CO
2
Phóng điện trong vật liệu cách điện H2, CH
4, C
2H
4, C
2H
2
Phóng điện trong vật liệu cách điện được ngâm hoàn toàn trong dầu
H2, CH
4, C
2H
4, C
2H
2, CO, CO
2
Bảng 16.2 Dạng sự cố và các ví dụ minh họa
Dạng sự cố Ví dụ minh hoạ
Phóng điện vầng quang (Phóng điện năng lượng cao)
-Phóng điện năng lượng cao do ngắn mạch hoặc chạm đất trong các cuộn dây -Sự đánh thủng cách điện trong dầu -Ngắn mạch trong mạch điện hạ áp và đứt dây nối đất - Khép mạch kín trong dây dẫn [như bu-lông lõi từ và vòng đai gần luồng từ thông chính]
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 18
Phóng điện (Phóng điện năng lượng trung bình)
-Phóng điện vầng quang do các điện tử tự do, lỏng vòng đệm hoặc các đầu nối của các dây dẫn -Phóng điện bề mặt trên đai buộc của vật cách điện hoặc trụ đỡ và trên miếng chêm của các cuộn dây -Phóng điện trong dầu giữa các tiếp điểm của bộ điều áp (bộ chuyển nấc)
Phóng điện cụ bộ (Phóng điện năng lượng thấp)
-Phóng điện ở khoảng trống do dầu thấm không đều -Phóng điện do giấy cách điện có độ ẩm cao -Dòng điện nhiễm
Quá nhiệt (Cao)
-Dòng điện tuần hoàn lớn ở vỏ hoặc ở lõi -Mạch khép kín trong lá thép silic. -Phát nóng cục bộ trong các cuộn dây - Tiếp điểm của bộ điều áp (bộ chuyển nấc) bị khuyết tật
Quá nhiệt (Trung bình)
-Các khuyết tật ở chỗ nối giữa các thanh dẫn, các tiếp điểm của bộ điều áp hoặc mối nối giữa đầu bắt dây của sứ và cáp. -Lớp phủ cách điện của các dây dẫn song song trong cuộn dây bị trầy, xước.
Quá nhiệt (Thấp) -Quá tải -Tắc nghẽn sự lưu thông dầu trong dây quấn -Từ thông tản qua khung kẹp lõi thép
16.8 Qui trình lấy mẫu dầu để phân tích và thử nghiệm
16.8.1 Ý nghĩa của việc lấy mẫu dầu
Kết quả thí nghiệm dầu có chính xác hay không một phần phụ thuộc vào việc
lấy mẫu. Nếu lấy mẫu không đúng phương pháp sẽ làm sai lệch kết quả phân tích, xử
lý sai gây ra lãng phí.
16.8.2 Các điều kiện cần chú ý khi lấy mẫu
Thời tiết:
Khi lấy mẫu các thiết bị ngoài trời, chỉ nên lấy mẫu trong điều kiện thời tiết
nắng ráo và độ ẩm môi trường ở nơi lấy mẫu thấp (<75%), phải có biện pháp che chắn
khi có nhiều gió, bụi. Nếu điều kiện bắt buộc phải lấy mẫu ở thời tiết xấu thì phải có
biện pháp che chắn và làm khô ráo nơi lấy mẫu.
Dụng cụ lấy mẫu:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 19
Các dụng cụ, bình đựng mới sử dụng hoặc bẩn phải được rửa sạch bằng xà
phòng sau đó rửa kỹ bằng nước cất cho đến khi dung dịch rửa là trung tính (kiểm tra
bằng Phenolphtalein và Metyl da cam), sau đó sấy khô trong lò sấy ở nhiệt độ 1000C ít
nhất 4 giờ. Các dụng cụ bằng nhựa, chất dẻo thì sấy ở 700C trong thời gian tối thiểu 01
giờ.
Các bình lấy mẫu sau khi sấy phải đậy nắp ngay và để nguội.
Các dụng cụ, bình mẫu thường xuyên sử dụng thì phải đặt trong hộp đựng
sạch sẽ, khô ráo.
Nơi lấy mẫu:
Nhiệt độ của bình, dụng cụ lấy mẫu và nơi đặt thiết bị cần lấy mẫu không
được chênh nhau quá 50C (khi ở nơi khác đến lấy mẫu, tốt nhất là nên để chai ở nơi
lấy mẫu khoảng 30 phút trước khi lấy mẫu).
Cách lấy mẫu vào bình đựng:
Luôn cho dòng dầu chảy ổn định (không bắn tung tóe) theo thành bình.
Riêng lấy mẫu để phân tích hàm lượng khí hoà tan trong dầu bằng syranh
không được có bọt khí trong dụng cụ đựng mẫu.
16.8.3 Các bước lấy mẫu
a-Công tác chuẩn bị:
Kiểm tra thiết bị đã cắt điện, cách ly hoàn toàn với các nguồn điện áp khi lấy
mẫu trong thiết bị điện.
Đối với các thiết bị không cắt điện được mà cần phải lấy mẫu thì phải kiểm
tra đảm bảo an toàn cho người lấy mẫu trước khi thực hiện công việc.
Xác định vị trí van lấy mẫu trên thiết bị hoặc trên téc, phuy.
Kiểm tra kích thước van lấy mẫu và chuẩn bị dụng cụ lấy mẫu phù hợp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 20
Ghi các thông tin cần thiết lên bình lấy mẫu: Tên thiết bị, ký hiệu vận hành...
b-Tiến hành lấy mẫu:
Lấy mẫu trong thiết bị điện hoặc thùng chứa có van lấy mẫu:
(Lưu ý: Phải kiểm tra tình trạng van lấy mẫu còn làm việc được không trước
khi tiến hành lấy mẫu. Nếu thiết bị hoặc thùng chứa có áp lực âm, cần phá chân không
trước khi lấy mẫu)
Mở nắp đậy van (nếu có), dùng vải không sợi lau sạch các chất bẩn, nước,...
ở van.
Xả một lượng dầu qua van để loại bỏ các cặn bẩn ở van đồng thời xem xét
trong dầu có lẫn nước tự do không. Lượng dầu xả tùy thuộc vào lượng dầu có trong
thiết bị, thông thường xả khoảng 0, 5 lít.
Lấy mẫu phân tích các tính chất Hóa lý:
Lượng mẫu cần lấy: 1,5-2,0 lít.
Lấy mẫu theo sơ đồ Hình 11.2. Gắn ống lấy mẫu vào van lấy mẫu, mở chậm
van để dầu đẩy hết khí trong ống đồng thời làm sạch ống. Sau đó lấy vào bình khoảng
1/10 lít và tráng đều, dầu sau khi tráng xả vào xô đựng. Thực hiện việc tráng rửa chai
hai lần sau đó lấy mẫu vào bình đã tráng.
Lấy mẫu để phân tích hàm lượng khí hòa tan trong dầu:
(Tuỳ thuộc vào lượng mẫu yêu cầu của thiết bị thí nghiệm)
Lấy mẫu phân tích hàm lượng khí bằng syranh:
Lượng mẫu cần lấy: 36ml lấy vào 2 syranh, mỗi syranh 18ml.
Gắn ống lấy mẫu sử dụng cho việc lấy mẫu dầu để phân tích hàm lượng khí
(có van 3 ngã, một ngã gắn với ống lấy mẫu, một ngã gắn vào syranh, một ngã để xả
dầu ra ngoài).
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 21
Thực hiện các bước thao tác tuần tự a,b,c,d,c,d, e theo sơ đồ Hình 16.2.
Lấy mẫu phân tích hàm lượng khí bằng chai theo sơ đồ Hình 16.1.
Chú ý: Không để khoảng trống trong lọ mẫu sau khi kết thúc lấy mẫu.
Lấy mẫu trong phuy:
Để phuy yên tĩnh vài giờ trước khi lấy.
Lấy mẫu bằng dụng cụ chuyên dùng để lấy mẫu dầu trong phuy (ống thuỷ
tinh dài 1m, đường kính 2, 5cm thon hai đầu).
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 22
Ống phải được tráng rửa 2 lần bằng dầu lấy mẫu. Sau đó cắm ống theo
hướng thẳng đứng đến cách đáy phuy 10cm. Chờ cho dầu dâng lên ngang bằng mức
dầu trong phuy, bịt đầu ống, lấy ra và nạp vào bình đựng mẫu theo cách lấy dầu vào
bình. Làm như vậy cho đến khi lấy đủ lượng mẫu yêu cầu.
16.9 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả điện áp phóng của mẫu dầu và biện
pháp khắc phục
16.9.1 Nhiệt độ mẫu dầu
Dầu cách điện sạch thì nhiệt độ không ảnh hưởng lớn đến kết quả điện áp
phóng của dầu. Nhưng khi dầu có chứa các tạp chất nhất là nước thì điện áp phóng Uf
phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ mẫu.
Giải thích: ở nhiệt độ thấp (vào khoảng ≤ 500C) nước lẫn trong dầu phần nhiều ở
dạng lơ lửng dễ dàng phân cực tạo cầu nối dưới tác dụng của điện trường nên điện áp
phóng điện thấp. Khi nhiệt độ tăng lên khả năng hòa tan của nước vào trong dầu cũng
tăng lên, lúc này nước ở dạng liên kết nên điện áp phóng cũng tăng lên; Uf đạt giá trị
cực đại. Khi nhiệt độ tăng cao hơn 800C nước bị bốc hơi mạnh và sôi lên tạo thành
nhiều bọt khí trong dầu. Bọt khí dễ bị ion hóa và phóng điện nên điện áp phóng của
dầu giảm thấp. Đường cong biểu diễn quan hệ giữa điện áp phóng và nhiệt độ dầu như
hình vẽ trên.
F Khắc phục: trong quá trình lọc dầu nên lấy mẫu dầu ở hai nhiệt độ 300C và 800C,
nếu điện áp phóng của hai mẫu này xấp xỉ nhau là việc lọc dầu đạt yêu cầu.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 23
16.9.2 Tạp chất cơ học
Các sợi tơ nhỏ thường tạo thành cầu nối giữa 2 điện cực dễ dàng gây phóng
điện làm cho Uf giảm thấp.
F Khắc phục: Hạn chế dùng vải để lau điện cực và bề mặt phía trong của van lấy
mẫu nhằm tránh các sợi tơ trong vải bám vào, đồng thời dùng dầu sạch để tráng bát lấy
mẫu nhiều lần. Nên dùng giấy không xơ lau điện cực và sau khi lau nên sấy khô điện
cực.
16.9.3 Độ ẩm môi trường
Khi môi trường bên ngoài ẩm nghĩa là hơi nước trong không khí nhiều thì
nước dễ xâm nhập vào trong mẫu dầu và làm ẩm các điện cực nên Uf giảm thấp.
F Khắc phục: không lấy mẫu khi trời mưa gió hoặc trước 8 giờ sáng (trong những
trường hợp này thường độ ẩm không khí là khá cao). Nên lấy mẫu khi độ ẩm môi
trường ≤ 70% hoặc dùng những biện pháp che chắn và dụng cụ lấy mẫu đặc biệt để
tránh hơi ẩm xâm nhập vào dầu. Khi không di chuyển nên bảo quản bát và điện cực
trong dầu cách điện tốt.
16.9.4 Bọt khí hòa tan trong dầu
Khi lấy mẫu lúc trời ẩm, không khí ẩm xâm nhập vào sẽ có cả nước lẫn
không khí hoặc các loại dầu trong thiết bị khi lấy ra có lẫn nhiều bọt khí (như dầu của
máy cắt BMT của Nga) thì điện áp phóng sẽ giảm thấp.
F Khắc phục: khi lấy mẫu và khi rót dầu vào bát thử dầu phải chú ý không cho dòng
dầu tạo thành bọt khí; lấy mẫu theo các điều kiện ở mục (c) đã nói ở trên. Đối với loại
dầu có nhiều bọt khí như dầu Máy cắt BMT thì phải có đủ thời gian cho khí lắng hết
mới thực hiện thí nghiệm.
16.9.5 Khoảng cách điện cực, dạng điện cực
Các dạng điện cực khác nhau với cùng khoảng cách như nhau thì Uf sẽ khác
nhau; khi khoảng cách giữa 2 điện cực nhỏ hơn thì Uf sẽ giảm thấp (trong thực tế
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 24
thường dùng loại điện cực dạng nấm với khoảng cách tiêu chuẩn là 2,5mm). Ở những
điểm điện cực không phẳng, có vết xước, gỉ tạo nên những đỉnh nhọn làm cho điện
trường không đều; kết quả là Uf giảm thấp.
F Khắc phục: thường xuyên bảo quản tốt bát thử dầu, sử dụng đúng loại điện cực, vệ
sinh bề mặt điện cực và kiểm tra khoảng cách giữa 2 điện cực trước khi thí nghiệm,
không dùng các vật cứng cọ xát vào điện cực.
16.9.6 Chế độ khuấy mẫu dầu khi thử nghiệm
Mỗi khi mẫu dầu phóng điện sẽ tạo nên các sản phẩm phân hủy nằm giữa 2
điện cực làm cho các lần phóng điện sau cho kết quả không chính xác.
F Khắc phục: Giữa 2 lần phóng nên khuấy dầu (bằng đũa thuỷ tinh hoặc tự động) để
đưa các sản phẩm phụ đi vào vùng dầu khác tạo nên sự đồng nhất của dầu trong bát
thử. Đồng thời cần luôn luôn rót đủ lượng dầu đã qui định trong bát thử.
16.9.7 Tốc độ tăng điện áp
Khi tốc độ tăng điện áp lớn quá thì không đủ thời gian tạo cầu nối giữa 2
điện cực nên Uf cao; kết quả không chính xác.
F Khắc phục: Phải đặt tốc độ tăng điện áp đúng với phương pháp thí nghiệm áp
dụng. Thông thường tốc độ tăng điện áp là 2KV/s.
16.9.8 Điện áp thử
Khi điện áp thử là điện áp pha lấy từ hệ thống 3 pha không đối xứng có khả
năng xuất hiện các sóng hài bậc 3 làm giảm Uf của dầu.
F Khắc phục: nếu có điều kiện nên dùng điện áp dây để thử hoặc lấy nguồn 1 pha ở
lưới đối xứng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 25
16.10 Khối lượng tiêu chuẩn thử nghiệm dầu cách điện trong lắp mới và định
kỳ của các thiết bị điện
16.10.1 Khối lượng thử nghiệm dầu trong lắp mới và trong định kỳ
Bảng 16.3 Các đặc tính hóa, lý của dầu MBA ABB mới cung cấp từ nhà
phân phối
Yêu cầu Đặc tính Đơn vị ABB Power Oy IEC 296 Tạp chất cơ học mg/dm3 ≤ 5,0 --- Hàm lượng nước g/t ≤ 50 (≤ 30 ) Điện áp phóng KV/2,5mm ≥ 30 ≥ 30
Chỉ số axít mgKOH/g ≤ 0,02 ≤ 0,02 Sức căng bề mặt 10-3 N/m ≥ 40 ( ≥ 40 ) Tỷ trọng ở 200C g/cm ≤ 0,895 ≤ 0,895 Độ nhớt ở 200C
400C
cSt
cSt
20,0
---
---
≤ 11 Nhiệt độ chớp cháy 0C ≥ 140 ≥ 130
Hàm lượng chất ức chế *) % 0,3 --- Hàm lượng chất thơm % CA ≤ 11 --- Hệ số tổn hao ở 900C 0/00 ≤ 5,0 ≤ 5,0
*) Nếu dầu có chất ức chế được sử dụng.
Tuy nhiên, dầu đáp ứng các yêu cầu nêu trên chưa thể sử dụng được trong
MBA. Đầu tiên dầu phải được lọc và xử lý chân không. Điều này cải thiện cường độ
cách điện và hàm lượng nước, tạp chất trong dầu được giảm thấp. Dầu sử dụng trong
các MBA ABB Power Oy’s sau khi xử lý có các giá trị tiêu biểu sau:
Đặc tính Đơn vị Giá trị Tạp chất cơ học ( > 7µm ) N0 /l < 3000
Hàm lượng nước g/t ≤ 2 Điện áp phóng KV/2,5mm > 80
Hệ số tổn hao ở 900C 0/00 < 2,0
Trước khi đổ vào MBA, dầu còn được xử lý tại trạm nếu điện áp phóng thấp
hơn 60 kV/2,5mm, hàm lượng nước lớn hơn 10mg/dm3 hoặc mức tạp chất (>7µm) cao
hơn 15000 phần mỗi lít.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 26
Chú ý: Nếu dầu MBA được vận chuyển bằng các phuy thì phải luôn lọc dầu trước khi nạp vào MBA.
Bảng 16.4 Tiêu chuẩn dầu cách điện gốc khoáng không kháng ôxy hoá
(296 IEC 1982)
Các giá trị giới hạn TT Đặc tính Loại 1 Loại 2 Loại 3 1 Độ nhớt động học, mm2/s ở 400C ≤ 16,5 ≤ 11,0 ≤ 3,5 ở -150C ≤ 800 ở -300C ≤ 1800 ở -400C ≤ 150
2 Nhiệt độ chớp cháy, 0C ≥ 140 ≥ 130 ≥ 95 3 Nhiệt độ đông đặc, 0C ≤ -30 ≤ -45 ≤ -60 4 Hình thức Trong , không có cặn và các chất lơ lửng 5 Tỷ trọng ở 200C, Kg/dm3 ≤ 0,895 6 Chỉ số axít, mgKOH/g ≤ 0,03 7 Lưu huỳnh ăn mòn Không ăn mòn 8 Hàm lượng nước, g/T Không đặt ra tiêu chuẩn khi giao hàng 9 Phụ gia chống ôxy hóa Không tìm thấy
10 Độ ổn định ôxy hóa:
Chỉ số axít mgKOH/g Cặn , % khối lượng
0,40
≤ 0,10
11 Điện áp đánh thủng, KV
Khi giao hàng Sau khi xử lý
30
≥ 50
12 Hệ số tổn thất điện môi ở 900C và 40-60 Hz
≤ 0,005
Bảng 16.5 Tiêu chuẩn dầu cách điện gốc khoáng kháng ôxy hoá
(296 IEC 1982)
Các trị số giới hạn TT Đặc tính Loại 1 Loại 2 Loại 3 1 Độ nhớt động học, mm2/s ở 400C ≤ 16,5 ≤ 11,0 ≤ 3,5 ở -150C ≤ 800 ở -300C ≤ 1800 ở -450C ≤ 150
2 Nhiệt độ chớp cháy, 0C ≥ 140 ≥ 130 ≥ 95 3 Nhiệt độ đông đặc, 0C ≤ -30 ≤ -45 ≤ -60
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 27
4 Hình thức Trong , không có cặn và các chất lơ lửng 5 Tỷ trọng ở 200C, Kg/dm3 ≤ 0,895 6 Chỉ số axít, mgKOH/g ≤ 0,03 7 Lưu huỳnh ăn mòn Không ăn mòn 8 Hàm lượng nước, g/T Không đặt ra tiêu chuẩn khi giao hàng
9 Phụ gia chống ôxy hóa Loại và hàm lượng phụ gia được qui định giữa nhà cung cấp và đơn vị sử dụng
10 Độ ổn định ôxy hóa: Đến nay chưa qui định các trị số giới hạn
11 Điện áp đánh thủng, KV
Khi giao hàng Sau khi xử lý
30
≥ 50
12 Hệ số tổn thất điện môi ở 900C và 40-60 Hz
≤ 0,005
Hiện tại đối với các thiết bị có hướng dẫn sử dụng kèm theo thì áp dụng theo
nhà chế tạo, đối với các thiết bị không có hướng dẫn thì áp dụng theo tiêu chuẩn vận
hành máy biến thế do Tổng công ty biên soạn ( “Quy trình vận hành và sửa chữa máy
biến áp” do EVN ban hành kèm theo Quyết định số 623ĐVN/KTNĐ ngày
23/05/1997). Cụ thể như sau:
Điều 1: Đối với những máy biến áp mới đưa vào vận hành cần lấy mẫu dầu thử
nghiệm theo các thời hạn sau:
-Với máy biến áp 110KV, sau khi đóng điện 10 ngày, một tháng, tiếp theo như điều 3.
-Với máy biến áp 220KV trở lên, sau khi đóng điện 10 ngày, một tháng, 3 tháng, tiếp theo như điều 3.
Mẫu dầu được thử theo các mục từ 1 đến 6 và mục 10 của phụ lục 1. Riêng với các máy biến áp có bảo vệ dầu bằng khí Nitơ hoặc màng chất dẻo cần thử bổ sung thêm mục 11.
Điều 2: Trong giai đoạn đầu mới vận hành Máy biến áp cần tiến hành phân tích sắc tố
khí hòa tan trong dầu trong thời hạn sau:
-Sau 6 tháng với Máy biến áp 110KV công suất dưới 60000KVA.
-Sau 3 ngày, một tháng, 3 tháng, 6 tháng với máy biến áp 110KV công suất từ 60000KVA trở lên và tất cả các máy biến áp 220-500KV.
Điều 3: Dầu máy biến áp trong vận hành phải được lấy thử mỗi năm một lần.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 28
Ngoài ra sau các lần đại tu, sau khi phát hiện tình trạng bất thường cần phải thử mẫu dầu đột xuất.
-Nếu xuất hiện khí cháy được trong rơle hơi thì cần xác định lại điểm chớp cháy của dầu.
-Dầu phải đạt các tiêu chuẩn của Bảng 16.6.
Điều 4: Việc lọc dầu và lấy mẫu dầu có thể tiến hành khi máy biến áp đã được cắt điện
hoặc khi máy đang vận hành. Những việc đó do nhân viên trực ca làm hoặc do những
nhân viên khác làm (tối thiểu 2 người) dưới sự giám sát của nhân viên trực ca, với điều
kiện là lúc đó trong lưới có điểm trung tính cách điện không có chạm đất.
-Khi lọc dầu máy biến áp đang làm việc thì rơ le hơi chỉ để ở vị trí "phát tín hiệu", còn bảo vệ rơ le khác thì vẫn phải để ở vị trí sẵn sàng cắt máy biến áp đó.
Điều 5: Để kéo dài thời hạn sử dụng dầu máy biến áp cần chú ý thay thế hạt hấp phụ
trong các bình xi phông nhiệt và hạt hút ẩm trong bình thở của máy.
-Lần thay hạt hấp phụ đầu tiên tiến hành một năm sau khi đưa máy vào vận hành và sau đó cần phải thay khi trị số axít trong dầu đạt tới 0,1mgKOH/g hoặc khi hàm lượng axít hòa tan trong nước lớn hơn 0,014mgKOH.
-Hạt hút ẩm trong bình thở máy biến áp cần phải thay khi màu chỉ thị đổi từ xanh sang hồng nhưng ít nhất cũng phải thay 6 tháng một lần.
-Độ ẩm của hạt hấp phụ trước khi nạp vào bình lọc không vượt quá 5%.
Điều 6: Trường hợp cần bổ sung dầu máy biến áp mà không rõ gốc dầu trong máy
hoặc không có loại dầu cùng gốc thì phải tuân theo nguyên tắc sau:
-Đối với những máy có công suất dưới 1000KVA, điện áp từ 10KV trở xuống được phép bổ sung bằng dầu gốc bất kỳ, với điều kiện dầu bổ sung phải đạt các tiêu chuẩn thí nghiệm theo Phụ lục 1 và tổng lượng dầu bổ sung trong suốt quá trình vận hành không vượt quá 10% lượng dầu trong máy.
-Đối với những máy biến áp có công suất 6300KVA và cấp điện áp từ 35KV trở xuống được bổ sung dầu khác gốc với điều kiện:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 29
-Dầu bổ sung đạt mọi tiêu chuẩn thí nghiệm theo Bảng 16.6.
Hỗn hợp dầu bổ sung và dầu trong máy được thử kháng ôxy hóa và đạt tiêu chuẩn theo Bảng 16.6. Tỉ lệ pha trộn khi thử kháng ô xy hóa bằng tỉ lệ bổ sung dầu trong thực tế.
Hỗn hợp dầu bổ sung và dầu trong máy phải có trị số tg δ thấp hơn và độ ổn định kháng ôxy hóa tốt hơn so với các trị số tương ứng của một loại dầu xấu nhất khi chưa pha trộn.
-Đối với những máy biến áp có cấp điện áp 110kV trở lên, việc pha trộn dầu biến áp do cấp trên quyết định.
Bảng 16.6 Tiêu chuẩn dầu máy biến áp
STT Hạng mục thí nghiệm Dầu trong máy mới
Dầu trong vận hành
Điện áp chọc thủng KV /2,5mm Dưới 15 KV ≥ 30 ≥ 25
15 đến 35 KV ≥ 35 ≥ 30 Dưới 110 KV ≥ 45 ≥ 40
110 đến 220 KV ≥ 60 ≥ 55
1
500 KV ≥ 70 ≥ 60 Tg góc tổn thất điện môi ( % )
ở 200C ≤ 0,2 ≤ 1 2 ở 900C ≤ 2,2 ≤ 7
3 Trị số axít trong dầu ( mgKOH/g ) ≤ 0,02 ≤ 0,25
4 Axít và kiềm hòa tan trong nước (mgKOH/g ) Không có ≤ 0,1
5 Tạp chất cơ học ( % khối lượng) Không có Không có
6 Nhiệt độ chớp cháy cốc kín ( 0C ) ≥ 135 Giảm không quá
50C so với lần phân tích trước
7 Khối lượng cặn ( % )
Trị số Axít sau ôxy hóa ( mgKOH/g )
≤ 0,01 ≤ 0,1
Không thử Không thử
8 Chỉ số Natri ≤ 0,4 Không thử
9 Độ nhớt động (cSt)
ở 200C ở 500C
≤ 28 ≤ 9
Không thử Không thử
10 Hàm lượng nước ( ppm ) ≤ 10 ≤ 25
11 Hàm lượng khí hòa tan ( % )
220 đến 330KV 500KV
≤ 1,0 ≤ 0,5
≤ 2,0 ≤ 2,0
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 30
Ghi chú: - Mục 11 chỉ tiến hành đối với các máy biến áp có bảo vệ bằng màng chất dẻo hoặc Nitơ. Trong trường hợp có các thiết bị khử khí dầu đạt tới chân không trên 759 mmHg trong khoảng chân không thì không cần kiểm tra hạng mục này.
-Mục 10 chỉ kiểm tra đối với các máy biến áp có bảo vệ bằng màng chất dẻo. Đối với các máy biến áp không có bảo vệ bằng màng chất dẻo, cấp điện áp từ 100-150KV cũng nên kiểm tra hàm lượng nước. Đối với các máy loại này hàm lượng nước cho phép không quá 20ppm.
-Mục 2 chỉ bắt buộc đối với các máy biến áp từ 110KV trở lên.
-Việc kiểm tra giản đơn dầu cách điện chỉ bao gồm các mục 1, 3, 4, 5 và 6.
-Đối với dầu biến áp Tây âu khi đưa vào vận hành: Tg góc tổn thất điện môi
ở 900C cho như sau:
-Điện áp ≤ 110 kV : Tgδ ≤ 1,5 %
-Điện áp > 110 kV : Tgδ ≤ 1 %
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 17 Cách điện thể khí
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
17 Cách điện thể lỏng............................................................................................... 1
17.1 Đặc điểm và tính chất của khí SF6................................................................ 1 17.2 Việc bảo dưỡng khí SF6 ............................................................................... 2
17.2.1 An toàn khi làm việc với khí SF6........................................................... 2 17.2.2 An toàn khi nạp khí SF6 ........................................................................ 2 17.2.3 An toàn trong bảo quản khí SF6............................................................. 3 17.2.4 Khối lượng kiểm tra SF6 đối với các máy cắt trong lắp mới và định kỳ . 3
17.2.4.1 Khối lượng kiểm tra SF6 đối với các máy cắt trong lắp mới ........... 3 17.2.4.2 Khối lượng kiểm tra SF6 đối với các máy cắt trong định kỳ ........... 5
17.3 Hướng dẫn tính toán và nạp khí SF6 cho các máy cắt SF6 ............................ 5 17.3.1 Một số ký hiệu....................................................................................... 5 17.3.2 Các đại lượng áp lực thường dùng trong tính toán áp lực khí SF6.......... 5 17.3.3 Tính toán áp lực nạp theo giản đồ .......................................................... 6 17.3.4 Qui trình nạp khí SF6 ............................................................................ 8
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
17 Cách điện thể lỏng
17.1 Đặc điểm và tính chất của khí SF6
a. Khí SF6 là khí trơ, không màu, không mùi, không cháy, không độc hại và
bền hóa học. Khối lượng riêng 146 (nặng gấp 5 lần không khí). Ở áp lực khí quyển
cường độ điện môi gấp 2,6 lần không khí ở cùng áp lực.
Cấu trúc của khí SF6 như sau:
b. Các hợp chất của khí SF6 có tốc độ khử ion rất cao, có khả năng khôi
phục cường độ cách điện nhanh và chịu được tốc độ tăng điện áp cao. Khả năng cách
điện và dập hồ quang của thiết bị đóng cắt dùng khí SF6 lớn hơn không khí rất nhiều.
Cường độ cách điện của thiết bị dùng khí SF6 chỉ phụ thuộc vào mật độ khí (khối
lượng trong một đơn vị thể tích đã cho). Người ta kiểm tra mật độ khí SF6 thông qua
đo áp lực. Áp lực (đọc trên đồng hồ) phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường và độ cao mặt
nước biển.
c. Mật độ khí định mức được đo thông qua áp lực xác định ở áp suất khí
quyển 1atm và nhiệt độ môi trường 200C ứng với tỷ trọng định mức. p suất định mức
được hiệu chỉnh theo nhiệt độ môi trường và áp suất khí quyển tại thời điểm đo.
d. Bình thường khí SF6 có tính chất hoá học ổn định, dưới tác dụng hồ
quang nó sẽ phân ly thành các sản phẩm khí khác nhau và sản phẩm rắn bám vào các
chi tiết trong buồng dập hồ quang. Các sản phẩm rắn tích tụ thành bụi trắng và khả
năng hút ẩm rất lớn, chúng sẽ ăn mòn các chi tiết kim loại nếu ẩm của không khí môi
trường lọt vào. Các sản phẩm phân hủy của máy cắt đã vận hành là các chất rất độc.
Trong máy cắt, dưới tác dụng của hồ quang nếu trong khí SF6 có lẫn không
khí, ẩm thì có thể sinh ra nhiều sản phẩm khác nhau như N2, CF4, SO2F2, SOF2, COS,
SO2, O2, CO2, SOF4, CCl2F2, WF6...Các phản ứng có thể xảy ra như sau:
S
F
F
F
F F
F
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
CF3-(CF2)n-CF3→ CF2 (1)
2CF2→ C+CF4 (2)
SF6→ S+6F (3)
4F + C→CF4 (4)
SF4+H2O→ SOF2+2HF (5)
SOF2 + H2O→ SO2+2HF (6)
SiO2 + 4HF→ SiF4 + 2H2O (7)
SF6 + Cu→ SF4 + CuF2 (8)
3SF6 + W→ 3SF4+WF6 (9)
e. Áp lực hơi bão hoà của khí SF6 ở nhiệt độ 200C là khoảng 23Bar.
17.2 Việc bảo dưỡng khí SF6
17.2.1 An toàn khi làm việc với khí SF6
a. Vì khí SF6 là khí trơ có mật độ gần gấp 5 lần không khí nên người làm
việc trong môi trường có khí SF6 có thể bị ngạt nếu tỷ lệ O2 giảm thấp hơn 17% (tỷ lệ
O2 trong không khí bình thường là 21%).
b. Trong phòng chứa khí SF6, cấm không được ăn, uống, hút cũng như lưu
giữ thức ăn. Điều này đặc biệt được áp dụng cho công việc bảo dưỡng, khi mà các pha
được tháo ra.
c. Sản phẩm phân huỷ của khí SF6 có độc tố khác nhau, nó gây khó chịu cho
các cơ quan trong cơ thể (mũi, họng, đường hô hấp...) và các phần bên ngoài không
được bảo vệ khác. Hầu như ngay lập tức trước khi sự xảy ra nhiểm độc nguy hiểm,
một lượng nhỏ của sản phẩm phân huỷ có thể nhận ra được bởi mùi cay khó chịu. Vì
vậy cần thận trọng khi tiếp xúc với các sản phẩm này.
17.2.2 An toàn khi nạp khí SF6
a. Công việc nạp khí là công việc thực hiện với áp lực cao, vì vậy phải tuân
thủ nghiêm ngặt các chú ý an toàn. Phải hiểu rõ các tính năng của các van điều chỉnh
trước khi thực hiện công việc. Chỉ những người được giao nhiệm vụ mới thực hiện
công việc này.
b. Vị trí đặt bình khí SF6 phải cách máy cắt ít nhất là 40m đối với bộ nạp có
đường ống nạp dài. Đối với bộ nạp có đường ống ngắn thì ta phải bao bọc các cột sứ
bằng lưới chuyên dùng hoặc mái che chắn an toàn. Tuy nhiên để đảm bảo chất lượng
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
khí nạp ta nên dùng ống nạp ngắn vì đường ống dài sẽ rất khó làm sạch hơi ẩm trong
ống.
c. Vị trí người nạp phải đứng ở đầu hướng gió để tránh hít phải khí SF6
trong quá trình thực hiện công việc.
d. Tất cả mọi người có mặt tại hiện trường phải đứng cách máy cắt với một
khoảng cách an toàn tối thiểu là 40m, hoặc dưới mái che chắn an toàn.
e. Không được thao tác máy cắt khi chưa nạp khí.
17.2.3 An toàn trong bảo quản khí SF6
a. Khí SF6 được chứa trong các bình sắt crôm - môlipđen tráng bạc trên đó
in các đặc tính kỹ thuật. Bình khí SF6 là bình khí chuyên dùng, không được dùng nó
để chứa các loại khí khác.
b. Bình khí SF6 là bình khí áp lực khí nén, do vậy nếu các bình sử dụng ở
khí hậu nhiệt đới hoặc cao hơn mực nước biển thì không được phơi chúng dưới ánh
nắng mặt trời.
17.2.4 Khối lượng kiểm tra SF6 đối với các máy cắt trong lắp mới và định kỳ
17.2.4.1 Khối lượng kiểm tra SF6 đối với các máy cắt trong lắp mới
a) Kiểm tra áp lực khí bảo dưỡng
Áp lực khí bảo dưỡng là áp lực trong các pha của máy cắt được nạp trong
quá trình vận chuyển bảo quản. Áp lực này nhằm mục đích:
- Giám sát các khuyết tật nứt vỡ của máy cắt (trong chế tạo và vận chuyển).
- Tránh hiện tượng nhiễm ẩm do thay đổi nhiệt độ môi trường (khi thay đổi
nhiệt độ nếu không có áp lực khí bảo dưỡng sẽ có thể xảy ra hiện tượng áp suất âm
trong thân máy cắt và không khí ẩm bên ngoài thể xâm nhập vào máy cắt).
Thông thường áp lực này được nạp ở nhà chế tạo và nằm trong khoảng 0,2 - 0,5 Bar.
Công việc kiểm tra áp lực khí bảo dưỡng rất quan trọng và cần thiết đối với
các máy cắt mới. Khi mất áp lực khí bảo dưỡng thì không được nạp khí vào máy cắt
khi chưa có các phép kiểm tra khác chứng minh là không nhiễm ẩm vào máy cắt.
b) Kiểm tra tiếp điểm áp lực (nếu có) trong quá trình nạp khí
Tiếp điểm áp lực dùng để bảo vệ máy cắt trong quá trình vận hành. Thông
thường nếu có tiếp điểm này thì luôn có 02 cấp bảo vệ: cấp 1 báo tín hiệu thiếu áp lực
(sự cần thiết cần thiết bổ sung khí) và tiếp điểm cấp 2 ở mức áp lực thấp hơn sẽ khoá
thao tác máy cắt (ngăn ngừa nguy hiểm khi thao tác ở áp lực khí thấp).
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Công việc kiểm tra tiếp điểm thực hiện khi nạp khí vào máy cắt. Tiếp điểm
khoá thao tác sẽ tác động trước và tiếp điểm báo tín hiệu tác động sau vì ta đang nạp
khí áp lực từ thấp đến cao.
c) Kiểm tra áp lực khí SF6
Sau khi nạp khí và trong vận hành, áp lực khí SF6 trong các pha luôn được
kiểm tra định kỳ. Đối với các máy cắt có lắp đồng hồ giám sát áp lực thì trong thí
nghiệm, kiểm tra định kỳ phải kiểm tra áp lực trên đồng hồ. Tối thiểu 03 năm một lần
phải kiểm tra áp lực trong các pha máy cắt.
Thông thường có 03 kiểu đồng hồ được lắp trên các máy cắt:
- Kiểu chia vạch, không bù nhiệt độ:
Đối với loại đồng hồ này áp lực sẽ thay đổi theo nhiệt độ môi trường, trên
đồng hồ không có ký hiệu chỉ bù áp lực (dòng chữ “at 200C”). Khi đọc áp lực trên
đồng hồ này chúng ta phải hiệu chỉnh về áp lực định mức thông qua các bảng hoặc đồ
thị hiệu chỉnh.
Các kiểu đồng hồ này hiện lắp trên các pha máy cắt 35kV, GL107, máy cắt
ABB...
- Kiểu chia vạch, có bù nhiệt độ:
Đối với loại đồng hồ này áp lực sẽ không thay đổi theo nhiệt độ môi trường,
thông thường trên đồng hồ có ký hiệu bù nhiệt độ (dòng chữ “at 200C”). Khi đọc áp
lực không cần hiệu chỉnh, áp lực chính là áp lực định mức ở 200C. Các kiểu đồng này
hiện lắp trên các máy cắt 500kV, các máy cắt SIEMEN...
Tuy nhiên do khả năng bù phụ thuộc chất lượng và độ chính xác của đồng hồ
mà có thể có những thay đổi theo nhiệt độ ở mức độ cho phép.
- Kiểu phân chia vùng:
Thông thường có 03 vùng từ áp lực thấp đến cao: đỏ, xanh, vàng (vùng xanh:
áp lực làm việc bình thường, vùng vàng: áp lực báo tín hiệu, vùng đỏ: áp lực thấp,
khoá thao tác máy cắt, cần đưa ra xử lý).
d) Kiểm tra độ rò khí SF6
Để kiểm tra rò khí dùng các thiết bị chuyên dùng hoặc dung dịch xà phòng
loãng. Cho phép độ rò khí của máy cắt không quá 1%/năm.
e) Kiểm tra hàm lượng ẩm khí SF6 (khi có yêu cầu của nhà chế tạo)
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
Hàm lượng ẩm khí SF6 là nồng độ thể tích nước ở dạng hơi trong khí SF6.
Đơn vị đo hàm lượng ẩm là ppm (phần triệu thể tích). Trong quá trình đóng cắt, hồ
quang điện sẽ phân huỷ khí SF6 thành các sản phẩm rắn độc hại và ăn mòn thiết bị khi
có nước. Hàm lượng ẩm rất quan trọng trong máy cắt SF6, nó ảnh hưởng đến cách
điện của máy cắt và tránh các hiện tuợng ăn mòn bên trong máy cắt do các sản phẩm
hồ quang điện sinh ra. Hạng mục này sẽ đánh giá chất lượng của công việc nạp khí
máy cắt cũng như chất lượng của khí nạp. Một số máy cắt cấp điện áp 35KV cũng yêu
cầu thử nghiệm hạng mục này, và tất cả các máy cắt 110KV trở lên đều yêu cầu thử
nghiệm trong lắp mới và định kỳ (giới hạn cho phép xem bảng dưới).
f) Kiểm tra hàm lượng khí SF6 (khi có yêu cầu của nhà chế tạo)
Là nồng độ thể tích khí SF6 trong khí nạp vào máy cắt. Đây là hạng mục
kiểm tra chất lượng của khí SF6. Một số máy cắt yêu cầu kiểm tra hạng mục này.
17.2.4.2 Khối lượng kiểm tra SF6 đối với các máy cắt trong định kỳ
- Kiểm tra áp lực khí SF6.
- Kiểm tra độ rò khí SF6 (thông thường cho phép ≤1%/năm).
- Kiểm tra hàm lượng ẩm khí SF6 (khi có yêu cầu của nhà chế tạo).
- Kiểm tra hàm lượng khí SF6 (khi có yêu cầu của nhà chế tạo).
17.3 Hướng dẫn tính toán và nạp khí SF6 cho các máy cắt SF6
17.3.1 Một số ký hiệu
Pđm (abs) : Áp lực định mức tuyệt đối.
Pđm : Áp lực định mức tương đối.
∆Ph : Độ chênh áp lực theo độ cao.
∆Pt : Độ chênh áp lực theo nhiệt độ.
Pnạp : Áp lực tương đối tính toán nạp.
Pnạp (abs) : Áp lực tuyệt đối tính toán nạp.
Pt : Áp lực nạp ở nhiệt độ t tra theo đường cong của nhà chế tạo.
Pt = Pđm + ∆Pt (Bar)
P(abs) = P + Pk.quyển (Bar).
Pk.quyển : Áp lực khí quyển tại nơi đặt máy cắt.
17.3.2 Các đại lượng áp lực thường dùng trong tính toán áp lực khí SF6
a) Một số khái niệm
- Áp lực tuyệt đối: là áp lực so sánh với chân không.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
- Áp lực tương đối là áp lực so sánh với áp lực khí quyển ở mực nước biển.
- Ở áp lực khí quyển: Đồng hồ tuyệt đối chỉ ≈ 1Bar, đồng hồ tương đối chỉ ≈
0Bar
b) Một số đơn vị thường gặp
1MPa = 10Bar 1Bar = 100kPa
1Bar = 14,5Psi 1kPa = 1000Pa
1atm = 760mmHg 1atm = 1,013Bar 1Bar = 1,02 Kg/cm2
17.3.3 Tính toán áp lực nạp theo giản đồ
a) Đồng hồ mẫu là đồng hồ tương đối
Pnạp = Pđm + ∆Ph + ∆Pt = Pt +∆Ph
∆Ph : tra theo đường cong sự phụ thuộc áp lực theo độ cao của nhà chế tạo.
∆Pt : tra theo đường cong sự phụ thuộc áp lực theo nhiệt độ của nhà chế tạo.
Pt : tra theo đường cong sự phụ thuộc áp lực theo nhiệt độ của nhà chế tạo.
Hoặc ∆Ph = 1,013 - Pk.quyển (Bar)
Pnạp = Pđm (abs) + ∆Pt - Pk.quyển (Bar)
Pnạp = Pđm (abs) + ∆Pt - (1,013-∆Ph) (Bar)
b) Đồng hồ mẫu là đồng hồ tuyệt đối
Pnạp (abs) = Pđm+ 1,013 + ∆Pt (Bar)
Pnạp (abs) = Pđm (abs)+ ∆Pt (Bar)
Ví dụ:
- Nhiệt độ môi trường lúc nạp : 300C
- Độ cao nơi đặt máy cắt : 500m
Hoặc áp lực khí quyển nơi đặt máy cắt : 0,943Bar
- Pđm (abs) : áp lực định mức tuyệt đối ở 200C = 7,0Bar
- Pđm : áp lực định mức tương đối ở 200C = 6,0Bar
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
a) Đồng hồ mẫu là tương đối (áp lực nạp đọc trên đồng hồ mẫu)
- Pnạp = Pđm + ∆Ph + ∆Pt
∆Pt= 0,32Bar (tra theo đường cong nhiệt độ)
∆Ph= 0,07Bar (tra theo đường cong độ cao)
Hoặc ∆Ph= 1,013 - 0,943 = 0,07Bar
Pnạp= 6,0 + 0,32 + 0,07 = 6,39Bar
- Pnạp = Pđm (abs)+ ∆Pt - Pk.quyển
= 7,0 + 0,32 - 0,943 = 6,377Bar
- Pnạp = Pđm (abs) + ∆Pt - (1,013 - ∆Ph)
= 7,0 + 0,32 - (1,013 - 0,07) = 6,377Bar
b) Đồng hồ mẫu là tuyệt đối (áp lực nạp tuyệt đối đọc trên đồng hồ mẫu)
- Pnạp (abs) = Pđm + 1,013 + ∆Pt
= 6,0 + 1,013 + 0,32 = 7,333Bar
- Pnạp (abs) = Pđm (abs) + ∆Pt
= 7,0 + 0,32 = 7,32Bar.
(Sai số giữa các phép tính do lấy tròn số áp lực tuyệt đối Pđm (abs)= 7,0Bar; nếu đúng
phải lấy Pđm (abs)= 6,0 + 1,013 = 7,013Bar).
+2500+2000+1500+1000+5000
+0,1
+0,2
+0,3
+0,4
bar
m
Sự phụ thuộc áp lực theo độ cao
-3 0 -2 0 -1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 0 C
1
2
3
4
5
6
7
b a r
Tra
ûng t
haïi
loíng
( ph
a lo
íng
)
T r a ûn g t h a ïi k h ê( p h a k h ê )
1 1 , 2 g / l ê t
3 8 , 6 g / l ê t
4 5 , 4 g / l ê t
Sự phụ thuộc áp lực theo nhiệt độ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
c) Tính toán áp lực nạp theo phương trình
Tính toán áp lực ở nhiệt độ nạp khác 200C:
Trong đó Pt : áp lực ở nhịêt độ t (0C)
T: nhiệt độ thực của khí (0C) = nhiệt độ môi trường (0C).
P20: áp lực khí ở 200C.
Ví dụ: Một máy cắt có áp lực định mức ở 20 là 7,0 Bar (áp lực tuyệt đối).
Nếu nạp ở 300C thì áp lực cần nạp là:
Với ví dụ trên ∆Ph= 0,07 Bar (tra theo đường cong độ cao) thì áp lực cần
nạp là: 7,24 + 0,07 = 7,31Bar. 17.3.4 Qui trình nạp khí SF6
a) Công tác chuẩn bị
Để đảm bảo hoàn thành công việc nạp khí vào máy cắt và tránh những sự cố
đáng tiếc có thể xảy ra. Những người được giao nhiệm vụ nạp khí phải thực hiện đầy
đủ các công việc dưới đây:
- Kiểm tra tình trạng máy cắt
a. Kiểm tra áp lực khí bảo dưỡng trong quá trình vận chuyển (nhằm đảm bảo
là có lượng khí SF6 đã được nạp ban đầu vào vẫn còn trong cột sứ của máy cắt, nếu
không phải kiểm tra nguyên nhân gây ra tình trạng mất khí và ngưng ngay việc nạp
khí).
Ghi chú: Có thể kiểm tra áp lực khí bảo dưỡng một cách định tính bằng cách
ấn nhẹ vào van một chiều của máy cắt (van nạp khí). Nếu có khí thoát nhẹ thì chứng tỏ
còn áp lực khí bảo dưỡng.
b. Kiểm tra tình trạng bên ngoài của các cột sứ, bộ phận truyền động. Phải
đảm bảo không có các khuyết tật và hư hỏng trong quá trình vận chuyển và lắp đặt.
Nếu có khuyết tật hoặc hư hỏng thì ngừng công việc nạp khí.
c. Kiểm tra tình trạng lắp đặt các chi tiết của máy cắt, phải đảm bảo lắp đặt
đúng theo yêu cầu và chỉ dẫn của nhà chế tạo. Tất cả các bulông phải được siết chặt
theo yêu cầu.
20273273.20 +
+=
tPPt
BarPP 24,7293303.0,7
2027330273.2030 ==
++
=
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
- Dụng cụ và đồ nghề
+ Bộ đồ nghề chuyên dùng của máy cắt (hoặc mỏ lếch lớn).
+ Bình khí SF6.
+ Bộ nạp khí SF6.
+ Dụng cụ đo nhiệt độ (Ví dụ: nhiệt kế..).
+ Vạn năng (dùng đo tiếp điểm áp lực nếu có).
+ Bộ dò khí SF6 (hoặc dung dịch xà phòng loãng).
+Vật liệu phụ khác: vải lau, mỡ làm kín, roăng làm kín...
b) Trình tự thực hiện công việc
Sơ đồ lắp bộ nạp khí SF6:
Trước khi nạp phải chuẩn bị roăng thay thế. Yêu cầu phải dùng roăng mới
khi nạp khí máy cắt. Chúng phải được làm sạch và bôi mỡ làm kín trước khi sử dụng.
1. Đấu nối mạch kiểm tra áp lực khoá thao tác và báo tín hiệu (nếu có).
Chú ý: Tiếp điểm khoá thao tác sẽ tác động trước và báo tín hiệu tác động
sau vì ta đang nạp khí áp lực từ thấp đến cao.
2. Tính toán áp lực nạp theo nhiệt độ và độ cao ở mục 17.3.2.
3. Van bình khí SF6 (van1), van nạp (a), cần (c) ở vị trí đóng (thả lỏng cần
bóp).
4. Lắp van giảm áp (a), dây nạp (b), cần nạp và đồng hồ trung gian (c) theo
sơ đồ nạp khí SF6 ở phần trên.
5. Lắp (d) và (e). Lắp khối này vào máy cắt.
Chú ý: Trong một số trường hợp cần nối tất cả a), b), d), e) vào). Điều này
tránh mất áp lực khí bảo dưỡng.
Máy cắt SF6
Bình khí SF6
01
a) b)
c)
d) e)
1 2 3
Ký hiệu: 1-Van bình khí SF6. 2-Đồng hồ đo áp suất đầu ra. 3-Đồng hồ đo áp suất nạp. a) Van giảm áp. Ký hiệu 01 b) Dây nạp. c) Cần nạp và đồng hồ trung gian. d) Khớp trung gian. e) Khớp nối vào máy cắt
Sơ đồ nạp khí SF6
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
6. Mở van bình khí, xoay nhẹ van nạp (a), ấn cần (c), xả khí làm sạch đường
ống khoảng 10 giây. Thao tác này nhằm loại bỏ không khí còn sót lại
trong bộ nạp.
7. Vừa xả vừa gắn đầu nạp (c) vào khối (d)+(e).
8. Xoay van nạp (a), nạp cho đến khi đủ áp lực định mức, kiểm tra áp lực
nạp bằng cách tháo van cần (c) hoặc đóng van (a). Nếu chưa đủ áp lực thì
tiếp tục nạp thêm. (Có thể tăng một ít ở đồng hồ áp lực đầu ra số 2 (lớn
hơn khoảng 0,5 bar so với áp lực định mức).
9. Khi đủ áp lực, thả van c) (nếu dùng), khoá van a), đóng van bình khí, lắp
lại khối van máy cắt và tháo sơ đồ.
10. Kiểm tra độ kín bằng thiết bị dò khí SF6 chuyên dụng hoặc bằng dung
dịch xà phòng loãng và kết thúc công việc.
11. Vì sự nguy hiểm có thể liên quan đến việc vận chuyển máy cắt, mọi
người có mặt trong lần vận hành đầu tiên phải ở dưới mái che an toàn hay
tuân theo 1 khoảng cách an toàn tối thiểu là 40m.
Bảng 17.1 Khối lượng tiêu chuẩn thí nghiệm
Loại máy cắt Độ rò khí (%)
P Tín hiệu (Bar)
P Khóa (Bar)
Pmin cho phép
Thao tác (Bar)
Hàm lượng ẩm (ppm) (mới/2 tháng/vận
hành)
550MHMe-4Y ≤ 1 5,6 5,5 100 ( < 250 ) 550MHMe-1P/S ≤ 1 5,6 5,5 100 ( < 250 ) 245MHMe-1P ≤ 1 5,6 5,5 250 123MHD-1P ≤ 1 5,6 5,5 250 3AQ1FG ≤ 1 4,5 4,3 3,0 200 / - / 500 3AQ1FG ≤ 1 4,5 4,3 3,0 200 / - / 500 3AQ1FG ≤ 1 4,5 4,3 3,0 200 / - / 500 HGF311/312 ≤ 1 5,5 5,2 500 / 300 / 500 FXT11 ≤ 1 6,4 ± 0,05 6,2 ± 0,1 500 / 300 / 500 FXT12 ≤ 1 6,4 ± 0,05 6,2 ± 0,1 500 / 300 / 500 FX11 ≤ 1 6,4 ± 0,05 6,2 ± 0,1 500 / 300 / 500 FXT14 ≤ 1 6,4 ± 0,05 6,2 ± 0,1 500 / 300 / 500 FX12 ≤ 1 6,4 ± 0,05 6,2 ± 0,1 500 / 300 / 500 S1-123F1 ≤ 1 4,8 4,5 300 GI-E 36 Version 1/ 2 ≤ 1 3,.0 2,5 GI-E 24 Version 1/ 2 ≤ 1
Ghi chú: Giá trị cho phép của hàm lượng ẩm khí SF6 trong ngoặc là giá trị
theo văn bản của Tổng công ty gửi cho các công ty trực thuộc.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 18 Thí nghiệm đo điện trở cách điện
các thiết bị điện
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
18 Thí nghiệm điện trở cách điện của các thiết bị điện .................................................. 1
18.1 Các chỉ tiêu đánh giá đặc tính cách điện của cách điện rắn................................. 1 18.1.1 Hệ số hấp thụ.............................................................................................. 1 18.1.2 Chỉ số phân cực Kpc .................................................................................... 2
18.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cách điện của thiết bị và cách khắc phục................... 2 18.2.1 Kỹ năng yêu cầu khi thực hiện phép đo điện trở cách điện và hệ số hấp
thụ .............................................................................................................. 2 18.2.2 Ảnh hưởng của điện tích có sẵn .................................................................. 4 18.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ.............................................................................. 4 18.2.4 Ảnh hưởng của độ ẩm................................................................................. 4 18.2.5 Ảnh hưởng của nhiễu tĩnh điện ................................................................... 6 18.2.6 Ảnh hưởng của thời gian vận hành của cách điện ....................................... 7
18.3 Các hệ số hiệu chỉnh về nhiệt độ khi đo điện trở cách điện................................. 7
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
18 Thí nghiệm điện trở cách điện của các thiết bị điện
18.1 Các chỉ tiêu đánh giá đặc tính cách điện của cách điện rắn
18.1.1 Hệ số hấp thụ
Hiện tượng: Khi đặt điện áp một chiều vào bất cứ vật liệu cách điện nào ta
cũng thấy:
- Ở thời điểm đầu: dòng điện tăng vọt ở một trị số.
- Sau đó dòng điện giảm từ từ.
- Cuối cùng dòng ổn định ở một trị số xác định.
Giải thích: Dòng điện chạy qua cách điện được tính theo công thức:
I = Ihh + Iht + Ir
Hình 18.1
- Kích thước hình học nhất định của cách điện được xem như một tụ điện
Chh, đặt điện áp vào cách điện đương nhiên không có điện trở nạp. Tụ Chh
được nạp đầy rất nhanh và tiêu thụ một dòng điện Ihh lớn, sau đó tắt ngay.
- Tụ Cht hình thành do sự không đồng nhất trong bề dày của vật liệu cách
điện, có bọt khí chui vào giữa các lớp cách điện, do hơi ẩm xâm nhập, do
bụi bẩn, tạp chất lẫn vào trong vật liệu khi chế tạo hoặc những hư hỏng
khác (không bao giờ có một cách điện nào là hoàn toàn đồng nhất cùng
một vật liệu dù cho công nghệ chế tạo có hiện đại đến đâu chăng nữa).
Khác với Chh, Điện dung hấp thụ Cht không xuất hiện ngay sau khi đặt điện
áp vào cách điện mà xuất hiện sau một thời gian nào đó khi mà Chh đã nạp điện xong
do sự phân bố lại lần lượt các điện tích trong bề dày cách điện và sự tích lũy các điện
tích đó ở ranh giới những lớp không đồng nhất, tạo thành một chuỗi điện dung nối tiếp
nhau. Rht là điện trở một chiều của những đoạn cách điện đấu nối tiếp giữa những điện
dung của các lớp khác nhau. Trị số điện trở này có ảnh hưởng đến trị số của dòng điện
phân cực và thời gian nạp điện của toàn bộ điện dung hấp thụ.
Ihh Iht Ir
I
Cht
Chh
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Trong bề dày cách điện có nhiều tạp chất (nhiều Cht đấu nối tiếp) thì Rht càng
nhỏ do đó dòng điện nạp Iht càng lớn và thời gian nạp điện càng ngắn nghĩa là dòng Iht
sẽ tắt nhanh. Ngược lại khi trong bề dày cách điện có ít tạp chất thì Rht lớn, do đó Iht
càng nhỏ và thời gian nạp điện cho điện dung hấp thụ càng dài. Dòng điện nạp Iht của
điện dung hấp thụ được xác định theo công thức:
Iht = (U/Rht) e- t/τ.
Trong đó U: là điện áp một chiều thử nghiệm
t: là thời gian đặt điện áp thử nghiệm
τ: là hằng số thời gian (τ = Cht.Rht)
e: là cơ số lôgarit tự nhiên (e = 2,71828)
- Sau khi kết thúc quá trình phân cực nghĩa là điện dung hấp thụ ngừng nạp
điện, dòng điện Iht sẽ bằng không nhưng trong cách điện vẫn còn có dòng
điện dẫn Ir (còn gọi là dòng điện rò) chạy qua, dòng điện này được xác
định bởi điện trở một chiều tổng Rcđ của cách điện.
Hệ số hấp thụ Kht là tỷ số giữa Rcđ đo bằng Mêgômmet sau 60” kể từ lúc đưa
điện áp vào và Rcđ đo sau 15” : Kht = R60”/R15”.
Nếu cách điện khô thì Rht lớn, dòng điện nạp biến đổi chậm, thời gian nạp
điện dài nghĩa là R60” và R15” khác nhau rất nhiều, do đó thường cách điện khô thì Kht
≥ 1,3.
Nếu cách điện ẩm Rht nhỏ, dòng điện nạp biến đổi nhanh, thời gian nạp điện
ngắn và chỉ 15” sau khi bắt đầu đo đã đạt trị số ổn định nghĩa là R60” và R15” hầu như
không khác nhau mấy, do đó thường cách điện ẩm thì Kht ≈ 1.
18.1.2 Chỉ số phân cực Kpc
Chỉ số phân cực Kpc là tỷ số giữa Rcđ đo bằng Mêgômmet sau 10’ kể từ lúc
đưa điện áp vào và Rcđ đo sau 01’:
Kpc = R10’/R01’
18.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cách điện của thiết bị và cách khắc phục
18.2.1 Kỹ năng yêu cầu khi thực hiện phép đo điện trở cách điện và hệ số hấp
thụ
Ngoại trừ việc tiến hành phép đo với một kỹ năng ở cấp độ cao, các phép đo
về điện trở cách điện sẽ luôn cho các kết quả đo dao động do hàng loạt các yếu tố sẽ
được nói đến sau đây, mỗi yếu tố do đó sẽ ảnh hưởng một ít. Mỗi yếu tố gây ra các sai
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
số lớn trong phép đo điện trở cách điện và các sai số này có thể không bị buộc vào độ
không chính xác của thiết bị đo. Các thiết bị sau đây được ưu tiên xem xét đến các yếu
tố ảnh hưởng khi đo điện trở cách điện như: Cách điện cuộn dây stato máy điện quay,
cáp lực, các MBA và các thiết bị khác ngoại trừ các cách điện bằng sứ gốm, các chống
sét van và các sứ đầu vào vì trên các thiết bị này một giá trị đo điện trở cách điện thuận
lợi có thể không được chấp thuận như là một chỉ thị về tình trạng tốt của chúng.
Việc đo đặc tính cách điện R60’’ và tgδ được tiến hành không ít hơn 12 tiếng
sau khi nạp dầu vào MBA và thiết lập xong mức dầu trong thùng dầu phụ ở nhiệt độ
của cách điện không nhỏ hơn:
- 2830K (100C) - đối với các MBA cấp điện áp 110 ÷ 150kV
- 2930K (200C) - đối với các MBA cấp điện áp 220 ÷ 750kV
- Gần (khác nhau không lớn hơn 50C) với nhiệt độ đã cho trong lý lịch máy
đối với các kháng điện cấp điện áp 500kV và lớn hơn.
Khi đo phải đấu tất cả các đầu ra có cùng cấp điện áp của cuộn dây với nhau,
vỏ máy được đấu đất.
Trước khi bắt đầu đo cuộn dây đang được thử nghiệm cần phải được đấu đất
không ít hơn 05 phút.
Nếu như kết quả đo nhận được có thiếu sót (số đo thời gian sai, việc đứt
mạch cấp nguồn của mêgômmet), cần tiến hành đo lại lần hai theo sơ đồ này. Khi đó,
tất cả các cuộn dây phải được nối đất không ít hơn 02 phút.
Đối với máy phát, tiến hành đo cách điện ở trạng thái nguội thực tế của máy
điện hay ở trạng thái nóng khi nhiệt độ cuộn dây xấp xỉ ở nhiệt độ của chế độ làm việc
danh định.
Khi đo điện trở cách điện cần đo nhiệt độ cuộn dây. Nhiệt độ cuộn dây stato
được ghi thông qua các cảm biến nhiệt độ hoặc đồng hồ nhiệt độ tại tủ đo lường nhiệt
độ hay thông qua hệ thống máy tính giám sát; nhiệt độ cuộn dây rôto lấy bằng nhiệt độ
cuộn dây stato. Trong trường hợp đo điện trở cách điện ở trạng thái nguội thực tế của
máy thì có thể xem nhiệt độ môi trường là nhiệt độ cuộn dây.
Sau khi đo xong cần phóng điện qua tiếp đất của máy, thời gian nối đất
phóng điện yêu cầu không nhỏ hơn 3 phút (TCVN 3190-79).
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
18.2.2 Ảnh hưởng của điện tích có sẵn
Một yếu tố ảnh hưởng đến các phép đo điện trở cách điện và hệ số hấp thụ là
sự tồn tại của một sự tích điện trước đó trong cách điện. Để hạn chế ảnh hưởng này ta
thường tiếp đất cuộn dây máy phát cho đến khi tiến hành đo cách điện cuộn dây. Việc
này cũng được thực hiện tương tự như đối với các cách điện của những thiết bị khác
(đặc biệt đối với các thiết bị có điện dung của cách điện lớn: MBA lực, tụ điện, cáp lực
cao áp v.v)
18.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ
Hầu hết các phép đo cách điện phải được thể hiện dựa trên nhiệt độ của đối
tượng thử. Điện trở cách điện của hầu hết các loại cách điện đều giảm xuống theo sự
tăng về nhiệt độ. Trong nhiều trường hợp, những cách điện bị hỏng vì ảnh hưởng tích
lũy của nhiệt độ, nghĩa là, một sự tăng nhiệt độ gây ra một sự tăng về tổn thất điện môi
mà điều này lại gây nên một sự tăng nhiệt độ hơn nữa v.v.
Nhiệt độ thử nghiệm đối với các thiết bị điện chẳng hạn các sứ đầu vào dự
phòng, các sứ cách điện, các máy cắt loại không khí hay loại nạp khí và các chống sét
van thường được thừa nhận là có cùng một nhiệt độ với nhiệt độ môi trường. Đối với
các máy cắt và các máy biến áp có dầu nhiệt độ thử nghiệm được thừa nhận là giống
như nhiệt độ dầu. Đối với các sứ đầu vào đã lắp đặt ở nơi có một đầu bên dưới được
ngâm trong dầu thì nhiệt độ thử nghiệm nằm ở đâu đó giữa nhiệt độ của dầu và nhiệt
độ của không khí.
Trong thực tế nhiệt độ thử nghiệm được thừa nhận là giống như nhiệt độ môi
trường xung quanh đối với các sứ đầu vào đã lắp đặt trong các máy cắt dầu và cũng
như đối với những máy biến áp dầu đã được đưa ra khỏi tình trạng vận hành khoảng
12 giờ. Ở các máy biến áp được tách ra khỏi trạng thái vận hành chỉ trước khi thử
nghiệm thì nhiệt độ của dầu thường sẽ lớn hơn nhiệt độ môi trường xung quanh. Nhiệt
độ thử nghiệm của sứ đầu vào đối với trường hợp này có thể được thừa nhận về một
điểm trung bình nằm giữa nhiệt độ của dầu và nhiệt độ của môi trường xung quanh.
Bất kỳ các thay đổi đột ngột về nhiệt độ môi trường sẽ làm tăng sai số của
phép đo vì nhiệt độ của các trang thiết bị điện sẽ thay đổi trễ hơn nhiệt độ môi trường.
18.2.4 Ảnh hưởng của độ ẩm
Hơi ẩm, có thể xâm nhập vào cách điện cuộn dây của một máy phát hay
động cơ từ không khí ẩm hoặc có thể xâm nhập vào cuộn dây của một MBA từ dầu
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
ẩm, sẽ gây nên một sự sai lệch lớn bất ngờ ở điện trở cách điện. Do vậy việc điện trở
cách điện thấp do tiếp xúc với hơi ẩm không có nghĩa là cách điện là không thích hợp
cho vận hành của thiết bị, đặc biệt nếu giá trị điện trở cách điện có thể so sánh với giá
trị đã thu được từ các thử nghiệm định kỳ gần đây. Đối với các cuộn dây của máy phát
sau khi ngưng vận hành một khoảng thời gian, khả năng giảm thấp của điện trở cách
điện cuộn dây là điều dễ xảy ra và do đó việc sấy cách điện của các cuộn dây đôi khi
không phải là một yếu tố lớn và đôi khi không cần làm ngoại trừ để nhằm xử lý cách
điện của mạch kích từ.
Có thể dưới các tình trạng độ ẩm tương đối bất lợi, bề mặt phơi trần của các
sứ tạo ra một sự lắng tụ của hơi ẩm bề mặt, mà điều này có thể có một ảnh hưởng đáng
kể trong các tổn hao bề mặt và do đó có ảnh hưởng đáng kể trong các kết quả của phép
thử nghiệm về điện trở cách điện. Điều này thật sự đúng nếu như bề mặt bằng sứ của
một sứ đầu vào có một nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ xung quanh (dưới điểm sương), như
vậy hơi ẩm sẽ có thể ngưng đọng trên bề mặt bằng sứ. Các sai số đo nghiêm trọng có
thể có ngay cả ở một độ ẩm tương đối nằm dưới 50% khi mà hơi ẩm ngưng tụ trên một
bề mặt bằng sứ đã nhiễm bẩn hoàn toàn các chất cặn về hóa chất trong công nghiệp.
Bất cứ sự rò rỉ nào qua các bề mặt cách điện của đối tượng thử sẽ làm tăng
thêm các tổn hao trong khối cách điện và có thể cho ta một ấn tượng sai lệch về tình
trạng của đối tượng thử nghiệm.
Các sai số của rò rỉ bề mặt có thể được giảm thiểu nếu như ta thực hiện các
phép đo điện trở cách điện trong điều kiện thời tiết là quang đãng, có nắng và độ ẩm
tương đối không vượt quá 80%. Nhìn chung, ta sẽ nhận được các kết quả tốt nhất nếu
như thực hiện các phép đo trong thời gian từ cuối buổi sáng đến giữa buổi chiều.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
- Phương pháp loại trừ dòng rò rỉ bề mặt khi đo điện trở cách điện:
Hình 18.2 Đo điện trở cách điện khi không dùng mạch bảo vệ
Hình 18.3 Đo điện trở cách điện có dùng mạch bảo vệ để loại trừ dòng rò bề mặt
Ở hình 18.2, ta thấy Ampemet “A” đo cả dòng điện I1 và I2 trong khi chúng
ta chỉ muốn đo dòng I1.
Ở hình 18.3, bằng cách dùng một số dây đồng mềm quấn chặt vài vòng
quanh sứ đỡ và nối nó vào đầu bảo vệ (Guard), dòng rò I2 được cấp thông qua đầu bảo
vệ chứ không phải đầu nguồn đo (Line) nghĩa là bây giờ chúng ta chỉ đo điện trở cách
điện của cuộn dây chứ không phải đo sự kết hợp song song điện trở rò bề mặt với điện
trở cuộn dây.
18.2.5 Ảnh hưởng của nhiễu tĩnh điện
Khi tiến hành các thử nghiệm trong các trạm mang điện, các giá trị đo có thể
bị ảnh hưởng bởi các dòng nhiễu tĩnh điện do mối ghép điện dung giữa các đường dây
và các thanh góp mang điện với đối tượng thử gây ra.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
Để ngăn chặn các ảnh hưởng của nhiễu tĩnh điện quá mạnh lên phép đo, cần
phải tách đối tượng thử nghiệm ra khỏi các dao cách ly và các thanh cái. Kinh nghiệm
trong khi đo sẽ xác định được các vị trí của thiết bị điện riêng biệt mà ta cần cắt đi các
đấu nối. Các dao cách ly, dây dẫn, thanh cái liên quan, nếu không mang điện, phải
được nối đất chắc chắn để giảm thiểu mối ghép về tĩnh điện với hợp bộ thử nghiệm.
18.2.6 Ảnh hưởng của thời gian vận hành của cách điện
Cách điện có chứa một bán thể cứng, chẳng hạn như asphalt-mica, trải qua
một tiến trình “tự sấy” theo thời gian. Tiến trình “tự sấy” này làm tăng dòng điện hấp
thụ điện môi trong cách điện và do vậy các giá trị đo của thử nghiệm cao áp một chiều
hoặc trên mêgôm cho thấy một sự suy giảm về điện trở cách điện theo sự tăng của thời
gian vận hành. Ảnh hưởng đáng chú ý nhất của thời gian vận hành lên dòng điện rò
chính yếu là do sự hình thành của các vết nứt và sự nhiễm ẩm.
Các cách điện rắn, như là sứ gốm, không trải qua một tiến trình “tự sấy” và
vì vậy thời gian vận hành, về bản thân nó, không thay đổi sự hấp thụ điện môi hoặc
các thành phần của dòng điện rò.
18.3 Các hệ số hiệu chỉnh về nhiệt độ khi đo điện trở cách điện
Phương pháp chung: Có thể hiệu chỉnh điện trở cách điện ở một nhiệt độ bất
kỳ nào về điện trở cách điện tại bất kỳ nhiệt độ cơ sở nào mà không cần phải xây dựng
đặc tuyến qua các phép đo điện trở cách điện ở một loạt các giá trị nhiệt độ đã nêu.
Phương pháp này chỉ mang tính gần đúng, bởi vì hệ số nhiệt độ của điện trở cách điện
thay đổi khá lớn theo các vật liệu và tình trạng khác nhau của chúng và luôn luôn
không cố định với cùng một loại vật liệu.
Công thức xác định giá trị điện trở cách điện (Rb) tại nhiệt độ cơ sở đã định
(Tb) khi giá trị điện trở đã biết hoặc đã đo (Ra) tại nhiệt độ (Ta) là:
Rb = f x Ra
Trong đó f : là hệ số hiệu chỉnh về nhiệt độ, f = 10A (Tb - Ta)
A : là hệ số nhiệt độ của điện trở cách điện lấy từ bảng 18.1
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp phân phối - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Bảng 18.1
Các thiết bị hoặc vật liệu Giá trị trung bình của hệ số nhiệt độ của điện trở cách điện A
Các MBA dầu, cách điện cấp A 0,0300 Dầu MBA 0,0173 Cuộn dây xoay chiều, cách điện cấp A 0,0330 Cuộn dây xoay chiều,cách điện cấp B 0,0168 Cuộn dây một chiều 0,0240
Máy biến áp, kháng điện của Nga: nếu nhiệt độ máy biến áp khi đo cách điện
tại hiện trường sai khác với nhiệt độ đo của nhà chế tạo hoặc của lần đo trước đó thì
cần phải qui đổi kết quả về cùng nhiệt độ theo hệ số K1:
Bảng 18.2 Hệ số quy đổi điện trở cách điện theo nhiệt độ
∆t (0C) 1 2 3 4 5 10 15 20 25 30 Hệ số qui đổi (K1) 1,04 1,08 1,13 1,17 1,22 1,50 1,84 2,25 2,75 3,40
Cách qui đổi: Rcđ (ở nhiệt độ t1) = K1* Rcđ (ở nhiệt độ t2).
K1: là giá trị hệ số qui đổi tra bảng với ∆t = t2 - t1.
Trong trường hợp chênh lệch nhiệt độ không có trong bảng trên thì ta có thể
tính theo hệ số các hệ số đã cho bằng cách nhân các hệ số tương ứng.
Ví dụ: do 90C = 40C + 50C nên ta tính được:
K1(∆t = 90C) = K1(∆t = 40C) * K1(∆t = 50C) = 1,17*1,22 = 1,42
Máy phát điện của Nga: thông thường giá trị cho phép của điện trở cách điện
được cho ở 300C. Ở nhiệt độ lớn hơn 300C thì giá trị cho phép của điện trở cách điện
giảm xuống 2 lần cho mỗi 200C khác nhau giữa nhiệt độ khi đo và 300C.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 19 Hướng dẫn thí nghiệm
Đo điện trở một chiều cuộn dây máy biến áp
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
19 Hướng dẫn thí nghiệm đo điện trở một chiều cuộn dây Máy biến áp ................... 1
19.1 Ý nghĩa của phép đo điện trở một chiều........................................................ 1 19.2 Các phương pháp đo điện trở một chiều........................................................ 1 19.3 Những yêu cầu cơ bản .................................................................................. 1 19.4 Các lưu ý về sai số ........................................................................................ 2 19.5 Các lưu ý về an toàn ..................................................................................... 2 19.6 Phương pháp đo bằng V-A............................................................................ 3 19.7 Phương pháp đo bằng dùng cầu đo chuyên dụng........................................... 3 19.8 Tiêu chuẩn áp dụng....................................................................................... 3
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
19 Hướng dẫn thí nghiệm đo điện trở một chiều cuộn dây Máy biến áp
19.1 Ý nghĩa của phép đo điện trở một chiều
Nhằm phát hiện những khuyết tật trong quá trình đấu nối khi chế tạo các
cuộn dây, ngăn chặn hiện tượng phát nóng khi mang tải ở các đầu nối.
Ðối với các MBA có bộ chuyển nấc không tải, phép đo điện trở một chiều có
thể phát hiện tình trạng bất thường của các bộ tiếp điểm của chuyển nấc (lực ép tiếp
điểm không đảm bảo, tình trạng bề mặt của các tiếp điểm bị rỗ, mòn v.v).
Ðối với các MBA có bộ điều áp dưới tải, qua phép đo điện trở một chiều có
thể giúp ta biết được tình trạng của các bộ tiếp điểm dập hồ quang bên trong bộ công
tắc K để có biện pháp bảo dưỡng hoặc thay thế đúng lúc.
Phát hiện sự đấu nối sai các nấc phân áp bên trong MBA.
19.2 Các phương pháp đo điện trở một chiều
- Ðo bằng các cầu đo chuyên dùng: P333T (Nga), Multi-Amp (Mỹ) ....
- Ðo bằng phương pháp Vôn - Ampe. Các thiết bị khi đo bằng phương pháp
Vôn - Ampe:
v Nguồn một chiều (thường là Ác qui 12V, 100AH). Biến trở 20Ω, 30A.
Aptomat 220V 100ADC. Nút ấn chuyển mạch áp.
v Các đồng hồ VDC, mVDC, ADC có giới hạn thang đo phù hợp. sao cho
giá trị đo nằm trong khoảng 2/3 thang đo, cấp chính xác = 0,5.
19.3 Những yêu cầu cơ bản
Nhằm tránh hiện tượng phát nóng có thể làm ảnh hưởng đến sự thay đổi của
điện trở cuộn dây, dòng đo không được vượt quá 10% giá trị dòng định mức. Khi thời
gian tiến hành phép đo không lớn hơn 1 phút có thể cho phép đo ở dòng đo đến 20%
dòng định mức cuộn dây.
Làm sạch các đầu cực của cuộn dây trước khi đo nhất là khi đo các cuộn dây
có điện trở bé.
Chú ý: Khi cắt mạch điện một chiều qua cuộn dây máy biến áp (có điện cảm
rất lớn) sẽ xuất hiện một điện áp cảm ứng có trị số rất lớn trên các đầu cực cuộn dây.
Vì vậy trong suốt quá trình đo cần có các biện pháp an toàn, cấm chạm vào các đầu
cực trong suốt quá trình đo, có biện pháp chống sút dây đo.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
19.4 Các lưu ý về sai số
Kết quả phép đo phụ thuộc rất nhiều vào việc đấu nối sơ đồ đo, dây đo và
điểm nối dây đo vào đối tượng đo. Có một số hiện tượng đặc trưng cho việc nối dây đo
không đúng như sau:
- Kết quả khi đo không ổn định. Nguyên nhân: do mạch bơm dòng không
tiếp xúc tốt; năng lực nguồn bơm dòng không ổn định; dây bơm dòng bị đứt ngầm, tiết
diện nhỏ.
- Kết quả đo sai khác rất nhiều so với các số liệu thí nghiệm trước và không
ổn định giữa các lần đo. Nguyên nhân: do dây đo áp đấu không đúng điểm cần đo điện
áp rơi trên đối tượng đo, hoặc dây đo áp tiếp xúc không tốt với đầu cực đo, mối tiếp
xúc đo áp dùng cả cho việc bơm dòng.
- Nhiệt độ cuộn dây thay đổi đáng kể khi thời gian đo điện trở các các cuộn
dây kéo dài (do điện trở thay đổi)
19.5 Các lưu ý về an toàn
Ðấu nối chắc chắn các dây đo giữa thiết bị đo với đối tượng đo, không để
xảy ra việc đứt mạch dòng trong khi đo bằng sõ đồ 4 dây hoặc theo phương pháp V-A
vì điều này có thể gây nguy hiểm cho người đo và gây hỏng thiết bị đo.
Không trực tiếp tiếp xúc với các cuộn dây còn lại của MBA (TU,TI…) vì có
nguy cơ xuất hiện các điện áp cảm ứng khá lớn trong quá trình đo.
Tách ly tất cả các mạch (nhất, nhị thứ) liên quan ra khỏi các đầu cực của các
cuộn dây MBA (TU, TI…) để tránh gây hư hỏng các thiết bị đấu nối nằm trong các
mạch này.
Khi dùng nguồn ắc qui ngoài để đo bằng phương pháp V-A cần phải sử dụng
một áp tô mát (ATM) trong thao tác đóng cắt nguồn đo. Ðể đảm bảo cắt tốt hồ quang
một chiều xuất hiện sau khi cắt nguồn cấp dòng đo, ta nên chọn ATM có dòng danh
định tối thiểu gấp 5 lần dòng đo.
Biến trở dùng để điều chỉnh dòng đo cần phải đảm bảo tiếp xúc tốt nhằm
tránh xảy ra tình trạng gián đoạn dòng đo trong quá trình điều chỉnh.
Ðảm bảo thực hiện đúng theo trình tự yêu cầu của mạch dòng điện và mạch
điện áp.
Khi tiến hành đo tại khu vực đang mang điện, cần nối tắt tất cả các đầu cực
của các cuộn dây với nhau và với đất trước đi đo.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
19.6 Phương pháp đo bằng V-A
Khi tiến hành đo điện trở một chiều cuộn dây bằng phương pháp Vôn -
Ampe, cần tiến hành theo trình tự sau:
- Ðóng nguồn một chiều, dùng biến trở điều chỉnh cho dòng điện đo phù
hợp với yêu cầu. Chờ cho dòng đo ổn định.
- Nhấn nút ấn đo áp, trong cùng một thời điểm, đọc trị số dòng điện và điện
áp, ghi kết quả đo.
- Nhả nút ấn đo áp trước khi cắt nguồn một chiều (hoặc khi thay đổi nấc
phân áp của bộ điều áp dưới tải).
Tính toán kết quả đo, đối chiếu, so sánh với các tiêu chuẩn, qui định.
Sơ đồ đo:
C c
aA
bB
UDC
+
-
RA*
V
19.7 Phương pháp đo bằng dùng cầu đo chuyên dụng
Các thiết bị đo điện trở một chiều chuyên dụng thường có 4 cực để nối dây
đo là:
- 2 cực dòng: bơm dòng một chiều vào đối tượng đo.
- 2 cực áp: lấy điện áp rơi trên đầu cực đối tượng đo.
Ðể thực hiện phép đo, cần tuân theo các chỉ dẫn của nhà chế tạo.
Các lưu ý về sai số và biện pháp an toàn nêu trên vẫn áp dụng đúng trong
trường hợp đo bằng thiết bị đo chuyên dụng.
19.8 Tiêu chuẩn áp dụng
Giá trị điện trở một chiều cần được so sánh giữa các pha với nhau, so sánh
với số liệu xuất xưởng của nhà chế tạo, so sánh với số liệu đo của lần thí nghiệm
trước:
Giá trị điện trở một chiều tại các nấc phân áp tương ứng giữa các pha với
nhau không được sai lệch quá 2% và không được quá độ lệch một nấc phân áp (nếu
không có các lý do đặc biệt được ghi rõ trong lý lịch máy).
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Giá trị điện trở một chiều sau khi qui đổi về cùng nhiệt độ không được sai
lệch quá 5% so với giá trị xuất xưởng của nhà chế tạo hoặc số liệu của lần thí nghiệm
trước.
Sơ đồ đo minh họa:
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 20 Kỹ thuật thử nghiệm cao áp một chiều
các thiết bị điện
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
20 Kỹ thuật thí nghiệm cao áp một chiều ................................................................. 1
20.1 Ý nghĩa của thử nghiệm cao áp một chiều đối với cách điện của các thiết bị điện............................................................................................................... 1
20.2 Yêu cầu kỹ thuật của thử nghiệm cao áp một chiều....................................... 1 20.3 Lựa chọn phương pháp và sơ đồ thử nghiệm................................................. 2
20.3.1 Phương pháp thử.................................................................................... 2 20.3.2 Sơ đồ thử nghiệm................................................................................... 2
20.4 Lựa chọn thiết bị và dụng cụ thử nghiệm ...................................................... 4 20.5 Thủ tục tiến hành phép thử nghiệm cao áp một chiều và ghi số liệu .............. 4
20.5.1 Các lưu ý về an toàn trong quá trình thí nghiệm..................................... 4 20.5.2 Đánh giá kết quả đo ............................................................................... 6
20.6 Một số lưu ý trong quá trình thử nghiệm cao áp một chiều............................ 7
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
20 Kỹ thuật thí nghiệm cao áp một chiều
20.1 Ý nghĩa của thử nghiệm cao áp một chiều đối với cách điện của các thiết
bị điện
Thử nghiệm cao áp một chiều nhằm mục đích nghiệm thu và bảo dưỡng thiết
bị. Các thông tin nhận được từ thử nghiệm này sẽ cho các kết luận về tình trạng cách
điện của thiết bị điện trong việc lắp đặt mới cũng như trong vận hành, có thể đóng điện
an toàn hay cần bảo dưỡng, thay thế các phần tử xuống cấp, nhằm kéo dài tuổi thọ
thiết bị. Có trường hợp nó là thông số chính để xác định chất lượng thiết bị (như đối
với một số loại chống sét van).
20.2 Yêu cầu kỹ thuật của thử nghiệm cao áp một chiều
Các mức điện áp và phương pháp thử nghiệm đối với thiết bị tuân thủ theo
các tiêu chuẩn qui định và các lưu ý của Nhà chế tạo. Khi không thể có các thông tin
về thiết bị thì nên thử nghiệm điện áp một chiều dựa trên điện áp định mức xoay chiều
để tránh hư hỏng hệ thống cách điện.
Đối với điện áp một chiều, thời gian tác dụng của điện áp tùy thuộc vào từng
đối tượng và thành phần cấu tạo của cách điện thông thường hay quy định là 5 phút
hay 10 phút.
Thử nghiệm bằng điện áp một chiều thường được tiến hành đối với các kết
cấu cách điện có điện dung lớn (cáp, máy điện...) vì thiết bị thử nghiệm cao áp một
chiều không yêu cầu có công suất lớn, dễ vận chuyển. Ngoài ra, điện áp thử nghiệm
một chiều cho phép cao hơn điện áp thử nghiệm xoay chiều 1,5 lần mà không sợ một
hư hỏng nào đối với cách điện hoàn hảo.
Thử nghiệm điện áp một chiều không thích hợp với thử nghiệm máy cắt
xoay chiều bởi vì điện áp một chiều không tạo nên ứng suất tương tự đối với hệ thống
cách điện khi vận hành.
Cách điện của thiết bị được xem là đạt kỹ thuật nếu trong thời gian thử
nghiệm không có sự tăng đột biến về dòng rò, không bị phóng điện chọc thủng hoặc
phá huỷ.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
20.3 Lựa chọn phương pháp và sơ đồ thử nghiệm
20.3.1 Phương pháp thử
Tăng dần điện áp thử nghiệm đặt vào đối tượng thử, lấy dòng điện rò ở từng
cấp điện áp thử để theo dõi (thông thường 4-5 cấp), lấy đặc tuyến V-A với các loại cáp
lực hoặc tính hệ số phi tuyến đối với máy phát, động cơ điện công suất lớn.
20.3.2 Sơ đồ thử nghiệm
Hình 20.1 Sơ đồ nguyên lý cơ bản của phép thử Cao thế một chiều
KV
Âäúi tæåüng thæínghiãûm
Maïy biãún aïpthê nghiãûm
CX
mA
Nguäön 220VACf=50Hz
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
Một số sơ đồ điển hình áp dụng cho các đối tượng thường gặp
Đối tượng thử Sơ đồ
Cuộn dây stato máy phát (động cơ điện) điển hình
HVA1
B1
C1
A2
B2
C2
Máy biến áp lực 2 cuộn dây (áp dụng sơ đồ tương tự cho
máy biến áp 3 cuộn dây).
HVA
B
C
a
b
c
Cáp lực
HV
Thiết bị đóng cắt (Máy cắt - Dao cách ly)
B1
C 1
H V A1 A2
B2
C 2
M aïy cà õt (D ao ca ïch ly)
Tụ điện cao thế Phép thử: Cực - Cực Phép thử Cực - Vỏ
HV
HV
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
20.4 Lựa chọn thiết bị và dụng cụ thử nghiệm
Lựa chọn thiết bị thí nghiệm phù hợp với U thử đã chọn.
Các thiết bị thử điện áp cao có kèm theo thiết bị đo dòng điện một chiều
(AИД-70, PGK-70, Xe công trình kiểu ЭТЛ35-02), đồng hồ đo nhiệt độ và độ ẩm môi
trường (nhiệt kế - ẩm kế) phải được hiệu chuẩn đạt yêu cầu kỹ thuật và còn hiệu lực về
thời gian hiệu chuẩn.
20.5 Thủ tục tiến hành phép thử nghiệm cao áp một chiều và ghi số liệu
20.5.1 Các lưu ý về an toàn trong quá trình thí nghiệm
Các bước thực hiện và số lượng nhân viên tham gia đáp ứng đầy đủ qui định
của qui trình kỹ thuật an toàn của Tổng công ty Điện lực Việt Nam.
Người thí nghiệm kiểm tra đối tượng được thí nghiệm đã được cắt điện, cách
ly hoàn toàn với các nguồn điện áp, vỏ của cáp phải được nối đất.
Khu vực thí nghiệm phải có rào chắn, người không có nhiệm vụ không được
vào và luôn có người trông coi ở đó. Nếu dùng dây căng thay rào chắn thì trên dây
phải treo biển “Dừng lại! Có điện nguy hiểm chết người”. Nếu các dây dẫn điện đi qua
hành lang, cầu thang, sàn nhà, thì phải có người đứng gác ở các vị trí cần thiết.
Trước khi đưa điện vào thử, tất cả các nhân viên trong đơn vị công tác phải
rút ra ở vị trí an toàn theo sự chỉ dẫn của người chỉ huy trực tiếp.
Trước khi đóng điện người chỉ huy trực tiếp phải tự mình kiểm tra mạch đấu
nối dây thí nghiệm và các biện pháp an tòan.
Khi sử dụng các thiết bị thí nghiệm phải tuân thủ chặt chẽ qui trình hướng
dẫn sử dụng thiết bị và Qui trình kỹ thuật an tòan điện (Tổng công ty điện lực Việt
Nam).
Nối đất tạm thời các đầu cực của đối tượng được thí nghiệm, sau đó tách các
đầu cực của đối tượng nối vào hệ thống điện.
- Trình tự thực hiện đo và lấy số liệu thí nghiệm:
1. Đo điện trở cách điện
Sau khi giá trị đo điện trở cách điện đạt yêu cầu (yêu cầu qui đổi nhiệt độ tại
thời điểm đo về nhiệt độ theo bảng tiêu chuẩn). Nhân viên thí nghiệm tiến hành bước
tiếp theo.
2. Thử nghiệm cao áp một chiều
v Chuẩn bị sơ đồ thử nghiệm cao áp một chiều
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
Lựa chọn điện áp thí nghiệm, phù hợp với dạng thử nghiệm và quy định của
ngành điện đối với từng đối tượng thiết bị được thí nghiệm (xem phần tiêu chuẩn thí
nghiệm đối với từng trường hợp cụ thể).
v Trình tự thử nghiệm như sau:
Đối tượng thử phải được cắt điện, cách ly cả hai đầu và nối đất để phóng hết
điện tích dư trong đối tượng.
Điện áp thử nghiệm một chiều được nối với đối tượng cần thử nghiệm, các
phần không thử nghiệm còn lại trong thiết bị được nối đất.
Đảm bảo thiết bị thử nghiệm cao áp ở vị trí tắt nguồn và bật khoá (ON, OFF)
về OFF đưa điện áp điều khiển về không trước khi bắt đầu thử nghiệm.
Nối đất an toàn cho thiết bị thử nghiệm cao áp với đầu nối đất chắc chắn, đảm
bảo điểm nối tốt. Không bao giờ được thao tác thử nghiệm cao áp một chiều mà không
được nối đất chắc chắn. Cũng vậy cần nối vỏ Thiết bị và đầu nối đất của thiết bị thử
nghiệm.
Dây nối thử nghiệm cao thế phải đảm bảo nối chắc chắn.
Cáp dùng để nối thiết bị cao áp với đối tượng thử phải ngắn và nối trực tiếp
để trên suốt chiều dài của nó không bị chạm đất và bảo đảm khoảng cách.
Tạo ngắn mạch nhân tạo tại đầu ra cao thế của thiết bị thử để kiểm tra hoạt
động của hệ thống bảo vệ của thiết bị thí nghiệm, nếu hệ thống làm việc tốt thì mới
tiến hành các bước tiếp theo.
Bật chuyển mạch, chọn điện áp thí nghiệm trên thiết bị đo về vị trí điện áp
thích hợp.
Bật chuyển mạch cấp nguồn thí nghiệm trên thiết bị đo về vị trí ON.
Tăng dần điện áp thử đến điện áp đã lựa chọn. Tốc độ tăng điện áp
2,5kV/giây.
Lưu ý: Tốc độ tăng điện áp có thể chậm hơn, đặc biệt đối với các đối tượng
thử có điện dung lớn ví dụ các loại cáp lực, Máy phát có điện dung lớn để tránh hư
hỏng thiết bị thí nghiệm.
Ghi nhận giá trị dòng điện rò ở thời điểm 60 giây sau khi điện áp thử đạt đến
giá trị đã lựa chọn. Sau khi nâng điện áp thử đến điện áp thử tiêu chuẩn duy trì đúng
thời gian đã qui định, theo dõi sự biến thiên dòng rò.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
Đối với các thiết bị cần kiểm chứng lại trị số điện trở cách điện: ghi nhận các
giá trị dòng điện rò ở các thời điểm 15 giây, 60 giây sau khi điện áp thử đạt đến giá trị
đã lựa chọn để xác định điện trở cách điện và hệ số hấp thụ.
Khi giá trị đo không ổn định thì tạm thời ngừng đo, đấu tắt các đầu cực Thiết
bị và đấu đất ít nhất trong 5 phút để xả hoàn toàn các điện tích dư, tiến hành tìm
nguyên nhân.
Sau khi kết thúc thử nghiệm, khoá chuyển mạch của thiết bị thử nghiệm về vị
trí OFF. Cho phép thiết bị vừa được thử phóng điện qua mạch phóng của thiết bị thử
nghiệm hoặc qua nối đất bên ngoài, không sờ vào thiết bị cho đến khi đã phóng điện
hết.
Tiến hành kiểm tra lại giá trị điện trở cách điện.
Sau khi thực hiện xong tất cả các phép đo trên một đối tượng thiết bị, người
thí nghiệm cần phải vệ sinh thiết bị đo, dọn dẹp và hoàn trả sơ đồ về đúng sơ đồ vận
hành như khi đã nhận ban đầu.
20.5.2 Đánh giá kết quả đo
- Đối với Máy phát (Động cơ điện): Cần so sánh dòng điện rò giữa các pha.
Nếu dòng điện rò tăng một cách đột ngột, dòng điện rò giữa các pha không
bằng nhau và vượt quá lần đo trước 30%, thì xem cách điện là không tốt cần phải tìm
nguyên nhân. Tính hệ số không đường thẳng Kkđt = (Umin x IrUmax)/(Umax x IrUmin) với
Umin và Umax là giá trị điện áp thử nghiệm nhỏ nhất và lớn nhất, Umax chính là điện áp
thử nghiệm yêu cầu. Yêu cầu Kkđt < 3.
Kết quả thử nghiệm coi như đạt yêu cầu nếu trong thời gian thử nghiệm
không xảy ra chọc thủng, không có sự tăng dòng điện rò, không thấy bốc khói, không
ngửi thấy mùi khét, không nghe thấy tiếng phóng điện. Dòng điện rò tăng trong thời
gian duy trì 01 phút ở một trong các cấp điện áp thử là biểu hiện dấu hiệu khuyết tật
(cách điện nhiễm ẩm).
- Máy biến áp lực ở các cấp điện áp: Độ chênh lệch dòng điện rò ứng với
nhiệt độ đo tham khảo theo “Quy phạm Bộ công nghiệp nặng 1965”. Dòng điện rò tối
đa cho phép:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
Dòng điện rò tối đa cho phép (µA) khi nhiệt độ cuộn dây UMax
(kVAC) UTN
(kVDC) 200C 300C 400C 500C 600C 6 - 15 10 70 110 175 300 450
20 - 44 20 100 160 250 400 750 60 - 220 40 100 160 250 400 750
- Cáp lực: Độ chênh lệch dòng điện rò không quy định. Mức chênh lệch
dòng điện rò chỉ là để phán đoán, không có tính chất quyết định cho việc đưa vào vận
hành hay không. Nếu hệ số chênh lệch giữa các pha quá 2 lần và dòng điện rò so với
lần trước ở nhiệt độ tương tự tăng một cách rõ rệt, Dòng điện rò không ổn định, tăng
đột biến, biểu hiện cách điện của cáp có hư hỏng, cần phải nâng cao điện thế thử hoặc
kéo dài thời gian liên tục để tìm chỗ hư hỏng.
- Máy cắt (Dao cách ly): Dòng điện rò tăng chứng tỏ bề mặt cách điện bẩn.
Cách điện của một số chi tiết cách điện hoặc truyền động bằng vật liệu hữu cơ đã suy
giảm.
20.6 Một số lưu ý trong quá trình thử nghiệm cao áp một chiều
Thử nghiệm cao áp một chiều có thể tiến hành bất cứ lúc nào sau khi thiết bị
ngừng hoạt động một vài giờ. Tuy nhiên nên tiến hành thử nghiệm theo kế hoạch với
định kỳ quan sát thiết bị. Điều này cho phép tìm nguyên nhân hư hỏng và tiến hành
sửa chữa ít tốn kém nhất để đưa thiết bị vào làm việc bình thường.
Thiết bị phải được cắt khỏi lưới trước khi thử nghiệm để nhiệt độ giảm dưới
400C.
Môi trường thí nghiệm phải khô ráo và sạch sẽ. Bề mặt cách điện của đối
tượng thử phải sạch và khô.
Đối với các đối tượng có điện dung lớn, trong trong quá trình tăng điện áp
thử nghiệm, cẩn thận, yêu cầu tốc độ nâng điện áp nhỏ hơn 2,5 kV/giây, tránh dòng
nạp quá lớn gây hư hỏng thiết bị thí nghiệm.
Trong suốt quá trình thử nghiệm phải liên tục theo dõi sự biến thiên của
dòng điện rò, nếu có hiện tượng dòng tăng vọt không bình thường phải lập tức giảm
điện áp về 0, thực hiện các biện pháp an toàn và tìm hiểu nguyên nhân.
Sau khi thử nghiệm phải tiếp đất chắc chắn các đầu ra của đối tượng thử ít
nhất 15 phút để đảm bảo xả hết điện tích dư đã nạp.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 21 Kỹ thuật thử nghiệm cao áp xoay chiều
tần số công nghiệp
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
21 Kỹ thuật thử nghiệm cao áp xoay chiều tần số công nghiệp................................. 1
21.1 Ý nghĩa của thử nghiệm cao áp xoay chiều tần số công nghiệp ..................... 1 21.2 Yêu cầu kỹ thuật của thử nghiệm cao áp xoay chiều ..................................... 1 21.3 Lựa chọn phương pháp và sơ đồ thử nghiệm................................................. 1
21.3.1 Phương pháp thử.................................................................................... 1 21.3.2 Sơ đồ thử nghiệm................................................................................... 1
21.4 Lựa chọn thiết bị và dụng cụ thử nghiệm ...................................................... 1 21.5 Thủ tục tiến hành phép thử nghiệm cao áp xoay chiều và ghi số liệu............. 2
21.5.1 Công tác chuẩn bị .................................................................................. 2 21.5.2 Các biện pháp an toàn............................................................................ 2 21.5.3 Tiến hành đo và lấy số liệu .................................................................... 3
21.6 Một số lưu ý trong quá trình thử nghiệm cao áp xoay chiều .......................... 4
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
21 Kỹ thuật thử nghiệm cao áp xoay chiều tần số công nghiệp
21.1 Ý nghĩa của thử nghiệm cao áp xoay chiều tần số công nghiệp
Hạng mục kiểm tra chính để đánh giá về tình trạng cách điện của các thiết bị
điện. Các thông tin nhận được từ thử nghiệm này sẽ cho các kết luận về tình trạng cách
điện của thiết bị điện trong việc lắp đặt mới cũng như trong vận hành, có thể đóng điện
an toàn hay cần bảo dưỡng, thay thế các phần tử xuống cấp, nhằm kéo dài tuổi thọ
thiết bị. Có trường hợp nó là thông số chính để xác định chất lượng thiết bị (như đối
với một số loại chống sét van).
21.2 Yêu cầu kỹ thuật của thử nghiệm cao áp xoay chiều
Cách điện của thiết bị được xem là đạt yêu cầu kỹ thuật khi không bị phóng
điện chọc thủng hoặc phá huỷ trong thời gian thử nghiệm.
21.3 Lựa chọn phương pháp và sơ đồ thử nghiệm
21.3.1 Phương pháp thử
Tăng dần điện áp thử đến điện áp thử đã chọn, duy trì đủ thời gian thử sau đó
giảm điện áp thử về 0.
21.3.2 Sơ đồ thử nghiệm: Phù hợp với từng đối tượng thử.
KV
Âäúi tæåüng thæínghiãûm
Maïy biãún aïpthê nghiãûm
CX
Nguäön 220VACf=50Hz
R
Hình 21.1 Sơ đồ nguyên lý thử nghiệm cao áp xoay chiều
Sơ đồ thử nghiệm đối với từng thiết bị điện tương tự như khi thử nghệm cao
thế một chiều.
21.4 Lựa chọn thiết bị và dụng cụ thử nghiệm
Lựa chọn thiết bị thí nghiệm phù hợp với U thử đã chọn.
Các thiết bị thử điện áp cao (AИД-70, PGK-70), đo nhiệt độ và độ ẩm môi
trường (nhiệt kế - ẩm kế) phải được hiệu chuẩn đạt yêu cầu kỹ thuật và còn hiệu lực về
thời gian hiệu chuẩn.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
21.5 Thủ tục tiến hành phép thử nghiệm cao áp xoay chiều và ghi số liệu
21.5.1 Công tác chuẩn bị
Nghiên cứu các thông số, tình trạng kỹ thuật của đối tượng thử. Số liệu đo
điện trở cách điện và các thông số khác như Kht, PI của đối tượng thử. Lựa chọn điện
áp thử phù hợp đối với các đối tượng thoả mãn các điều kiện thử cao thế.
Chuẩn bị sẵn bảng ghi chép các nội dung: Thông số nghiệt độ, độ ẩm môi
trường, nhiệt độ của đối tượng thử, thời gian, địa điểm, họ và tên nhân viên thí
nghiệm.
Chuẩn bị thiết bị thí nghiệm phù hợp với đối tượng và tiêu chuẩn thử
nghiệm.
Chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ - phụ kiện phục vụ thí nghiệm như dây tiếp địa
lưu động, rào chắn, biển báo an toàn, dây dẫn cao thế, sào đỡ dây, các dụng cụ cơ khí
...vv, các dụng cụ để vệ sinh hoặc sấy nếu cần. Thiết bị thông tin nếu đối tượng thử có
kích thước hoặc phạm vi thử nghiệm lớn không thể quan sát được (Ví dụ: Cáp lực,
Máy phát có công suất lớn).
Chuẩn bị thêm các thiết bị chiếu sáng cục bộ đảm bảo chiếu sáng khu vực và
đối tượng thí nghiệm. Yêu cầu các thiết bị chiếu sáng này phải có nguồn độc lập với
nguồn thí nghiệm, phải đảm bảo các yêu cầu về an toàn như chống va đập, chống
nước.
Chuẩn bị nguồn thử nghiệm đủ công suất có điện áp và tần số ổn định, đạt
yêu cầu kỹ thuật và bố trí tại vị trí người trực tiếp tiến hành thử nghiệm để khi cần
người này hoặc người phụ việc có thể nhanh chóng cắt khẩn cấp nguồn thí nghiệm để
đảm bảo an toàn.
Vệ sinh các bề mặt cách điện bên ngoài của đối tượng được thí nghiệm.
Ghi nhận các giá trị nhiệt độ môi trường từ nhiệt kế của người thí nghiệm.
21.5.2 Các biện pháp an toàn
Người thí nghiệm nhận hiện trường thí nghiệm từ bộ phận vận hành hoặc sửa
chữa theo các quy định của ngành Điện.
Người thí nghiệm kiểm tra đối tượng được thí nghiệm đã được cắt điện, cách
ly hoàn toàn với các nguồn điện áp, vỏ thiết bị phải được nối đất. Dùng bút thử điện để
kiểm tra đối tượng thử không còn điện, sau đó mới cho phép tiến hành tiếp địa lưu
động các phần dẫn điện của đối tượng thử.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
Nối đất tạm thời một cách chắc chắn các đầu cực của đối tượng được thí
nghiệm, sau đó tách các đầu cực của đối tượng đang nối vào hệ thống. Đánh dấu thứ tự
pha các đầu dây nối để tránh nhầm lẫn khi đấu nối lại sơ đồ (Điều này cực kỳ quan
trọng đối với cáp lực, các loại máy phát điện có đầu ra sử dụng dây dẫn mềm).
Đối với các loại máy điện: Thực hiện việc nối tắt các đầu dây ra của mỗi
cuộn dây được đo. Nối tắt và nối đất các đầu ra của các cuộn dây không được thử
nghiệm kể cả cuộn dây rôto để tránh cảm ứng.
Bố trí thiết bị thí nghiệm ở vị trí tốt nhất, đảm bảo phần dây dẫn từ thiết bị
đến đối tượng thử là ngắn nhất, người điều khiển có thể quan sát được bằng mắt, dễ
dàng tiếp địa lưu động đầu ra cao áp của thiết bị thử khi cần.
Kiểm tra nguồn, các đầu nối và dây đo của thiết bị phải đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật.
Đấu nối sơ đồ đo phù hợp quy trình sử dụng thiết bị đo.
Tiến hành lập rào chắn, biển báo cô lập khu vực thí nghiệm. Bố trí người
canh gác tại các khu vực không quan sát được, kiểm tra đảm bảo thông tin liên lạc
thông suốt với bộ phận canh gác trong suốt quá trình thử nghiệm.
21.5.3 Tiến hành đo và lấy số liệu
Tạo ngắn mạch nhân tạo tại đầu ra cao thế của thiết bị thử để kiểm tra hoạt
động của hệ thống bảo vệ của thiết bị thí nghiệm, nếu hệ thống làm việc tốt thì mới
tiến hành các bước tiếp theo.
Tháo các nối đất tạm thời đang nối trên các đầu cực của đối tượng được thí
nghiệm.
Bật chuyển mạch chọn điện áp thí nghiệm trên thiết bị đo về vị trí điện áp
thích hợp.
Bật chuyển mạch cấp nguồn thí nghiệm trên thiết bị đo về vị trí ON.
Tăng dần điện áp thử đến điện áp đã lựa chọn. Tốc độ tăng điện áp 2,5
kV/giây.
Duy trì điện áp thử trong thời gian 1 phút, sau đó giảm điện áp về 0, cắt
nguồn thí nghiệm , dùng sào tiếp địa để nối đất các đầu cực đối tượng cần thí nghiệm
nhằm đảm bảo an toàn.
Ghi chép rõ ràng và đầy đủ vào biên bản kết quả thí nghiệm, thời gian tiến
hành, tên nhân viên thử nghiệm.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Sau khi thực hiện xong tất cả các phép đo trên một đối tượng thiết bị, người
thí nghiệm cần phải vệ sinh thiết bị đo, dọn dẹp và hoàn trả sơ đồ về trạng thái như khi
đã nhận ban đầu.
Đánh giá kết quả đo và tiêu chuẩn áp dụng.
Cách điện thiết bị được xem là đạt yêu cầu nếu không có hiện tượng phóng
thủng cách điện, không có hiện tượng cháy xém và có mùi khét, giá trị điện trở cách
điện đo lại sau khi thử không bị suy giảm.
21.6 Một số lưu ý trong quá trình thử nghiệm cao áp xoay chiều
Thí nghiệm quá áp xoay chiều có tính chất làm già hoá hoặc phá huỷ cách
điện nên phải cực kỳ thận trọng khi áp dụng, đặc biệt đối với các thiết bị quan trọng và
đắt tiền như máy phát, máy biến áp. Chú ý đặc biệt đối với các máy đã vận hành qua
một thời gian dài.
Đối với máy phát điện và động cơ công suất lớn:
+ Phải tính toán công suất của máy biến áp thử nghiệm phù hợp với điện áp
thử nghiệm đã lựa chọn và điện dung của đối tượng thử.
+ Lựa chọn bộ mỏ phóng bảo vệ quá áp phù hợp với điện áp thử và đối
tượng thử và hiệu chỉnh điện áp làm việc trước khi tiến hành thí nghiệm Ulàm việc=
(1,05-1,1) U thử
Giới thiệu một số thiết bị thử nghiệm cao áp xoay chiều.
Hợp bộ thử cao thế xoay chiều - một chiều kiểu AИД-70.
Hợp bộ thử cao thế xoay chiều - một chiều kiểu PGK-70.
Biến áp thí nghiệm HOM-100.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 22 Thử nghiệm hệ số công suất và hệ số tiêu tán
các thiết bị điện
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
22 Thử nghiệm hệ số công suất và hệ số tiêu tán các thiết bị điện............................. 1
22.1 Mở đầu ......................................................................................................... 1 22.2 Các phương pháp thử nghiệm hệ số công suất và hệ số tiêu tán..................... 2
22.2.1 Đại cương.............................................................................................. 2 22.2.2 Nguyên tử lý thử nghiệm hệ số công suất và hệ số tổn hao .................... 2 22.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới việc đo hệ số tổn hao ..................................... 3
22.3 Mô tả thiết bị đo hệ số công suất và hệ số tổn hao......................................... 4 22.4 Các sơ đồ cơ bản thử hệ số công suất............................................................ 6
22.4.1 Chế độ thử nghiệm mẫu nối đất GST (Grounded - Specimen Test Mode) .............................................................................................................. 6 22.4.2 Chế độ thử nghiệm mẫu nối đất có dây bảo vệ GST - G (GST with
guard) .................................................................................................... 6 22.4.3 Chế độ thử nghiệm mẫu không nối đất UST (Ungrounded - Specimen
Test mode)............................................................................................. 6 22.5 Lưu ý an toàn khi thử nghiệm hệ số công suất............................................... 7 22.6 Thử nghiệm hệ số công suất của cách điện thiết bị điện. ............................... 9
22.6.1 Máy biến áp........................................................................................... 9 22.6.2 Sứ xuyên.............................................................................................. 15 22.6.3 Thử nghiệm dòng điện kích từ máy biến áp ......................................... 19 22.6.4 Dầu máy biến áp và chất lỏng cách điện .............................................. 20 22.6.5 Chống sét van ...................................................................................... 20 22.6.6 Máy cắt................................................................................................ 22 22.6.7 Máy điện quay..................................................................................... 27 22.6.8 Cáp và các phụ kiện............................................................................. 29 22.6.9 Tụ điện cải thiện hệ số công suất và tụ bảo vệ động cơ ........................ 30 22.6.10 Sứ cách điện thanh cái ......................................................................... 31
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
22 Thử nghiệm hệ số công suất và hệ số tiêu tán các thiết bị điện
22.1 Mở đầu
Chương này đề cấp đến việc thử nghiệm nghiệm thu và thử nghiệm bảo
dưỡng thiết bị điện. Mục đích của các thử nghiệm này là xác định thiết bị đã được lắp
đặt đúng chưa, có cần bảo dưỡng hoặc sửa chữa hay không. Việc thử nghiệm bằng
điện áp xoay chiều, do đó thử nghiệm bằng điện áp xoay chiều cho ta thông tin rõ nhất
về tình trạng của thiết bị.
Khi đặt điện áp xoay chiều lên hệ thống cách điện, đo điện áp rơi trên từng
bộ phận và đo tổn hao có thể biết tình trạng của hệ thống cách điện. Điện áp rơi tỷ lệ
với hằng số điện môi của lớp cách điện.
Thử nghiệm điện áp xoay chiều có thể được phân thành:
1. Thử nghiệm xác định hệ số công suất và hệ số tiêu tán.
2. Thử nghiệm cao áp xoay chiều.
3. Thử nghiệm tần số 1 - 10Hz.
4. Thử nghiệm cộng hưởng nối tiếp.
5. Thử nghiệm điện áp cảm ứng.
Thử nghiệm điện áp xoay chiều có thể được phân thành thử nghiệm phá
hỏng và không phá hỏng mẫu. Thử nghiệm hệ số công suất và hệ số tiêu tán không phá
hỏng mẫu bởi vì điện áp thử nghiệm thường không vượt quá điện áp pha của thiết bị
cần thử. Nguyên lý cơ bản của thử nghiệm không phá hỏng mẫu là phát hiện sự thay
đổi của đặc tính cách điện cần đo, có thể phối hợp với ảnh hưởng ô nhiễm và các tác
nhân phá hủy mà không vượt quá ứng suất của cách điện.
Các thử nghiệm cao áp, tần số 1 - 10 Hz, cộng hưởng nối tiếp là các thử
nghiệm phá hỏng mẫu bởi vì điện áp thử nghiệm cao hơn điện áp vận hành, gây quá áp
chất cách điện. Ảnh hưởng thử nghiệm cao áp lặp lại có tính chất tích lũy, do đó các
thử nghiệm này không được sử dụng cho mục đích bảo dưỡng trừ mục đích xem xét
đặc biệt hoặc thử nghiệm nghiệm thu.
Thử nghiệm điện áp cảm ứng tiến hành trong nhà máy chế tạo, trong quá
trình sản xuất thiết bị điện. Tuy nhiên khi có yêu cầu đặc biệt vẫn có thể tiến hành thử
nghiệm này. Các thử nghiệm cao áp, cộng hưởng điện áp, tần số 1 - 10Hz và điện áp
cảm ứng sẽ được đề cập chi tiết trong các chương sau đối với từng loại thiết bị.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Chương này chỉ đề cập đến các phương pháp thử nghiệm hệ số công suất và hệ số tiêu
tán.
22.2 Các phương pháp thử nghiệm hệ số công suất và hệ số tiêu tán
22.2.1 Đại cương
Thử nghiệm xác định hệ số công suất được các nhà sản xuất cáp tiến hành
trong phòng thí nghiệm từ năm 1900 và thử nghiệm sứ xuyên từ năm 1929. Từ năm
1900 người ta đã tiến hành thử nghiệm hệ số tiêu tán bằng cách sử dụng cầu Shering
để đánh giá cách điện trên cơ sở phân tích dòng điện tải thành hai thành phần: thành
phần tác dụng và thành phần phản kháng.
Ngày nay hai loại thử nghiệm này là đồng nhất vì cả hai dùng để đánh giá
tổn hao điện môi. Hai thử nghiệm này cung cấp thông tin về đặc tính chung của cách
điện, chúng cũng phụ thuộc vào thể tích vật thử. Ngoài ra thử nghiệm được tiến hành ở
tần số làm việc bình thường (50Hz), không phụ thuộc vào thời gian giống như thử
nghiệm bằng điện áp một chiều. Các thử nghiệm này không gấy quá áp với cách điện
và có thể xác định tình trạng cách điện bị xuống cấp dần bằng cách so sánh với kết quả
thử nghiệm các năm trước ở các thiết bị tương tự.
22.2.2 Nguyên tử lý thử nghiệm hệ số công suất và hệ số tổn hao
Thử nghiệm này đo điện dung của cách điện, tổn hao điện môi. Khi đóng
điện xoay chiều vào cách điện có dòng nạp qua. Dòng điện này có hai thành phần:
thành phần tác dụng và thành phần phản kháng. Thành phần phản kháng có tính chất
điện dung, vượt trước điện áp 900. Hình 22.1 biểu diễn các thành phần này.
U
I
Ir
IcIt
Hình 22.1 Đồ thị véc tơ dòng và áp
Thành phần phản kháng Ic tỷ lệ thuận với hằng số điện môi, diện tích, điện
áp và tỷ lệ nghịch với chiều dày cách điện và cho bởi biểu thức:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
Ic = U/Xc = UωC
Ic = Uωε0 εrA/t
Ic = 8, 854 x 10-12εrA x 2πfU/t
Ở đây U là điện áp thử nghiệm
ω là tần số góc, ω = 2πf
A là diện tích (m2)
ε0 là hằng số điện môi chân không.
εr là hằng số điện môi của vật liệu.
Sự thay đổi của thành phần Ic chứng tỏ cách điện bị xuống cấp, ví dụ bị ẩm
hoặc có các lớp bị ngắn mạch, kích thước hình học thay đổi. Thành phần dòng điện tác
dụng đặc trưng cho tổn hao công suất trong điện môi do dòng rò, dẫn điện lên bề mặt,
vầng quang. Thử nghiệm này tương đối nhạy, đủ phát hiện nhiễm ẩm trong cách điện.
Đối với điện môi lý tưởng, thành phần dòng điện tác dụng Ir = 0. Góc δ là
góc lệch pha giữa Ic và It (dòng điện tổng) gọi là góc tổn hao, đặc trưng cho tổn hao
năng lượng trong điện môi. Hệ số công suất của vật liệu cách điện:
SP
=II
=cost
rϕ
P là công suất tác dụng (W), S là công suất biểu kiến (VA)
Hệ số tổn hao CIIrtg =δ
22.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới việc đo hệ số tổn hao
Việc đo hệ số tổn hao tgδ là phương tiện phán đoán, đánh giá đặc tính của
cách điện. Nguyên lý cơ bản là bất kỳ sự thay đổi nào của đặc tính cách điện đều dẫn
tới sự thay đổi các thông số đặc trưng của nó như điện dung, tổn hao điện môi, hệ số
công suất, do đó bằng cách đo diễn biến của các đặc tính này theo thời gian ta có thể
đánh giá đúng tình trạng cách điện. Có hai yếu tố môi trường là độ ẩm và nhiệt độ
không thể điều chỉnh dễ dàng. Đặc tính điện của cách điện phụ thuộc vào độ ẩm và
nhiệt độ vì thế thử nghiệm phải được tiến hành ở cùng điều kiện với thiết bị thực tế,
nhiệt độ được quy đổi về 200C. Khi thiết bị thử nghiệm ở nhiệt độ gần nhiệt độ đóng
băng và có độ ẩm cao cách điện giảm vì băng giá có điện trở suất bằng 144 lần điện trở
suất của nước.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Ảnh hưởng của dòng rò bề mặt (do ẩm, bụi bẩn...) rất đáng kể, vì thế phải lau
sạch và làm khô bề mặt để giảm tổn hao dòng rò bề mặt.
22.3 Mô tả thiết bị đo hệ số công suất và hệ số tổn hao
22.3.1 Dụng cụ đo
Một số dụng cụ đo, thử nghiệm thông dụng có đặc tính như sau:
Kiểu Điện áp CB-100, N0 810130 28V
Bán tự động, N0670025 2,5kV Bán tự động, N0670075 10kV Bán tự động, N0670070 10kV Delta - 2000, N0672001 10kV
Trên hình 22.2 là thiết bị thử nghiệm Delta - 2000
Hình 22.2 Thiết bị thử nghiệm Delta 2000 (Nhãn hiệu AVOINT, Texas)
Mạch bao gồm tụ điện tiêu chuẩn Cs và cách điện cần thử nghiệm có thông
số Cx và Rx cần xác định, máy biến áp nhiều dây quấn với tỷ số vòng dây Ns và Nx
điều chỉnh để cân bằng dòng điện dung, biến trở Rs điều chỉnh để cân bằng dòng điện
thuần trở. Khi cầu cân bằng cái chỉ không ở vị trí không.
Moden CB -100 là cầu điện áp thấp cân bằng bằng tay cả hai thông số điện
dung và hệ số tổn hao, nhưng đọc trực tiếp. Mô hình bán tự động cần cân bằng tụ điện
bằng tay nhưng đọc trực tiếp. Moden Delta - 2000 cân bằng tự động cả hai thông số
điện dung và hệ số công suất nhưng có thể hiển thị hệ số tổn hao
Các đặc tính cơ bản của thiết bị thử nghiệm Delta - 2000 là:
- Có nguồn 0 ÷ 12kV, tụ tiêu chuẩn, dụng cụ đo, dây thử, máy in.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
- Thao tác đơn giản, cân bằng tự động, hiển thị số điện áp, dòng điện, tổn
hao điện môi (bằng Watt), điện dung và hệ số công suất. Giá trị đọc được điều chỉnh
tương đương với 10kV hoặc 2,5kV.
- Giá trị đọc có thể ghi trên máy in hoặc chuyển tới máy vi tính tiêu chuẩn.
- Có độ chính xác cao trong điều kiện nhiễu tĩnh điện hoặc điện từ ở các trạm
cao áp.
- An toàn sử dụng có hai khóa chuyển mạch thao tác bằng tay, mạch phát,
hiện chạm đất và thử giá trị đầu bằng không.
- Tự chẩn đoán và định thang đo.
Sơ đồ thiết bị thử cho trên hình 22.3
Hình 22.3 Sơ đồ thiết bị thử nghiệm đo Cx, Rx
Thao tác thiết bị như sau:
1. Nối đất thiết bị thử với đất của trạm
Chú ý: Chỉ sử dụng khi đã cắt điện và cách ly thiết bị.
2. Chuẩn bị mẫu thử, gồm cả đầu nối ngoài, đầu dây quấn ngắn mạch
3. Đầu tiên nối dây thử nghiệm với thiết bị thử rồi nối tới thiết bị cần thử
nghiệm theo quy trình thao tác bằng tay.
4. Kiểm tra hoạt động của khóa liên động an toàn và nối đất.
5. Chọn cấu hình thử nghiệm cho cách điện cần thử.
6. Đưa điện áp và tăng dần điện áp ra đến giá trị mong muốn.
7. Tiếp tục thao tác thiết bị thử để nhận được kết quả thử nghiệm theo các
lệnh thao tác bằng tay.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
a. Đối với thiết bị thử thao tác bằng tay cân bằng cầu đo điện dung và hệ
số công suất.
b. Đối với thiết bị bán tự động cân bằng cầu đo điện dung.
c. Đối với thiết bị tự động chọn giá trị khởi đầu để cân bằng tự động.
8. Giảm điện áp về không hoặc giá trị đặt thấp nhất.
9. Ghi lại tất cả giá trị: điện áp, dòng điện, tổn hao, điện dung, hệ số công
suất.
22.4 Các sơ đồ cơ bản thử hệ số công suất
Để hiểu thao tác thử nghiệm hệ số công suất xét sơ đồ hình 22.5 (a, b và c)
gồm nguồn xoay chiều, mạch cầu, mẫu thử, dây nối điện áp thấp và đất.
22.4.1 Chế độ thử nghiệm mẫu nối đất GST (Grounded - Specimen Test Mode)
Sơ đồ cho trên hình 22.5a sử dụng trong trường hợp một đầu cách điện cần
đo được nối đất thường xuyên, ví dụ vỏ máy biến áp, mặt bích thanh cái, gía đỡ khí cụ
điện. Nối dây điện áp thấp trực tiếp xuống đất. Sơ đồ cũng sử dụng cho đầu mẫu thử
bình thường, không nối đất
22.4.2 Chế độ thử nghiệm mẫu nối đất có dây bảo vệ GST - G (GST with
guard)
Trong sơ đồ này (hình 22.5b) dòng điện giữa nguồn xoay chiều và đất (qua
Cx) được đo bằng cầu dây điện áp thấp LV có thể được nối với mạch thử "guard". Mọi
dòng điện trên dây LV trong quá trình thử được rẽ nhánh theo đường về nguồn và
được loại trừ khỏi phép đo. Chế độ này được sử dụng để cách ly bộ phận riêng của
cách điện và thử nghiệm không đo cách điện khác nối với chúng.
22.4.3 Chế độ thử nghiệm mẫu không nối đất UST (Ungrounded - Specimen
Test mode)
Trong chế độ này chỉ có dòng điện giữa nguồn xoay chiều và dây LV (qua
Cx) được đo. Trên hình 22.5c mọi dòng điện qua đầu nối đất được phân nhánh trực
tiếp qua đường về nguồn xoay chiều và loại trừ khỏi phép đo. Chế độ này chỉ được sử
dụng để đo cách điện giữa hai đầu nối đất của khí cụ. Trong chế độ này đất được coi
như dây bảo vệ vì đầu nối đất không được đo. Chế độ này được sử dụng để cách ly bộ
phận riêng của cách điện và thử nghiệm mà không đo cách điện khác nối với chúng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
22.5 Lưu ý an toàn khi thử nghiệm hệ số công suất
Khi làm việc với điện áp cao hoặc xung quanh cao áp không để quá điện áp.
Các hãng chế tạo đưa ra các quy trình nghiêm ngặt để làm việc với các loại khí cụ cao
áp và dây nối. Nội dung của các qui trình này bao gồm một số kiến thức chung cần lưu
ý và một số quy tắc riêng nhất thiết phải chấp nhận khi thử nghiệm hệ số công suất.
Các thử nghiệm phải được tiến hành khi đã cắt điện và cách ly với hệ thống
điện. Ngoài ra vỏ thiết bị phải được nối đất. Điều này không thay cho việc kiểm tra
bằng mắt để đảm bảo tất cả các đầu nối của khí cụ điện được cách ly khỏi nguồn. Ví
dụ từng pha của cầu dao ba pha phải được kiểm tra riêng rẽ bởi vì có trường hợp một
cực bị hư hỏng trong khi hai cực kia đã mở.
Hình 22.5 Các chế độ thử nghiệm hệ số công suất
a. mẫu thử nối đất.
b. Mẫu thử nối đất với bảo vệ.
c. mẫu thử không nối đất.
Cũng có khả năng tồn đọng điện tích dư trên cách điện của khí cụ sau khi đã
cắt điện, do vậy gần đường dây hoặc khí cụ có điện có cảm ứng điện áp khá cao, mặc
dù khí cụ đã cắt điện. Ngay cả khi điện tích còn khá yếu vẫn có nguy cơ gây điện giật,
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
do vậy phải nối đất an toàn cho mọi đầu nối của khí cụ trước khi tiến hành thử nghiệm
và cắt đầu dây thử hệ số công suất.
Trước khi tiến hành thử nghiệm, người thao tác phải thảo luận với người
giúp việc kế hoạch thử nghiệm. Thiết bị thử nghiệm có trang bị rơle chạm đất để đề
phòng điện áp thử nghiệm cho đến khi đạt được các điều kiện sau đây:
1. Nối đất của trạm được nối với cực nối đất của thiết bị thử nghiệm.
2. Vỏ thiết bị cần thử nghiệm được nối đất qua dây nguồn 120V.
3. Điện áp điều chỉnh đưa về không.
Sau khi dụng cụ thử nghiệm được nối đất hoàn chỉnh đưa dây thử nghiệm và
cáp thử nghiệm cao áp vào đầu cắm. Không nối dây thử nghiệm vào đầu cực khí cụ
mặc dù các dây đã sẵn sàng nối với thiết bị thử.
Thiết bị thử nghiệm hệ số công suất đòi hỏi hai người vận hành và hai khóa
chuyển mạch khi một khóa mở không có điện. Các khóa chuyển mạch loại nhả lò xo
để tác động nhanh. Người vận hành thao tác thiết bị có một khóa gọi là khóa thao tác
tại chỗ, còn người giám sát an toàn hoặc người trợ giúp giữ khóa thứ hai gọi là khóa an
toàn. Người giám sát hoặc trợ giúp phải ở vị trí quan sát các đầu của thiết bị được thử.
Nếu không quan sát được phải buộc biển báo ở chỗ thích hợp và đứng gần để đảm bảo
an toàn. Mỗi khi đóng thiết bị thử nghiệm trước tiên cả hai người vận hành phải kiểm
tra thao tác đúng của cả hai khóa. Rõ ràng rằng người vận hành khóa thứ hai không
được đóng khóa khi mọi người chưa ở khoảng cách an toàn, không được phép giữ đầu
trên của khí cụ cần thử nghiệm. Khi có điều bất thường xảy ra người thao tác khóa an
toàn phải nhả khóa ngay và báo cho người thao tác thiết bị thử nghiệm biết.
Cả hai khóa an toàn phải được sử dụng cùng lúc, không được ngắn mạch
chúng và không được sử dụng như phương tiện khóa cơ khí, hoặc ép chặt nút ấn. Khóa
phải luôn luôn được thao tác bằng tay.
Cáp thử nghiệm cao áp dùng cho thiết bị thử nghiệm hệ số công suất là loại
cáp hai vỏ chỉ có đầu cao áp làm đầu cốt và không được thao tác khi đang có điện.
Người vận hành và người trợ giúp theo dõi bằng mắt và trao đổi bằng lời nói để tránh
thao tác nhầm lẫn.
Sau khi đã kết thúc thử nghiệm phải tháo dây thử khỏi đầu khí cụ và đặt
xuống đất. Dây nối đất là dây phải tháo cuối cùng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
22.6 Thử nghiệm hệ số công suất của cách điện thiết bị điện
Bình thường thử nghiệm hệ số công suất dùng để nghiệm thu, bảo dưỡng dự
phòng, đánh giá cách điện sau khi bảo dưỡng. Điện áp sử dụng phải đủ để phát hiện
chỗ cách điện yếu nhưng vì thử nghiệm thuộc loại không phá hỏng mẫu nên điện áp
thử nghiệm không vượt quá điện áp pha của khí cụ cần thử. Mục này đề cập đến việc
thử nghiệm hệ số công suất của cách điện các loại máy điện và khí cụ điện.
22.6.1 Máy biến áp
Các máy biến áp điện lực và máy biến áp phân phối có thể là một pha hoặc
ba pha, khô hoặc dầu, đặt trong nhà hoặc ngoài trời. Thử nghiệm hệ số công suất đối
với máy biến áp để xác định sự xuống cấp của cách điện do nhiễm ẩm, cacbon hoặc
các dạng ô nhiễm khác.
Tùy theo loại, kích cỡ, điện áp định mức của máy biến áp, thử nghiệm hệ số
công suất được thực hiện với toàn bộ máy hoặc một bộ phận của chúng và phân chia
các bộ phận điện môi nhằm phân tích kết quả thử nghiệm, ví dụ sự xuống cấp của cách
điện dây quấn, sứ xuyên, đầu máy biến áp có thể được phân tích riêng. Nói chung thử
nghiệm sứ xuyên và cách điện dây quấn được tiến hành cùng nhau. Máy biến áp có
bình dãn đầu thử nghiệm hệ số công suất được thực hiện với các pha riêng bằng
phương pháp mẫu thử không nối đất. Đối với mọi sứ xuyên khác thử nghiệm bằng
phương pháp mẫu thử nối đất.
Các loại máy biến áp được thử nghiệm là:
1. Máy biến áp hai dây quấn.
2. Máy biến áp ba dây quấn.
3. Máy biến áp tự ngẫu.
4. Máy biến áp đo lường.
Khi tiến hành thử nghiệm hệ số công suất của cách điện máy biến áp phải
chú ý các điều kiện sau:
- Máy biến áp được cắt điện và hoàn toàn được cách ly.
- Vỏ máy biến áp được nối đất tốt.
- Mọi sứ xuyên cao áp và hạ áp kể cả trung tính được ngắn mạch thành đầu
tương đương, trung tính không nối đất.
- Máy biến áp có đầu phân thế đặt ở vị trí cắt trung tính, vị trí này cho trong
lý lịch máy.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
1. Máy biến áp hai dây quấn
Trong máy biến áp hai dây quấn ba pha hoặc một pha hệ thống cách điện dây
quấn gồm hệ thống ba lớp cách điện (xem hình 22.6)
Hình 22.6 Mạch cách điện máy biến áp hai dây quấn
- Cách điện dây quấn cao áp, CH
- Cách điện dây quấn hạ áp, CL
- Cách điện giữa dây quấn cao áp và hạ áp, CHL
Khi tiến hành thử nghiệm hệ số công suất đầu cao áp của ba pha được nối
chung. Tương tự các đầu hạ áp cũng được nối chung. Bốn thử nghiệm sau đây sẽ được
tiến hành và ghi trong bảng 22.1.
Bảng 22.1 Các thử nghiệm hệ số công suất của máy biến áp hai dây quấn
N0 thử nghiệm Dây quấn có điện
Dây quấn nối đất
Dây quấn bảo vệ
Đo cách điện
1 HV LV - CH và CHL 2 HV - LV CH 3 HL HV - CL và CHL 4 HL - HV CL
Kết quả tính toán từ bảng 22.1: Thử nghiệm 1 trừ thử nghiệm 2
1. Trừ dòng điện nạp của thử nghiệm 2 cho thử nghiệm 1
2. Trừ tổn hao công suất của thử nghiệm 2 cho thử nghiệm 1
3. Tính hệ số công suất: [CH cộng với CHL] - [CH] = CHL
Thử nghiệm 3 trừ thử nghiệm 4
1. Trừ dòng điện nạp của thử nghiệm 4 cho thử nghiệm 3
2. Trừ tổn hao công suất của thử nghiệm 4 cho thử nghiệm 3
3. Tính hệ số công suất: [CL cộng với CHL] - [CL] = CHL
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
Kết quả tính toán CHL gần như nhau trong hai trường hợp. Nếu sai khác có
thể do thử nghiệm sai hoặc tính toán sai. Sơ đồ nối với 4 thử nghiệm ở trên được cho
trên hình 22.7 a, b, c và d.
Thử nghiệm 1: Chế độ thử nghiệm nối đất
Dây quấn cao áp HV có điện
Dây quấn hạ áp LV nối đất
Dụng cụ đo đọc giá trị CH và CHL
Thử nghiệm 2: Chế độ thử nghiệm nối bảo vệ
Dây quấn HV có điện
Dây quấn LV nối bảo vệ
Dụng cụ đo đọc CH
Thử nghiệm 3: Chế độ thử nghiệm nối đất
Dây quấn LV có điện
Dây quấn HV nối đất
Dụng cụ đo đọc CL và CHL
Thử nghiệm 4: Chế độ thử nghiệm nối bảo vệ
Dây quấn LV có điện
Dây quấn HV nối bảo vệ
Dụng cụ đo đọc CL
Hình 22.7a Đo cách điện dây quấn cao áp và cao áp với hạ áp
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
Hình 22.7
b. Đo cách điện dây quấn cao áp và đất.
c. Đo cách điện dây quấn hạ áp và cao - hạ áp với đất.
d. Đo cách điện dây quấn hạ áp và đất.
2. Máy biến áp ba dây quấn
Mạch tương đương của hệ thống cách điện máy biến áp ba dây quấn cho trên
hình 22.8. Hệ thống cách điện của máy biến áp ba dây quấn tương tự máy biến áp hai
dây quấn ngoại trừ có một dây quấn bổ sung quy trình thử nghiệm máy biến áp ba dây
quấn cho trong bảng 22.2.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
Hình 22.8 Mạch cách điện của máy biến áp ba dây quấn
Bảng 22.2 Thử nghiệm hệ số công suất máy biến áp ba dây quấn
N0 thử nghiệm Dây quấn có điện
Dây quấn nối đất
Dây quấn bảo vệ
Đo cách điện
1 HV LV TV CH và CHL 2 HV - LV và TV CH 3 LV TV HV CL và CLT 4 LV - HV và TV CL 5 TV HV LV CT và CHT 6 TV - HV và LV CT 7 Tất cả - - CH, CL và CT
Ghi chú:
CHL - Thử nghiệm 1 trừ thử nghiệm 2
CLT - Thử nghiệm 3 trừ thử nghiệm 4
CHT - Thử nghiệm 5 trừ thử nghiệm 6
3. Máy biến áp tự ngẫu
Mạch tương đương của hệ thống cách điện máy biến áp tự ngẫu cho trên
hình 22.9. Thử nghiệm được cho trong bảng 22.3.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
Hình 22.9 Mạch cách điện của máy biến áp tự ngẫu
Bảng 22.3 Thử nghiệm hệ số công suất cách điện máy biến áp tự ngẫu
N0 thử nghiệm Dây quấn có điện
Dây quấn nối đất
Dây quấn bảo vệ
Đo cách điện
1 HV và LV TV - CH và CHT 2 HV và Lv - TV CH 3 TV HV và LV - CT và CHT 4 TV - HV và LV CT
Ghi chú:
CHT - Thử nghiệm 1 trừ thử nghiệm 2
CHT - Thử nghiệm 3 trừ thử nghiệm 4
Máy biến áp tự ngẫu được coi tương tự máy biến áp hai dây quấn trừ dây
quấn cao áp là tổ hợp dây quấn cao và hạ áp do vậy không thể tách riêng. Để ngắn
mạch dây quấn cao áp trong tổ máy biến áp ba pha 7 sứ xuyên được nối chung là H1,
H2, H3, X1, X2, X3, và H0X0.
4. Máy biến áp đo lường
Các máy biến áp đo lường dùng để biến đổi điện áp cao xuống điện áp tiêu
chuẩn thường là 100V (máy biến điện áp) và dòng điện lớn xuống dòng điện tiêu
chuẩn thường là 5A (máy biến dòng) dùng cho mục đích đo lường và rơ le bảo vệ.
Vì điện áp định mức hạ áp của máy biến điện áp thấp (100V) nên thường thử
nghiệm máy biến điện áp ở dây quấn cao áp. Phải thận trọng khi thử nghiệm để đảm
bảo cách ly máy biến điện áp với nguồn.
Sơ đồ thử nghiệm máy biến điện áp một pha cho trên hình 22.10 còn trình tự
thử nghiệm trong bảng 22.4
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
Hình 22.10 Sơ đồ thử nghiệm máy biến điện áp 1 pha
Bảng 22.4 Thử nghiệm máy biến điện áp
N0 thử nghiệm Dây quấn có điện
Dây quấn nối đất
Dây quấn nối bảo vệ
Dây quấn không nối đất
Đo cách điện
1 Toàn bộ H1 và H0 X2 - - HV với đất 2 H1 H1 X2 H0 - với đất 3 H0 H0 X2 H1 - với đất
4 H1 - H0 kích thích H1 X2 - H0 Iex 5 H0 - H1 kích thích H0 X2 - H1 Iex
6Thử nghiệm vòng nối (Xem mục 22.6.2)
1. Trong các thử nghiệm 1, 3, 4 và 5 giới hạn điện áp thử nghiệm tới định
mức H0 thường 5kV.
2. Thử nghiệm 4 và 5 phải được tiến hành ở cùng điện áp.
3. Tháo H0 nối đất khi thực hiện thử nghiệm.
4. Dây quấn thứ cấp của máy biến điện áp không được ngắn mạch.
5. Các thử nghiệm 1, 2, 3 và 6 là thử nghiệm tiêu chuẩn với máy biến điện
áp.
6. Hiệu chỉnh hệ số công suất về 200C.
22.6.2 Sứ xuyên
Sứ xuyên máy biến áp được phân thành loại tụ điện và không tụ điện. Loại tụ
điện gồm có giấy cách điện tẩm dầu hoặc đổ nhựa. Loại không tụ điện gồm lõi chất
rắn và cách điện chất lỏng hoặc khí. Sứ xuyên loại tụ điện dùng cho điện áp trên 69kV,
làm bằng các lớp điện dung tâm là thanh dẫn và mặt bích nối đất. Các tụ điện đồng
tâm tạo nên điện áp đều và gradient điện áp đều
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 16
Theo hình 22.11 sứ xuyên tụ điện gồm 10 lớp điện dung bằng nhau, điện
dung của mỗi lớp là 1pF, điện dung tổng là 0,1pF, nếu một lớp bị đánh thủng thì điện
dung là 0,11 pF nghĩa là tăng thêm 10%.
Hình 22.11 Sơ đồ tương đương của sứ xuyên kiểu tụ điện
Cách điện chính C1 là cách điện thanh dẫn với đầu điện cực hoặc vỏ. Cách
điện đầu C2 giữa đầu điện cực và đất hoặc mặt bích, C3 là cách điện chung của đầu
trên và dưới của sứ đối với đất.
Thử nghiệm hệ số công suất trên sứ xuyên thường được tiến hành bằng cách
đóng điện vào thanh dẫn và đo dòng điện thử nghiệm và tổn hao trong hệ thống cách
điện giữa thanh dẫn và mặt bích nối đất
Nhiều sứ xuyên hiện đại có đầu điện dung hoặc đầu thử nghiệm hệ số công
suất.
Có thể tiến hành thử nghiệm riêng cách điện lõi C1 và cách điện đầu C2. Sơ
đồ thử nghiệm được cho trên hình 22.12a và 22.12b. Cần lưu ý rằng các sứ xuyên khác
ngoài sứ xuyên cần thử nghiệm phải được ngắn mạch và nối đất.
Thử nghiệm 1: Đo cách điện C1 của sứ xuyên (hình 22.12a).
1. Tháo đầu điện dung (hoặc đầu đo hệ số công suất) khỏi sứ xuyên và nối
dây như hình vẽ.
2. Cho điện áp thấp ở chế độ thử nghiệm không nối đất.
3. Đo dòng điện nạp và tổn hao công suất.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 17
4. Tính hệ số công suất và điện dung, hiệu chỉnh ở 200C.
5. So sánh kết quả với giá trị của nhà sản xuất ghi trên biển máy.
Hình 22.12
a. Đo cách điện chỉnh C1
b. Đo cách điện đầu C2
c. Đo cách điện của sứ xuyên không có đầu
Thử nghiệm 2: Đo cách điện C2 của sứ xuyên (hình 22.12b)
1. Tháo đầu điện dung (hoặc đầu do tổn hao công suất) khỏi sứ xuyên.
2. Cho hạ áp vào sơ đồ thử nghiệm ở chế độ bảo vệ.
3. Cách điện C1 theo sơ đồ.
4. Đo dòng điện nạp và tổn hao công suất.
5. Tính toán hệ số công suất và điện dung, hiệu chỉnh ở 200C.
6. So sánh kết quả với kết quả của nhà sản xuất ghi trên biển máy.
7. Điện áp giới hạn đến 500V đối với sứ xuyên dưới 69kV mặc dù nhà sản
xuất quy định điện áp thấp hơn.
8. Giới hạn điện áp thử nghiệm tới 5000V đối với sứ xuyên lớn hơn 115kV.
9. Giới hạn điện áp thử nghiệm tới 2000V với sứ xuyên Westinghouse.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 18
Thử nghiệm 3: Đo cách điện của sứ xuyên không có điện dung hoặc đầu thử
nghiệm hệ số công suất sứ xuyên không bố trí trên thiết bị (hình 22.12c).
1. Đặt khóa hạ áp của thiết bị thử ở chế độ mẫu thử nối đất.
2. Đo IT và tổn hao công suất: Tính hệ số công suất và hiệu chỉnh nhiệt độ
Thử nghiệm vành đai sứ xuyên loại không có tụ điện
Thử nghiệm được tiến hành trên sứ xuyên kiểu đổ nhựa, đổ dầu và hộp đầu
cáp. Vành đai được đưa điện áp thử còn lõi dẫn điện được nối đất. Khi sứ xuyên loại
đổ nhựa hoặc loại khô bị hư hỏng dòng điện rò phát triển từ đỉnh đến sứ và hơi ẩm
thâm nhập vào sứ xuyên. Khi đặt điện áp thử vào vành đai, hơi ẩm hoặc cách điện bị
xuống cấp có thể được phát hiện. Vành đai có thể được làm bằng lá kim loại, sợi dây
kim loại. Cần tiến hành cẩn thận để vành tiếp xúc tốt với bề mặt sứ. Các sơ đồ thử
nghiệm được cho trên hình 22.13a, b, c và d. Trong chế độ thử nghiệm được cho trên
hình 22.13a đo được các dòng điện đi qua vành đai mang điện và đất. Trong hình
22.13b ở chế độ thử nghiệm không nối đất đo được dòng điện ở giữa vành đai và đất.
Ở chế độ bảo vệ trên hình 22.13c dòng điện giữa đai có điện và tâm thanh dẫn được
đo, dòng điện rò qua phía trên và dưới sứ được bảo vệ, còn trên hình 22.13d chỉ có
dòng điện rò qua sứ phía trên đai bảo vệ.
Hình 22.13
a. Thử nghiệm vành đai sứ xuyên - chế độ nối đất.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 19
b. Thử nghiệm vành đai sứ xuyên - chế độ không nối đất.
c. Thử nghiệm vành đai sứ xuyên - chế độ bảo vệ - bảo vệ trên và dưới.
d. Thử nghiệm vành đai sứ xuyên - chế độ bảo vệ - bảo vệ trên.
22.6.3 Thử nghiệm dòng điện kích từ máy biến áp
Dòng điện còn gọi là dòng điện từ hóa, dòng không tải của máy biến áp được
thử nghiệm bằng thiết bị thử nghiệm hệ số công suất. Trong thử nghiệm này điện áp
được đặt vào một dây quấn sơ cấp, còn các dây quấn sơ cấp khác hở mạch, các dây
quấn thứ cấp cũng hở mạch.
Trong sơ đồ hình 22.14a dây quấn sơ cấp nối tam giác. Cao áp được đưa vào
một đầu còn hạ áp được đưa vào đầu kia và dụng cụ thử nghiệm ở chế độ không nối
đất (UST).
Hình 22.14a Thử nghiệm dòng kích từ dây quấn nối tam giác
Dòng điện Có điện UST Nối đất Tự do
H1 - H2 H1 H2 H3, = X1X2X3 H2 - H3 H2 H3 H1, = X1X2X3 H3 - H1 H3 H1 H2, = X1X2X3
= Nếu X nối sao X0 nối đất
Hình 22.14b Thử nghiệm dòng kích từ dây quấn nối hình sao
I Có điện UST Tự do Nối đất
H1 - H0 H1 H0 H2 H3, X1X2X3 = H2 - H0 H2 H0 H1 H3, X1X2X3 = H3 - H0 H3 H0 H1 H2, X1X2X3 =
= Nếu X nối sao X0 nối đất
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 20
Tiến hành 3 phép đo H1 - H2; H2 - H3; H3 - H1. Trong trường hợp này giá trị
đọc có hai giá trị thấp và một giá trị cao vì đường đi của dòng từ hóa trong lõi khác
nhau. Khi nối điện vào H1 - H2 dòng điện qua 2 trụ, 4 chỗ nối và 4 gông cho dòng điện
có giá trị cao, còn khi H2 - H3 và H3 - H1 có dòng điện qua 2 lõi, 4 chỗ nối và 2 gông
do đó dòng kích từ thấp hơn, khi đánh giá kết quả dòng điện cần lưu ý là dòng điện đo
được có giá trị cao hoặc thấp tùy theo tổ nối dây.
Trong sơ đồ hình 22.14b chỉ có pha H1 - H0 có điện áp thấp hơn định mức
nhưng không vượt quá 2,5kV hoặc 10kV tùy theo thiết bị thử nghiệm, dây quấn hạ áp
không vẽ trong sơ đồ được cách ly khỏi nguồn hoặc tải và để tự do trong quá trình thử
nghiệm, trung tính không nối đất, như trung tính làm việc bình thường. Dòng kích từ
trong lõi có hai giá trị cao và một giá trị thấp bởi vì trụ giữa có dòng kích từ thấp hơn
trụ ngoài. Khi dây quấn trụ giữa H2 - H0 có điện dòng điện chỉ qua trụ giữa không qua
chỗ nối và gông còn khi H1 - H0 và H3 - H0 có dòng điện chạy qua trụ, 2 chỗ nối và 2
gông cho dòng kích từ lớn hớn.
22.6.4 Dầu máy biến áp và chất lỏng cách điện
Để thực hiện dầu máy biến áp và chất lỏng cách điện bằng thiết bị thử
nghiệm đo hệ số công suất cần được trang bị một cơ cấu đặc biệt. Cơ cấu này thực chất
là một tụ điện sử dụng dầu như chất điện môi. Để tiến hành thử ngghiệm lấy mẫu dầu
máy biến áp bằng cách mở van lấy mẫu. Nên nhớ bỏ khoảng một phần tư dầu trong
ngăn để loại bỏ chất bẩn bám vào van. Khi ngăn đã sạch, rót dầu vào ngăn trên mức
giữa để đề phòng đánh lửa khi lượng dầu không đủ. Cơ cấu này chứa khoảng một phần
tư chất lỏng. Nối cơ cấu theo sơ đồ trên hình 22.15. điện áp thử nghiệm là 2,5 hoặc
10kV tuỳ theo thiết bị thử nghiệm được sử dụng. Tăng dần điện áp đến giá trị mong
muốn. Đọc trị số và tính toán giống như thử nghiệm cách điện thể rắn. Lấy nhiệt độ
dầu và chất lỏng cách điện ngay sau khi thử và hiệu chỉnh hệ số công suất ở 200C.
22.6.5 Chống sét van
Đa số chống sét van là loại hợp bộ, trong đó khe phóng điện và phần tử phi
tuyến (van) nằm trong một vỏ sứ. Điều này cho phép bố trí khe phóng điện nối tiếp và
điện trở nối song song với khe để điện áp qua từng khe và toàn bộ chống sét van phân
bố đều. Chống sét van có đặc tính điện như dòng hồ quang, tổn hao điện môi có thể đo
được.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 21
Sự hư hỏng của van có thể do một số nguyên nhân như phần tử phi tuyến bị
hư hỏng hoặc nhiễm bẩn, sét đánh dài hạn, do đóng cắt hoặc lắp sai. Đối với chống sét
van có dung lượng thấp, kinh nghiệm cho thấy việc đo tổn hao điện môi có hiệu quả
đối với việc phát hiện các bộ bị hư hỏng hoặc ô nhiễm. Tổn hao điện môi chỉ điều kiện
cơ học và chất lượng của chống sét van. Chống sét van có thể gồm một đơn vị hoặc
một bộ nhiều tầng tùy theo điều kiện sử dụng cụ thể. Các chống sét van được thử
nghiệm từng chiếc để đảm bảo chất lượng về cơ học và cách điện để có thể thực hiện
được chức năng bảo vệ. Trước khi tiến hành thử nghiệm phải đảm bảo đường dây nối
với chống sét được cắt điện và nối đất. Bộ chống sét van gồm nhiều khối, đầu tiên
được cắt khỏi thanh cái và được thử nghiệm theo phương pháp mẫu thử được nối đất
(GST) như hình 22.16a. Tổ hợp gồm 2 hoặc nhiều đơn vị được thử nghiệm phối hợp
phương pháp GST và phương pháp mẫu thử không nối đất (UST) như hình 22.16b.
Trường hợp tổ hợp của 3 hoặc nhiều đơn vị trong một pha chỉ cần cắt điện đường dây
và nối đất đỉnh chuỗi sét van. Trong trường hợp này không cần cắt thanh cái khỏi
chuỗi chống sét van.
Hình 22.15 Thử nghiệm hệ số công suất chất lỏng cách điện
Vì chống sét van có đặt tính phi tuyến, tổn hao thay đổi tùy theo điện áp đặt
vào. Để so sánh tổn hao điện môi của nhiều đơn vị, cần ghi lại điện áp thử nghiệm.
Bảng 22.5 cho các điện áp thử nghiệm đối với chống sét van.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 22
Sơ đồ thử nghiệm chống sét van
Điện áp thử nghiệm (kV)
Có điện
Nối đất
Bảo vệ UST Đo
10 2 3 1 A 10 2 3 1 B
Hình 22.16a Đo tổn hao điện môi của hai đơn vị chống sét van
Sơ đồ thử nghiệm chống sét van
Điện áp thử nghiệm
(kV)
Có điện
Nối đất
Bảo vệ UST Đo
5 2 1, 6 3 A 10 3 1, 6, 2 4 B 10 3 1, 6, 2 4 C 10 5 1, 6 4 D 10 5 1, 6 4 E
Hình 22.16b Đo tổn hao điện môi của chống sét van nhiều tầng
Bảng 22.5 Điện áp thử nghiệm đối với chống sét van
Đơn vị chống sét (kV) Điện áp thử nghiệm (kV) 3,0 2,5 4,5 4,0 6,0 5,0 7,5 7,0 9,0 7,5 >12 10,0
22.6.6 Máy cắt
Máy cắt điện rất đa dạng từ loại có kết cấu rất đơn giản đến loại lớn cấu trúc
phức tạp. Nhiệm vụ chính của máy cắt không chỉ dẫn và cắt dòng điện tải mà còn cắt
dòng điện lớn bất thường khi xảy ra sự cố.
Máy cắt được thiết kế phù hợp với các đặc điểm riêng của hệ thống điện, nơi
chúng được sử dụng. Điện áp hệ thống điện xác định các yêu cầu cần thiết đối với máy
cắt sử dụng trong hệ thống điện, do đó có nhiều nguyên lý và môi trường cách điện
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 23
khác nhau sử dụng trong chế tạo máy cắt. Môi trường cách điện chính sử dụng trong
máy cắt là dầu, không khí, chân không, khí SF6.
1. Máy cắt trung áp
Các máy cắt điện loại này thuộc nhóm máy cắt thổi từ, thổi khí, chân không
có điện áp trên 1000V. Máy cắt thổi từ, thổi không khí sử dụng nguyên lý thổi từ và
thổi không khí để dập tắt hồ quang, còn trong máy cắt chân không dập tắt hồ quang
trong môi trường chân không.
Máy cắt là thiết bị được thao tác đồng thời, nghĩa là các tiếp điểm của cả ba
pha được đóng hoặc mở cùng lúc. Sứ xuyên của máy cắt ba pha được đánh số từ 1 đến
6 với pha A là 1 và 2, pha B là 3 và 4, pha C là 5 và 6. Thử nghiệm hệ số công suất
trên máy cắt được tiến hành theo sơ đồ hình 22.17a và b. Quy trình thử nghiệm được
cho trong bảng 22.6 với máy cắt ở trạng thái mở. Để loại trừ ảnh hưởng của điện áp rơi
do hồ quang trên sứ xuyên và điện trở nối đất, nên tiến hành thử nghiệm 1 đến 6.
Thân máy cắt phải được nối đất tốt để thu được dữ liệu thử nghiệm chính
xác.
Bảng 22.6 Trình tự thử nghiệm hệ số công suất máy cắt trung áp
Số thử nghiệm Vị trí máy cắt
Sứ xuyên có điện
Sứ xuyên có nối bảo vệ Sứ xuyên UST
1 Mở 1 2 - 2 Mở 2 1 - 3 Mở 3 4 - 4 Mở 4 3 - 5 Mở 5 6 - 6 Mở 6 5 - 7 Mở 1 - 2 8 Mở 3 - 4 9 Mở 5 - 6
Vì máy cắt có điện dung rất nhỏ nên không tính hệ số công suất. Thay cho
điều này đánh giá kết quả dựa trên đo dòng điện và tổn hao điện môi. Sơ đồ thử
nghiệm cho trên hình 22.17a đối với các thử nghiệm từ 1 đến 6, còn thử nghiệm 7.9
theo sơ đồ hình 22.17b.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 24
Hình 22.17
a. Thử nghiệm cắt mở.
b. Thử nghiệm máy cắt đóng.
2. Máy cắt dầu
Máy cắt dầu gồm cơ cấu thao tác, cơ cấu tiếp điểm từng pha riêng rẽ trong
đó các tiếp điểm được ngâm trong dầu. Đa số máy cắt có vỏ nối đất từng pha mặc dù
cả ba pha có vỏ chung.
Các thành phần chủ yếu của mát cắt gồm:
- Mỗi pha hai sứ xuyên lắp trong bình chứa dầu
- Khối tiếp điểm lắp dưới mỗi sứ xuyên
- Cần thao tác đóng, mở máy cắt.
- Khối dẫn hướng để giữ cho cần thao tác thẳng hàng
- Bình dầu cách điện để dập hồ quang.
Một số máy cắt có vỏ thùng, điện trở shunt qua các tiếp điểm và các bộ phận
phụ khác. Mục đích chính của thử nghiệm máy cắt dầu là xác định tình trạng của các
linh kiện kể trên đặc biệt là sứ xuyên dễ bị tổn hại ở điện áp cao hơn. Tiến hành 9 thử
nghiệm chung đối với máy cắt dầu ba pha theo bảng 22.7. Khi máy cắt mở tiến hành
đo cách điện của sứ xuyên, dầu, tiếp điểm, thanh dẫn thao tác và bình chứa.. Khi máy
cắt đóng tiến hành đo cả hai sứ xuyên, dầu, cả hai tiếp điểm, thao tác và bình chứa. Sơ
đồ thử nghiệm cho trên hình 22.18a và b.
Số thử nghiệm Vị trí máy cắt
Chế độ thử nghiệm
Sứ xuyên có điện
Sứ xuyên tự do
1 Mở GST 1 2 2 Mở GST 2 1 3 Mở GST 3 4 4 Mở GST 4 3 5 Mở GST 5 6 6 Mở GST 6 5
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 25
7 Đóng GST 1 và 2 - 8 Đóng GST 3 và 4 - 9 Đóng GST 5 và 6
Hình 22.18
a. Thử nghiệm máy cắt vị trí mở.
b. Thử nghiệm máy cắt vị trí đóng.
Sự khác nhau giữa thử nghiệm máy cắt mở và đóng là ở chỗ trong máy cắt
đóng có trường điện môi lớn hơn. Tổn hao công suất của thử nghiệm máy cắt đóng
khác với tổng của hai thử nghiệm máy cắt mở (trước và sau khi đóng) bởi vì trong quá
trình thử nghiệm máy cắt đóng đầu cực có điện do vậy thanh kéo nằm trong điện
trường điện môi mạnh hơn, điện trường điện môi trung bình tăng lên khi máy cắt đóng.
Hiệu số giữa tổn hao máy cắt đóng và tổng của hai tổn hao khi máy cắt mở được sử
dụng để đánh giá điều kiện của cách điện phụ còn gọi là chỉ số tổn hao bình TLI (Tank
Loss Index)
TLI = tổn hao máy cắt đóng - tổng tổn hao máy cắt mở
Dấu của TLI cho ta chỉ dẫn về tình trạng máy cắt. Bảng 22.8 cho giá trị
hướng dẫn các giá trị TLI bất thường của máy cắt dầu. Khi phát hiện dấu hiệu bất
thường của TLI đòi hỏi xem xét thêm và thử nghiệm thanh kéo tiếp điểm như sơ đồ
trên hình 22.19a và b.
Bảng 22.8 Hướng dẫn xem xét chỉ số TLI bất thường của máy cắt dầu
10kVtrên -0, 25 W - 0, 25 ÷ - 0, 15W + 0, 15 ÷ + 0, 25W > + 0, 25W 2, 5kVtrên -15, 6mW
- 15, 6 ÷ - 9, 4 mW + 9, 4 ÷ + 15, 6 mW
> + 15, 6 mW
Tiến hành Xem xét càng sớm càng tốt toàn bộ dẫn hướng tiếp điểm và phần trên của thanh kéo.
Xem xét ở chu kỳ bảo dưỡng tiếp toàn bộ dẫn hướng tiếp điểm và phần trên của thanh kéo.
Xem xét ở chu kỳ bảo dưỡng tiếp thanh kéo, bình dầu vỏ thùng và cách điện tiếp xúc phụ
Xem xét càng sớm càng tốt thanh kéo, bình dầu vỏ thùng và cách điện thùng phụ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 26
Hình 22.19
a. Thử nghiệm hệ số công suất toàn bộ tiếp điểm.
b. Thử nghiệm tổn hao điện môi của bộ thanh kéo.
3. Máy cắt khí SF6
Khí sunfua hexaflo SF6 là khí trơ, không độc, không mùi, được sử dụng từ
năm 1969. Trong máy cắt, khi SF6 được giữ ở áp suất 3,5 đến 4,5 bar và dập hồ quang
rất tốt, tác dụng dập hồ quang tốt hơn không khí từ 3 đến 4 lần. Máy cắt khí SF6
thường được dùng ở điện áp cao hơn. Điện dung một pha của máy cắt khí SF6 được
cho trong bảng 22.9, sơ đồ thử nghiệm hệ số công suất của mát cắt này cho trên hình
22.20
Bảng 22.9 Trình tự thử nghiệm máy cắt khi SF6
(Mọi thử nghiệm tiến hành khi máy cắt mở)
Số thử nghiệm Có điện Dây LV Tự do UST Đo 1, 3, 5 A Đất B - C4 C5 C3 R1 2, 4, 6 B Đất A - C2 7, 8, 9 B - A C1
Thử nghiệm 1-6 Chế độ GST (Khí qua SF6 qua C1) Thử nghiệm 7-9 Chế độ GST
Hình 22.20 Điện dung của mát cắt khí SF6
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 27
22.6.7 Máy điện quay
Máy điện quay là các động cơ, máy phát điện không đồng bộ, đồng bộ, một
chiều... Mặc dù thử nghiệm hệ số công suất được tiến hành ở mọi máy điện quay công
suất khác nhau, chúng được thử nghiệm ở thiết bị thử nghiệm điện áp định mức 2,4kV
và cao hơn. Ở điện áp cao dòng điện nạp của máy điện lớn, trong thực tế thường sử
dụng thiết bị thử nghiệm hệ số công suất có điện áp 10kV đối với máy điện cao áp.
Một số hãng chế tạo thiết bị thử nghiệm hệ số công suất có bộ cộng hưởng
đặc biệt để thử nghiệm máy điện quay có điện dung lớn mà các thiết bị thông thường
không thể thử nghiệm được.
Cách điện của máy điện ba pha rất phức tạp vì bao gồm một số hệ thống
cách điện, tuy nhiên vì mục đích thử nghiệm máy điện có thể được xem như gồm hai
hệ thống cách điện. Đó là cách điện pha vỏ và cách điện giữa các pha. Hai hệ thống
cách điện này có sơ đồ trên hình 22.21.
Hình 22.21 Hệ thống cách điện của máy điện
Thử nghiệm hệ số công suất của máy điện cho biết về tình trạng cách điện
chung như bị nhiễm bẩn, bụi, ion hóa (vầng quang) hoặc các hình thức ô nhiễm khác.
Điện áp thử nghiệm là điện áp pha. Đối với dây quấn của máy điện quay nên
tiến hành hai loạt thử nghiệm, loạt thứ nhất đo cách điện dây quấn với vỏ và loạt thứ
hai đo cách điện giữa các pha
Sơ đồ thử nghiệm đo hệ số công suất của cách điện pha - vỏ máy cho trên
hình 22.22 còn sơ đồ thử nghiệm đo hệ số công suất cách điện giữa các pha cho trên
hình 22.23.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 28
Thử nghiệm Có điện Nối đất 1 1 2 L3 2 2 1 L3 3 3 1 L2
Đo cách điện
Thử nghiệm 1 c1 (95%) C1-2 (5%) C1-3 (5%) Thử nghiệm 2 c2 (95%) C1-2 (5%) C2-3 (5%) Thử nghiệm 3 c3 (95%) C1-3 (5%) C2-3 (5%)
Hình 22.22 Đo hệ số công suất của cách điện pha - vỏ máy
Thử nghiệm Có điện Nối đất UST 4 1 3 2 5 2 1 3 5 3 2 1
Đo cách điện
Thử nghiệm 4 C1-2 Thử nghiệm 5 C2-3 Thử nghiệm 6 C1-3
Hình 22.23 Đo hệ số công suất của cách điện giữa các pha
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 29
Thử nghiệm hệ số công suất khi điện áp thay đổi
Đây là một phương án khác của thử nghiệm đo hệ số công suất cách điện dây
quấn máy điện. Trong thử nghiệm này điện áp tăng từ giá trị ban đầu đến giá trị cực
đại. Thử nghiệm này có thể được tiến hành đối với bất kỳ loại cách điện khô. Thử
nghiệm này cho thấy nguồn gốc nhiễm bẩn và mức độ xuống cấp của cách điện phụ
thuộc vào điện áp. Vì tổn hao điện môi phụ thuộc vào điện áp, do đó thử nghiệm này
cho biết nguyên nhân của tổn hao bị tăng lên. Thử nghiệm này được tiến hành ở mức
điện áp ban đầu 2kV rồi tăng 5 bước, mỗi bước 2kV cho tới giá trị điện áp cực đại là
10kV. Nếu giá trị hệ số công suất của cách điện không phụ thuộc vào điện áp là trường
hợp cách điện ẩm ướt hoặc nhiễm ẩm.
Bảng 3.10 cho các giá trị điện áp thử nghiệm hệ số công suất của cách điện
máy điện.
Bảng 22.10 Thử nghiệm hệ số công suất cách điện máy điện quay khi thay đổi
điện áp
Số thử nghiệm
Điện áp thử nghiệm (kV)
Giá trị hệ số công suất %
1 2 1,0 2 4 1,1 3 6 1,3 4 8 1,5 5 10 1,8
22.6.8 Cáp và các phụ kiện
Khi thử nghiệm hệ số công suất cách điện của cáp phải chú ý đặc biệt vì cáp
chạy trong ống, ránh... hoặc được chôn trực tiếp xuống đất nên ta chỉ nhìn được các
đầu cáp, do vậy cả hai đầu cáp phải được đánh dấu rõ ràng và được cách ly. Mặt khác
đất là đường dẫn dòng điện trở về thiết bị thử nghiệm. Thử nghiệm này chỉ có hiệu quả
đối với cáp có màn và vỏ bọc. Đối với loại cáp không có màn hoặc vỏ bọc kim loại
đường đất về có thể quay về thiết bị thử nghiệm. Vì cáp dài (điện dung lớn) dòng điện
nạp của cáp này có thể rất lớn và nằm ngoài phạm vi của thiết bị thử nghiệm, do đó
thử nghiệm hệ số công suất thường chỉ được tiến hành đối với cáp ngắn. Thử nghiệm
hệ số công suất không hiệu quả lắm đối với việc phát hiện và định vị sự cố khi chiều
dài cáp tăng lên. Thử nghiệm vành đai sứ xuyên trình bày ở mục trên rất cơ hiệu quả
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 30
đối với phụ kiện cáp như hộp đầu cáp. Các thử nghiệm cáp được chia thành thử
nghiệm cáp có màn và vỏ kim loại và cáp không có màn và không có vỏ kim loại.
1. Cáp có màn hoặc vỏ kim loại
Lõi cáp được cắt điện, cách ly và nối đất để phóng điện hết trước khi tiến
hành thử nghiệm. Dây cao áp của thiết bị thử nghiệm được nối với lõi cáp còn màn
hoặc vỏ kim loại được nối đất như hình 22.24.
Hình 22.24 Sơ đồ thử nghiệm hệ số công suất của cáp một lõi.
Thử nghiệm được tiến hành ở chế độ GST và giá trị điện áp đủ lớn (nhưng
không vượt quá điện áp vận hành bình thường của cáp). Cáp nhiều sợi có màn riêng
được thử nghiệm tương tự cáp một lõi còn các sợi kia được nối đất.
2. Cáp không có màn và không có vỏ kim loại.
Cáp không có màn và không có vỏ bọc kim loại một lõi được thử nghiệm
tương tự cáp có màn một lõi, tuy nhiên kết quả thử nghiệm có thể bao gồm cả việc đo
các vật liệu khác xung quanh cáp tạo nên đường dẫn đất trở về của dòng rò. Nói cách
khác tổn hao trong vật liệu không phải của cách điện cần xác định mà cho kết quả lớn
hơn. Như vậy đường đi của dòng rò không được biết chính xác và có thể gây nguy
hiểm cho người thử nghiệm. Do vậy, nếu cần thử ngghiệm hệ số công suất ta sử dụng
dây pha khác hoặc cáp dự phòng của cùng mạch làm đường về của dòng rò và nối các
đầu cuối của hai cáp
Thử nghiệm được thực hiện ở chế độ UST. Cáp không có màn hoặc không
có vỏ kim loại nhiều sợi có thể được thử nghiệm theo cách tương tự.
22.6.9 Tụ điện cải thiện hệ số công suất và tụ bảo vệ động cơ
Tụ điện nối song song với tải để cải thiện hệ số công suất. Tụ điện bảo vệ
động cơ để giảm sườn trước của sóng sét. Cả hai loại tụ điện này có điện dung tương
đối lớn. Tụ cải thiện hệ số công suất có loại đơn hoặc hai sứ xuyên, C1 là điện dung
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 31
chính giữa hai sứ xuyên còn C1g và C2g là điện dung giữa một sứ xuyên và đất như
hình 22.25a.
Điện dung chính C1 có trị số lớn, thường được thử nghiệm với thiết bị thử
nghiệm 2,5kV còn điện dung với đất C1g và C2g có thể được thử nghiệm theo sơ đồ
hình 22.25b
Hình 22.25
a. Điện dung phối hợp giữa hai sứ xuyên.
b. Sơ đồ thử nghiệm đo cách điện với đất của tụ điện hai sứ xuyên.
22.6.10 Sứ cách điện thanh cái
Sứ cách điện thanh cái có thể được thử nghiệm từng chiếc bằng phương pháp
tổn hao điện môi. Trình thử nghiệm bao gồm nối đất thanh cái và đế sứ và đưa điện áp
thử nghiệm vào giữa sứ như hình 22.26. Đo tổn hao điện môi ở đỉnh và nửa dưới của
sứ song song với đất. Điện áp thử nghiệm đưa vào qua vòng đai dẫn điện. Giá trị trung
bình của công suất tổn hao được tính tương tự đối với sứ cách điện. Sứ cách điện có
tổn hao điện môi cao hơn giá trị trung bình cần được tháo ra và thử nghiệm tiếp để
đánh giá tình trạng của chúng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 32
Hình 22.26 Sơ đồ thử nghiệm sứ đỡ thanh cái
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 23 Hệ thống nối đất
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
23 Hệ thống nối đất .................................................................................................. 1
23.1 Khái niệm chung........................................................................................... 1 23.2 Lựa chọn phương pháp nối đất...................................................................... 2
23.2.1 Hệ thống không nối đất.......................................................................... 2 23.2.2 Hệ thống nối đất trực tiếp ...................................................................... 4 23.2.3 Hệ thống nối đất qua kháng điện và điện trở .......................................... 6 23.2.4 Nối đất cộng hưởng ............................................................................... 7 23.2.5 Nối đất cho hệ thống không nối đất ....................................................... 8
23.3 Lựa chọn hệ thống nối đất........................................................................... 11 23.3.1 Hệ thống nối đất trực tiếp .................................................................... 12 23.3.2 Nối qua điện trở nhỏ ............................................................................ 13 23.3.3 Nối đất qua điện trở lớn ....................................................................... 13 23.3.4 Nối đất qua kháng điện ........................................................................ 14 23.3.5 Nối đất cộng hưởng ............................................................................. 14
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
23 Hệ thống nối đất
23.1 Khái niệm chung
Hệ thống nối đất đã được sử dụng ngay từ khi bắt đầu sản xuất và sử dụng
điện năng. Có nhiều phương pháp nối đất khác nhau, vấn đề đặt ra là vị trí đặt và cách
nối đất trung tính của hệ thống như thế nào ?. Nhiều khi vấn đề nối đất chưa được hiểu
một cách cặn kẽ, nhiều hệ thống nối đất được sử dụng theo kinh nghiệm hơn là dựa
trên nghiên cứu phân tích.
Phần này sẽ trình bày các phương pháp nối đất, các định nghĩa, lý luận dùng
cho các hệ thống này, từ đó đưa ra phương pháp nối đất hợp lý nhất và trình bày cách
đo điện trở nối đất.
Thuật ngữ nối đất là chung cho các hệ thống và thiết bị nối đất. Hệ thống nối
đất là hệ thống được nối từ một dây dẫn của hệ thống điện xuống đất, trong đó thiết bị
nối đất được hiểu là thiết bị nối từ một hoặc nhiều bộ phận kim loại không có dòng
điện của hệ thống xuống đất.
Theo Ủy ban kỹ thuật điện Quốc tế (IEC: International Electro - technical
Commity) và Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Mỹ (ANSI: American National Standard
Institute) hệ thống nối đất được phân loại như sau:
Hệ thống trung tính nối đất: là hệ thống có điểm trung tính của hệ thống,
mạch điện, máy biến áp, máy phát, động cơ được nối đất.
Hệ thống nối đất: là hệ thống các dây dẫn có tối thiểu một dây được nối đất.
Hệ thống không nối đất: là hệ thống các dây dẫn không được nối đất.
Hệ thống nối đất trực tiếp: là hệ thống có tổng trở nối đất bằng không, vì vậy
dòng điện chạy qua dây nối đất bằng dòng sự cố ba pha.
Hệ thống nối đất qua điện trở: là hệ thống được nối đất thông qua điện trở.
Độ lớn của điện trở có thể lớn hoặc nhỏ. Hệ thống điện trở đất nhỏ có dòng điện từ 25
đến vài trăm ampe tùy theo giá trị của điện trở. Còn hệ điện trở đất lớn thường có dòng
điện nhỏ hơn 25A, nhưng điện trở đất phải lớn hơn XCO/3, trong đó XCO là dung kháng
của hệ.
Hệ thống nối đất qua điện cảm: là hệ thống được nối đất thông qua điện
cảm.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Hệ thống nối đất cộng hưởng: là hệ thống được nối đất thông qua điện cảm
sao cho ở tần số định mức dòng sự cố đi qua dây dẫn gần bằng dòng điện chạy qua dây
dẫn và đất.
Bộ trung tính hóa sự cố chạm đất: là thiết bị nối đất sao cho thành phần điện
cảm của dòng sự cố đi qua dây dẫn gần bằng dòng điện ngắn mạch chạm đất ở tần số
định mức.
23.2 Lựa chọn phương pháp nối đất
Việc lựa chọn phương pháp nối đất cho hệ thống điện là công việc rất khó
khăn vì có rất nhiều yếu tố cần được xem xét trước khi lựa chọn. Trong phần này sẽ
đưa ra một số phương pháp nối đất khác nhau và giải thích lý do và cách thực hiện hệ
thống nối đất này.
23.2.1 Hệ thống không nối đất
Trước đây, hầu hết các hệ thống điện vận hành theo kiểu không nối đất. Ở
các hệ thống nhỏ, khi một bộ phận cách điện trên một pha bị hư hỏng không gây sự cố
mất điện. Hư hỏng này có thể được phát hiện và sửa chữa vào thời điểm thích hợp mà
không bắt buộc phải cắt điện. Tuy nhiên, khi hệ thống tăng lên về cả qui mô lẫn điện
áp thì số lượng hư hỏng cách điện tăng lên kéo theo sự cố nhiều nơi và gây ra những
sự cố lớn. Đầu tiên người ta không hiểu lý do của những sự cố này và việc tìm ra
nguyên nhân sự cố tốn rất nhiều công sức.
Kiểu hệ thống trung tính “không nối đất” được cho trong hình 23.1. Hiện
nay, người ta sử dụng hệ thống trung tính nối đất điện dung. Điện dung ở đây là điện
dung giữa dây dẫn với đất. Ở điều kiện vận hành bình thường, dòng điện dung của các
dây dẫn vượt trước điện áp tương ứng một góc 900 và tổng vectơ của ba dòng điện
bằng không.
Hình 23.2 nêu hiện tượng xảy ra khi hệ thống điện bị sự cố chạm đất. Dòng
điện tải của pha có sự cố bằng không bởi vì điện áp pha bằng không. Điện áp pha của
những dây không bị sự cố sẽ tăng đến giá trị điện áp dây, vì vậy dòng điện của các pha
này sẽ tăng tương ứng. Hơn nữa, do sự dịch pha 300 của điện áp pha làm cho dòng
điện của các pha này cũng thay đổi và tổng các dòng điện của các pha không bị sự cố
sẽ bằng 3 lần giá trị bình thường chạy qua đất rồi quay về chỗ sự cố. Nếu sự cố được
cắt thì dòng điện bằng không. Tuy nhiên, vì dòng điện dung vượt trước 900, dòng điện
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
thứ tự không xuất hiện tại thời điểm điện áp cực đại, do đó nếu sự cố mất đi sẽ xuất
hiện điện áp cao tại chỗ sự cố và sự cố lại tiếp tục xảy ra.
Hình 23.1 Mạch điện hệ thống không nối đất
Tại thời điểm sự cố đã bị loại trừ, trên các dường dây không bị sự cố có quá
điện áp trên tụ điện dưới dạng điện áp một chiều. Khi hồ quang lại xuất hiện thì các tụ
điện này sẽ được nạp lại bằng điện áp pha cộng với điện áp đã được nạp trước đó. Vì
vậy, việc xuất hiện hồ quang sau khi dòng điện bằng không là điều không thể tránh
khỏi và điện áp trên tụ lại được cộng thêm. Hiện tượng này có khả năng trở thành dao
động tự duy trì làm tăng điện áp, cuối cùng dẫn đến hư hỏng bộ phận cách điện của
pha tiếp theo và gây ra sự cố giữa hai pha. Trong khi sự cố thứ nhất phân nhánh trên
đường dây thì sự cố thứ hai có thể xuất hiện ở một vài điểm, có thể làm ảnh hưởng đến
những thiết bị đắt tiền như máy biến áp. Vì vậy hiện nay không sử dụng hệ thống
không nối đất nữa.
Những nguyên nhân kể trên cùng với một số yếu tố khác dẫn đến việc chấp
nhận các hệ thống trung tính nối đất khác nhau. Những yếu tố đó là:
- Vấn đề an toàn cho con người.
- Giá thành của thiết bị dùng cho hệ thống nối đất thường thấp hơn vì giảm
được mức cách điện cho phép.
- Hiện nay mức điện áp cao hơn đã và đang được sử dụng (69kV hoặc cao
hơn). Yêu cầu an toàn đòi hỏi hệ thống phải được nối đất do giảm được mức cách điện
cho phép dẫn tới tiết kiệm vật tư trong sản xuất chế tạo máy biến áp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Hình 23.2 Hệ thống không nối đất khi ngắn mạch pha B.
I’B = 0 vì UB = 0
Điện áp qua CA và CC bây giờ là điện áp dây UBA và UBC. Dòng điện pha chạm
đất •
I ’A = 0303 ∠AI và
•
I ’C = 0303 −∠CI nếu IA = IB = IC = 1
thì IA = 1 ∠ 2100 và IC = 1 ∠ - 300 tức là
BCAG IIII 3903 0'' =−∠=+=•••
là dòng điện sự cố.
23.2.2 Hệ thống nối đất trực tiếp
Phương pháp nối đất đơn giản và hiệu quả nhất là nối trực tiếp mạng trung
tính của các máy biến áp hoặc máy nối hình sao với đất. Phương pháp này có hai ưu
điểm chính là:
- Đơn giản và không tốn kém vì không đòi hỏi thiết bị phụ.
- Giảm thiểu độ lớn quá điện áp có thể xuất hiện trên pha không bị sự cố, dẫn
đến việc giảm ứng suất trên bộ phận cách điện so với các phương pháp khác.
Mặc dù hệ thống trung tính nối đất trực tiếp có những ưu điểm nhưng cũng
có những nhược điểm như những phương pháp nối đất khác. Những nhược điểm này
đều xuất phát từ thực tế là hệ thống nối đất trực tiếp có dòng điện sự cố chạm đất lớn.
Người ta nhận thấy rằng, với hệ thống trung tính nối đất thì 95% các sự cố là do một
pha chạm đất. Nếu dòng điện chạm đất có thể được kiểm soát và sự cố bị loại trừ
nhanh chóng thì tổng thiệt hại do sự cố sẽ giảm và sự cố có thể được hạn chế để không
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
làm ảnh hưởng đến pha thứ hai. Điều này tránh gây cháy nổ, giảm chi phí sửa chữa,
tăng thời hạn cần bảo dưỡng các máy cắt.
Đối với máy điện, đặc biệt là máy biến áp, sự khác nhau trong chi phí sửa
chữa có thể là do chỉ cần thay một vài cuộn dây hư hỏng thay vì phải thay thế toàn bộ
máy khi chúng có thể bị cháy hoặc nổ vì sự cố dòng điện lớn có thể làm chảy dây quấn
và lõi thép tỷ lệ với bình phương dòng điện.
Hình 23.3 chỉ ra mối quan hệ tổng trở ba pha và một pha với đất khi bị sự cố.
Trong một số điều kiện nhất định, sự cố một pha có thể làm dòng ngắn mạch tăng hơn
50% so với dòng ngắn mạch ba pha. Vì vậy, những máy cắt có dòng điện cắt định mức
hoàn toàn có khả năng cắt sự cố ba pha có thể gặp khó khăn khi phải tác động với sự
cố một pha chạm đất.
Dòng sự cố ba pha Dòng sự cố một pha chậm đất
1 IF3Φ =
ILITIA
G
ZZZE
++
Vì ZIA≅ZZA; ZIT =ZZT; ZIL = ZZL
IFIΦ=
OLOTONZLILZTITZAIA
G
ZZZZZZZZZE
++++++++3
IF3Φ =
ILITIA
G
ZZZE
++ IFIΦ ≅ ( ) OLOTONILITIA
G
ZZZZZZE
+++++23 2
Nếu sự cố ở thứ cấp máy biến áp thì ZIL =ZZL=ZOL=0
IF3Φ =
ITIA
G
ZZE+
IFIΦ ≅ ( ) OTONITIA
G
ZZZZE
+++23 3
Nếu ZON = 0; ZIT ≅ ZOT và ZIT rất nhỏ so với ZIA
4 IF3Φ =
IA
G
ZE IFIΦ ≅
IAZE
23
hoặc IFIΦ = 23
IF3Φ
Hình 23.3 Quan hệ của dòng điện ngắn mạch ba pha và một pha
Để giảm chi phí sửa chữa hoặc lắp đặt những máy cắt lớn hơn có thể thực
hiện bằng hệ thống nối đất trực tiếp đơn giản và ít tốn kém thay cho sử dụng hệ thống
phức tạp đắt tiền và sẽ kiểm soát toàn bộ dòng điện sự cố.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
23.2.3 Hệ thống nối đất qua kháng điện và điện trở
Kháng điện thường được sử dụng như là một trở kháng trung tính nhằm hạn
chế dòng điện chạm đất khi cần giảm dòng điện sự cố. Vì kháng điện có tổng trở thấp
dùng để hạn chế dòng điện lớn sẽ rẻ tiền hơn so với điện trở khi cùng một mức hạn chế
dòng điện. Kháng điện hạn chế dòng điện nhỏ hơn khoảng 30 - 50% so với giá trị dòng
ngắn mạch ba pha là không thực tế. Nếu kháng điện có tổng trở lớn dùng để giới hạn
dòng điện lớn sẽ đắt hơn so với điện trở. Mặt khác, kháng điện có giá trị lớn kết hợp
với những điều kiện của các hệ thống không nối đất làm cho quá điện áp quá độ sẽ
cao.
Để hạn chế dòng điện chạm đất đến mức vừa phải, người ta thường sử dụng
điện trở. Điện trở nối trực tiếp vào các điểm cần hạn chế dòng điện là không thực tế.
Khi cần giảm dòng điện ít, người ta sử dụng kháng điện vì nếu dùng điện trở đủ lớn để
hạn chế dòng điện thì phải có nhiều điện trở mắc song song do đó đắt tiền. Mặt khác,
nếu ta muốn hạn chế tối đa dòng điện nối đất bằng điện trở thì cũng rất đắt, do điện trở
nhỏ khó chế tạo, dễ bị gỉ, ăn mòn. Vì vậy, để có điện trở có giá trị lớn thì phải mắc nối
tiếp nhiều bộ điện trở có giá trị vừa phải, khi đó bộ điện trở sẽ đắt và cồng kềnh.
Để hạn chế dòng điện sự cố chạm đất đến giá trị cực nhỏ, ta sử dụng điện trở
nối đất trực tiếp. Máy biến áp phân phối có trung tính nối đất có điện trở nối với trung
tính của cuộn thứ cấp như hình 23.4. Khi điện trở dây quấn thứ cấp máy biến áp có giá
trị 0,25Ω thì giá trị điện trở ở điểm trung tính của máy phát sẽ gấp bình phương lần tỷ
số máy biến áp 13200/240 nghĩa là 3024 lần. Nếu điện trở dây quấn thứ cấp là 1/4Ω
thì điện trở ở trung tính của máy phát điện là 756Ω, cho phép hạn chế dòng điện chạm
đất tối đa 10,5A. Điều đó cho thấy chỉ một phần nhỏ dòng điện khi máy phát đầy tải và
khi chạm đất ba pha cực đại là có tác dụng, và có khả năng hạn chế dòng điện ở trạng
thái khắc nghiệt nhất. Vì vậy điện trở này có tác dụng giảm những hư hỏng do sự cố
gây ra. Việc giảm hơn nữa dòng điện có sự cố có thể nguy hiểm, bởi vì điện dung của
máy phát điện, dây quấn của máy biến áp tăng áp và dây quấn của máy phát điện có
thể có những giá trị điện trở cao hơn và hệ thống có thể tiến tới những đặc tính của hệ
thống không nối đất cùng với những nguy hiểm của hồ quang chạm đất.
Điện áp sơ cấp máy biến áp khi chạm đất trực tiếp là:
V79703800.13
=
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
Điện trở 0,25Ω quy về sơ cấp là:
Ω=
756
240200.1325,0
2
Dòng sự cố một pha cực đại:
AI f 53,10756
7950==
Hình 23.4 Phương pháp nối đất điện trở lớn.
23.2.4 Nối đất cộng hưởng
Một trong những phương pháp ra đời sớm nhất nhằm khắc phục sự cố của hệ
thống không nối đất khi bị chạm đất mà vẫn giữ được những ưu điểm đối với hệ thống
này đó là nối đất cộng hưởng sử dụng cuộn dây Peterson.
Hình 23.5 mô tả hệ thống của hình 23.1 và 23.2 với việc sử dụng cuộn dây
Peterson. Đó là cuộn kháng lõi thép có điều chỉnh nối giữa điểm trung tính và đất.
Điều chỉnh giá trị điện kháng phù hợp với giá trị điện dung trên đường dây khi có sự
cố chạm đất. Khi hệ thống làm việc bình thường thì điện kháng không dẫn dòng. Song
khi sự cố xuất hiện nó tạo nên như một phần tử điện cảm trong mạch sự cố có các phần
tử điện dung. Dòng điện của 2 loại phần tử này lệch nhau 1800 và sẽ triệt tiêu nhau. Vì
vậy, không có dòng điện sự cố và tránh được hiện tượng tăng điện áp.
Bộ trung tính hóa dòng điện sự cố thực tế loại trừ được khoảng 70 - 80% sự
cố. Việc loại trừ 100% dòng sự cố là không thực tế vì như vậy sẽ rất tốn kém, mặt
khác để loại trừ nốt 20 - 30% còn lại là không cần thiết. Về mặt lý thuyết việc loại trừ
hoàn toàn dòng sự cố cũng dễ dàng, nhưng khi đó cuộn dây cần nhiều đầu ra cho mỗi
trường hợp sự cố, hơn nữa để điều chỉnh cuộn dây cần nhiều đầu ra cho mỗi trường
hợp sự cố, hơn nữa để điều chỉnh cuộn dây bằng phẳng và phù hợp thì hệ thống có thể
gây mất ổn định khi có sự cố dây dẫn bị đứt. Điều này có thể thực hiện tốt trong
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
trường hợp mạch ba pha nối hình Y. Tuy nhiên ở mạch vòng hay hệ thống bị ngăn
cách bởi máy biến áp nối hình ∆ hoặc bởi tổng trở thứ tự không của cách điện, khi đó
việc điều hưởng một cách phù hợp đã được xác định và không thay đổi được khi vận
hành. Từ hình 23.5 chúng ta có thể tính giá trị điện kháng theo công thức sau:
IG = IA + IC = - 3IB
Chúng ta mong muốn IL = 3IB để IG + IL = 0 khi bị sự cố.
Điện áp trên XL bằng - EB.
Gọi dung kháng trên đường dây là XC. Khi đó:
BC
B
L
BL I
XE
XEI 33
=−
=−
=
- EB = 3EB hay - XCEB = 3EBXL suy ra: - XC = 3XL
Từ đó để có dòng sự cố bằng không thì:
3C
CXX −
=
Hình 23.5 Phương pháp nối đất cộng hưởng (sự cố pha B).
23.2.5 Nối đất cho hệ thống không nối đất
Tiếp theo những lý luận về nối đất đã tóm tắt ở trên, chúng ta đã có hệ thống
trung tính nối đất hình Y. Điều này không đúng cho mọi trường hợp và trong một số
trường hợp không phải là hệ thống ba pha mà người ta muốn nối đất. Khi đó ta sử
dụng máy biến áp nối đất. Chúng ta có thể sử dụng máy biến áp kiểu Y - ∆ thông
thường có công suất thích hợp hoặc máy biến áp đặc biệt kiểu ziczac - Y. Khi mạng
trung tính được thiết lập thì bất kỳ những phương pháp nối đất nào đã được kể đến đều
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
có thể áp dụng, với điều kiện công suất máy biến áp nối đất phù hợp với tổng dòng
điện cho phép nhờ sử dụng phương pháp nối đất. Hình 23.6 mô tả máy biến áp kiểu
ziczac - Y được dùng nối đất.
Hình 23.6 Nối đất qua máy biến áp Y - ziczac
Trong việc lựa chọn thiết bị và phương pháp nối đất rất nhiều yếu tố phải
được xem xét. Đó là mong muốn giảm những thiệt hại do sự cố gây ra, giảm các chi
phí sửa chữa và bảo dưỡng các thiết bị đóng cắt để hạn chế tối đa dòng sự cố. Tuy
nhiên khi giới hạn dòng điện càng lớn thì quá điện áp quá độ càng cao. Điều đó sẽ ảnh
hưởng đến mức cách điện cho phép của thiết bị, công suất của bộ chống sét bảo vệ
thiết bị, dẫn tới là chi phí đầu tư cao. Những yếu tố này mâu thuẫn với mong muốn
giảm tối đa sự cố. Mức quá điện áp cũng như mức hạn chế dòng điện sẽ ảnh hưởng
đến việc lựa chọn sử dụng điện trở hay kháng điện.
Dù sử dụng cách nối đất nào thì dòng sự cố vẫn tồn tại trên dây dẫn bình
thường không nối đất nay được nối đất. Cần có những rơle, cầu chì hoặc những thiết bị
bảo vệ khác để nhận tín hiệu và tác động để loại trừ sự cố. Mức hạn chế dòng điện có
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
ảnh hưởng đến khả năng tác động của thiết bị bảo vệ cũng như độ nhạy của chúng và
được xác định theo mức hạn chế dòng điện. Tuy nhiên, khi máy phát điện có nhiều
tuyến dây đi ra thì điện áp máy phát sẽ phụ thuộc vào rơle quá dòng để bảo vệ sự cố
chạm đất, dòng sự cố phải được giữa nguyên giá trị cho mômen tác động của rơle phù
hợp cho mọi sự cố chạm đất, với tỉ số máy biến dòng thích hợp và khoảng dòng điện
của rơle. Vì vậy việc lựa chọn giá trị dòng sự cố chạm đất sẽ được giới hạn đặt trong
việc chọn dòng sự cố chạm đất tối thiểu để hạn chế thiệt hại hay là chọn dòng sự cố
cho phép nhỏ nhất phù hợp với tác động của thiết bị bảo vệ hoặc chọn dòng sự cố lớn
nhất mà dây quấn của máy phát điện có thể chịu được khi có những lực điện từ tác
động lên dây quấn. Giới hạn lớn nhất của việc hạn chế dòng sự cố có thể chỉ được sử
dụng ở những nơi không có tuyến dây đi ra của máy phát. Điện áp của máy phát phải
có thiết bị bảo vệ sự cố chạm đất cùng với các máy biến áp kiểu ∆ - Y để cách ly thành
phần thứ tự không của lưới nhằm bảo vệ sự cố chạm đất ở mức dòng điện rất thấp với
số lượng thiết bị rất ít. Mặc dù vậy có nhiều phương pháp rơle bảo vệ được sử dụng.
Tóm lại: một vài kết luận quan trọng sau đây liên quan đến trở kháng nối đất
trung tính của hệ thống phải được thường xuyên xem xét:
1. Vì những thiết bị nối đất chỉ hoạt động khi có sự cố chạm đất nên thiết bị
nối đất chỉ làm việc ở chế độ ngắn hạn, do đó chi phí đầu tư thấp. Thiết bị nối đất cho
trạm chỉ có tuyến cáp ngầm, nơi ít xảy ra sự cố chạm đất nhưng nếu cáp bị sự cố phải
có thiết bị tự động đóng lại. Trong những trường hợp này thời gian tác động của thiết
bị nối đất trong vòng 10 giây hoặc nhỏ hơn là thích hợp. Tuy nhiên trong trạm có
đường dây trên không thiết bị nối đất được đặt ở tất cả các mạch trên không thì sẽ gây
nên hiệu ứng tích lũy nhiệt xung quanh điểm sự cố. Với những điều kiện này, các thiết
bị nối đất có thời gian tác động 10 phút hoặc nhiều hơn là không thích hợp.
2. Trở kháng trung tính của thiết bị nối đất được coi là thiết bị thường xuyên
có điện, bởi vì khi xảy ra sự cố chạm đất điểm trung tính của thiết bị sẽ có điện áp
bằng điện áp pha của lưới. Điều này không chỉ liên quan đến an toàn mà còn đặt ra vấn
đề bảo dưỡng thiết bị, thanh cái hoặc trạm khi nối với tổng trở nối đất.
3. Khi sử dụng nhiều thiết bị nối đất, cần phải thận trọng đối với các thiết bị
đóng cắt để tránh nguy hiểm do một người nào đó thao tác cầu dao khi có sự cố chạm
đất xuất hiện. Nếu sử dụng nhiều thiết bị, cần phải chú ý đảm bảo rơle bảo vệ sẽ hoạt
động và phối hợp chuẩn xác với những thiết bị này.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
4. Khi sử dụng trở kháng nối đất, không có trung tính khác trong cùng hệ
thống thứ tự không có thể được nối đất trừ phi thông qua một trở kháng tương tự. Vì
vậy cần mắc song song hoặc ngắn mạch trở kháng ban đầu và tăng dòng sự cố chạm
đất đến trên giá trị thiết kế mong muốn.
23.3 Lựa chọn hệ thống nối đất
Như đã nói ở trên, các phương pháp nối đất khác nhau thường được sử dụng
là nối đất trực tiếp, qua điện trở, kháng điện và cộng hưởng. Hệ thống không nối đất
theo đúng nghĩa cũng được nối đất, bởi vì điện dung giữa dây dẫn và đất có tính chất
như nối đất qua điện dung. Những phương pháp nối đất khác nhau được mô tả trong
hình 23.7.
Hình 23.7 Các phương pháp nối đất trung tính
Việc lựa chọn hệ thống nối đất phải dựa trên những yếu tố sau:
- Độ lớn của dòng điện sự cố.
- Quá điện áp quá độ.
- Bảo vệ chống sét.
- Ứng dụng những thiết bị bảo vệ cho sự cố chạm đất đã lựa chọn.
- Dạng, loại phụ tải như động cơ, máy phát điện...
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
Bảng 23.1 Các chế độ trung tính
Phương tiện bảo vệ Chế độ trung tính Ký hiệu Giá trị dòng
điện sự cố Sự cố đầu tiên
Sự cố thứ hai
Trung tính nối đất trực tiếp TT
Dòng sự cố bị hạn chế
bằng điện trở nối đất
Cắt bằng bảo vệ vi sai
TNC trung tính và dây bảo vệ kết hợp trong
dây PEN
Cắt bằng bỏ vệ quá dòng
Mát nối đất TNS trung tính và dây bảo vệ
cách ly
Dòng ngắn mạch một pha rất lớn Cắt bằng bảo
vệ quá dòng hoặc bảo vệ
vi sai
Cách ly
Dòng ngắn mạch nhỏ phụ thuộc điện dung,
dòng rò
Trung tính
Hoặc qua tổng trở
IT Dòng ngắn mạch tương đối nhỏ
nhưng lớn hơn trường hợp trung
tính cách ly
Tín hiệu hóa theo dõi cách điện thường
xuyên
Cắt bằng bảo vệ quá dòng hoặc vi sai
Bảng 23.1 chỉ ra giới hạn sử dụng và cho những phương pháp nối đất khác
nhau cùng với việc xem xét các yếu tố nêu trên và sẽ được trình bày ở những phần tiếp
theo.
23.3.1 Hệ thống nối đất trực tiếp
Hệ thống nối đất trực tiếp là hệ thống có trung tính của máy phát điện, máy
biến áp trực tiếp nối đất. Do trở kháng của nguồn (máy phát điện hoặc máy biến áp)
mắc nối tiếp với mạch trung tính, nên hệ thống này không thể được tính xem như là
mạch có trở kháng bằng không. Trong tất cả các hệ thống nối đất người ta mong muốn
dòng điện sự cố chạm đất trong khoảng từ 25 -100% của dòng sự cố chạm đất ba pha
để tránh việc tăng quá cao của điện áp tức thời. Dòng sự cố chạm đất càng cao thì quá
điện áp quá độ càng thấp.
Bộ chống sét kiểu trung tính nối đất có thể được sử dụng, với hệ thống này
dòng điện sự cố chạm đất có thể được hạn chế tối thiểu đến 60% dòng chạm đất ba
pha. Tỉ số của điện kháng và điện trở như sau:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
3
1
0 ≤XX
và 1
1
0 ≤XR
Trong đó
X0 = điện kháng thứ tự không R0 = điện trở thứ tự không
X1 = điện kháng thứ tự thuận
Thông thường, người ta không muốn máy phát điện nối đất trực tiếp bởi vì
dòng điện sự cố chạm đất có thể vượt quá dòng điện sự cố chạm đất ba pha. Vì vậy
máy phát điện phải chịu được dòng sự cố chạm đất ba pha lớn nhất. Người ta không
muốn có những dòng sự cố chạm đất cao hơn dòng điện sự cố ba pham chạm đất.
Chính vì thế hấu hết các hệ thống có máy phát điện việc nối đất sẽ thông qua kháng
điện có giá trị nhỏ để đảm bảo dòng điện sự cố chạm đất nhỏ hơn dòng sự cố chạm đất
ba pha. Nói chung, những hệ thống hạ áp (ví dụ dưới 600V) được nối đất trực tiếp.
Những hệ thống trung áp có thể được nối đất trực tiếp qua điện trở nhỏ.
23.3.2 Nối qua điện trở nhỏ
Những lý do sử dụng hệ thống nối đất này là:
- Để giảm dòng điện sự cố chạm đất có tránh những thiệt hại cho máy
cắt, động cơ, cáp...
- Để giảm tối đa lực điện từ và lực cơ học.
- Để giảm tối đa dòng điện sự cố chạm đất tản mát đảm bảo an toàn cho
người.
- Để giảm sự sụt áp tức thời trên đường dây nhờ loại bỏ được những sự
cố chạm đất.
Điện áp pha có thể duy trì khi có sự cố và bằng điện áp của những hệ thống
không nối đất. Tuy nhiên, quá điện áp quá độ sẽ không cao bằng. Nếu hệ thống được
nối đất một cách chính xác qua điện trở thì tránh được nguy hiểm do quá điện áp này.
23.3.3 Nối đất qua điện trở lớn
Trong hệ thống này trung tính được nối đất qua điện trở lớn. Điện áp pha của
pha không bị sự cố chạm đất một pha sẽ bằng điện áp dây. Nếu hệ thống cách điện đã
được lựa chọn cho một hệ thống nối đất thì nó sẽ chịu quá điện áp khi có sự cố một
pha chạm đất.
Dòng điện sự cố chạm đất của hệ thống rất nhỏ, thường dưới 25A. Cần lưu ý
rằng khi sử dụng hệ thống này, dòng điện sự cố chạm đất không bao giờ nhỏ hơn dòng
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
điện tải. Hơn nữa, bộ chống sét cho hệ thống này có thể là loại không nối đất. Hệ
thống này sẽ phụ thuộc vào các điều kiện quá điện áp sau đây:
- Kiểu cộng hưởng từ, do ảnh hưởng của các điện dung và điện cảm mắc
nối tiếp.
- Điều kiện quá điện áp quá độ bị hạn chế.
- Điều kiện quá điện áp quá độ do nối trực tiếp với những điện áp cao
hơn.
Lý do sử dụng điện trở nối đất lớn cũng giống như khi dùng điện trở nhỏ, chỉ
khác nhau là dòng điện sự cố được hạn chế ở giá trị nhỏ hơn.
23.3.4 Nối đất qua kháng điện
Nói chung, sử dụng kháng điện để nối đất trung tính cho máy phát điện. Giá
trị của kháng điện được chọn sao cho dòng điện sự cố nhỏ hơn 25% của dòng điện sự
cố ba pha để tránh quá điện áp quá độ khi sự cố chạm đất bị loại trừ. Đối với hệ thống
này giá trị của X0 phải nhỏ hơn hoặc bằng 10 lần giá trị của X1.
23.3.5 Nối đất cộng hưởng
Trong hệ thống này, một kháng điện có giá trị lớn nối giữa trung tính với đất.
Khi bị sự cố chạm đất một pha, dòng điện chạy qua kháng điện sẽ lệch 1800 so với
dòng điện tải chạy ở hai pha không bị sự cố, vì vậy chúng ta sẽ triệt tiêu nhau và dòng
sự cố chỉ do điện trở quyết định. Dòng có tính chất thuần trở sẽ cùng pha với điện áp
nên dòng sự cố sẽ mất đi khi cả điện áp và dòng điện chuyển qua trục không.
Chú ý rằng đối với hệ nối đất này giá trị của điện kháng cần phải được điều
hưởng phù hợp với hệ thống có tính chất dung khi bị sự cố. Nếu cắt mạch khi đó thì
giá trị điện cảm phải được thay đổi hợp lý bằng cách điều chỉnh các đầu cuộn kháng
điện. Bộ trung tính hóa dòng chạm đất chỉ được dùng để hạn chế sự kéo dài của sự cố
mà không dùng chung cho hệ thống nối đất khác.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 24 Kỹ thuật đo điện trở nối đất
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
24 Kỹ thuật đo điện trở nối đất ................................................................................ 1
24.1 Khái niệm về điện trở nối đất........................................................................ 1 24.1.1 Điện trở cực nối đất ............................................................................... 1 24.1.2 Ảnh hưởng của kích thước cọc tiếp đất và độ sâu của cọc đến điện trở .. 3 24.1.3 Ảnh hưởng điện trở suất của đất đến điện trở cọc tiếp đất ...................... 4 24.1.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến điện trở suất của đất................................. 5 24.1.5 Ảnh hưởng của độ sâu cọc đến điện trở nối đất...................................... 6
24.2 Giá trị của điện trở nối đất ............................................................................ 7 24.3 Các phương pháp đo điện trở nối đất............................................................. 8
24.3.1 Phương pháp hai điểm ........................................................................... 9 24.3.2 Phương pháp ba điểm .......................................................................... 10 24.3.3 Phương pháp điện áp rơi ...................................................................... 11 24.3.4 Phương pháp tỷ lệ ................................................................................ 18 24.3.5 Đo điện trở suất của đất ....................................................................... 20 24.3.6 Phương pháp đo điện thế tiếp xúc ........................................................ 20 24.3.7 Đo điện trở nối đất bằng kìm đo........................................................... 22
24.4 Đo toàn bộ hệ thống nối đất ........................................................................ 28
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
24 Kỹ thuật đo điện trở nối đất
24.1 Khái niệm về điện trở nối đất
Thuật ngữ “đất” ở đây được hiểu đồng nghĩa với việc nối một mạch điện
hoặc thiết bị xuống đất. Cách nối như vậy được sử dụng cho việc bảo dưỡng thiết bị
khi điện thế của chúng bằng điện thế đất. “Đất” bao gồm dây dẫn nối đất, bộ đầu nối,
cực nối đất và phần đất tiếp xúc với các cực nối đất.
Đất có tác dụng bảo vệ rất cơ bản. Đối với những hiện tượng tự nhiên như
sét, đất có tác dụng làm đường phóng điện nhằm tránh hiện tượng bị điện giật và tránh
hư hỏng thiết bị, tài sản.
Vì điện thế cảm ứng do sự cố hệ thống điện với mạch vòng qua đất, điện trở
đất nhỏ sẽ giúp cho rơle bảo vệ hoạt động nhanh khi bị sự cố. Khi đó điện thế sẽ dịch
chuyển rất nhanh và đất sẽ làm giảm điện thế này tránh nguy hiểm cho người cũng như
tránh cho hệ thống điện hoặc hệ thống thông tin bị hư hỏng.
Trên lý thuyết, để duy trì điện thế chuẩn cho thiết bị an toàn, để bảo vệ
trường tĩnh điện cũng như hạn chế điện áp trên các thiết bị nối đất nhằm mục đích an
toàn, điện trở nối đất phải bằng không. Trong thực tế, như đã giải thích ở phần trên
điều này không thể đạt được. Tuy nhiên, điện trở nối đất nhỏ là yêu cầu của TCVN,
NEC, OSHA và của những tiêu chuẩn an toàn điện khác.
24.1.1 Điện trở cực nối đất
Hình 24.1 mô tả cực (cọc) tiếp đất. Điện trở nối đất này bao gồm những
thành phần sau:
1) Điện trở của bản thân cọc và điện trở tiếp xúc của phần đầu nối.
2) Điện trở tiếp xúc của đất xung quanh với cọc.
3) Điện trở của đất bao sát xung quanh cọc tiếp đất hoặc điện trở suất của
đất. Đây là thành phần quan trọng nhất.
Các cọc tiếp đất thường được làm bằng kim loại (đồng hoặc mạ đồng) với
tiết diện thích hợp để điện trở tổng là không đáng kể. Có thể bỏ qua điện trở giữa cọc
và đất xung quanh nếu cọc được phủ bằng sơn, mỡ... và nếu là đất thịt.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Hình 24.1 Cọc tiếp đất
Thành phần duy nhất còn lại là điện trở của đất xung quanh. Có thể coi cọc
như được bao quanh bởi những lớp đất đồng tâm. Tất cả những lớp này có độ dày như
nhau. Đối với các lớp gần cọc có diện tích nhỏ do đó điện trở lớn, còn đối với các lớp
ở xa thì diện tích lớn và điện trở nhỏ hơn. Việc thêm các lớp ở xa cọc quá sẽ không
ảnh hưởng đến tổng điện trở đất xung quanh cọc. Điện trở nối đất tỷ lệ thuận với chiều
sâu của cọc.
Khi dòng điện sự cố chạm đất chạy từ cọc đến đất, dòng điện sẽ chạy theo
hướng tâm của các lớp hình cầu, thường được coi là hiệu ứng hình trụ của đất xung
quanh cọc. Điện trở của các lớp cầu gần cọc là cao nhất bởi vì đó là các lớp cầu nhỏ
nhất. Khi khoảng cách từ cọc tăng lên thì điện trở càng nhỏ vì lớp cầu sẽ rộng hơn. Khi
khoảng cách từ cọc đến một điểm đủ xa thì điện trở của lớp cầu bằng không. Vì vậy
đối với bất kỳ phương pháp đo điện trở đất nào thì chỉ có phần của điện trở đất là được
xem xét. Về mặt lý thuyết, điện trở đất của hệ thống nối đất phải được đo ở khoảng
cách vô hạn kể từ cọc nối đất. Tuy nhiên đối với mục đích thực hành, hiệu ứng hình
trụ của đất (hay lớp cầu) thì khoảng cách bằng 2 lần độ dài của cọc là đủ.
Điện trở đất được tính theo công thức tổng quát sau:
SLR ρ
= (điện trở đất bằng điện trở suất nhân với chiều dài chia cho diện tích).
Công thức này giải thích tại sao các lớp đất đồng trục sẽ có điện trở càng
giảm khi khoảng cách càng xa cọc nối đất.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
R đất cũng bằng điện trở suất của đất nhân với độ dày của lớp chia cho diện
tích.
Trong trường hợp điện trở suất của đất là đồng nhất thì điện trở đất tỉ lệ với
thể tích của khối đất mặc dù trường hợp này hiếm khi xảy ra. Công thức tính điện trở
đất khi có cọc tiếp đất rất phức tạp và thường chỉ biểu diễn bằng những công thức gần
đúng. Công thức thường được sử dụng nhất cho những hệ thống có cọc tiếp đất đơn do
H.R.Dwight của Viện kỹ thuật Massachusetts đưa ra như sau:
( )[ ]rL
LR 14ln
2−
×=πρ
Trong đó R : Điện trở tính bằng Ω của cọc nối đất
L : Chiều dài của cọc
r : Bán kính của cọc
ρ : Điện trở suất trung bình tính bằng Ω/cm
24.1.2 Ảnh hưởng của kích thước cọc tiếp đất và độ sâu của cọc đến điện trở
Về kích thước cọc, khi tăng đường kính của cọc nối đất không có nghĩa là
làm giảm điện trở bản thân của nó. Nhưng trên thực tế khi tăng gấp đôi đường kính
của cọc sẽ làm giảm điện trở ít nhất 10% như mô tả trong hình 24.2.
Hình 24.2 Quan hệ giữa điện trở đất với đường kính cọc tiếp đất.
Về độ sâu của cọc khi một cọc nối đất được đóng sâu xuống đất thì điện trở
của nó về cơ bản là giảm đi. Nói chung, tăng gấp đôi độ dài của cọc sẽ làm giảm 40%
điện trở của nó như hình 24.3 cho thấy. Theo tiêu chuẩn NEC yêu cầu chiều dài tiếp
xúc của cọc với đất tối thiểu là 2,4m. Cọc hình trụ thường được sử dụng là 3m thỏa
mãn tiêu chuẩn của NEC. Đường kính tối thiểu cọc là 1,59 cm đối với cọc thép và
1,27cm đối với cọc đồng hoặc mạ đồng. Đường kính tối thiểu cho cọc có chiều dài tiếp
xúc nhỏ hơn 3m là:
- 1,27cm ở đất thường.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
- 1,59cm ở đất ẩm.
- 1,91cm ở đất cứng hoặc hơn 3 m ở độ sâu.
Hình 24.3 Quan hệ giữa điện trở đất với chiều sâu cọc tiếp đất.
24.1.3 Ảnh hưởng điện trở suất của đất đến điện trở cọc tiếp đất
Công thức Dwight kể trên chỉ ra rằng điện trở của cọc tiếp đất không chỉ phụ
thuộc vào độ sâu và diện tích khu vực của điện trở nối đất mà còn phụ thuộc vào điện
trở suất của đất. Điện trở suất của đất là yếu tố then chốt quyết định điện trở của cọc
nối đất và độ sâu cần thiết để tạo nên điện trở nối đất thấp. Điện trở suất của đất thay
đổi theo vùng và theo mùa. Điện trở suất của đất được xác định theo chất điện phân
của nó, bao gồm độ ẩm, khoáng chất và muối hòa tan. Đất khô có điện trở suất cao nếu
nó không chứa muối hòa tan được chỉ ra ở bảng 24.1
Bảng 24.1 Điện trở suất của các loại đất khác nhau.
Loại đất Phù sa Đất sét Đất mùn
Cát ướt Đá vôi, sỏi ướt
Granit cát khô
Nền đá
Điện trở suất Ωm 30 50 100 200 500 1000 3000
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
24.1.4 Những yếu tố ảnh hưởng đến điện trở suất của đất
Hai mẫu đất hoàn toàn khô trên thực tế có thể trở thành vật cách điện rất tốt
có điện trở suất vượt quá 109Ω/cm. Điện trở suất của mẫu đất sẽ thay đổi tương đối
nhanh cho đến khi xấp xỉ 12% hoặc đạt được độ ẩm như đã nêu ở bảng 24.2.
Bảng 24.2 Ảnh hưởng của độ ẩm đến điện trở suất của đất
Điện trở suất (Ωcm) Hàm lượng ẩm theo % trọng lượng Đất thịt Đất cát
0.0 <109 <109 2.5 250,000 150,000 5.0 165,000 43,000
10.0 53,000 18,500 15.0 19,000 10,500 20.0 12,000 63,000 30.0 64,000 42,000
Bảng 24.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điện trở suất của đất.
Nhiệt độ (0C) Điện trở suất (Ωcm) 20 7200 10 9900 00 13800 -50 79000 -15 330000
Điện trở suất của đất phụ thuộc vào nhiệt độ. Bảng 24.3 chỉ ra những thay
đổi của điện trở suất của các loại đất có nhiều cát với độ ẩm 15,2% và nhiệt độ thay
đổi từ 200 đến -150C. Ở trong khoảng nhiệt độ này điện trở suất thay đổi từ 7.200 đến
330.000Ω/cm.
Do điện trở suất của đất phụ thuộc trực tiếp vào độ ẩm và nhiệt độ nên điện
trở của bất kỳ hệ thống nối đất nào cũng sẽ thay đổi theo các mùa khác nhau trong
năm. Sự thay đổi này được nêu trong hình 24.4. Khi cả nhiệt độ và độ ẩm trở nên ổn
định hơn và khoảng cách dưới mặt đất lớn hơn thì hệ thống nối đất có tác dụng hơn
vào bất cứ thời điểm nào nếu cọc đóng sâu vào đất. Hiệu quả tốt nhất có được khi cọc
nối đất được đóng sâu đến tầng nước ngầm.
Ở một vài nơi, điện trở suất của đất quá cao làm cho việc thực hiện điện trở
nối đất nhỏ với chi phí lớn và hệ thống nối đất sẽ rất phức tạp. Trong trường hợp này
người ta có thể tiết kiệm bằng cách sử dụng hệ thống cọc nối đất với kích thước giới
hạn và giảm suất điện trở của đất bằng cách tăng lượng hóa chất hòa tan vào đất theo
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
từng giai đoạn. Bảng 24.4 sẽ cho thấy điện trở suất của đất giảm đáng kể khi tăng
lượng muối hòa tan vào đất cát.
Hình 24.4 Sự thay đổi điện trở đất theo thời gian với cọc tiếp đất
có đường kính 1,91cm, sâu 1m (đường 1) và sâu 3m (đường 2).
Bảng 24.4 Ảnh hưởng của muối trong đất đến điện trở đất
Độ mặn Điện trở suất (Ωcm) 0 10700
0,1 1800 1,0 460 5,0 190 10,0 130 20,0 100
Đất được xử lý hóa chất cũng có điện trở suất thay đổi đáng kể theo nhiệt độ
như trong bảng 24.5. Nếu sử dụng phương pháp xử lý hóa chất đương nhiên người ta
sử dụng các cọc nối đất chống ăn mòn.
Bảng 24.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ trong đất mặn đến điện trở đất
Nhiệt độ Điện trở suất (Ωcm) 20 110 10 142 0 190 -5 312 -13 1440
24.1.5 Ảnh hưởng của độ sâu cọc đến điện trở nối đất
Khi xác định độ sâu cần thiết của cọc nối đất để có điện trở mong muốn,
chúng ta nên sử dụng toán đồ được cho trên hình 24.5. Toán đồ này cho thấy để đạt
được điện trở nối đất 20Ω với điện trở suất là 10.000Ω/cm, người ta sử dụng cọc có
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
đường kính 1,59cm sâu 6m. Lưu ý rằng, giá trị thu được từ toán đồ khi ta coi đất đồng
nhất và có cùng một điện trở suất. Giá trị tra được sẽ chỉ là gần đúng.
Hình 24.5 Toán đồ giá trị điện trở đất theo độ sâu của cọc tiếp đất.
24.2 Giá trị của điện trở nối đất
Tiêu chuẩn NEC qui định điện trở nối đất không được vượt quá 25Ω. Đây là
giá trị cho phép tối đa của điện trở nối đất, tuy nhiên người ta sử dụng điện trở nối đất
cho phép thấp hơn nhiều.
“Điện trở nối đất nên bằng bao nhiêu ?”. Rất khó trả lời câu hỏi này. Điện trở
nối đất thấp nhất, an toàn nhất và bảo vệ tốt nhất cho người sử dụng cũng như thiết bị
là phấn đấu giảm dưới 1Ω. Tuy nhiên điều này là không thực tế đối với hệ thống lưới
phân phối, truyền tải cũng như các trạm biến áp công suất nhỏ. Ở một vài khu vực
thực hiện điện trở nối đất dưới 5Ω không mấy khó khăn, nhưng ở một số khu vực khác
việc giảm điện trở nối đất dưới 100Ω là rất khó.
Theo tiêu chuẩn công nghiệp qui định đối với các trạm truyền tải thì điện trở
nối đất phải được thiết kế không quá 1Ω. Trong hầu hết các trường hợp, hệ thống lưới
kim loại chôn dưới đất của trạm sẽ xác định điện trở mong muốn.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Trong công nghiệp nhẹ hoặc tại trung tâm viễn thông, điện trở 4Ω thường là
giá trị được chấp nhận. Đối với bảo vệ chống sét, bộ chống sét nên được ghép đối với
điện trở nối đất tối đa là 1Ω.
Bảng 24.6 cho giá trị điện trở nối đất điển hình đối với lĩnh vực hoạt động
khác nhau.
Những thông số này nhận được khi áp dụng lý thuyết nối đất cơ bản. Sẽ luôn
tồn tại những tình huống rất khó giải quyết để thực hiện điện trở nối đất theo tiêu
chuẩn an toàn khác nhau. Khi đó cần sử dụng một vài phương pháp giảm điện trở nối
đất. Những phương pháp này bao gồm dùng hệ thống cọc song song, sử dụng các cọc
khu vực và xử lý đất bằng hóa chất. Những phương pháp bổ sung đã được công bố
khác trong các tài liệu kỹ thuật như dùng tấm kim loại, lưới kim loại chôn dưới đất...
Khi nối hệ thống điện với hệ thống nước hoặc hệ thống phân phối khí đốt,
các hệ thống này thường được xem là khu vực điện trở nối đất thấp. Tuy nhiên trong
thiết kế gần đây hay sử dụng các đường ống phi kim loại và các gioăng cách điện đã
làm thay đổi đáng kể điện trở nối đất và trong nhiều trường hợp không thể chấp nhận
được.
Bảng 24.6 Điện trở nối đất yêu cầu đối với các trạm biến áp cung cấp cho phụ tải
Lĩnh vực Loại phụ tải Giá trị điện trở nối đất tối đa của trạm (Ω)
1. Tòa nhà có cấu trúc kim loại 2. Trong môi trường độ ẩm cao Thương mại 3. Nhà ở
≤ 25
1. Phụ tải thông thường 5 2. Hóa chất 3 3. Tin học < 1 đến 3 Công nghiệp
4. Hóa chất với các thiết bị đặc biệt < 1 1. Nhà máy điện 1* 2. Trạm biến áp lớn 1 3. Trạm biến áp phân phối 1,5 - 5 Năng lượng
4. Trạm biến áp nhỏ 5 * Dùng cho các hệ thống nối đất trực tiếp
24.3 Các phương pháp đo điện trở nối đất
Để thực hiện giá trị điện trở nối đất cho phép cần tiến hành thử nghiệm theo
chu kỳ. Những thử nghiệm này liên quan đến phương pháp đo nhằm đảm bảo điện trở
không được vượt quá giá trị thiết kế. Sau đây là các phương pháp đo lường và thử
nghiệm đối với điện trở nối đất và điện trở suất của đất:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
- Phương pháp hai điểm.
- Phương pháp ba điểm.
- Phương pháp điện áp rơi.
- Phương pháp tỷ lệ.
- Phương pháp bốn điểm.
- Đo điện thế tiếp xúc.
- Phương pháp kìm đo.
Các phương pháp đo điện trở nối đất này chỉ có thể được thực hiện với các
thiết bị thử nghiệm chuyên dụng. Phương pháp thông dụng nhất là sử dụng bộ giảm
điện thế xoay chiều tấn số ≥ 50Hz chạy từ cọc phụ đến cọc nối đất. Số đọc sẽ hiển thị
bằng ôm và biểu diễn điện trở của cực nối đất với đất xung quanh. Do vậy một số nhà
sản xuất mới đây đã giới thiệu bộ đo điện trở bằng phương pháp dùng ampe kìm đo
tiếp đất.
24.3.1 Phương pháp hai điểm
Phương pháp này có thể được sử dụng để đo điện trở của cọc nối đất đơn sử
dụng cọc nối đất phụ có điện trở đã biết hoặc có thể đo được. Điện trở của cọc nối đất
phụ này có giá trị rất nhỏ so với giá trị điện trở của cọc nối đất cần đo, và giá trị đo
được coi như điện trở nối đất. Ví dụ người ta tiến hành đo điện trở của cọc nối đất đơn
cho tòa nhà khi việc đóng thêm hai cọc phụ khó khăn, thì đường ống nước có thể được
chấp nhận như cọc nối đất phụ có giá trị điện trở xấp xỉ 1Ω hoặc nhỏ hơn. Giá trị này
tương đối nhỏ so với giá trị của cọc nối đất đơn thường là 25Ω. Số đo được là trị số
của hai cọc nối đất nối nối tiếp nhau. Điện trở của các dây đo sẽ được xác định và sẽ
được trừ đi từ kết quả đo được. Phương pháp này thường thích hợp ở những địa điểm
yêu cầu kiểm tra điện trở nối đất không quan trọng. Sơ đồ đo theo phương pháp này
được cho trên hình 24.6.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
Hình 24.6 Phương pháp đo điện trở đất qua hai điểm.
24.3.2 Phương pháp ba điểm
Phương pháp này tương tự như phương pháp hai điểm ngoại trừ việc sử
dụng cọc phụ. Để nhận được giá trị chính xác của điện trở nối đất thì điện trở của các
cọc phụ phải xấp xỉ gần bằng hoặc nhỏ hơn cọc cần đo. Sơ đồ nối theo phương pháp
ba điểm được cho trong hình 24.7.
Hình 24.7 Phương pháp 3 điểm và mạch điện tương đương.
Người ta có thể sử dụng dòng xoay chiều 50Hz hoặc dòng một chiều để tiến
hành thử nghiệm này. Ưu điểm của việc sử dụng dòng xoay chiều là giảm tối đa ảnh
hưởng của các dòng tạp ký sinh đối với kết quả đo. Tuy nhiên khi những dòng tạp này
có cùng tần số, số đọc sẽ cho kết quả sai. Việc sử dụng dòng điện một chiều để tiến
hành thử nghiệm sẽ hoàn toàn loại bỏ ảnh hưởng của các dòng tạp ký sinh xoay chiều.
Tuy nhiên, dòng tạp một chiều và sự hình thành khí xung quanh các cọc sẽ gây ra sai
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
số cho phương pháp này. Ảnh hưởng của các dòng tạp một chiều có thể giảm tối đa
bằng cách đảo chiều dòng điện. Trung bình cộng của 2 số đo sẽ cho ta giá trị thử
nghiệm chính xác. Thang đo của dòng điện được chọn thích hợp khi đo.
Điện trở của cọc thử nghiệm có thể được tính toán như sau:
Từ sơ đồ mạch ta có:
R1 = RX + RY = V1/A1
R2 = RX + RZ = V2/A2
R3 = RY + RZ = V3/A3
Giải 3 phương trình trên ta nhận được:
RY = R3 - RZ
RX = R1 - RY = R1 - R3 + RZ
Và RX = R2 - RZ
Từ đó suy ra:
2RX = R1 + R2 - R3 hay: 2
321 RRRRX
−+=
24.3.3 Phương pháp điện áp rơi
Phương pháp này dựa trên nguyên lý điện áp rơi trên điện trở, và phương
pháp cũng sử dụng 2 cọc nối đất phụ (một cọc dòng điện và cọc kia là cọc điện thế)
được đặt ở khoảng cách thích hợp so với các cọc nối đất cần đo. Dòng điện qua cọc
nối đất cần đo có độ lớn cho trước còn dòng điện qua các cọc phụ sẽ được đo (cọc
dòng điện). Người ta đo điện áp rơi giữa các cọc thử nghiệm và cọc phụ thứ hai (cọc
điện thế), biết tỷ số điện áp rơi (U) trên dòng điện (I) là điện trở nối đất. Người ta sử
dụng nguồn điện áp xoay chiều hoặc một chiều để thực hiện thí nghiệm.
Với phương pháp này có thể khắc phục được những sai số sau đây:
Các dòng điện tạp trong đất làm cho chỉ số trên đồng hồ vôn kế có thể cao
hơn hoặc thấp hơn. Điện trở của cọc phụ và dây đo có thể gây ra sai số cho số đo vôn
kế. Có thể giảm tối thiểu sai số này bằng cách sử dụng vôn kế có trở kháng cao.
Phương pháp này có thể sử dụng vôn kế và ampe kế rời hoặc thiết bị đo điện
chuyên dụng cho trực tiếp giá trị điện trở nối đất (hình 24.8). Để đo điện trở của cọc
nối đất thì cọc dòng điện được đặt ở khoảng cách thích hợp so với cọc nối đất thử
nghiệm. Như đã mô tả như trong hình 24.9, sự chênh lệch điện thế giữa các cọc X và
Y được đo bằng vôn kế còn dòng điện chạy giữa các cọc X và Y được đo bằng ampe
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
kế. (Chú ý Y, Y và Z có thể tương ứng với X, P và C trong phương pháp 3 điểm hoặc
C1, P2 và C2 trong phương pháp 4 điểm).
Theo định luật Ôm
E = RI hoặc R = E/I, chúng ta có điện trở của cọc nối đất R.
Nếu E = 20V và I = 1A thì: R = E/I = 20/1 = 20Ω
24.3.3.1 Vị trí của các cọc phụ
Để đo chính xác điện trở nối đất cần đóng cọc dòng điện phụ Z đủ xa so với
cọc nối đất cần đo để cọc điện thế phụ Y nằm ngoài vùng ảnh hưởng của điện trở (hiệu
ứng hình trụ của đất) giữa cọc nối đất cần đo và cọc dòng điện phụ. Cách tốt nhất để
xác định cọc điện thế phụ Y có nằm ngoài vùng ảnh hưởng này không là chuyển cọc Y
vào giữa cọc X và Z và đọc số đo ở mỗi điểm. Nếu cọc điện thế phụ Y nằm trong
vùng ảnh hưởng (hoặc nằm cả hai vùng nếu hai vùng này chồng lên nhau như hình
24.10a), thì khi di chuyển cọc này giá trị đọc sẽ thay đổi đáng kể. Trong điều kiện này,
không xác định được giá trị điện trở nối đất chính xác nào.
Hình 24.8 Thiết bị đo điện trở nối đất bằng phương pháp điện áp rơi.
Hình 24.9 Phương pháp điện áp rơi.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
Mặt khác, nếu cọc điện thế phụ Y được đặt ngoài khu vực ảnh hưởng của
điện trở như trong hình 24.10b, khi cọc Y di chuyển thì chỉ số đo rất ít thay đổi. Những
số đo được có liên quan chặt chẽ với các số đo khác và sẽ cho giá trị điện trở nối đất
chính xác tại cọc X. Những số đo này phải được vẽ thành đồ thị để đảm bảo chúng
nằm trong vùng “bằng phẳng” như hình 24.10b. Vùng này chiếm 62% và sẽ được đề
cập tiếp ở phần sau.
Hình 24.10a Trường hợp hiệu ứng hình trụ của 2 cọc tiếp đất giao thoa.
Hình 24.10b Trường hợp hiệu ứng hình trụ của 2 cọc tiếp đất không giao thoa.
24.3.3.2 Điện trở đo của các cọc nối đất (phương pháp 62%)
Phương pháp 62% là sự mở rộng của phương pháp điện áp rơi và đã được
chấp nhận sau khi xác định theo toán đồ và thử nghiệm thực tế. Đây là phương pháp
chính xác nhất nhưng có mặt hạn chế vì phải sử dụng bộ phận thử nghiệm chuyên
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
dụng. Phương pháp này chỉ được áp dụng khi cả 3 cọc nằm trên cùng một đường thẳng
và cọc nối đất cần đo là cọc đơn, là ống hoặc tấm kim loại như trong hình 24.11.
Hình 24.12 chỉ ra những khu vực ảnh hưởng của điện trở (lớp đồng tâm) cọc
nối đất X và của cọc dòng điện phụ Z. Hiệu ứng hình trụ của đất của cọc X và Z có
một phần chồng lên nhau. Nếu như số đo được khi di chuyển cọc điện thế phụ Y về
phía X hoặc Z thì sự thay đổi của số đo là rất lớn và sẽ không có được số đo ở giải hợp
lý. Ảnh hưởng của vùng giao thoa này làm cho giá trị điện trở đất sẽ càng tăng khi cọc
Y càng xa cọc X.
Hình 24.11 Phương pháp điện áp rơi với cọc điện áp ở vị trí 62%
so với cọc nối đất cần đo
Hình 24.12 Ảnh hưởng của vùng giao thoa với điện trở đất
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
Hình 24.13 biểu thị trường hợp khi vị trí các cọc X và Y đặt cách nhau một
khoảng đủ xa để không có khu vực điện trở giao thoa. Khi chúng ta vẽ đồ thị điện trở
đo được ta thấy rằng số đo sẽ không thay đổi khi Y được đặt ở khoảng chắc chắn nằm
trong phạm vi cho phép. Dải phạm vi này được xác định theo tỷ lệ phần trăm của số đo
ban đầu : ± 2%, ± 5%, ± 10%.v.v..
24.3.3.3 Khoảng cách đặt các cọc phụ
Có thể biết khoảng cách giữa X và Y vì khoảng cách này cho theo đường
kính của cọc thử nghiệm X, độ dài của cọc, tính đồng nhất của đất cũng như khu vực
điện trở ảnh hưởng. Khoảng cách gần đúng có thể được xác định theo bảng 24.7 với
đất đồng nhất và cọc có đường kính 2,5cm (đường kính giảm một nửa thì khoảng cách
giảm đi 10%, đường kính tăng gấp đôi thì khoảng cách tăng 10%). Thử nghiệm này
nên được tiến hành đều đặn theo từng mùa trong năm. Những số liệu đo được nên
được ghi lại theo từng mùa để so sánh và phân tích. Sự thay đổi của số liệu thử nghiệm
theo năm hay theo mùa là do sự ăn mòn các cọc nối đất.
Hình 24.13 Điện trở đất trong vùng không có giao thoa
Bảng 24.7 Khoảng cách gần đúng của cọc phụ khi sử dụng phương pháp 62%
Chiều sâu cọc (m) Khoảng cách đến Y (m) Khoảng cách đến Z (m) 6 45 72 8 50 80 10 55 88 12 60 96
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 16
18 71 115 20 74 120 30 86 140
24.3.3.4 Hệ thống nhiều cọc
Cọc đơn nối đất là biện pháp đơn giản và tiết kiệm khi cần thực hiện hệ
thống nối đất. Nhưng đôi khi một cọc đơn không đảm bảo điện trở đủ nhỏ, khi đo cần
nhiều cọc được nối song song với nhau. Người ta thường sử dụng 2, 3 hoặc 4 cọc nối
đất, chúng được đóng theo đường thẳng; khi số cọc lớn hơn hoặc bằng 4 cực chúng
được đóng xuống đất theo hình vuông, các cọc nối đất có khoảng cách bằng nhau và
được nối song song như hình 24.14.
Trong hệ thống nhiều cọc, có thể áp dụng trực tiếp khoảng cách các cọc theo
phương pháp 62%. Khoảng cách của các cọc phụ dựa trên khoảng cách lưới tối đa (ví
dụ trong hình vuông khoảng cách lưới tối đa là đường chéo; đường thẳng là tổng độ
dài).
Hình 24.14 Hệ thống nhiều cọc
Bảng 24.8 Khoảng cách giữa các cọc trong hệ nối đất nhiều cọc
Khoảng cách lưới max Khoảng cách tới Y Khoảng cách tới Z 6 78 125 8 87 140 10 100 160 12 105 170 14 118 190
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 17
16 124 200 18 130 210 20 136 220 30 161 260 40 186 300 50 211 340 60 230 370 80 273 440
100 310 500 120 341 550 140 372 600 160 390 630 180 434 700 200 453 730
24.3.3.4.1 Nhiễu vượt quá giới hạn cho phép
Khi tiến hành thử nghiệm ở điện áp thấp (hạ áp). Sử dụng dây đo quá dài có
thể chịu nhiễu do vượt quá giới hạn cho phép. Có thể sử dụng vôn kế để xác định
nhiễu. Nối các cực X, Y và Z với nhau để tại các cực phụ cho thử nghiệm điện trở nối
đất tiêu chuẩn. Sử dụng vôn kế để xác định điện áp giữa các cực X và Z như hình
24.15, chỉ số của điện áp sẽ là điện áp nhiễu với đất. Nếu như giá trị này vượt quá giá
trị cho phép ta có thể thực hiện các biện pháp sau:
1) Buộc các dây đo của các cọc phụ với nhau. Điều này có tác dụng loại bỏ
các loại điện áp phát sinh giữa hai dây dẫn.
2) Nếu phương pháp nói trên không có tác dụng, chúng ta thử thay đổi
hướng của những dây đo của các cọc phụ để chúng không song song với
dây điện phía trên hoặc dưới đất.
3) Nếu vẫn không giải quyết được thì nên sử dụng có bọc chống nhiễu như
hình 24.16.
Hình 24.15 Phương pháp đo điện áp nhiễu
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 18
Hình 24.16 Sử dụng dây có bọc chống nhiễu để hạn chế điện áp nhiễu
24.3.3.4.2 Điện trở cọc phụ quá lớn
Thiết bị thử nghiệm hạ áp đo điện trở nối đất tạo ra dòng điện qua đất và đo
điện áp rơi trên các cọc phụ, vì vậy nếu điện trở của cọc phụ quá lớn thì giá trị đo sẽ
sai số nhiều do điện trở suất của đất quá cao hoặc điểm tiếp xúc giữa các cọc không
tốt. Để đảm bảo điểm tiếp xúc tốt với đất, cần phải nện đất xung quanh các cọc phụ để
loại bỏ lỗ khí hình thành khi đóng cọc xuống đất. Nếu điện trở suất của đất có vấn đề,
cần đổ nước xung quanh các cực phụ, điều này sẽ làm giảm điện trở tiếp xúc của cực
phụ mà không làm ảnh hưởng đến kết quả đo.
24.3.3.4.3 Trên đường nhựa
Đôi khi tiến hành do điện trở nối đất tại chỗ có trải nhựa làm cho các cực
phụ khó đóng xuống đất. Trong trường hợp này, có thể sử dụng các lưới kim loại và đổ
nước thay cho các cực phụ như trong hình 24.17. Đặt những tấm lưới trên đất có
khoảng cách bằng khoảng cách của cọc nối đất cần đo, tương tự như khi dùng cọc phụ.
Đổ nước lên những tấm lưới này, khi đó việc tiến hành thử nghiệm giống như khi có
cọc phụ đóng xuống đất.
24.3.4 Phương pháp tỷ lệ
Phương pháp này sử dụng cầu Wheastone hoặc ôm kế để đo điện trở của cọc
nối đất và cọc phụ, như chỉ ra trong hình 24.18. Đồng hồ tỷ số điện áp được sử dụng
cùng với cầu Wheastone. Đồng hồ này được nối với cọc phụ thứ hai qua một bộ dò để
xác định điểm không. Điện trở giữa cọc nối đất và cọc phụ thứ hai được đo bằng cầu
Wheastone hoặc ôm kế. Sau đó, sử dụng đồng hồ tỷ số điện áp và cầu Wheastone thì
một điểm không mới sẽ được xác định trên cọc phụ thứ hai. Điện trở của cọc nối đất là
tỷ số của điện trở cọc thử nghiệm với tổng giá trị hai điện trở mắc nối tiếp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 19
Hình 24.17 Sử dụng lưới kim loại làm cọc phụ
Quá trình đo sẽ như sau:
- Đo RX + RY bằng cầu Wheastone và ôm kế.
- Từ giá trị của đồng hồ đo tỷ số điện áp xác định được tỷ số RA/(RA + RB).
- Thêm cọc phụ thứ hai (RZ) vào mạch thử nghiệm, ta nhận được giá trị
điểm không.
BA
YX
A
X
RRRR
RR
++
= hoặc ( )
+
+=BA
AYXX RR
RRRR
Hình 24.18 Phương pháp tỷ lệ đo điện trở đất
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 20
24.3.5 Đo điện trở suất của đất (phương pháp bốn điểm)
Đo điện trở suất của đất nhằm ba mục đích. Thứ nhất, số liệu đo được phục
vụ cho việc khảo sát địa lý mặt đất, xác định vị trí quặng, độ sâu của các lớp đá, và
những hiện tượng địa vật lý khác. Thứ hai, điện trở suất có ảnh hưởng trực tiếp đến độ
ăn mòn của các đường ống kim loại dưới đất. Nếu điện trở suất càng giảm thì độ ăn
mòn càng tăng, vì vậy cần có biện pháp xử lý để bảo vệ. Thứ ba, điện trở suất của đất
ảnh hưởng trực tiếp đến việc thiết kế hệ thống nối đất mà chúng ta đã nêu ở phần
trước. Khi thiết kế hệ thống nối đất lớn, cần đặt hệ thống nối đất này ở vùng có điện
trở suất thấp nhất để việc nối đất tiết kiệm nhất.
Có hai phương pháp đo điện trở suất là phương pháp hai điểm và bốn điểm.
Phương pháp bốn điểm được ứng dụng nhiều hơn và cho kết quả chính xác hơn.
Phương pháp này đòi hỏi bốn khoảng cách bằng nhau trên cùng một đường thẳng
trong vùng thử nghiệm. Với nguồn dòng thì giá trị dòng điện cho trước chạy qua các
cọc ở phía ngoài. Đo giá trị điện áp rơi (phụ thuộc vào điện trở) giữa hai cọc bên trong.
Điện trở suất được xác định theo công thức sau:
( ) ( )2222 B4A4A2
B4AA21
AR4
+−
++
=π
ρ
Trong đó:
A: là khoảng cách giữa các cọc tính bằng cm.
B: là độ sâu của cọc tính bằng cm
R: là giá trị điện trở tính bằng Ω
Nếu A > 20B, công thức tính điện trở suất sẽ là:
ρ = 2πAR (với A tính bằng cm)
ρ = điện trở suất của đất (Ω/cm)
Giá trị này là điện trở suất trung bình của đất ở độ sâu tương đương với
khoảng cách “A” giữa hai cọc.
24.3.6 Phương pháp đo điện thế tiếp xúc
Lý do chính để tiến hành đo điện trở nối đất là đảm bảo an toàn cho người và
thiết bị. Cọc hoặc lưới nối đất phải được kiểm tra thường xuyên khi:
1) Cọc/lưới tiếp xúc kém hoặc không được nối với nhau.
2) Sự ăn mòn do điện trở suất của đất nhỏ hoặc do tác nhân điện hóa.
3) Sự cố chạm đất xảy ra gần cọc nối đất.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 21
Trong một vài trường hợp, có thể đánh giá mức an toàn điện theo các yếu tố
khác nhau. Điện áp an toàn có liên quan đến các trạm biến áp và các trạm máy cắt cao
áp. Vì vậy hệ thống lưới nối đất cho các trạm này được thiết kế để đảm bảo điện áp an
toàn có giá trị thấp khi xảy ra ngắn mạch nhằm tránh gây nguy hiểm cho người và thiết
bị. Giới hạn của điện áp an toàn được xác định theo các phương pháp như sau:
Điện áp tiếp xúc: Điện áp là điện áp khi con người chạm vào thiết bị có điện
hoặc vỏ của thiết bị có cách điện bị hư hỏng. Để đảm bảo dòng điện chạy qua tim dưới
mức an toàn cho phép, gradient điện áp tiếp xúc phải giảm bằng không khi người vô
tình chạm vào thiết bị trong trạm.
Điện áp bước: Điện áp bước là điện áp giữa hai chân người nằm trong vùng
bị sự cố chạm đất hoặc dòng cảm ứng sinh ra. Dòng điện này chạy qua chân vì vậy
điện áp bước phải nhỏ hơn giá trị cho phép.
Cần đo điện áp tiếp xúc trong trường hợp sau đây:
1) Hệ thống không nối đất.
2) Sự cố chạm đất có thể xuất hiện gần khu vực, thiết bị được nối đất.
3) Bệ của các thiết bị được nối đất có kích thước so sánh được với khu vực
nối đất cần thử nghiệm.
Khi tiến hành đo điện áp tiếp xúc, có thể sử dụng phương pháp bốn cực.
Trong quá trình thử nghiệm, thiết bị thử nghiệm tạo nên sự cố chạm đất ở mức thấp ở
gần chỗ nối đất. Giá trị hiển thị được nhân với dòng điện chạm đất lớn nhất xảy ra
trước đây để được giá trị điện áp tiếp xúc trong trường hợp xấu nhất đối với thiết bị. Ví
dụ: Giá trị đo là 0,1 khi dòng sự cố cực đại là 5000A thì điện áp tiếp xúc cực đại là
500V.
Việc đo điện áp tiếp xúc tương tự như đo điện áp rơi, cả hai phương pháp
đều yêu cầu phải đóng hoặc đặt các cọc phụ hoặc trên mặt đất. Khoảng cách giữa các
cực khi đo điện áp tiếp xúc khác với khoảng cách của cực này trong phương pháp điện
áp rơi trong hình 24.19.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 22
Hình 24.19 Đo điện áp tiếp xúc
Ta hãy xét hiện tượng sau đây: Cáp ngầm được mô tả trong hình 18.19, khi
chọc thủng cách điện gần trạm thì dòng điện sự cố sẽ chạy qua đất trở về trạm tạo nên
gradient điện áp, điện áp này có thể nguy hiểm cho người tiếp xúc với vùng đất bị ảnh
hưởng.
Trong tình huống này, việc thử nghiệm điện áp tiếp xúc được tiến hành như
sau: Nối dây đo từ hàng rào của trạm với C1 và P1 của thiết bị đo bằng phương pháp
bốn cọc. Vị trí của cọc nối đất ở điểm bị sự cố xảy ra với C2 của thiết bị đo. Vị trí của
cọc phụ nằm trên đường thẳng giữa hàng rào và điểm sự cố có khoảng cách là 1m từ
hàng rào của trạm và được nối với P2 của thiết bị đo. Đưa thiết bị đo vào chế độ làm
việc, chọn dòng điện 10mA và tiến hành đo. Chỉ thị đo sẽ là dòng sự cố cực đại. Khi
dịch chuyển cọc nối với P2 xung quanh hàng rào ta có thể nhận được giá trị điện áp
tiếp xúc.
24.3.7 Đo điện trở nối đất bằng kìm đo
Phương pháp đo này tương đối mới và độc đáo, có thể đo điện trở mà không
cần cắt đầu nối đất. Phương pháp này cũng có ưu điểm khi có nhiều vị trí nối đất nối
với nhau.
24.3.7.1 Nguyên lí hoạt động
Thông thường với hệ thống nối đất lưới phân phối có thể được mô tả như
mạch điện đơn giản cho trên hình 24.20 hoặc mạch điện tương đương như hình 24.21.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 23
Hình 24.20 Mạch điện đơn giản mô tả hệ thống nối đất của lưới điện phân phối.
Nếu điện áp E đặt vào cực nối đất cần đo RX qua máy biến áp đặc biệt thì
dòng điện I chạy qua mạch được tính bằng công thức:
k
n
k
X
R
RIE
11
=Σ
+=
Thông thường:
∑=
>> n
k k
X
R
R
1
11
Vì vậy: RX = E/I, nếu đã biết I vì E là hằng số nên có thể xác định ngay
được điện trở cọc nối đất.
Hình 24.21 Sơ đồ tương đương của mạch hình 18.20
Từ hình 24.20 và 24.21 ta thấy rằng với nguồn điện áp E tần số 1,6kHz sẽ
tạo nên dòng điện qua biến dòng CT. Chỉ có tín hiệu 1,6kHz được khuếch đại qua bộ
khuếch đại chọn lọc, sau đó qua bộ đổi tương tự - số (A/D) và được hiển thị trên màn
hình tinh thể lỏng.
Bộ lọc khuếch đại chọn lọc được sử dụng để loại bỏ dòng điện tần số lưới
(50Hz) và các dòng nhiễu tần số cao. Điện áp được đo bằng cuộn dây quấn xung
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 24
quanh biến dòng CT, sau đó qua bộ khuếch đại và chỉnh lưu rồi đưa vào bộ so sánh.
Nếu kìm đo kẹp không đúng cách thì sẽ xuất hiện báo hiệu “kẹp mở” trên màn hình
tinh thể lỏng. Dụng cụ đo điện trở nối đất bằng kìm đo như trong hình 24.22.
24.3.7.2 Đo tại chỗ
Những ví dụ sau là cách đo tại chỗ điện trở nối đất trong một số trường hợp:
1. Máy biến áp trên cột:
Để đo ta tách bỏ vỏ ngoài dây nối đất cho vừa miệng kẹp của kìm đo. Miệng
kìm đo phải có khả năng ôm lấy cọc nối đất. Cần chú ý rằng kìm đo phải được đặt sao
cho miệng kẹp nằm trong mạch của dây trung tính hoặc hệ thống nối với cọc nối đất.
Đặt chế độ đo dòng điện, dòng tối đa qua dây nối đất là 30A. Nếu dòng điện
nối đất vượt quá 30A thì không thể đo điện trở đất. Không tiếp tục tiến hành với
phương pháp đo này nữa. Sau đó đặt chế độ đo điện trở và đo điện trực tiếp giá trị điện
trở nối đất. Chỉ số đo không phải là điện trở của cọc nối đất mà còn phải kể đến toàn
bộ mạch nối giữa trung tính và dây đẳng thế giữa trung tính và cọc.
Hình 24.22 Đo điện trở đất bằng kim đo
Trên hình 24.23 cho thấy có đầu nối giữa đế cột với cọc nối đất. Khi đó cần
phải đặt kìm đo ở phía trên mối nối sao cho cả hai phần nối đất này có trong kết quả
đó. Để thuận tiện tham khảo về sau nên ghi ngày tháng, giá trị điện trở, giá trị dòng
điện và vị trí cọc. Sau khi đo cần bọc lại lớp ngoài của dây nối đất.
Chỉ số đo điện trở nối đất cao do những nguyên nhân sau:
- Hệ thống nối đất tồi.
- Dây nối đất bị đứt.
- Điện trở đầu nối cọc hoặc dây dẫn lớn. Cần kiểm tra lại các đầu nối này.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 25
2. Đo tại nơi đặt tủ điện hoặc hòm công tơ cho các hộ tiêu thụ:
Về cơ bản tương tự như trường hợp trên. Hình 24.24 cho trong trường hợp
nhiều cọc nối đất và hình 24.25 cho trong trường hợp các cọc nối đất đã được thay thế
bằng ống nước. Bạn cũng có thể sử dụng cả hai loại cho nối đất. Trong trường hợp này
cần tiến hành đo giữa điểm trung tính của hệ thống với các điểm nối đất.
Hình 24.23 Đo điện trở nối đất tại các cột điện
Hình 24.24 Trường hợp nhiều cọc nối đất.
3. Máy biến áp đặt trên bệ:
Chú ý không bao giờ được tự do mở cửa trạm biến áp. Đó là trách nhiệm của
cơ quan phân phối điện. Thử nghiệm này dành cho các chuyên gia cao áp và cần tuân
thủ các yêu cầu an toàn khi làm việc với điện áp cao.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 26
Các cọc nối đất (thường là cọc đơn) ở bên trong trạm như hình 24.26 và
ngoài trạm như hình 24.27. Nếu cọc đơn ở trong trạm thì nên tiến hành đo ngay trên
điểm nối của cọc. Thông thường có nhiều dây dẫn nối đất được nối với kìm đo tạo nên
một mạch vòng khép kín với điểm trung tính.
Hình 24.25 Trường hợp nối đất sử dụng đường ống nước.
Hình 24.26 Đo điện trở nối đất bên trong trạm trung gian
Trong nhiều trường hợp, số đo chính xác nhất có được bằng cách kẹp kìm đo
ngay trên cọc nối đất, phía dưới điểm nối dây đất với cọc, như vậy đo chính xác được
mạch nối đất.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 27
Trên hình 24.27 cọc nối đất được đặt ở ngoài hàng rào. Vị trí có kìm đo sẽ
được xác định chính xác. Nếu có nhiều cọc ở các góc khác nhau của trạm thì chúng ta
cần xác định cách nối để đo chính xác điện trở nối đất.
Hình 24.27 Đo điện trở nối đất bên ngoài trạm
24.3.7.3 Cột đường dây truyền tải
Cần phải tuân theo các quy chuẩn an toàn điện áp cao. Đặt dây dẫn nối đất ở
phía dưới chân cột. Chú ý rằng nhiều loại cột khác nhau, vì vậy cần phải cẩn thận khi
tìm dây nối đất. Hình 24.28 là trường hợp có dây nối đất bên ngoài, khi đó điểm đặt
kìm đo phải nằm trên tất cả các đầu nối của các cọc nối đất cũng như các đế nối đất
của cột thép.
Hình 24.28 Đo hệ thống nối đất cho cột truyền tải khi cọc nối đất bên ngoài.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 28
24.3.7.4 Đo nối đất ở công sở
Ở những nơi này dây nối đất chính thường quá lớn và không thể kẹp được.
Vì có nhiều đường dây điện trong công sở nên việc xác định cũng khó khăn. Vị trí đo
tốt nhất là tại gian nguồn hoặc gần máy phát điện.
Đo một vài điểm và so sánh số đo, chúng ta có thể nhận biết được các điểm
trung tính, thiết bị nối đất và khu trung tâm nối đất. Thử nghiệm sẽ có tác dụng và
chính xác vì theo tiêu chuẩn các công sở chỉ được nối đất ở một điểm.
24.4 Đo toàn bộ hệ thống nối đất
Các phương pháp đo điện trở nối đất hay điện áp tiếp xúc đều không cung
cấp đủ thông tin cần thiết về khả năng an toàn của các dây dẫn và các điểm nối đất khi
bị dòng sự cố chạm đất. Kinh nghiệm cho thấy dòng điện sự cố chạm đất có thể gây
nhiều thiệt hại cho người và thiết bị khi không đảm bảo giá trị tổng trở nối đất cần
thiết. Vì vậy cần kiểm tra định kỳ toàn bộ những mối nối của hệ thống nối đất. Mục
tiêu của việc đo này là xác định các thiết bị, cấu trúc nối với cọc nối đất có đảm bảo
điện trở cần thiết không. Người ta mong muốn điện trở mối nối rất nhỏ (100 micro-ôm
hoặc ít hơn). Cách đo tốt nhất toàn bộ mối nối của hệ thống nối đất là sử dụng dòng
điện xoay chiều có trị số lớn và một vài thiết bị đo điện áp rơi do dòng điện này gây ra.
Phương pháp này gọi là phương pháp thử nghiệm dòng điện lớn (High current Test).
Khi cho dòng điện 300A chạy qua mạch điện gồm một đất chuẩn (thường là trung tính
máy biến áp) và đất, đo giá trị điện áp rơi cho phép kiểm tra tình trạng của các dây nối
đất. Hình 24.29 đưa ra một thiết bị đo kiểu này, sơ đồ mạch thử nghiệm như trên hình
24.30.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 29
Hình 24.29 Thiết bị đo điện trở đất bằng phương pháp dòng điện lớn.
Khi sử dụng phương pháp dòng điện lớn cần lưu ý những vấn đề sau đây,
nhưng cần chú ý rằng đây chỉ là những chỉ dẫn cho trường hợp mỗi cọc nối đất được
xem như được nối với các cọc nối đất lân cận khác.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 30
Hình 24.30 Phương pháp đo điện trở nối đất bằng dòng điện lớn.
1) Điện áp rơi của hệ nối đất tăng xấp xỉ 1 vôn khi khoảng cách là 0,3m tính từ
điểm đất chuẩn (ví dụ điểm trung tính của máy biến áp).
2) Đối với hệ có cọc nối đơn được coi là thỏa mãn nếu điện áp rơi giống như
trường hợp trên khi có dòng điện 200A chạy trong mạch thử nghiệm. Hầu
hết các thiết bị loại này sử dụng dòng 300A.
3) Đối với hệ nhiều cọc nối đất, mỗi cọc nối đất có thể được coi là thỏa mãn
nếu điện áp rơi giống như trường hợp đầu khi có dòng điện 150A chạy trong
mạch thử nghiệm. Nếu dòng điện dưới 150A thì các cọc nối đất bị cắt ra
khỏi thiết bị và dòng 300A sẽ chạy trong mạch thử nghiệm. Nếu các cọc nối
đất có dòng 300A và điện áp rơi không tăng hơn 0,5V so với mức trước đó
thì các cọc nối đất này có thể được coi là thỏa mãn.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 31
4) Khi thử nghiệm trung tính máy biến áp hoặc điểm chuẩn với dòng 300A,
nếu dòng điện tối thiểu là 150A chạy qua lưới đất thì điểm đất chuẩn được
xem là thỏa mãn.
5) Thiết lập một điểm đất chuẩn, thường là trung tính máy biến áp, từ nguồn
dòng điện xoay chiều lớn nối một đầu dây đo với đất thử nghiệm như hình
24.30. Nối đầu dây đo ở mức trên nhưng ở phía dưới đầu nối hoặc kẹp, cho
dòng 300A qua lưới nối đất và đo điện áp rơi dọc theo lưới. Sử dụng ampe
kìm để đo tổng dòng điện phía trên (thiết bị đo) và dưới (lưới nối đất). Điện
áp phải phù hợp với mục 2 và 3 ở trên.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 25 Thiết bị bảo vệ quá áp
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
25 Thiết bị bảo vệ quá áp ......................................................................................... 1
25.1 Các loại quá điện áp trong hệ thống điện....................................................... 1 25.2 Nguyên nhân quá điện áp.............................................................................. 1 25.3 Giới thiệu các loại chống sét van cơ bản ....................................................... 1
25.3.1 Chống sét SiC........................................................................................ 2 25.3.2 Chống sét ZnO....................................................................................... 3
25.4 Các thông số kỹ thuật chính của chống sét van ............................................. 4 25.5 Hướng dẫn tính toán, lựa chọn chống sét van................................................ 5
25.5.1 Đối với các chống sét van SiC ............................................................... 6 25.5.2 Đối với các chống sét van ZnO.............................................................. 6
25.6 Khối lượng thử nghiệm chống sét van........................................................... 9 25.6.1 Đo điện trở cách điện............................................................................. 9 25.6.2 Đo dòng điện rò ................................................................................... 10 25.6.3 Đo điện áp phóng tần số công nghiệp .................................................. 11 25.6.4 Đo điện áp tham khảo xoay chiều ........................................................ 11
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
25 Thiết bị bảo vệ quá áp
25.1 Các loại quá điện áp trong hệ thống điện
Quá điện áp khí quyển.
Quá điện áp nội bộ.
Quá điện áp cộng hưởng.
25.2 Nguyên nhân quá điện áp
Quá điện áp khí quyển tác dụng gián tiếp lên cách điện chính của máy phát
điện qua máy biến áp nâng áp khi có sóng sét tác động lên phía cao áp của máy biến áp
nâng áp.
Quá điện áp nội bộ xuất hiện khi có sự thay đổi chế độ làm việc trong hệ
thống điện. Nguyên nhân trực tiếp làm phát sinh quá điện áp nội bộ có thể là thao tác
đóng cắt các phần tử của hệ thống trong chế độ làm việc bình thường (như đóng cắt
đường dây không tải, cắt một máy biến áp không tải), nhưng cũng có thể do bản thân
những tình trạng sự cố khác nhau trong hệ thống điện như chạm đất, ngắn mạch, đứt
dây…
Quá điện áp cộng hưởng: Hệ thống điện bao gồm rất nhiều phần tử có điện
cảm lớn (như máy phát điện, máy biến áp, cuộn cảm…) và điện dung lớn những phần
tử đó tạo thành hàng loạt những mạch vòng dao động phức tạp. Trong chế độ làm việc
bình thường của hệ thống, các mạch vòng đó được nối tắt bởi những phụ tải lớn và nối
vào những nguồn công suất lớn nên các dao động tự do không thể phát triển được,
nhưng khi có một sự cố hoặc một thao tác nhất định nào đó khiến cho một phần các
mạch vòng này bị tách ra khỏi phụ tải thì trong phần mạch đó sẽ xuất hiện dao động
năng lượng do đó có phân bố lại năng lượng điện và từ trường giữa các điện dung và
điện cảm của mạch. Những dao động đó trong điều kiện nhất định có thể phát sinh
hiện tượng cộng hưởng. Dao động trong trạng thái cộng hưởng đưa đến quá điện áp
gọi là quá điện áp cộng hưởng.
25.3 Giới thiệu các loại chống sét van cơ bản
Chống sét van là thiết bị dùng để hạn chế các loại quá điện áp xảy ra trong
lưới điện nhằm bảo vệ cho cách điện chính của các thiết bị điện. Các loại quá điện áp ở
đây chỉ xuất hiện tạm thời do nhiều nguyên nhân gây ra có thể quá điện áp do sét đánh,
do các sự cố chạm đất, do thao tác chuyển đổi phương thức vận hành trong nội bộ lưới
điện.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Nhiệm vụ của chống sét là giảm trị số quá điện áp đặt trên cách điện của
thiết bị và khi hết quá điện áp phải nhanh chóng dập tắt hồ quang của dòng điện xoay
chiều, phục hồi trạng thái làm việc bình thường.
Theo trình độ phát triển công nghệ đến nay trên lưới điện có 4 loại chống sét
van:
- Chống sét van SiC có khe hở.
- Chống sét van SiC có khe hở kèm điện trở.
- Chống sét van ZnO không khe hở.
- Chống sét van ZnO có khe hở.
Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của chống sét SiC và ZnO có khác nhau:
25.3.1 Chống sét SiC
Chống sét van SiC có khe hở dùng tổ hợp khe hở phóng điện để xác định
điện áp phóng và mắc nối tiếp với các phần tử van để dập tắt dòng điện. Cả khe hở và
phần tử van được bao bọc kín trong vỏ sứ.
Khe hở cho phép chống sét giải trừ dòng điện tần số công nghiệp theo sau để
phần tử SiC khỏi bị đốt nóng và hư hỏng. Trong quá trình vận hành khe hở chịu toàn
bộ điện áp vận hành pha đất, chức năng của khe hở là không để xảy ra phóng điện ở
điện áp vận hành bình thường, phóng điện ở đúng điện áp thiết kế để dẫn dòng điện đi
qua phần tử SiC và phục hồi trở lại trạng thái bình thường.
Phần tử van là điện trở phi tuyến được chế tạo từ bột cacbôrun (SiC), mặt
ngoài hạt cacbôrun có màng mỏng SiO2 dày khoảng 10-5cm, điện trở suất bản thân của
hạt cacbôrun bé khoảng 10-2Ω.m và ổn định nhưng điện trở của màng mỏng phụ thuộc
vào cường độ điện trường. Khi cường độ điện trường bé điện trở suất của màng mỏng
khoảng 104 ÷106 Ω.m nhưng khi điện trường tăng cao nó sẽ giảm rất nhanh và điện trở
tổng giảm tới mức điện trở của hạt cacbôrun.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
Để điện áp phục hồi của chống sét phân bố đều trên các khe hở, sau này
người ta đã mắc thêm điện trở song song với khe hở để cho sự phân bố điện áp xoay
chiều trên các khe hở được đều đặn do yếu tố bên ngoài vỏ bọc như môi trường, độ ẩm
tác động đến vỏ bọc chống sét có thể làm điện áp phóng điện không đúng như trị số đã
thiết kế.Từ đây hình thành loại chống sét van mới đó là loại chống sét van SiC có khe
hở kèm điện trở như đã nêu ở trên.
25.3.2 Chống sét ZnO
Chống sét van ZnO không khe hở dùng phần tử van là oxit kim loại có tính
chất phi tuyến cao để tản dòng điện sét, các phần tử này được bao bọc trong vỏ bọc
kín.
Phần tử van này được chế tạo từ nhiều kim loại chủ yếu là oxit kẽm (khoảng
90%) và một lượng nhỏ các các oxit kim loại khác gọi là phụ gia như: cobalt, oxit
măng gang, bismuth, ...vv. Đặc tính của nó phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ chế tạo.
Đặc điểm của phần tử van này là tính phi tuyến cực mạnh nên ở điện áp làm việc dòng
rò có trị số rất bé cho phép nối thẳng vào lưới điện không cần khe hở. Khi quá điện áp
kết thúc không có dòng điện tần số công nghiệp đi theo sau và có khả năng hấp thụ
năng lượng lớn để sau khi tản dòng điện sét không làm suy giảm phẩm chất của chúng.
Để tăng khả năng chịu đựng quá áp tạm thời hơn so với chống sét ZnO
không khe hở người ta đã phối hợp công nghệ của chống sét SiC và chống sét ZnO
không khe hở để chế tạo ra loại chống sét mới đó là chống sét ZnO có khe hở. Đối với
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
chống sét loại này thì số phần tử ZnO giảm đi và thay thế vào đó là các tổ hợp khe hở
kèm điện trở.
Hình vẽ minh hoạ một số chống sét van
25.4 Các thông số kỹ thuật chính của chống sét van
Có rất nhiều thông số kỹ thuật liên quan đến chống sét van, nhưng thường
gặp nhất là các thông số kỹ thuật sau:
- Điện áp định mức(Ur):
Điện áp định mức của chống sét là giá trị hiệu dụng của điện áp tần số công
nghiệp cho phép lớn nhất để chống sét van làm việc đúng khi có quá áp tạm thời.
- Điện áp vận hành liên tục(Uc):
Điện áp vận hành liên tục là giá trị hiệu dụng của điện áp tần số công nghiệp
lớn nhất được thiết kế mà điện áp này có thể sử dụng liên tục giữa hai cực của chống
sét.
- Dòng điện xả định mức(In):
Dòng điện xả định mức là trị số đỉnh của dòng điện xung dùng để phân loại
chống sét.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
- Điện áp tham khảo(Uref):
Điện áp tham khảo là giá trị đỉnh của điện áp tần số công nghiệp chia cho
2 được sử dụng để đo dòng điện tham khảo.
- Dòng điện tham khảo(Iref):
Dòng điện tham khảo là giá trị đỉnh của thành phần điện trở dòng điện tần số
công nghiệp được sử dụng để xác định điện áp tham khảo của chống sét. Dòng điện
tham khảo được qui định bởi chính nhà chế tạo chống sét.
- Quá điện áp tạm thời(TOV):
Là điện áp xuất hiện trên pha không sự cố khi xảy ra chạm đất 1 pha trong
lưới điện.
25.5 Hướng dẫn tính toán, lựa chọn chống sét van
Khi thiết kế lưới điện muốn chọn chống sét van cần phải biết rõ các thông số
kỹ thuật liên quan của chống sét (điện áp định mức, điện áp vận hành liên tục, đặc
tuyến điện áp cho bởi nhà chế tạo, .v.v) đồng thời phải hiểu rõ chế độ làm việc của
lưới điện mà chống sét van lắp đặt trên đó bao gồm chế độ nối đất của điểm trung tính,
điện áp lưới định mức, các chế độ vận hành của lưới điện (chế độ cực tiểu, cực đại, sự
cố) nhưng quan trọng nhất ở đây là chế độ cực đại và chế độ sự cố vì hai chế độ này
ảnh hưởng trực tiếp đến việc tính chọn chống sét van.
Để lựa chọn chống sét van nói chung phải quan tâm các yếu tố sau:
1. Điện áp định mức của lưới điện:
Để làm cơ sở tính chọn điện áp cho chống sét van cần phải biết cấp điện áp
của lưới điện.
2. Chế độ nối đất của điểm trung tính của lưới điện cần thiết kế:
Cần phân biệt rõ chế độ nối đất của điểm trung tính để xác định được hệ số sự
cố chạm đất ke. Theo tính toán về lý thuyết thì:
- Ở lưới điện có trung tính trực tiếp nối đất, hệ số ke = (1÷1,4).
- Ở lưới điện có trung tính cách điện hay nối đất qua cuộn kháng, hệ số ke =
1,73.
3. Chế độ vận hành của lưới điện.
Để chọn chống sét làm việc ổn định ở mọi chế độ vận hành của lưới điện mà
không ảnh hưởng đến điều kiện làm việc bình thường của nó, cần phải xét đến trường
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
hợp là lưới điện có thể xảy ra sự cố chạm đất khi đang vận hành ở chế độ điện áp cực
đại.
Với yêu cầu không cao thì việc lựa chọn chống sét van dựa và các thông số
hệ thống áp dụng cho chống sét (SiC) và (ZnO) như sau:
25.5.1 Đối với các chống sét van SiC
Đây là các chống sét van công nghệ cũ thì cần quan tâm đến điện áp định
mức, không có khái niệm về điện áp vận hành liên tục. Do vậy khi chọn các chống sét
van loại này sử dụng thông số điện áp định mức.
Khi chọn chống sét thì phải thỏa mãn điều kiện sau:
3U.ekU max
âmCSV ≥
Trong đó:
Umax: là điện áp dây ở chế độ vận hành cực đại của hệ thống,
Umax=(1,05÷1,1) Uđmlưới.
UđmCSV: là điện áp định mức của chống sét van.
+ Ở lưới trung tính trực tiếp nối đất:
maxmax
âmCSV U808,03
U.4,1U =≥
Hệ số ke được chọn là 1,4 là ứng với chế độ vận hành có khả năng gây ra quá
điện áp tạm thời là lớn nhất.
- Nếu trong hệ thống điện được thiết kế nhưng có một vài điểm trung tính
của máy biến áp không nối đất thì ke có xu hướng tiến dần đến trị số ke ≈ 1,4.
- Nếu trong hệ thống điện được thiết kế mà trung tính của tất cả các máy
biến áp đều nối đất thì ke = 1,05.
+ Ở lưới trung tính cách điện: maxmax
âmCSV U3
U.73,1U =≥
25.5.2 Đối với các chống sét van ZnO
Đây là các chống sét van công nghệ mới, đặc điểm của chúng là ở trạng thái
vận hành các phần tử van oxit kim loại chịu điện áp đặt trên nó do vậy khi chọn phải
sử dụng các thông số chính sau để tính chọn :
- Hệ số quá điện áp tạm thời.
- Điện áp định mức.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
- Điện áp vận hành liên tục.
Khi chọn chống sét cần tiến hành các bước sau:
Bước 1: Xác định hệ số quá điện áp tạm thời T.
Hệ số này có quan hệ với quá điện áp tạm thời và điện áp vận hành liên tục
hoặc điện áp định mức tương ứng là TC hoặc Tr:
CC U
TOVT = ; r
r UTOVT =
Quá điện áp tạm thời là hàm số theo thời gian t được cho bởi đường đặc tính
biểu diễn mối quan hệ T(t). Đường đặc tính này khác nhau tùy thuộc vào nhà chế tạo
chống sét có thể là TC(t) hoặc Tr(t). Như vậy để biết được T cần phải biết thời gian t.
Thời gian này là thời gian tồn tại quá điện áp tạm thời nó phụ thuộc vào chế độ nối đất
của điểm trung tính trong lưới điện mà chống sét được lắp đặt trên đó. Theo qui định
hiện hành thì thời gian loại trừ sự cố chạm đất ở lưới trung tính nối đất trực tiếp là 10
giây, ở lưới trung tính cách điện là 2giờ. Từ đây tra đặc tuyến để xác định T. Chú ý sử
dụng đường đặc tuyến ứng với trạng thái chống sét đã được nạp năng lượng.
Đặc tuyến quá điện áp tạm thời T(t) của chống sét van VariGap AZL
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Đặc tuyến quá điện áp tạm thời T(t) của chống sét van Varistar AZS
Bước 2: Chọn điện áp cho chống sét.
Trường hợp chống sét cần chọn có đặc tính là TC(t) hoặc Tr(t) thì phải tính
chọn điện áp theo Uc hoặc Ur của chống sét tương ứng như sau:
CC T
TOVU ≥ hoặc r
r TTOVU ≥
3UkTOV max
e=
Trong đó:
Umax: là điện áp dây ở chế độ vận hành cực đại của hệ thống, Umax =
(1,05÷1,1) Uđmlưới.
UC: là điện áp vận hành liên tục của chống sét van.
Ur : là điện áp định mức của chống sét van.
+ Ở lưới trung tính trực tiếp nối đất:
Hệ số T được tra theo đường đặc tính quá điện áp tạm thời ở thời điểm t
=10s.
maxmax U808,03
U4,1TOV ==
CC T
TOVU ≥ hoặc r
r TTOVU ≥
+ Ở lưới trung tính cách điện:
Hệ số T được tra theo đường đặc tính quá điện áp tạm thời ở thời điểm t
=7200s.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
maxmax U3
U73,1TOV ==
CC T
TOVU ≥ hoặc r
r TTOVU ≥
Từ đây dựa vào bảng thông số kỹ thuật của chống sét để chọn ra chống sét
có điện áp phù hợp.
Ghi chú:
Khi có đầy đủ các thông tin về các điều kiện về lắp đặt, các điều kiện về môi
trường, các điều kiện về cơ học, các điều kiện vận hành hệ thống điện, ... mà chống sét
được lắp đặt trong đó thì việc chọn chống sét van sẽ chi tiết hơn.
25.6 Khối lượng thử nghiệm chống sét van
Để thuận tiện trong việc trình bày tài liệu chúng ta qui ước như sau:
CSV1: Chống sét van SiC có khe hở.
CSV2: Chống sét van SiC có khe hở có điện trở song song.
CSV3: Chống sét van ZnO không khe hở.
CSV4: Chống sét van ZnO có khe hở.
Sau đây là các hạng mục cần kiểm tra cho từng loại chống sét:
25.6.1 Đo điện trở cách điện
Phạm vi áp dụng: Đối với các loại CSV1, CSV2, CSV3, CSV4.
• Thiết bị thí nghiệm:
Dụng cụ thường dùng là các Mêgômét điện tử như: ISOOL5003,
KYORITSU 3121. Điện áp đo từ 1000V đến 2500V DC.
• Phương pháp đo:
- Phải vệ sinh sạch sẽ bề mặt sứ trước khi đo.
- Đối với chống sét van điện áp nhỏ hơn 3KV phải dùng Mêgômét có
điện áp 1000VDC.
- Đối với chống sét van điện áp lớn hơn 3KV phải dùng Mêgômét có
điện áp 2500VDC.
- Đối với chống sét van nhiều phần tử trong 1pha phải đo từng phần
tử riêng biệt.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
• Đánh giá kết quả đo:
- Số liệu đo phải so sánh với tiêu chuẩn cho phép của nhà chế tạo,
tiêu chuẩn ngành, tiêu chuẩn bộ công nghiệp nặng.
25.6.2 Đo dòng điện rò
Phạm vi áp dụng: Đối với các loại CSV1, CSV2.
• Thiết bị thí nghiệm:
Dụng cụ thường dùng là các hợp bộ thử nghiệm cao thế như AИД-70, PGK-
70, các xe công trình và các tụ điện cao thế.
• Phương pháp đo:
- Phải vệ sinh sạch sẽ bề mặt sứ trước khi đo.
- Ghi nhận nhiệt độ lúc thử nghiệm.
- Đối với chống sét van nhiều phần tử trong 1 pha phải đo từng
phần tử riêng biệt.
- Điện áp thử nghiệm áp dụng theo hướng dẫn nhà chế tạo chống
sét tương ứng, tiêu chuẩn ngành, tiêu chuẩn bộ công nghiệp nặng.
- Nếu sử dụng các hợp bộ đo như AИД-70, PGK-70 để thử nghiệm
cần phải mắc thêm tụ điện cao thế song song với đối tượng đo và phải trừ đi
dòng điện đi qua tụ điện bằng cách tiến hành thử nghiệm 2 phép đo: phép đo
thứ nhất để đo dòng điện tổng đi qua đối tượng đo và tụ điện, phép đo thứ hai
để đo dòng điện đi qua tụ điện.Trong cả hai phép đo công tắc chọn phải nằm
ở vị trí tương ứng với phụ tải điện dung.
- Nếu sử dụng các xe công trình để thử nghiệm cần phải mắc thêm
tụ điện cao thế song song với đối tượng đo tại phần tử êkran của sơ đồ đo.
• Sơ đồ đo:
μ
• Đánh giá kết quả đo:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
- Kết quả đo dòng điện dẫn đối với CSV2 phải qui đổi về nhiệt độ
chuẩn là +20 0C và so sánh với tiêu chuẩn cho phép của nhà chế tạo, tiêu
chuẩn ngành, tiêu chuẩn bộ công nghiệp nặng. Công thức qui đổi như sau:
I20 = (1,06 ± 0,003.t)It
Trong đó: It: Dòng điện dẫn đo ở nhiệt độ t.
t: Nhiệt độ lúc thử nghiệm.
I20: Dòng điện dẫn cho phép ở +200C.
Nếu t≥ +200C: Lấy dấu trừ (-) trong ngoặc đơn.
Nếu t<+200C: Lấy dấu cộng (+) trong ngoặc đơn.
25.6.3 Đo điện áp phóng tần số công nghiệp
Phạm vi áp dụng: Đối với các loại CSV1, CSV4.
• Thiết bị thí nghiệm:
Dụng cụ thường dùng là các hợp bộ thử nghiệm cao thế như AID-70, PGK-
70, các xe công trình.
• Phương pháp đo:
- Phải vệ sinh sạch sẽ bề mặt sứ trước khi đo.
- Sử dụng các hợp bộ thử nghiệm cao thế và nâng điện áp cho đến
khi chống sét van phóng điện. Phép đo được tiến hành nhiều lần và lấy trị số
trung bình, khoảng thời gian tiến hành các lần đo không nhỏ hơn 10 giây.
• Sơ đồ đo:
• Đánh giá kết quả đo:
- Số liệu đo phải so sánh với tiêu chuẩn cho phép của nhà chế tạo,
tiêu chuẩn ngành, tiêu chuẩn bộ công nghiệp nặng.
25.6.4 Đo điện áp tham khảo xoay chiều
Phạm vi áp dụng: Đối với các loại CSV3.
• Thiết bị thí nghiệm:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
Dụng cụ thường dùng là các hợp bộ thử nghiệm cao thế như: AИД-70, các
xe công trình, thiết bị đo dòng điện.
• Phương pháp đo:
- Phải vệ sinh sạch sẽ bề mặt sứ trước khi đo.
- Ghi nhận nhiệt độ lúc thử nghiệm.
- Thiết bị đo lường dòng điện phải được đặt tại đuôi chống sét van
và chân đế chống sét phải cách điện với đất.
- Sử dụng các hợp bộ thử nghiệm cao thế để nâng điện áp và đọc trị
số điện áp tại thời điểm dòng điện xuyên qua chống sét đạt đến trị số dòng
điện tham khảo Iref thì trị số điện áp đó chính là điện áp tham khảo Uref. Trị số
dòng điện tham khảo này được cho bởi nhà chế tạo chống sét van. Chú ý rằng
phép đo cần tiến hành nhanh, điện áp đặt duy trì không quá 30 giây.
- Đối với chống sét van nhiều phần tử trong 1pha tùy theo khả năng
nâng cao áp của thiết bị thí nghiệm cho phép đo điện áp tham khảo của từng
phần tử . Điện áp tham khảo của chống sét sẽ bằng tổng điện áp tham khảo của
các phần tử trong chống sét đó.
• Sơ đồ đo:
• Đánh giá kết quả đo:
- Kết quả đo điện áp tham khảo Uref phải qui đổi về nhiệt độ chuẩn
là +200C và so sánh với tiêu chuẩn cho phép của nhà chế tạo chống sét. Công
thức qui đổi như sau:
Uref(+20) =K x Uref(t)
Trong đó: Uref(+20): Điện áp tham khảo ở 200C.
Uref(t): Điện áp tham khảo đo ở nhiệt độ t.
K: Hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
Ảnh hưởng của nhiệt độ vào điện áp tham khảo
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 26 Bảo dưỡng và thử nghiệm cáp
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
26 Bảo dưỡng và thử nghiệm cáp ............................................................................. 1
26.1 Cấu tạo cáp ................................................................................................... 1 26.2 Bảo dưỡng cáp.............................................................................................. 1 26.3 Các nguyên nhân gây hư hỏng cáp................................................................ 2
26.3.1 Hư hỏng cơ học ..................................................................................... 2 26.3.2 Ăn mòn vỏ cáp ...................................................................................... 2 26.3.3 Ẩm thâm nhập vào cách điện................................................................. 2 26.3.4 Phát nóng của cáp.................................................................................. 3 26.3.5 Ảnh hưởng của cháy và sét .................................................................... 3 26.3.6 Ðánh thủng về điện................................................................................ 3
26.4 Lựa chọn và sử dụng cáp .............................................................................. 3 26.4.1 Lắp đặt .................................................................................................. 4 26.4.2 Cấu tạo cáp............................................................................................ 4 26.4.3 Bố trí cáp............................................................................................... 4 26.4.4 Cách điện và vỏ ngoài............................................................................ 4 26.4.5 Điều kiện vận hành................................................................................ 4 26.4.6 Chọn tiết diện cáp.................................................................................. 5 26.4.7 Màn chắn............................................................................................... 5
26.5 Thử nghiệm và nghiệm thu ........................................................................... 6 26.5.1 Thử nghiệm cáp bằng điện áp một chiều................................................ 6 26.5.2 Thử nghiệm cáp bằng điện áp xoay chiều ............................................ 14
26.6 Các phương pháp xác định chỗ hư hỏng của cáp......................................... 14 26.6.1 Phương pháp dùng cầu Murry.............................................................. 15 26.6.2 Phương pháp cầu đo điện dung. ........................................................... 15 26.6.3 Phương pháp phản xạ .......................................................................... 16 26.6.4 Phương pháp cộng hưởng .................................................................... 18
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
26 Bảo dưỡng và thử nghiệm cáp
26.1 Cấu tạo cáp
Cáp đóng vai trò rất quan trọng trong việc truyền dẫn năng lượng và tín hiệu
điện từ. Các đặc tính về điện, cơ lý và môi trường là yếu tố chủ yếu trong việc lựa
chọn và sử dụng cáp trong truyền tải và phân phối điện. Chất lượng của các đầu nối
cáp, công tác đấu nối cáp cần phải xem xét và thực hiện thận trọng vì chúng quyết
định đến chất lượng vận hành, tuổi thọ của hệ thống cáp.
Cáp thường gồm ba bộ phận chính là lõi, lớp cách điện và điều chỉnh điện
trường và cuối cùng là lớp bảo vệ bên ngoài.
Lõi dẫn điện của cáp thường làm bằng vật liệu đồng hay nhôm. Các lõi dẫn
điện thường được tạo thành từ các dây đồng hay nhôm bện lại.
Cách điện thường dùng là XLPE có đặc tính cách điện rất tốt, chịu ẩm và các
tác nhân hoá học. Nhiệt độ nóng chảy thấp 900C, nhiệt độ chịu đựng khi ngắn mạch
2500C.
Các lớp màn bán dẫn bọc lõi dây dẫn và bọc lớp cách điện có mục đích san
đều điện trường trong cáp, tránh được các phóng điện cục bộ trong cáp, nâng cao độ
tin cậy và tuổi thọ của cáp.
Cáp có lớp màn thường bằng các băng lá đồng mỏng quấn quanh lớp cách
điện và lớp bán dẫn tạo nên lớp màn liên tục dọc chiều dài của cáp. Lớp màn này
nhằm các mục đích sau:
- Ngăn ngừa phóng điện vầng quang.
- Giới hạn trường điện môi bên trong cáp.
- Giảm điện áp cảm ứng.
- Phân bố điện áp đều.
Lớp vỏ cáp bảo vệ cơ học có thể là vỏ chì, vỏ bọc thép, vỏ nhôm, hay các vỏ
chất dẽo như PVC, PE, Neopren.
26.2 Bảo dưỡng cáp
Quan sát cáp, ống dẫn bằng mắt khi cáp đang vận hành. Khi cần chạm vào
cáp, hoặc tháo đầu nối cáp phải cắt điện. Việc kiểm tra cáp trong trạm, rãnh cáp được
tiến hành hàng năm dựa trên cơ sở:
- Hư hỏng bên ngoài, cong gãy, quá ứng suất cáp.
- Chảy dầu, trào cách điện
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
- Nối đất không tốt, hư hỏng vỏ kim loại, giá đỡ cáp bị ăn mòn, kiểm tra sự
liên tục của hệ thống nối đất chính.
- Gãy, bị cắt đứt, dập hoặc đánh giá chất lượng vỏ cáp.
- Hư hỏng do cháy.
- Có xuất hiện phóng điện vầng quang.
- Vết trên đầu nối và hộp cáp
Kiểm tra cáp trên không những hư hỏng cơ học do dao động hoặc xuống cấp
của hệ thống giá đỡ và treo.
26.3 Các nguyên nhân gây hư hỏng cáp
Cáp có thể bị hư hỏng do nhiều nguyên nhân, một số nguyên nhân chính như
sau:
26.3.1 Hư hỏng cơ học
Hư hỏng cơ học có thể do đứt gãy hoặc hư hỏng vật liệu chế tạo vỏ bọc.
Nếu hư hỏng vỏ sẽ dẫn tới hơi ẩm thâm nhập làm xuống cấp chất cách điện, kết làm
cho cáp có thể bị hư hỏng.
26.3.2 Ăn mòn vỏ cáp
Vỏ cáp có thể bị ăn mòn do:
- Ảnh hưởng của chất đất không giống nhau.
- Tác dụng điện hoá
- Axit và kiềm trong ống dẫn
- Tác nhân hoá học trong đất.
Việc ăn mòn vỏ chì và vỏ kim loại khác làm cho ẩm thâm nhập vào hệ
thống cách điện và có thể gây hư hỏng cáp. Có thể giảm thiểu ăn mòn điện hoá bằng
bảo vệ catốt, sơn cách điện, thoát nước và ngăn cách với nguồn ô nhiễm hoá học.
26.3.3 Ẩm thâm nhập vào cách điện
Do hư hỏng cơ học và các nguyên nhân khác, ẩm thâm nhập vào hệ thống
cách điện làm cho cáp bị xuống cấp. Những hư hỏng do ẩm thâm nhập vào cáp có thể
nhận biết bằng các dấu hiệu sau đây:
- Giấy cách điện bị mủn.
- Rách các băng quấn cáp
- Vết bẩn trên mặt trong của vỏ cáp
- Có đọng nước
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
- Dây nhôm có lớp bột trắng bao quanh
26.3.4 Phát nóng của cáp
Như trên đã giải thích cáp bị phát nóng quá mức là do cách điện bị xuống
cấp. Phát nóng có thể do quá tải, nhiệt độ môi trường cao, thông gió không đủ, do
nguồn nhiệt bên ngoài. Cần rất thận trọng để độ tăng nhiệt của cáp không vượt quá
mức cho phép. Khi cáp đã được chọn đúng việc bảo dưỡng thường xuyên và kiểm tra
cáp sẽ đảm bảo cho cáp có thể làm việc lâu dài. ảnh hưởng của nhiệt độ tăng quá mức
có thể làm cáp bị rạn nứt, cách điện lồi ra và biến màu.
26.3.5 Ảnh hưởng của cháy và sét
Lửa cháy trong rãnh và ống dẫn cáp có thể gây nguy hiểm cho cáp nằm trong
vùng lân cận. Có thể đặt rào chắn lửa giữa các nhóm cáp nhằm hạn chế việc cháy tràn
lan. Cần đặt chống sét để bảo vệ cáp khi cáp được nối với đường dây trên không để
giảm thiểu hư hỏng cáp do sét đánh vào đường dây và truyền đến cáp.
26.3.6 Ðánh thủng về điện
Khi cách điện của cáp bị yếu dễ có khả năng bị đánh thủng về điện gây sự cố
pha - đất hoặc ngắn mạch giữa các pha. Những nguyên nhân có thể do:
- Yếu tố con người gây nên
- Tổn hao điện môi lớn
- Chất độn cáp không ổn định
- Ion hoá tạo nên đường dẫn.
26.4 Lựa chọn và sử dụng cáp
Để lựa chọn và sử dụng cáp đúng cần nắm vững cấu tạo, các đặc tính cơ
điện, trị số định mức của cáp. Tuy nhiên còn cần chú ý đến các điều kiện vận hành,
tính chất tải, chế độ vận hành và bảo dưỡng. Trong mục này ta đề cập đến việc chọn
cáp cho hệ thống phân phối và sử dụng điện. Có 5 yếu tố liên quan đến việc lựa chọn
cáp đó là :
- Điều kiện lắp đặt.
- Cấu tạo cáp
- Điện áp và dòng điện làm việc
- Kích cỡ cáp
- Các yêu cầu về màn chắn.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
26.4.1 Lắp đặt
Cáp có thể bố trí trong nhà hoặc ngoài trời tuỳ theo yêu cầu của hệ thống
phân phối điện. Việc bố trí cụ thể sẽ được đề cập trong mục sau.
26.4.2 Cấu tạo cáp
Việc lựa chọn cáp cần xét đến cấu tạo của loại cáp dùng cho các mục đích
khác nhau, điều kiện môi trường và bảo dưỡng. Về phương diện này cáp nhôm cần
được chú ý hơn cáp đồng. Lõi dẫn được tuỳ chọn theo cấp lớp dây bện theo yêu cầu sử
dụng.
26.4.3 Bố trí cáp
Tuỳ theo yêu cầu sử dụng có thể sử dụng cáp một lõi hoặc cáp ba lõi. Mỗi
loại có ưu và nhược điểm nhất định. Cáp một lõi dễ bố trí, dễ làm đấu nối và cho phép
tạo nên mạch cáp nhiều đường. Mặt khác cáp một lõi có điện kháng lớn hơn điện
kháng của cáp ba lõi. Cáp một lõi có màn có dòng điện màn chắn lớn nên cần thận
trọng tránh quá nhiệt cáp. Cáp một lõi có ứng suất cơ do ngắn mạch lớn. Cáp ba pha
có vỏ chung có điện kháng nhỏ nhất, sự phân bố ứng suất đều giữa các dây dẫn.
Trong cáp ba pha khả năng có dây đất hoặc phân tách dây đất với cáp một
pha đóng vai trò quan trọng vì dây đất trong cáp ba pha có tổng trở đất nhỏ nhất, tạo
nên hệ thống nối đất tốt. Tương tự việc phân tách dây đất riêng trong một ống dây tạo
nên đường đất trở về qua thiết bị hoặc cấu trúc thép.
26.4.4 Cách điện và vỏ ngoài
Việc chọn cách điện và vỏ ngoài thường dựa trên kiểu lắp đặt, nhiệt độ xung
quanh, điều kiện làm việc, loại phụ tải và các tiêu chuẩn khác. Ngoài ra còn cần chú ý
tới những điều kiện bất thường như ăn mòn, nhiệt độ môi trường cao, có dầu ôzôn...
26.4.5 Điều kiện vận hành
Cách điện của cáp phải có khả năng chịu đựng ứng suất về điện trong điều
kiện làm việc bình thường và không bình thường, do vậy việc lựa chọn cách điện cáp
được phân loại theo 100, 133 hoặc 173 phần trăm mức cách điện.
- 100% mức cách điện: Cáp thuộc loại này được sử dụng trong hệ thống có
bảo vệ rơle sự cố chạm đất khoảng 1 phút. Đó là hệ thống nối đất.
- 133% mức cách điện: Cáp thuộc loại này được sử dụng trong hệ thống có
bảo vệ rơle sự cố chạm đất trong 1 giờ. Đó là hệ thống không nối đất.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
- 173% mức cách điện: Cáp thuộc loại này được sử dụng trong hệ thống có
thời gian cần thiết để khắc phục sự cố chạm đất không xác định.
Khả năng tải của cáp phụ thuộc vào tính chất của tải, nhiệt độ môi trường.
Khi cáp được đặt trong ống dẫn nhiều sợi dòng điện tải không được vượt quá
định mức. Khi tải biến thiên theo chu kỳ dòng điện tương đương được tính theo biểu
thức.
TtEIi
2
id =
Trong đó
I: Là dòng điện không đổi trong một chu kỳ
T: Là tổng thời gian một chu kỳ
t : Thời gian dòng điện không đổi
26.4.6 Chọn tiết diện cáp
Tiết diện cáp được chọn theo 3 điều kiện
- Khả năng tải hay còn gọi là theo mật độ dòng điện. Mật độ dòng điện cho
phép được cho trong bảng 26.1.
- Điện áp rơi, đối với hệ thống phân phối điện áp rơi cho phép là 5%.
- Dòng điện ngắn mạch cho phép. Cáp có khả năng chịu được ngắn mạch
cho đến khi thiết bị bảo vệ như máy cắt, cầu chì tác động.
Bảng 26.1 Mật độ dòng điện cho phép (A/mm2)
Loại dây dẫn TMax ≤ 3.000 giờ
Tmax = 3.000 - 5.000giờ
Tmax > 5.000 giờ
Cáp lõi đồng 3,5 3,1 2,7 Cáp lõi nhôm 1,6 1,4 1,2 A và AC 1,3 1,1 1
26.4.7 Màn chắn
Việc lựa chọn cáp trung áp cần quan tâm đến việc cáp có màn hay không,
màn chắn rất quan trọng đối với cáp trung áp. Việc sử dụng cáp có màn chắn cần chú
ý:
- Loại hệ thống cách điện.
- Hệ thống có trung tính nối đất hoặc không nối đất.
- Yêu cầu an toàn và độ tin cậy của hệ thống
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
Trong hệ thống điện không có màn chắn hoặc vỏ kim loại điện trường phân
bổ một phần trong không khí và một phần trong cách điện. Nếu điện trường lớn như
trường hợp trung áp hoặc cao áp sẽ có diện tích bề mặt và gây ra in on hoá các phân tử
khí. Sự ion hoá không khí tạo nên ozôn có thể làm hư hại cách điện và vỏ cáp. Khi sử
dụng cáp không có màn trong hệ thống không nối đất sự hư hỏng cách điện hoặc lớp
vỏ có thể do dòng điện rò tạo nên nếu bề mặt cáp ẩm, bám bẩn, muội hoặc lớp dẫn
điện khác.
Khi đặt cáp không có màn, sử dụng cáp vỏ kim loại điện trường bên ngoài
đủ lớn đặt ra vấn đề an toàn cho người sử dụng. Cần phải chú ý đến màn chắn đối với
cáp vỏ phi kim loại điện áp làm việc trên 2kV với điều kiện sau đây:
- Có ống dẫn ẩm ướt.
- Nối với đường dây trên không.
- Chuyển từ môi trường dẫn điện sang môi trường không dẫn điện.
- Đất khô.
- Môi trường bẩn chứa muối, muội và các chất ô nhiễm khác.
- Nơi yêu cầu an toàn với con người.
- Nơi có nhiễu vô tuyến.
Màn cách điện phải được nối đất ít nhất ở một đầu và tốt nhất là nối đất ở hai
hoặc nhiều điểm. Màn cáp phải được nối đất ở tất cả đầu nối. Đường nối đất phải có
điện trở thấp để giữ cho màn gần với thế đất.
26.5 Thử nghiệm và nghiệm thu
Sau khi đặt cáp mới, trước khi đóng điện cần phải tiến hành thử nghiệm thu.
Thử nghiệm thu được tiến hành ở điện áp bằng 80% điện áp thử nghiệm cuối cùng tại
nhà máy. Thông thường thử nghiệm bằng điện áp một chiều, tiến hành đo điện trở
cách điện và thử nghiệm quá điện áp một chiều.
26.5.1 Thử nghiệm cáp bằng điện áp một chiều
Thử nghiệm cáp bằng điện áp một chiều được tiến hành để biết mức xuống
cấp của cáp theo thời gian, để thử nghiệm nghiệm thu sau khi lắp đặt, để kiểm tra các
hộp đầu nối và thử nghiệm sửa chữa đặc biệt.
Thông thường các thử nghiệm bảo dưỡng được tiến hành với điện áp thử
nghiệm bằng 60% điện áp thử nghiệm xuất xưởng. Các thử nghiệm điện áp một chiều
trên cáp nhằm để đo điện trở cách điện và thử nghiệm cao áp một chiều.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
Các thử nghiệm này có thể được thực hiện như thử nghiệm dòng điện rò, thử
nghiệm dòng rò theo thời gian hoặc thử nghiệm quá điện áp.
Ðầu tiên cần thử nghiệm đo điện trở cách điện, nếu cách điện tốt tiến hành
thử nghiệm quá điện áp một chiều, sau đó lại thử nghiệm đo điện trở cách điện để đảm
bảo cáp không bị hư hỏng trong quá trình thử nghiệm quá điện áp một chiều.
1. Thử nghiệm đo điện trở cách điện
Ðiện trở cách điện được đo bằng mêgôm kế xách tay. Ðó là phương pháp đo
không phá hỏng mẫu để kiểm tra độ nhiễm ẩm, bụi, cacbon của cách điện cáp. Phương
pháp đo điện trở cách điện không gây ra ứng suất điện trên cách điện cáp hoặc các
điểm trên cáp có cách điện yếu. Nói chung, có thể sử dụng các điện áp sau đây đối với
mêgôm kế cho trong bảng 26.2.
Bảng 26.2 Ðiện áp định mức của mêgôm kế
Ðiện áp định mức của cáp (V) Ðiện áp mêgôm kế (V) ≤ 300 500
300-600 500-1000 2400-5000 2500-5000
5000-15000 5000-15000 >15000 10000-15000
Trình tự thử nghiệm đo điện trở cách điện của cáp bằng mêgôm kế như
sau:
- Tháo cáp cần thử khỏi các thiết bị và lưới, đảm bảo cáp không có điện.
- Phóng tất cả điện tích trong cáp xuống đất trước và sau khi thử nghiệm.
- Nối đầu dây mêgôm kế với lõi cáp cần thử.
- Nối đất tất cả các lõi khác cùng với vỏ. Nối đầu nối đất này với đầu nối đất
của thiết bị thử nghiệm.
- Ðo giá trị điện trở cách điện giữa một lõi và các lõi khác đã nối với nhau,
nối một lõi với đất. Sơ đồ nối được cho trên hình 26.1.
Ðầu màn chắn (G) của mêgôm kế được sử dụng để tránh ảnh hưởng của
dòng điện rò bề mặt qua cách điện và đầu cuối cáp hoặc cả hai đầu cáp hoặc dòng rò
xuống đất.
Phải tiến hành đo điện trở cách điện trong các khoảng thời gian bằng nhau và
ghi lại nhằm mục đích so sánh. Cần lưu ý rằng để so sánh các giá trị điện trở cách điện
phải được quy về nhiệt độ chuẩn ví dụ 15,60C (600F). Ðánh giá tình trạng xuống cấp
của điện trở cách điện mặc dù giá trị đo cao hơn giá trị cực tiểu cho phép.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Cáp và hệ thống thanh dẫn có điện trở cách điện thay đổi rất nhiều, do sử
dụng nhiều loại vật liệu cách điện, điện áp định mức hoặc chiều dày cách điện, chiều
dài của mạch đo. Hơn nữa mạch cáp có kích thước lớn có điện trở phụ thuộc vào nhiệt
độ, đầu cáp và dây dẫn cũng ảnh hưởng tới giá trị thử nghiệm mặc dù đã được lau sạch
hoặc có màn chắn.
Hội các kỹ sư cáp cách điện ICEA (Insulated Cable Engineers Association)
quy định giá trị tối thiểu của điện trở cách điện đối với nhiều loại cáp và dây dẫn.
Các giá trị tối thiểu đối với dây mới một lõi và cáp được tiến hành với thử
nghiệm cao áp xoay chiều và dựa trên cơ sở thử nghiệm điện áp một chiều 500V sau 1
phút ở nhiệt độ 15,60C (600F).
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
Hình 26.1 Sơ đồ nối đo điện trở cách điện của cáp
a. Nối cáp một pha.
b. Nối cáp ba lõi, một lõi nối với dụng cụ đo, hai lõi kia nối đất.
c. Nối cáp ba lõi, một lõi nối với dụng cụ đo hai lõi kia nối với màn bảo vệ.
d. Nối cáp ba lõi, một lõi nối với dụng cụ đo hai lõi kia nối đất, vỏ nối với màn
bảo vệ.
2. Thử nghiệm quá điện áp một chiều
Trước đây thử nghiệm này được sử dụng rộng rãi để nghiệm thu và bảo
dưỡng cáp. Các nghiên cứu về hư hỏng cáp gần đây cho thấy thử nghiệm quá điện áp
một chiều có thể gây hư hỏng một số cáp cách điện như polyêtylen liên kết ngang. Thử
nghiệm này cũng còn được sử dụng để xác định sự suy giảm cách điện cáp và cũng
dùng để đánh thủng hư hỏng mới xuất hiện. Thiết bị thử nghiệm điện áp một chiều như
trên hình 26.2.
Hình 26.2 Dụng cụ thử nghiệm cao áp một chiều 70kV.
Nói chung không nên sử dụng thử nghiệm này để đánh thủng chỗ hư hỏng
mới xuất hiện mặc dù một số kỹ sư thử nghiệm vẫn sử dụng. Do vậy trước và sau khi
thử nghiệm cao áp một chiều có thể phát hiện trước chỗ cáp bắt đầu hư hỏng. Chỗ hư
hỏng cáp có thể được phát hiện bằng sự thay đổi đột ngột của dòng điện rò trước khi
cách điện bị hư hỏng, khi đó thử nghiệm có thể dừng lại. Giá trị điện áp thử nghiệm
dựa trên điện áp thử nghiệm xuất xưởng tuỳ theo loại và chiều dày cách điện, kích
thước lõi, cấu tạo của cáp và các tiêu chuẩn công nghiệp sử dụng. Giá trị điện áp thử
nghiệm một chiều ứng với điện áp xoay chiều thử nghiệm xuất xưởng được quy định
và thường được biểu thị theo tỷ số điện áp một chiều theo điện áp xoay chiều đối với
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
mỗi hệ thống cách điện. Tỷ số này được ký hiệu bằng K khi nhân với 0,8 điện áp thử
nghiệm nghiệm thu hoặc 0,6 điện áp bảo dưỡng sẽ được điện áp thử nghiệm một chiều
dùng cho thử nghiệm cao áp. Bảng hệ số chuyển đổi đối với thử nghiệm cao áp được
cho trong bảng 26.3.
Bảng 26.3 Hệ số chuyển đổi dòng cho thử nghiệm cao áp một chiều
Hệ số chuyển đổi Kiểu cách điện K Ðiện áp thử nghiệm nghiệm
thu (0,8 x K) Ðiện áp thử nghiệm bảo
dưỡng (0,6 x K) Cáp chì cách điện giấy tẩm 2,4 1,92 1,44 Phủ vecni 2,0 1,60 1,20 Cao su chọi ôzôn 3,0 2,40 1,80 Polyêtylen 3,0 2,40 1,80 PVC 2,2 1,76 1,32 Cao su không chịu ôzôn 2,2 1,76 1,32
Tiêu chuẩn IEEE 400 cho các giá trị điện áp thử nghiệm nghiệm thu và bảo
dưỡng tại chỗ được nêu trong bảng 26.4.
Khi chọn điện áp thử nghiệm cần xét đến nhiều yếu tố. Nói chung đối với
cáp đã lắp đặt, trị số cao nhất của điện áp thử nghiệm không vượt quá 60% điện áp thử
nghiệm xuất xưởng và trị số tối thiểu không nhỏ hơn điện áp một chiều tương đương
của điện áp vận hành. Nếu cáp không thể cắt khỏi thiết bị, điện áp thử nghiệm có thể
giảm tới mức điện áp định mức thấp nhất. Thử nghiệm cao áp có thể được tiến hành
từng cấp.
Bảng 26.4 Ðiện áp thử nghiệm tại chỗ với cáp hệ thống điện áp tới 69 kV.
Ðiện áp dây của hệ thống (hiệu
dụng, kV)
Hệ thống BIL kV (đỉnh)
Ðiện áp thử nghiệm thiết bị kV (điện áp
pha - 15 phút)
Ðiện áp thử nghiệm bảo dưỡng kV (điện áp
pha - 15 phút) 2,5 60 25 20 5 75 35 25
8,7 95 40 30 15 110 55 40 25 150 80 60
34,5 200 100 75 46 250 120 90 69 350 170 125
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
3. Thử nghiệm điện dòng rò phụ thuộc điện áp
Trong thử nghiệm này, điện áp được nâng từng nấc bằng nhau trong khoảng
thời gian đủ để cho dòng điện rò mỗi nấc là ổn định. Khi mới đặt điện áp vào cách
điện, dòng điện nạp điện dung và dòng hấp thụ tương đối cao. Sau một khoảng thời
gian, các dòng điện quá độ này đạt tới giá trị xác lập, bây giờ dòng điện rò và hấp thụ
rất nhỏ. ở mỗi nấc điện áp đọc giá trị dòng điện rò trước khi chuyển sang nấc sau.
Thường thường nên chia ít nhất thành 8 nấc điện áp bằng nhau và thời gian giữa các
nấc ít nhất từ 1 đến 4 phút.
Vẽ đồ thị biến thiên dòng điện rò theo điện áp. Nếu đường biểu diễn là
đường thẳng chứng tỏ hệ thống cách điện tốt. Nếu ở bước nào đó dòng điện rò bắt đầu
tăng thì đường biểu diễn có dạng hình 26.3. Nếu tiếp tục thử nghiệm dòng điện rò sẽ
tăng đột ngột và xảy ra phóng điện đánh thủng, thử nghiệm điện dừng lại khi dòng
điện rò tăng nhanh.
Hình 26.3 Thử nghiệm cao áp điện áp tăng từng nấc.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
4. Thử nghiệm dòng điện rò theo thời gian
Khi đạt tới điện áp thử
nghiệm cuối cùng có thể cắt điện
áp ít nhất 5 phút và có thể vẽ đồ thị
dòng điện rò theo thời gian từ giá
trị ban đầu tương đối lớn đến giá
trị xác lập. Ðối với cáp tốt đồ thị
dòng điện rò sẽ giảm liên tục và
đạt tới giá trị xác lập mà không có
giá trị tăng nào trong quá trình thử
nghiệm. Ðồ thị dòng điện rò theo
thời gian cho trên hình 26.4.
Hình 26.4. Dòng điện rò theo thời gian
5. Thử nghiệm quá điện áp
Trong thử nghiệm này điện áp được nâng dần tới giá trị quy định. Tốc độ
tăng điện áp được duy trì để dòng điện rò đạt đến trạng thái xác lập khi điện áp đạt tới
giá trị thử nghiệm cuối cùng. Thông thường cần từ 1 đến 15 phút để đạt tới điện áp thử
nghiệm cuối. Ðiện áp này có thể được duy trì trong 5 phút, nếu dòng điện rò không
tăng đột ngột thì thử nghiệm đạt kết quả tốt. Thử nghiệm này không cho các dữ liệu để
phân tích tình trạng cáp nhưng cũng cung cấp đủ thông tin về cường độ trường đánh
thủng. Kiểu thử nghiệm này thường được thực hiện sau khi lắp đặt và sửa chữa cáp,
khi đó chỉ chứng nhận cáp được kiểm tra mà không bị đánh thủng.
6. Sơ đồ và trình tự thử nghiệm quá điện áp
Sơ đồ thử nghiệm tương tự sơ đồ hình 26.1a, đối với cáp ba lõi cho trên hình
26.1b và c. Trình tự thử nghiệm như sau:
1. Cáp thử phải được cắt điện, cách ly cả hai đầu và nối đất để phóng hết
điện tích dư trong cáp. Cắt tất cả máy cắt, cầu dao, máy biến điện áp, chống sét, cầu
chì, cầu dao phụ tải và các cầu nối. Nếu không thể cắt tất cả thiết bị thì điện áp thử
nghiệm không được vượt quá giá trị điện áp của thiết bị nối với cáp.
2. Ðiện áp thử nghiệm một chiều được nối giữa pha và đất ở mỗi lõi cáp và
các lõi khác, vỏ, lớp áo kim loại được nối với đất hoặc dây bảo vệ, màn chắn và vỏ
kim loại được nối đất.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
3. Ðảm bảo thiết bị thử nghiệm cao áp ở vị trí tắt và mở khoá (ON, OFF),
đưa điện áp điều khiển về không trước khi bắt đầu thử nghiệm.
4. Nối đất an toàn cho thiết bị thử nghiệm cao áp với đầu nối đất chắc chắn,
đảm bảo chỗ nối tốt. Không bao giờ được thao tác thử nghiệm cao áp một chiều mà
không được nối đất chắc chắn. Cũng vậy cần nối vỏ cáp và đầu nối đất của thiết bị thử
nghiệm.
5. Nối dây trở về vào các lõi khác không thử nghiệm với đầu nối đất hoặc
đầu bảo vệ của thiết bị thử nghiệm. Cầu dao nối đất phải đóng đúng vị trí. Thông
thường không cần dây trở về với cách điện 100V. Ðầu bảo vệ tạo đường dẫn dòng điện
vầng quang hoặc dòng rò quanh micro ampe kế để dòng vầng quang và dòng rò không
ảnh hưởng đến giá trị đo.
6. Nối một đầu ra hoặc dây L (line) tới pha của cáp thử nghiệm và đảm bảo
nối chắc chắn. Khi có dòng vầng quang xuất hiện do đặt vào điện áp cao nên bao phủ
đầu nối bằng túi nhựa sạch hoặc sử dụng vòng vầng quang hoặc màn chắn vầng quang.
Ðầu ra kia được nối với đầu thiết bị thử nghiệm.
7. Cáp dùng để nối thiết bị cao áp với cáp thử phải ngắn và nối trực tiếp để
trên suốt chiều dài của nó không bị chạm đất.
Nếu sử dụng dây dài để nối với cáp thử nghiệm thì nên dùng dây bọc kim.
Nếu không sử dụng dây bọc kim cần tránh dây bị chạm đất.
8. Khi thử nghiệm cáp bọc kim nên quấn ngược bọc kim khoảng 2,5cm mỗi
10kV. Màn chắn trên đầu thiết bị thử nghiệm của cáp được nối đất, màn chắn đầu kia
của cáp được nối và treo lên để không bị chạm phải.
9. Bây giờ thiết bị được nối vào đầu 115V. Ðiều quan trọng là nguồn xoay
chiều có thể điều chỉnh được bởi vì điện áp ra một chiều của thiết bị thử nghiệm phụ
thuộc vào điện áp vào xoay chiều. Khoảng điện áp thử nghiệm được chọn trước khi
thử. Bây giờ có thể đóng nguồn và có thể bắt đầu thử nghiệm.
10. Sau khi kết thúc thử nghiệm, quay khoá chuyển mạch của thiết bị thử
nghiệm về vị trí OFF. Cho phép cáp vừa được thử phóng điện qua mạch phóng của
thiết bị thử nghiệm hoặc qua nối đất bên ngoài bằng thanh ở điện áp 2kV và thấp hơn.
Không sờ vào cáp cho đến khi đã phóng điện hết.
11. Nối đất cho cáp vừa thử và tháo cáp trong khoảng thời gian ít nhất bằng
bốn lần thời gian thử nghiệm rồi nối cáp vào hệ thống.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
26.5.2 Thử nghiệm cáp bằng điện áp xoay chiều
Cáp và phụ kiện cũng có thể được thử nghiệm tại chỗ bằng điện áp xoay
chiều mặc dù trong thực tế rất ít dùng. Có thể tiến hành thử nghiệm bằng điện áp xoay
chiều với công suất nguồn xoay chiều tính bằng biểu thức:
S = 2 πfCU2
ở đây C là điện dung tính bằng (F, f là tần số lưới, U là điện áp xoay chiều
thử nghiệm. Ðiện áp thử nghiệm thu lấy bằng 80% điện áp vận hành, còn điện áp thử
nghiệm bảo dưỡng bằng 60% điện áp vận hành.
Do sự phát triển của kỹ thuật vi xử lý người ta đã chế tạo các hệ thống chẩn
đoán cáp gọi tắt là ECAD (Electron Charaterization and Diagnostic). Ðó là hệ thống
xử lý dữ liệu bằng máy tính kết hợp đo các đặc tính điện của cáp bằng công nghệ đo
tín hiệu phản xạ cho phép đo chính xác tổng trở, điện dung, hệ số tổn hao, điện kháng,
hệ số phẩm chất, góc lệch pha của cáp và so sánh với các đặc tính lưu trữ trong bộ nhớ
của từng thiết bị. Tín hiệu phản xạ cho phép xác định dễ dàng và nhanh chóng chỗ hư
hỏng của cáp về độ lớn và vị trí hư hỏng.
Ðể đánh giá mức già hoá của cáp mới đây trung tâm nghiên cứu Franklin và
Viện nghiên cứu Năng lượng Mỹ (EPRI) đã chế tạo thiết bị thử nghiệm tại chỗ, không
phá hỏng mẫu để đánh giá mức già hoá của cáp. Cơ sở của phương pháp thử nghiệm là
đo đặc tính cơ của cách điện cáp để đánh giá mức già hoá của cáp. Thiết bị gồm có
một đầu ấn vào bề mặt vỏ cáp hoặc lớp cách điện. Tùy theo độ sâu của đầu thử với
một lực đã cho có thể xác định được độ cứng của cáp, nếu độ sâu thâm nhập của đầu
thử giảm chứng tỏ cách điện bị già hoá nhiều.
26.6 Các phương pháp xác định chỗ hư hỏng của cáp.
Sự cố hư hỏng của cáp có nhiều dạng khác nhau, nhưng có thể phân thành 3
loại chính là:
- Ngắn mạch.
- Ðứt dây.
- Chập chờn.
Sự cố ngắn mạch xảy ra khi cáp bị ngắn mạch chạm đất, chạm trung tính
hoặc ngắn mạch với pha khác qua một điện trở rất nhỏ. Sự cố đứt dây khi lõi bị đứt và
không có dòng điện chạy qua. Sự cố chập chờn thể hiện đặc tính của dây dẫn không bị
sự cố ở điện áp thấp nhưng trở nên hở mạch khi làm việc hoặc khi có điện áp cao. Vì
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
thế sự cố chập chờn còn được gọi là sự cố điện trở cao. Hình 20.5 biểu diễn các loại sự
cố cáp.
Hình 26.5 Các dạng sự cố cáp.
a. Ngắn mạch. b. Ðứt dây. c. Ðiện trở cao, chập chờn.
Một số phương pháp thường sử dụng để xác định vị trí hư hỏng cáp như sau:
26.6.1 Phương pháp dùng cầu Murry
Cầu Murry là cầu đo điện trở trong đó sử dụng các đoạn cáp như các nhánh
của cầu. Nối đầu cáp qua cầu nối tắt, còn đầu kia được nối với dụng cụ chỉ không
(hình 20.6). Khi cầu cân bằng, ta xác định được khoảng cách từ đầu cáp tới nơi sự cố
là x theo điều kiện cân bằng sau:
x = 2xL (A
A + B )
Trong đó:
L: là chiều dài cáp.
Hình 26.6 Cầu Murry.
26.6.2 Phương pháp cầu đo điện dung.
Ta chỉ cần đo điện dung ở một đầu cuối của đoạn cáp bị sự cố và so sánh
với điện dung của dây không bị sự cố của cùng một cáp. Sơ đồ cầu đo điện dung được
cho trên hình 26.7a.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 16
Hình 26.7a Cầu đo điện dung xác định chỗ hư hỏng cáp.
Khoảng cách tới nơi cáp bị sự cố L1 được cho theo biểu thức L1 = L2(I1/I2).
ở đây L2 là chiều dài của cáp không bị sự cố, I2 là dòng điện trong cáp không bị sự cố,
I1 là dòng điện trong cáp bị sự cố. Sơ đồ dòng điện cho trên hình 26.7b.
Hình 26.7b Ðo dòng điện nạp của cáp bị sự cố.
Phương pháp cầu đo có thể áp dụng cho mọi loại cáp. Tuy nhiên cầu Murry
chỉ áp dụng có hiệu quả khi sự cố ngắn mạch, dây song song có điện trở thấp. Sự cố hở
mạch có thể được xác định bằng cầu điện dung. Một số sự cố cáp hạ áp có thể được
xác định bằng cầu khi sự cố có điện trở cao tới 200 mêgôm. Phương pháp cầu đo có
đặc điểm là:
- Cần cáp có cả hai đầu nối.
- Cáp có cùng tiết diện.
- Chỉ cho kết quả gần đúng.
- Dây nối có điện trở nhỏ.
- Khó ứng dụng cho hệ thống cáp có phân nhánh.
26.6.3 Phương pháp phản xạ
Phương pháp phản xạ hay phương pháp đo phản hồi dựa trên cơ sở đo thời
gian để xung tới nơi bị sự cố và phản xạ lại. Ta có thể tính khoảng cách d của cáp bị sự
cố có tiết diện đều theo biểu thức:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 17
d = v. t2
Ở đây: v là vận tốc truyền sóng, t là thời gian xung đạt tới chỗ sự cố và phản
xạ lại. Trong phương pháp phản xạ, ta sử dụng 2 loại xung.
- Xung thời gian ngắn so với thời gian truyền sóng, là phương pháp được sử
dụng rộng rãi. Ðộ dài xung đủ để có khả năng quan sát trên màn dao động ký. Thực tế
độ dài xung phải lớn hơn 1% thời gian chuyển tiếp với toàn chiều dài của cáp thử
nghiệm. Biên độ xung rất nhỏ, chỉ khoảng vài vôn.
- Xung dài sử dụng khi chiều dài xung so sánh được với thời gian truyền tín
hiệu từ một đầu cáp tới nơi sự cố và phản xạ lại. Bất kỳ sự không liên tục của cáp đều
làm thay đổi mức điện áp xung. Ðiều đó dễ dàng thể hiện thành dữ liệu. Các sự cố có
thể được phân biệt từ các đầu nối và ở nơi kích cỡ cáp thay đổi.
Trong các hệ thống rađa vệt mục tiêu cho biết tín hiệu truyền và phản xạ.
Phân cách giữa hai tín hiệu đo và nhân với tỷ lệ mục tiêu cho ta thời gian truyền. Sóng
phản xạ có thể được biểu diễn theo sóng tới theo biểu thức:
lr = R - ZR + Z lt
lr = sóng phản xạ Z = Trở kháng của đường dây
lt = sóng tới R: Ðiện trở cuối đường dây
Nếu đường dây hở mạch R = ∞ và sóng phản xạ bằng sóng tới lr = lt, do vậy
sóng phản xạ có cùng biên độ và cực tính với sóng tới. Nếu đường dây ngắn mạch R =
0, sóng phản xạ bằng và ngược dấu sóng tới. Trong trường hợp này sóng phản xạ bằng
sóng tới và ngược pha 1800. Hai trường hợp này được biểu diễn trên hình 26.8
Hình 26.8
Phương pháp rađa có thể áp dụng cho mọi loại cáp hai hoặc nhiều lõi có tốc
độ truyền sóng không đổi theo chiều dài cáp. Hệ thống rađa không làm việc tốt khi sự
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 18
cố chập chờn, tuy nhiên có thể sử dụng khi sự cố chập chờn có điện trở nhỏ. Ðể linh
hoạt có 3 phương án hệ thống rađa là:
- Hệ thống rađa hồ quang.
- Hệ thống dao động tự do.
- Hệ thống rađa vi sai.
Rađa hồ quang sử dụng hệ thống xung cao áp để sự cố chập chờn (điện trở
cao) có thể bị cháy dẫn đến ngắn mạch và xung có thể phản xạ tại chỗ bị ngắn mạch.
Hệ thống dao động tự do cũng được sử dụng cho cáp có sự cố chập chờn có
điện trở cao sẽ bị đánh thủng do xung truyền tới. Trong phương pháp này đầu cáp đo
có điện trở cao (hở mạch) sao cho xung tạo nên được phản xạ từ đầu hở tới đầu ngắn.
Sự phản xạ nhiều lần tiếp tục cho đến khi cáp hấp thụ hết năng lượng của xung. Chu
kỳ tín hiệu bằng bốn lần thời gian truyền của xung, đường truyền là khoảng cách đến
chỗ sự cố. Do vậy khoảng cách đến chỗ sự cố bằng một phần tư của tích hệ số truyền
sóng và thời gian truyền. Rađa vi sai được áp dụng định vị sự cố ở các hệ thống có
phân nhánh. Nó dựa trên yếu tố là pha cáp bị sự cố luôn luôn song song với cáp tương
tự không bị sự cố, do đó kết quả hiển thị rađa của hai pha sẽ giống nhau, khi cáp bị sự
cố kết quả hiển thị sẽ khác. Tín hiệu rađa vi sai đồng thời đặt vào hai pha và tín hiệu
trở về sẽ trừ cho nhau. Ðầu vào xung rađa chỉ điểm sự cố cáp.
26.6.4 Phương pháp cộng hưởng
Kỹ thuật cộng hưởng dựa trên nguyên lý phản xạ sóng. Phương pháp xác
định chỗ hỏng cáp bằng cộng hưởng đo tần số cộng hưởng ở chiều dài cáp giữa đầu
cáp và điểm sự cố. Gọi d là khoảng cách tới chỗ sự cố ta có:
d = v
frN
ở đây v là vận tốc truyền sóng, fr là tần số cộng hưởng, N là số một phần tư
hoặc một nửa bước sóng.
Thông thường, cộng hưởng một phần tư bước sóng được sử dụng để định vị
ngắn mạch cáp, khi đó N = 4 và cộng hưởng một nửa bước sóng được sử dụng để định
vị cáp bị đứt, khi đó N = 2. Kỹ thuật cộng hưởng sử dụng máy phát tần số nối vào đầu
của cáp bị sự cố. Tần số được biến thiên cho đến khi đạt cộng hưởng. Khi cộng hưởng
điện áp thay đổi nhanh, sẽ tăng khi sự cố ngắn mạch và giảm khi sự cố đứt dây.
Tần số nhỏ nhất đòi hỏi được xác định theo chiều dài cáp còn tần số cực đại
được xác định theo khoảng cách tới điểm gần nhất có thể xảy ra sự cố. Ðối với cáp
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 19
cách điện sự đổi pha quyết định bởi tốc độ sóng tới và sóng phản xạ tới chỗ sự cố và
trở về và phụ thuộc vào hằng số điện môi của vật liệu. Bình thường tốc độ truyêng
sóng của dây trần là 300 m/µs, vận tốc truyền của cáp từ 100 - 80 m/µs, do đó đối với
mỗi môi trường điện môi phải biết vận tốc truyền sóng của chúng. Quan hệ giữa tần số
cộng hưởng và khoảng cách tới chỗ sự cố được cho theo biểu thức:
d = 466NfrK
- N là số một phần tư hoặc một nửa bước sóng.
- fr là tần số cộng hưởng (µHz), K là hằng số điện môi của cáp.
Phương pháp này có thể được sử dụng cho mọi loại cáp, và áp dụng tốt cho
các hệ thống phân nhánh, nhưng áp dụng không kết quả đối với sự cố chập chờn.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 27 Thí nghiệm các máy biến điện đo lường
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
27 Thí nghiệm các máy biến điện đo lường.............................................................. 1
27.1 Máy biến dòng điện ...................................................................................... 1 27.1.1 Tổng quan về máy biến dòng điện ......................................................... 1 27.1.2 Các quan hệ sai số của máy biến dòng ................................................... 2 27.1.3 Các chế độ làm việc của máy biến dòng điện......................................... 5 27.1.4 Kết cấu của máy biến dòng điện xoay chiều........................................... 6 27.1.5 Máy biến dòng điện “kiểu mới” ............................................................. 9 27.1.6 Khối lượng và tiêu chuẩn thử nghiệm đối với các máy biến dòng điện. 12
27.2 Máy biến điện áp ........................................................................................ 15 27.2.1 Tổng quan về máy biến điện áp ........................................................... 15 27.2.2 Phân loại máy biến điện áp .................................................................. 19 27.2.3 Máy biến điện áp kiểu tụ phân áp......................................................... 23 27.2.4 Máy biến điện áp “kiểu mới” ............................................................... 23 27.2.5 Khối lượng và tiêu chuẩn thí nghiệm Máy biến điện áp kiểu cảm ứng . 25 27.2.6 Khối lượng và tiêu chuẩn thí nghiệm Máy biến điện áp kiểu tụ............ 33
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
27 Thí nghiệm các máy biến điện đo lường
27.1 Máy biến dòng điện
27.1.1 Tổng quan về máy biến dòng điện
Máy biến dòng điện (BI) hay biến dòng là thiết bị dùng để biến đổi dòng
điện có trị số lớn và điện áp cao xuống dòng điện có trị số tiêu chuẩn 5A hoặc 1A, điện
áp an toàn để cung cấp cho mạch đo lường, điều khiển và bảo vệ.
Ở mạch điện xoay chiều, nguyên lý làm việc của việc biến dòng tương tự
như máy biến áp. Sơ đồ đấu dây của biến dòng trong mạch điện được trình bày ở hình
27.1. Tải của biến dòng được đấu vào cuộn thứ cấp w2 của nó và một đầu dây được nối
đất. Thứ tự “đầu” và “cuối” của các cuộn dây máy biến dòng thường được phân biệt,
đầu cuộn dây đánh dấu “sao” (*). Vì một số thiết bị đo lường, bảo vệ làm việc theo
góc pha của dòng, nên yêu cầu phải đấu đúng cực tính.
Hình 27.1
Biến dòng có cuộn dây sơ cấp w1 đấu nối tiếp với tải Z1 nên tải ở mạch thứ
cấp Z2 không ảnh hưởng đến dòng tải sơ cấp I1.
Các thông số cơ bản của biến dòng gồm:
- Điện áp định mức là trị số điện áp dây của lưới điện mà biến dòng làm
việc. Điện áp này quyết định cách điện giữa phía sơ cấp và thứ cấp của
biến dòng.
- Dòng điện định mức phía sơ cấp và thứ cấp là dòng làm việc dài hạn theo
phát nóng, có dự trữ.
- Hệ số biến đổi là tỷ số giữa dòng sơ cấp và thứ cấp định mức.
Kđm = I1đm/I2đm
- Sai số của máy biến dòng gồm sai số dòng điện, sai số góc và sai số toàn
phần.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Sai số dòng điện được tính theo biểu thức:
100.100.% ,1
,12
1
12
III
IIIKI đm −
=−
=∆ (27-1)
Sai số góc δ là góc lệch giữa véctơ dòng điện I1 và - I2.Trong trường hợp lý
tưởng, góc giữa I1 và I2 là 1800, nghĩa là sai số góc δ = 0. Trong thực tế, vì trong dòng
điện I1 có thành phần dòng từ hóa I0 nên gây nên sai số này và δ thường tính bằng
phút.
Sai số toàn phần được tính theo biểu thức sau:
∫ −=T
đm dtiiKTI 0
212
1
)(1100%ε (27-2)
Trong đó: i1, i2 là trị số hiệu dụng của dòng sơ cấp.
Kđm là hệ số biến đổi định mức.
T là chu kỳ của dòng điện (T = 0,02s) với tần số 50Hz.
Phụ thuộc vào sai số, biến dòng có những cấp chính xác sau:
0,2; 0,5; 1; 3; 10: Cấp chính xác của biến dòng chính là sai số dòng điện tính
theo phần trăm với tải Z2 ở trị số định mức.
- Tải định mức của biến dòng là tổng trở tính bằng Ω, với cos ϕ = 0,8 mà
biến dòng làm việc với cấp chính xác tương ứng.
Người ta còn dùng khái niệm công suất định mức của máy biến dòng:
P2đm = I22đm . Z2đm
- Bội số dòng định mức giới hạn là tỷ số giữa dòng sơ cấp và dòng sơ cấp
định mức mà sai số dòng điện đến 10%.
- Độ bền nhiệt 1 giây và độ bền điện động của biến dòng.
- Biến dòng thường được chế tạo loại một pha, tải thứ cấp thay đổi từ 0,25
đến 1,2 định mức. Cấp chính xác 0,2 dùng cho đồng hỗ mẫu; cấp 0,5 dùng
cho đo đếm điện năng; cấp 1 dùng cho các đồng hồ hiển thị, cấp 10 dùng
cho các bộ truyền động máy cắt. Riêng với bảo vệ rơle, tùy từng yêu cầu
cụ thể mà chọn cấp chính xác thích hợp.
27.1.2 Các quan hệ sai số của máy biến dòng
Đồ thị véctơ của biến dòng cho ở hình 27.2. Dòng điện I2 trùng pha với sức
từ động I2w2, còn dòng điện I1 và sức từ động I1w1 trùng pha nhau. Điện áp U2 trên tải
do tải R2, X2 tạo nên. Sức điện động E2 gồm sụt áp trên tải U2 và sụt áp trong cuộn dây
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
thứ cấp với điện trở r2 và x2. Từ thông φ0 sinh ra E2 vuông góc 900 với E2. Sức từ động
I0W1 (sức từ động từ hóa) sinh ra từ thông φ0.
Hình 27.2
Theo định luật toàn dòng điện, ta có:
I0w1 = I1w1 + I2w2 (27-3)
Trong trường hợp lý tưởng, dòng từ hóa bằng 0, nên:
I1w1 = - I2w2
hoặc theo môđun:
I1/I2 = w2 /w1
Với dòng điện định mức, ta có:
đmđm
đm
đm
đm Kww
ww
II
===1
2
1
2
2
1 (27-4)
Với I0w1 ≠ 0, sai số của biến dòng sẽ là:
%100.%111
2211
wIwIwI −
=∆
Nếu góc δ giữa vectơ I1 và I2 bé, có thể coi hiệu số (I1w1 - I2w2 ) là hình
chiếu của véctơ I0w1 trên trục hoành (đoạn thẳng AC). Sai số dòng điện càng lớn khi
đoạn thẳng AC lớn.
Sai số dòng của biến dòng có thể viết dưới dạng:
∆I% = )sin(II
11
10 ϕα +−ww .100% (27-5)
Sai số góc của biến dòng (vì δ bé) sẽ là:
);(cossin11
10 ϕαδδ +==≈wIwI
OCBC rad
Vì góc δ rất bé, nên sai số δ thường tính bằng phút:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
)(cos3440)cos(.2
60.360
11
10
11
10 ϕαϕαπ
δ +=+=wIwI
wIwI ; (27-6)
Trong đó: α là góc lệch pha giữa E2 và I2; ϕ là góc tổn hao trong lõi thép.
Từ các công thức (27-5) và (27-6) ta nhận thấy rằng, nếu dòng từ hóa càng
bé thì sai số dòng và sai số góc giảm. Mặt khác, nếu E2 giảm (bằng cách tăng dòng
điện I2 hoặc giảm tổng trở Z2 của biến dòng), thì φ0 giảm, dẫn đến giảm sai số của biến
dòng. Vì vậy trạng thái làm việc của máy biến dòng là trạng thái ngắn mạch (Z2tải rất
bé). Trong máy biến dòng, nếu mạch từ bị bão hòa (do dòng điện I1 quá lớn) làm dòng
từ hóa tăng nên sai số cũng tăng. Vì vậy từ cảm ở máy biến dòng thường lấy thấp, có
0,06 đến 0,1 Tesla. Trên hình 27.3 cho quan hệ giữa từ thẩm, sai số dòng và dòng điện
sơ cấp, còn trên hình 27.4 cho bù sai số bằng thay đổi vòng dây thứ cấp.
Hình 27.3 Hình 27.4
Ở hình 27.4, hai đường gấp khúc 3 là đường giới hạn vùng sai số của biến
dòng cấp chính xác 0,5, còn đường 1 là sai số khi cho có hiệu chỉnh, đường 2 là sai số
sau khi hiệu chỉnh w2 < w2đm (giảm bớt vòng thứ cấp).
Sai số của biến dòng còn phụ thuộc vào các thông số kết cấu của mạch từ.
Nếu tăng chiều dài của mạch từ, từ trở của nó sẽ tăng nên phải tăng dòng từ hóa, dẫn
đến tăng sai số. Nếu tăng tiết diện của mạch từ, từ trở của nó sẽ giảm và giảm sai số.
Vì vậy mạch từ của máy biến dòng thường có tiết diện lớn, nhưng chiều dài trung
bình lại nhỏ.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
27.1.3 Các chế độ làm việc của máy biến dòng điện
27.1.3.1 Chế độ ngắn mạch của dòng sơ cấp, mạch thứ cấp có phụ tải Z2
Tỷ số giữa dòng ngắn mạch sơ cấp trên dòng định mức gọi là bội số dòng
của máy biến dòng:
đmIIn1
1=
Hình 27.5
Khi n lớn, sai số máy biến dòng tăng và sai số này còn phụ thuộc vào dòng
thứ cấp I2 hoặc tải Z2. Thường cho mạch bảo vệ, bội số dòng điện của máy biến dòng
phải đạt giá trị sao cho sai số của nó dưới 10% và được ký hiệu là n10.
Quan hệ giữa n10 và tải thứ cấp Z2 được cho ở hình 27.5. Nếu dòng điện thứ
cấp giảm (Z2 tăng) thì bội số dòng điện giảm.
27.1.3.2 Chế độ hở mạch thứ cấp của máy biến dòng
Ở chế độ làm việc định mức (mạch thứ cấp có tải Z2), dòng điện từ hóa rất
bé, dưới 1% dòng định mức I1, biên độ của từ cảm trong lõi thép rất bé (0,06 ÷ 0,1T),
còn dòng điện I2 làm nhiệm vụ khử từ, cân bằng với dòng tải I1. Nếu thứ cấp hở mạch
(I2 = 0), vai trò khử từ của nó không còn, nên toàn bộ sức từ động I1w1 làm nhiệm vụ
từ hóa lõi thép, làm lõi thép rất bão hòa nên sóng của từ cảm B (wt) có dạng gần xung
vuông, có trị số lớn vì cuộn dây thứ cấp w2 có số vòng lớn, nên nó sẽ cảm ứng ra điện
áp U2 có biên độ rất cao, đến hàng chục kilovôn, nguy hiểm cho người và các thiết bị
thứ cấp.
Trên hình 27.6 cho quan hệ giữa từ cảm B và sức điện động e2 theo thời gian
t của trường hợp này. Vì vậy máy biến dòng không bao giờ được hở mạch nên cũng
không cần cầu chì bảo vệ phía thứ cấp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
Để chống hiện tượng bão hòa trong mạch từ, người ta còn chế tạo máy biến
dòng có khe hở không khí, còn gọi là biến dòng tuyến tính. Ưu điểm chính của loại
này là giảm hằng số thời gian điện từ, nhanh chóng giảm từ thông dư trong mạch từ
sau sự cố.
Hình 27.6
27.1.4 Kết cấu của máy biến dòng điện xoay chiều
Tùy thuộc vào môi trường cách điện của biến dòng, ta có biến dòng dầu
(cách điện bằng dầu biến áp) và biến dòng khô (cách điện bằng nhựa epôxy). Nếu số
vòng dây sơ cấp là w1 = 1, ta có biến dòng loại một vòng dây, với w1 lớn, ta có biến
dòng nhiều vòng dây. Với điện áp siêu cao áp, người ta dùng kết cấu nối tầng, mỗi
tầng chịu một trị số điện áp.
Trên hình 27.7 trình bày cấu tạo của biến dòng loại một vòng dây sơ cấp, có
cách điện rắn, điện áp 10kV.
Hình 27.7
1. Mạch từ 2. Cuộn dây thứ cấp 3. Khung 4. Thanh cái (vòng sơ cấp) 5. Cách điện epôxy
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
Mạch từ 1 được quấn dạng xuyến từ các lá tôn cán lạnh, đảm bảo dẫn từ tốt.
Cuộn dây thứ cấp w2 được quấn rải đều trên mạch từ. Đây là loại biến dòng kép, có hai
mạch từ và hai cuộn thứ cấp, chung cuộn sơ cấp là thanh dẫn 4, xuyên qua hai mạch
từ. Cách điện rắn bằng nhựa epôxy đảm bảo cách điện giữa thanh cái và cuộn thứ cấp,
đồng thời cố định khung lắp ráp 3. Loại biến dòng này có cấu tạo đơn giản, chắc chắn,
dùng cho mạch có dòng sơ cấp lớn, từ 400A trở lên. Nhược điểm chính của loại này là
khi dòng điện bé, sai số lớn.
Hình 27.8
Cấu tạo và kích cỡ của biến dòng khô loại 10kV, nhiều vòng dây sơ cấp
được cho ở hình 27.8. Mạch từ 1 hình chữ, ghép từ các lá thép kỹ thuật điện. Cuộn dây
thứ cấp 2 cách điện với cuộn dây sơ cấp nhiều vòng l bằng cách điện epôxy 4. Dòng
điện sơ cấp được đưa vào đầu nối Λ1 và Λ2 , còn dòng điện thứ cấp được lấy ra ở И1,
И2 (hai cuộn thứ cấp). Loại biến dòng nhiều vòng dây có sai số bé khi dòng điện sơ
cấp bé. Cần lưu ý rằng dây quấn sơ cấp có số vòng lớn hơn 1 nên khi bị ngắn mạch,
lực điện động giữa chúng sẽ lớn.
Loại biến dòng cách điện khô thường dùng cho cấp điện áp thấp (dưới 35kV)
và lắp đặt trong nhà. Với điện áp từ 35kV trở lên và cho thiết bị lắp đặt ngoài trời,
cách điện của biến dòng là đầu biến áp. Kết cấu của biến dòng loại TΦИ-35 (Liên Xô
cũ) với điện áp 35kV, lắp ngoài trời được cho ở hình 27.9. Cuộn dây cao áp 1 có nhiều
vòng, có cách điện 35kV so với đất, nối với đầu vào 5. Cuộn dây thứ cấp 2 cách điện
với mạch từ 3 với điện áp thử nghiệm 2kV, có một đầu nối đất. Cách điện giữa cuộn
cao áp sơ cấp và cuộn thứ cấp 4 là giấy cách điện dày 0,12mm ngâm trong dầu. Sứ
cách điện 6 đảm bảo cách điện ngoài.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Sau khi tẩm sấy chân không, dầu được nạp đầy, đảm bảo không có không
khí, hơi nước. Với kết cấu kiểu này, biến dòng đạt đến cấp điện áp 220kV.
Với cấp điện áp cao hơn, biến dòng được chế tạo theo kiểu nối tầng, mỗi
tầng chịu một phần điện áp. Trên hình 27.10 trình bày hình dáng và kết cấu biến dòng
400kV, 2 tầng.
Nhược điểm của loại biến dòng hai cấp là điện trở lớn, dẫn đến sai số cao.
Hình 27.9 Hình 27.10
1. Vòng điện dung 2. Mũ kim loại 3. Ống chỉ mức dầu 4. Biến dòng thứ nhất 5. Cách điện ngoài 6. Dầu biến áp 7. biến dòng thứ hai 8. Đế
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
27.1.5 Máy biến dòng điện “kiểu mới”
Ngoài loại biến dòng kinh điển làm việc theo nguyên lý điện từ với cuộn dây
thứ cấp nối trực tiếp với các thiết bị đo lường, bảo vệ, người ta còn chế tạo biến dòng
“kiểu mới” được chế tạo theo hai nguyên lý: nguyên lý chuyển đổi điện - quang và
nguyên lý từ - quang Faraday (hình 27.11).
Trên hình 27.11a trình bày nguyên lý loại chuyển đổi điện - quang. Dòng
điện sơ cấp Is được biến đổi qua BI1 kinh điển, đưa qua bộ điều biến 1, chuyển thành
đại lượng điện áp tỷ lệ dạng xung rời có độ rộng xung thay đổi hoặc tần số tín hiệu
xung thay đổi, tỷ lệ với trị số tức thời của dòng điện sơ cấp. Qua bộ khuyếch đại 2, tín
hiệu điều khiển điốt phát quang 3 để phát các tín hiệu quang tương ứng. Điốt phát
quang 3, cáp quang (5) và điốt quang điện 4 hợp thành hệ thống ghép nối quang điện
để truyền tín hiệu quang từ các phần tử có điện áp cao đến các phần tử có điện áp thấp.
Bước sóng của tín hiệu quang khoảng 900mm được truyền qua cáp quang đến điốt
quang điện 4 để chuyển lại thành tín hiệu điện áp hình sin. Tín hiệu qua bộ biến đổi 6,
bộ lọc 7 và bộ khuyếch đại 8, dù công suất cấp cho các thiết bị đo lường và bảo vệ.
Biến dòng điện BI2 cùng với thiết bị phụ 9 nạp điện cho bộ acqui nuôi hệ thống biến
dòng điện - quang.
Nguyên lý của máy biến dòng chuyển đổi từ - quang Faraday được trình bày
ở hình 27.11b. Một chùm sáng được phát ra từ nguồn sáng 1 phía điện áp thấp, được
cáp quang dẫn đến bộ phân cực 2, chùm sáng sau khi được phân cực đi qua lăng kính
L1 để tới tinh thể thạch anh 3A, tại đó dưới tác dụng của từ trường do dòng điện sơ cấp
sinh ra, chùm ánh sáng sẽ bị phân cực quay với góc quay là:
δ = V.H.L
Trong đó:
V - Hằng số Verdet, với tinh thể thạch anh, V = 5,23 . 10 - 6 rad/A.m.
H - Cường độ từ trường trong tinh thể thạch anh (A).
L - Chiều dài thanh tinh thể (m).
Sau khi qua thanh thạch anh và lăng kính L2, chùm sáng qua thanh thạch anh
3B đạt ở phía điện áp thấp. Từ trường trong tinh thể thạch anh 3B được tạo nên bởi
dòng điện thứ cấp IT. Hướng của từ trường được chọn sao cho bù lại được góc quay
phân cực để cho ISwS = ITwT. Kết quả là góc quay δ1 được bù lại góc quay δ2 = - δ1
trong thạch anh 3B. Mức ánh sáng nhận được của các bộ cảm biến quang 5A và 5B
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
giống nhau nên hiệu tín hiệu của bộ khuếch đại vi sai bằng 0. Khi mặt phẳng phân cực
bị quay, mức ánh sáng nhận được của các bộ cảm biến quang 5A và 5B sẽ khác nhau
làm xuất hiện tín hiệu đầu vào của bộ khuếch đại vi sai và sinh ra dòng điện IT ở đầu
ra, phản ảnh đúng dòng sơ cấp IS.
Ưu điểm của loại biến dòng này là không cần nguồn cung cấp ở phía siêu
cao áp. Nhược điểm của loại này là nhạy cảm với các chấn động cơ và đòi hỏi công
nghệ chế tạo với độ chính xác rất cao.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
Hình 27.11
a) Nguyên lý của máy biến dòng điện quang b) Nguyên lý của máy biến dòng điện từ-quang Faraday
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
27.1.6 Khối lượng và tiêu chuẩn thử nghiệm đối với các máy biến dòng điện
27.1.6.1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài
Quan sát bằng mắt tình trạng bên ngoài, xem xét máy biến dòng có khuyết
tật không, ví dụ như sứ, các đầu cốt, hộp đấu dây nhị thứ,...v.v
Kiểm tra sự phù hợp về thông số kỹ thuật của nhãn máy.
Kiểm tra tình trạng các đầu nối đất.
Kiểm tra sự đấu đúng của các đầu sơ cấp, thứ cấp. Kiểm tra dầu và hạt chống
ẩm.
27.1.6.2 Đo điện trở cách điện
Việc đo điện trở cách điện nhằm mục đích đánh giá tình trạng cách điện của
các cuộn dây với nhau, của các cuộn dây với vỏ máy biến dòng.
- Cuộn sơ cấp: Không qui định, nếu có biên bản xuất xướng phải theo
BBXX.
- Cuộn thứ cấp: Đo so sánh đối chiếu với BBXX, nếu không có BBXX thì
điện trở cách điện đo được phải không nhỏ hơn 1 MΩ (TCN).
(Tham khảo TCN, TCVN 5928:1985, TC IEC 185:1966)
27.1.6.3 Đo trị số tổn thất điện môi
Nhằm đánh giá cách điện chính của cuộn dây sơ cấp máy biến dòng, hạng
mục này được tiến hành cho máy biến dòng dầu từ cấp điện áp 35kV trở lên.
Đo tổn thất điện môi tgδ của cách điện là đo tính dẫn điện của cách điện
(cách điện tốt - tính dẫn điện thấp - tgδ thấp. Cách điện xấu - tính dẫn điện cao - tgδ
cao).
Bất cứ sự thay đổi về giá trị của tgδ là đều chỉ ra sự thay đổi đặc tính cách
điện.
Với cách điện giấy, trị số tgδ sẽ hỏng bởi 2 mặt, già cỗi và ẩm ướt vào giấy
từ sự rò rỉ.
Điều rất quan trọng sẽ báo động cho sự biến đổi, sự tăng tgδ đột ngột được
chỉ ra sự bắt đầu hư hỏng cách điện.
Đo tgδ được thực hiện từ 3 - 5 năm 1 lần. Sau 15 - 20 năm vận hành hoặc trị
số cao thì thực hiện đo mỗi năm 1 lần.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
Trị số giới hạn cho tgδ là chỉ sự khác thường của máy biến dòng. So sánh đối
chiếu với BBXX, TC của nhà chế tạo, Tham khảo TCN, TCVN 5928:1985, TC IEC
185:1966.
27.1.6.4 Đo tỉ số biến dòng
Kiểm tra xem tỉ số biến đổi có phù hợp với các số liệu lý lịch của máy biến
dòng hoặc ở nhãn máy
Kiểm tra ở tất cả các đầu phân nhánh kể cả thay đổi tỉ số ở phía sơ cấp.
27.1.6.5 Thử cực tính
Cực tính phải phù hợp với số liệu xuất xưởng của nhà chế tạo.
27.1.6.6 Đo điện trở một chiều
Nhằm kiểm tra chất lượng các tiếp xúc mối hàn, các mối nối các cuộn dây,
các đầu cực của cuộn dây đưa ra ngoài, các cuộn dây của máy biến dòng. Tiến hành
cho các cuộn sơ cấp, cuộn thứ cấp, đo hết tất cả các đầu phân nhánh kể cả đối với các
loại có cơ cấu chuyển mạch ở sơ cấp.
Khi thí nghiệm định kỳ, máy biến dòng bình thường có thể đo kiểm tra ở
nhánh đang vận hành.
Sự sai khác về điện trở đo được của cuộn dây so với số liệu xuất xưởng ở
cùng nhiệt độ không được vượt quá 2%.
27.1.6.7 Thử dầu cách điện (Xem phần cách điện thể lỏng)
27.1.6.8 Thử nghiệm điện áp tăng cao tần số công nghiệp
Nếu có BBXX phải thử theo BBXX của nhà chế tạo.
Nếu không phải thử theo tiêu chuẩn nghành hoặc tiêu chuẩn IEC, Tham khảo
các tiêu chuẩn của nhà chế tạo, tiêu chuẩn VN, tiêu chuẩn IEC.
27.1.6.9 Lấy đặc tính từ hoá của lõi máy biến dòng
Đặc tính từ hoá của máy biến dòng phải kiểm tra so sánh đối chiếu với số
liệu của nhà chế tạo hoặc BBXX nếu có.
Nếu không phải đi xây dựng đường đặc tính từ hoá rồi đem so sánh với
đường đặc tính từ hoá mẫu hoặc với đường đặc tính từ hoá của các máy biến dòng
khác cùng loại biết chắc là tốt.
Đối với cuộn dây nhị thứ có nhiều đầu ra cần lấy đặc tính từ hoá với đầu
phân nhánh được chọn để làm việc. Nếu chưa biết đầu chọn làm việc nên thử ở đầu
phân nhánh tổng trong điều kiện cho phép.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
Đối với một số loại máy biến dòng điện cần phải khử từ dư trước khi thử
nghiệm hạng mục này nhằm đưa ra số liệu chính xác để kết luận.
27.1.6.10 Thiết bị thí nghiệm
Để hoàn thành việc kiểm tra các hạng mục thử nghiệm máy biến dòng cần có
các thiết bị sau:
1. Mê gôm đo cách điện.
2. Cầu đo tgδ (Biddle, Delta 2000,Tetex,...)
3. Kiểm tra tỉ số biến, bằng phương pháp điện áp (EZCT, TR 800, hộp bộ
VA, trực tiếp bằng đồng hồ Vôn CCX 0,5)
4. Đo điện trở một chiều (MultiAmp, P333T, OM21, OM22, Phương pháp
V-A)
5. Lấy đặc tính từ hóa: tùy theo điện áp từ hóa mà có thể dùng:
- Đồng hồ vôn 300 đến 600 V, kyoritsu + tự ngẫu + Ampe + TI (VA).
- Tạo áp 5kVA 1500V + TI, + tự ngẫu + Ampe (VA).
- Tạo áp 5kVA 3000 - 6000V + TI + TU đi kèm, + tự ngẫu + Ampe (VA).
- Biến áp cách ly + V-A thông thường.
- Các hợp bộ thử cao thế
27.1.6.11 Tiêu chuẩn áp dụng
Tiêu chuẩn áp dụng Hạng mục thí nghiệm TCVN TC IEC 1. Kiểm tra tình trạng bên ngoài 5928:1985 185:1966 2. Đo điện trở cách điện 5928:1985 185:1966 3. Đo tổn hao điện môi 5928:1985 185:1966 4. Kiểm tra cực tính theo ký hiệu nhãn máy
5928:1985 185:1966
5. Kiểm tra đặc tính từ hoá 5928:1985 185:1966 6. Đo điện trở một chiều 5928:1985 185:1966 7. Thí nghiệm dầu 296:1982 8. Kiểm tra tỷ số biến 5928:1985 185:1966 9. Thử cao thế xoay chiều tần số công nghiệp
Tiêu chuẩn ngành: TCN -26-87 Tài liệu của nhà chế tạo.
6099-1:1996 6099-2:1996 6099-4:1996
243-1:1988 60-4:1977 60-2:1973 60-1:1989
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
27.2 Máy biến điện áp
27.2.1 Tổng quan về máy biến điện áp
Máy biến điện áp dùng để biến đổi điện áp cao xuống điện áp thấp tiêu
chuẩn, an toàn, dùng cho đo lường và bảo vệ rơle. Trị số điện áp tiêu chuẩn thường là
100V hoặc 100/ 3 V. Về nguyên lý làm việc và các quan hệ cơ bản, BU không khác
gì máy biến áp điện lực, chỉ khác ở cấp chính xác. Trên hình 27.12 trình bày sơ đồ đấu
dây của BU một pha. Cuộn dây sơ cấp 1 nối với phía điện áp qua cầu chì bảo vệ 3.
Cuộn dây thứ cấp 2 cấp nguồn cho các thiết bị đo lường và bảo vệ qua cầu chì hạ áp 4.
Để an toàn, một đầu cuộn hạ áp và lõi thép 5 của BU được nối đất. Thứ tự đầu và cuối
của các cuộn dây được đánh dấu rõ ràng vì ở một số thiết bị đo lường hay bảo vệ cần
chiều dòng điện và góc lệch pha.
Hình 27.12
Các thông số cơ bản của BU gồm:
- Điện áp định mức của cuộn dây sơ cấp chính là điện áp định mức của BU.
- Hệ số biến áp định mức là tỷ số giữa điện áp sơ cấp và điện áp thứ cấp
định mức.
KUđm = U1đm/U2đm
- Sai số điện áp tương đối tính theo phần trăm là:
%100..%1
12đm
UUUKu U −
=∆ (27-7)
Nếu U1/U2 = KUđm thì sai số điện áp bằng 0.
- Sai số góc của BU là góc giữa điện áp sơ cấp và điện áp thứ cấp quay
ngược 1800. Nếu - U2 vượt trước U1 thì sai số góc là dương. Cấp chính
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 16
xác của BU chính là sai số điện áp cho phép ở chế độ định mức. Máy biến
điện áp có các cấp chính xác sau: 0,2; 0,5; 1; 3; 6. BU với cấp chính xác
0,2 dùng cho mẫu; cấp 0,5 dùng cho đo đếm điện năng; cấp 1 dùng cho
đồng hồ bảng, còn cấp 3 và cấp 6 dùng cho bảo vệ. Cấp chính xác của BU
không đổi trong giới hạn
U = (0,8 ÷ 1,2) Uđm với công suất tải St = (0,25 ÷ 1,0) Stđm với cosϕ = 0,8.
- Tải thứ cấp định mức: Dòng điện thứ cấp được xác định bởi tải: I2 = U2/Z2.
Nếu Z2 giảm, dòng điện I2 tăng, và công suất mạch thứ cấp cũng tăng làm
tăng sai số.
- Công suất định mức BU là công suất lớn nhất (khi cosϕ = 0,8) mà sai số
của nó chưa vượt quá phạm vi cho phép.
Sơ đồ thay thế và đồ thị véctơ của BU được trình bày trên hình 27.13.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 17
Hình 27.13
Trên sơ đồ thay thế, các đại lượng đều được quy đổi về phía sơ cấp. Từ
thông Φ do sức từ động phía sơ cấp sinh ra trong mạch từ, sẽ tạo ra sức điện động thứ
cấp E2’ chậm pha 900 so với Φ. Sức điện năng E2
’ tạo ra trong mạch dòng điện I2’ qua
tải R2’ và X2
’ và lập nên điện áp U2’. Phương trình cân bằng sức từ động của BU là:
I0w1 = I1w1 + I2w2 (27-8)
hoặc: I1 = I0 - I2’
Nhân hai vế với (r1 + jX1):
I1(r1 + jX1) = I0(r1 + jX1) + (-I2’) (r1 + jX1)
Sau khi biến đổi ta có:
U1 = I0 (r1 + jX1) + (-I2’)[(r1 + r2’) + j(X1 + X2’)] + (-U2) (27-9)
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 18
Trên đồ thị véctơ, tam giác ABC là độ sụt áp khi không tải, còn tam giác
CDE là sụt áp trên tải do dòng I2’ gây ra.
Nếu BU không có sai số thì 2
1
2
1
ww
UU
= hoặc U1 = U2’, khi đó hai điểm A và E
trùng nhau.
Sai số điện áp xuất hiện khi có dòng không tải chạy qua tổng trở của máy
biến điện áp. Sai số đó có thể viết dưới dạng:
100.100.%1
,21
1
12
UUU
UUUKu đm −
−=−
=∆ (27-10)
Nếu sai số góc δ bé, có thể coi (U1 - U2’) = AE ≈ AF, cho nên sai số điện áp
phụ thuộc vào đoạn thẳng AF. Nếu góc γ giữa s.đ.đ E2’ và U2
’ có trị số bé, có thể coi
E2’ và U2
’ trùng pha, do đó biểu thức sai số điện áp có dạng:
100.%OEAFu −=∆
= 100.]sin)(cos)[()cossin(
1
2,
212,
21,
2110
UxxrrIxrI ϕϕϕϕ +++++
− (27-11)
Trong đó: ϕ là góc lệch pha giữa từ thông Φ và I0; ϕ là góc tải của Z2.
Từ (27-11) ta nhận thấy rằng, sai số điện áp gồm hai thành phần: thành phần
thứ nhất phụ thuộc vào dòng không tải và tổng trở nội của biến áp, còn thành phần thứ
hai phụ thuộc vào dòng tải I2, hệ số công suất của tải. Vậy muốn giảm sai số điện áp
của BU, ta phải giảm I0 giảm nội trở của biến áp, giảm dòng tải I2 và tăng hệ số công
suất của tải.
Nếu sai số góc δ bé, có thể coi:
===OEEFtgδδ
= 1
2,
212,
21,
2110 ]cos)(sin)[()sincos(3440U
xxrrIxrI ϕϕϕϕ +−++− (27-12)
Từ (27-12) ta nhận thấy rằng, sai số góc δ gồm hai thành phần: một phụ
thuộc dòng không tải, còn thành phần kia phụ thuộc dòng điện tải I2.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 19
Hình 27.14
Trên hình 27.14 trình bày quan hệ giữa sai số điện áp và sai số góc của máy
biến điện áp với công suất phụ tải với các hệ số công suất của tải khác nhau.
Việc hiệu chỉnh sai số điện áp và sai số góc của máy biến điện áp có thể thực
hiện được.
Với sai số điện áp, nếu ta giảm số vòng dây cuộn sơ cấp, tức là giảm hệ số
biến đổi và điện áp thứ cấp tăng lên. Bằng cách này ta tăng sai số dương, nó sẽ trung
hòa với sai số điện áp âm của BU và không ảnh hưởng đến sai số góc.
Sai số góc của máy biến điện áp 3 pha có thể bù được bằng cách dùng cuộn
dây bù riêng cho từng trường hợp: tải trở và tải cảm.
27.2.2 Phân loại máy biến điện áp
Theo sơ đồ nối dây của phía sơ cấp, ta có biến áp một pha điện áp dây, biến
áp một pha điện áp pha, biến áp 3 pha 5 trụ có hai cuộn thứ cấp, trong đó có một cuộn
đấu tam giác hở để lấy tín hiệu khi mất một pha. Trên hình 27.15 trình bày hai sơ đồ
thông dụng của mạch ba pha.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 20
Hình 27.15
Ở sơ đồ hình 27.15a, ta có hai biến áp một pha loại điện áp dây, còn được
gọi là sơ đồ “hình V”, thường dùng để đo công suất và đo điện năng. Còn ở sơ đồ ở
hình 27.15b, người ta dùng biến áp ba pha loại 5 trụ, trong đó một đầu dây cuộn cao áp
nối đất.
Nếu tải đấu “sao” thì điện áp đặt trên tải bằng U2đm/ 3 , cuộn dây thứ cấp
thứ hai đấu “tam giác hở”. Ở chế độ đối xứng, sức điện động trên hai đầu “tam giác
hở” (đấu với mạch tín hiệu) bằng 0. Nếu một pha chạm đất sẽ có tín hiệu cho mạch
bảo vệ. Sơ đồ nguyên lý của loại biến điện áp ba pha 5 trụ cho ở hình 27.16, trong đó
a1-x1 là các đầu tam giác hở; A, B, C, O là các đầu cuộn dây phía cao áp, còn a, b, c, o
là các đầu cuộn dây phía thứ cấp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 21
Hình 27.16
Với điện áp lớn hơn 36kV, để giảm kích thước cách điện, người ta dùng biểu
biến áp nối tầng, mỗi tầng chịu một điện áp nhất định.
Với điện áp 110kV, thường dùng kiểu hai tầng, mỗi tầng chịu một nửa điện
áp (hình 27.17a). Mỗi tầng kiểu này có mạch từ riêng (I) và (II), có cuộn dây cao áp
riêng, mỗi cuộn chịu một nửa điện áp pha. Cuộn dây cao áp (BH) của mạch từ MII có
đầu vào nối với điện áp pha, phía cuối nối với mạch từ và cách điện với MI. Đầu cao
áp của cuộn dây ở mạch từ I nối với phía cuối của mạch từ MII và có điện áp bằng 1/2
điện áp pha. Phía hạ áp HH có hai cuộn a - x và aδ - xδ , một cuộn dùng cho đo lường,
một cuộn dùng cho bảo vệ. Hai cuộn bù (cb1) và (cb2) dùng để phân bố điện áp đều
trên hai cuộn cao áp như nhau nối tầng (hình 27.17a), điện áp pha cao áp sẽ phân bố
đều trên mỗi cuộn nếu phía thứ cấp không tải. Khi phía thứ cấp có tải, dòng điện tải
mạch thứ cấp đóng vai trò khử từ mạch từ MI, nên điện áp cao áp sẽ phân bố không
đều, cuộn cao áp trên MII sẽ có điện áp cao hơn. Vai trò của hai cuộn bù (cb1) và (cb2)
như sau: Hai cuộn dây bù đấu ngược cực tính, có số vòng như nhau. Ở trạng thái thứ
cấp không tải, s.đ.đ cảm ứng trên hai cuộn dây bù bằng nhau nên giữa chúng không có
dòng điện cân bằng. Khi có tải, dòng tải khử từ nên điện áp trên cuộn cao áp của MII
cao hơn, dẫn đến s.t.đ ở cuộn (cb2) cao hơn ở cuộn (cb1), sinh ra dòng điện cân bằng
chạy từ (cb2) tới (cb1). Dòng điện này khử từ mạch từ MII và từ hóa mạch từ MI, làm
cân bằng điện áp trên hai cuộn cao áp, do đó điện áp trên cuộn thứ cấp sẽ tỷ lệ với điện
áp pha.
Sơ đồ máy biến điện áp trên hình 27.17b hiện đại hơn và có nhiều ưu điểm
so với sơ đồ ở hình 27.17a. Loại này có một mạch từ, cách ly với đất. Các cuộn dây
được quấn trên hai trụ của mạch từ.Bố trí các cuộn dây trên hai trụ được cho ở hình
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 22
27.17c. Toàn bộ kết cấu được đỡ bởi trụ cách điện và ngâm trong dầu biến áp. Vai trò
của hai cuộn bù (II), mỗi cuộn quấn trên một trụ có vai trò như hai cuộn bù ở trường
hợp hình 27.17a. Các BU từ 110kV trở lên thường bị tác động của quá điện áp khí
quyển. Để quá điện áp này phân bố đều trên cuộn dây, người ta sử dụng màn chắn
(ЭK), được nối điện với điểm đầu và điểm cuối của cuộn dây cao áp (hình 27.17d)
Hình 27.17
Vỏ của loại máy biến áp cấp trung áp (đến 36kV) thường là vỏ kim loại, có
sứ xuyên đầu vào. Với loại BU có điện áp cao, vỏ của nó là sứ cách điện.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 23
27.2.3 Máy biến điện áp kiểu tụ phân áp
Kích thước của máy biến điện áp kiểu điện từ tỷ lệ với điện áp sơ cấp của nó.
Khi điện áp tăng, giá thành loại BU kiểu điện từ tăng nhanh vì cách điện cao. Máy
biến áp kiểu tụ phân áp cho điện áp cao có tính kinh tế hơn.
Hình 27.18
Trên hình 27.18 trình bày sơ đồ nguyên lý của một máy biến điện áp kiểu
này. Bộ phân áp gồm hai tụ C1 và C2 có thiết bị tải ba (TB) kết hợp dùng cho truyền
tin trong lưới điện. Để cung cấp đủ công suất cho đầu ra, người ta dùng một biến áp có
cuộn sơ cấp A1x, nối tiếp qua cuộn kháng (P) cộng hưởng với trị số tụ điện (C1 + C2)
và cuộn lọc cao tần (L) đấu song song với tụ C2 với điện áp khoảng 4 đến 12kV. Đầu
ra có hai cuộn dây: cuộn (a-x) dùng để cản dịu chống cộng hưởng sắt từ và ảnh hưởng
của quá trình quá độ.
Nhược điểm chính của loại biến điện áp kiểu phân áp bằng tụ điện là có khả
năng sinh ra quá điện áp cao khi có hiện tượng cộng hưởng sắt từ. Vì cuộn kháng phi
tuyến kết hợp với tụ điện nên có khả năng xảy ra cộng hưởng không những với sóng
cơ bản mà còn với cả các sóng hài, vì vậy sẽ gây ra nguy hiểm với cách điện.
27.2.4 Máy biến điện áp “kiểu mới”
27.2.4.1 BU phân áp kiểu tụ điện có khuếch đại
Loại BU kiểu này tránh được hiện tượng cộng hưởng sắt từ vì không sử dụng
máy biến điện áp điện từ sau khi phân áp mà dùng bộ khuếch đại. Sơ đồ nguyên lý của
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 24
loại này được cho ở hình 27.19. Điện áp sơ cấp Us được bộ tụ phân áp giảm xuống trị
số U
S
KU , KU là tỷ số phân áp và đặt vào đầu vào của bộ tiền khuếch đại 1.
Hình 27.19
Điện áp đầu ra của bộ tiền khuếch đại 1 sẽ được dẫn theo cáp đồng trục 2
đến bộ khuếch đại công suất 3, với nguồn nuôi 4. Đầu ra của bộ khuếch đại 3 được nối
với phía sơ cấp của máy biến áp cách ly 5, còn phía thứ cấp có hai cuộn dây, một cuộn
dùng cho đo lường, một cuộn dùng cho bảo vệ, với tổng công suất khoảng vài chục
vôn-ampe.
Ưu điểm của loại biến áp này là kết cấu đơn giản, làm việc trong quá trình
quá độ tương đối tốt. Hạn chế chính của loại này là công suất đầu ra thấp nên chỉ được
dùng cho các rơle số hoặc rơle tĩnh có công suất tiêu thụ bé (rơle điện cơ tiêu thụ 5 đến
10A, rơle tĩnh cơ 1VA, còn rơle số chỉ 0,1VA). BU kiểu tụ phân áp có khuếch đại đã
được chế tạo và sử dụng nhiều năm trong lưới điện cao áp.
27.2.4.2 Máy biến điện áp làm việc theo hiệu ứng POCKELS
Khi cho hai sóng ánh sáng chạy qua một tinh thể khúc xạ kép được đặt dưới
tác dụng của một điện trường E, ta có thể đo được góc lệch pha δ giữa hai sóng này
theo hiệu ứng điện quang tuyến tính POCKELS:
δ = Kđq . E. L
Trong đó:
Kđq : Hệ số điện quang
Kđq = 8,2 .10-6 rad/V.m đối với tinh thể thạch anh (quartz)
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 25
E : Cường độ điện trường trong tinh thể (V)
L : Chiều dài đường đi của ánh sáng trong tinh thể (m)
Trên hình 27.20 trình bày sơ đồ nguyên lý của loại BU này.
Hình 27.20
Bộ phận phân áp gồm tụ C1 và phần tử POCKELS với điện dung C2 được
đấu với điện áp cần đo US. Điện áp đặt lên phần tử 2 tạo trong tinh thể một điện trường
E, tỷ lệ với điện áp cần đo. Chùm ánh sáng từ nguồn sáng 3 được đưa qua bộ phân cực
4 để phân thành hai sóng quang lệch pha nhau một góc π/2 và chúng được chiếu qua
phần tử 2.
Dưới tác động của điện trường E, trong tinh thể của phần tử 2 sóng sẽ có tốc
độ lan truyền khác nhau làm tăng góc lệch pha giữa chúng, sau đó sẽ đi qua bản cực 5
có bề dày bằng 1/4 bước sóng để tiếp tục làm lệch pha thêm trước khi đưa đến bộ phận
phân tích 6. Độ sáng đầu ra ở bộ phân tích 6 tỷ lệ với góc lệch pha δ, vì vậy nó càng tỷ
lệ với điện áp được đo. Điốt quang 7 có chức năng biến đổi cường độ ánh sáng nhận
được từ bộ phân tích 6 thành tín hiệu điện áp, qua bộ khuếch đại 8 để cho điện áp UT
tỷ lệ với điện áp US.
Loại máy biến điện áp kiểu này có cấu trúc khá phức tạp nên phạm vi ứng
dụng còn giới hạn.
27.2.5 Khối lượng và tiêu chuẩn thí nghiệm Máy biến điện áp kiểu cảm ứng
27.2.5.1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài
- Quan sát tình trạng bề mặt vỏ máy.
- Kiểm tra sự phù hợp về thông số kỹ thuật của nhãn máy.
- Kiểm tra tình trạng các đầu nối đất.
- Kiểm tra sự đấu đúng của các đầu sơ cấp, thứ cấp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 26
- Kiểm tra cầu chì lắp ở phía cuộn dây sơ cấp, thứ cấp.
- Kiểm tra dầu và hạt chống ẩm.
27.2.5.2 Đo điện trở cách điện
1. Mục đích: Để đánh giá sơ bộ về tình trạng cách điện giữa các cuộn dây và
với vỏ của máy biến điện áp.
Các phép đo chính là: Cao - Σ + Vỏ + Đất
Hạ - Σ + Vỏ + Đất
2. Thiết bị đo: Mê gôm điện tử loại Kyoritsu 3121, Kyoritsu 3123 (Nhật),
Isol 5000, Isol 5003 (Pháp), S1-5010 (Mỹ).
Cuộn dây sơ cấp (cao thế): đo bằng mêgômet 2500V. Trị số điện trở cách
điện không quy định thành tiêu chuẩn.Tuy nhiên cần so sánh với số liệu của nhà chế
tạo hay máy cùng loại. Nếu không có, có thể tham khảo theo tiêu chuẩn “Bộ công
nghiệp nặng-năm1965”.
Điện trở cách điện (MΩ) ứng với các nhiệt độ (0C) U (đm) 10 20 30 40 50 60 70 80 3-10 900 450 225 120 64 36 16 12 20-35 1200 600 300 155 83 50 27 25
110-220 2400 1200 600 315 165 100 50 30
Cuộn dây thứ cấp (hạ thế): đo bằng mêgômet 500V hay 1000V. Điện trở
cách điện của cuộn thứ cấp cùng với các mạch điện nối vào nó ≥ 1MΩ.
3. Biện pháp an toàn: phép đo được thực hiện sau khi thiết bị được cách ly
hoàn toàn với hệ thống điện. Trong quá trình đo cũng như khi chưa xả hết điện tích tàn
dư tuyệt đối không chạm vào các đầu cuộn dây.
27.2.5.3 Đo trị số tổn thất điện môi (tgδ)
1. Mục đích: đánh giá chất lượng cách điện chính cuộn dây cao thế (sơ cấp)
của máy biến điện áp.
2. Thiết bị đo: các cầu đo Tgδ hiện có như : Biddle, Tettex, Doble…
Việc đo trị số tổn thất điện môi thực hiện với các máy biến điện áp từ 35kV
trở lên tuỳ theo yêu cầu của nhà chế tạo và khi giá trị đo điện trở cách điện đạt yêu
cầu.
Phép đo: Cao - ∑ + Vỏ + Đất
hoặc Cao - đầu Cx
tuỳ theo kết cấu của từng loại biến điện áp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 27
3. Biện pháp an toàn: Điện áp thí nghiệm thường dùng để đo hệ số tổn thất
điện môi là 10kV. Do đó, cần phải thực hiện các biện pháp an toàn: rào chắn xung
quanh khu vực thử, treo biển báo, cử người canh gác, cấm người và phương tiện đi vào
khu vực thử nghiệm.
4. Tiêu chuẩn áp dụng: Kết quả đo Tgδ so sánh với tiêu chuẩn và số liệu của
nhà chế tạo. Nếu không có thì có thể tham khảo theo “Tiêu chuẩn Ngành- năm 1987”:
Trị số Tgδ ở điện áp danh định (kV) Tên đối tượng được thử nghiệm và loại cách điện chính 35 110 150-220
Loại cách điện có dầu 2,5 2 1,5 Loại cách điện bằng bakelit 2,5 2 ---
27.2.5.4 Thử điện áp tăng cao tần số công nghiệp
1. Mục đích: sau khi máy biến điện áp đã được kiểm tra sơ bộ cách điện đạt
tiêu chuẩn thì đây là một hạng mục cuối có tính chất quyết định để đánh giá tình trạng
cách điện chính.
2. Thiết bị thử: các hợp bộ thử AИД- 70, PGK-70, xe công trình
Cách điện sơ cấp: đối với các máy biến điện áp đến 35kV (trừ các máy có
cách điện một đầu ra giảm nhẹ) việc thử nghiệm này là bắt buộc.
Phép thử: Cao - ∑ + Vỏ + Đất
Cách điện thứ cấp:
Phép thử: Hạ -∑+ Vỏ + Đất
3. Biện pháp an toàn:
Trước khi thí nghiệm cần kiểm tra xem xét bên ngoài, không có các hư hỏng
thấy được bằng mắt, không có các vật lạ trên máy, kết quả tất cả các hạng mục thí
nghiệm xác định chất lượng cách điện chính đo được trước đó là đạt yêu cầu.
Máy biến điện áp cần được tiếp địa vỏ máy trong khi tiến hành thí nghiệm.
Cần phải thực hiện các biện pháp an toàn, rào chắn xung quanh khu vực thử,
treo biển báo, cử người canh gác, cấm người và phương tiện đi vào khu vực thử
nghiệm.
Phải tuân thủ mọi qui định an toàn và hướng dẫn sử dụng thiết bị do nhà chế
tạo qui định.
4. Tiêu chuẩn áp dụng: TCN-1987 hoặc TCVN 6097:1996 giống
IEC186:1987.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 28
Điện áp thử nghiệm máy biến điện áp theo điện áp định mức (kV) (Thời gian thử 01 phút) Tiêu
chuẩn áp dụng 0,7 1,2 3
( 3,6 ) 6
(7,2) 10
(12,7) 15
(17,5) 20
(24) 35
(36) - - 22 29 38 49 58 85 TCN - - 12 19 29 43 - -
IEC 3 6 10 20 28 38 50 70 TCVN 3 6 10 20 28 38 50 70
27.2.5.5 Đo dòng điện không tải và thử chịu điện thế cách điện giữa các vòng dây
1. Mục đích: kiểm tra chất lượng các cuộn dây và lõi thép của máy biến điện
áp.
2. Thiết bị đo: các đồng hồ Vôn, Ampe CCX 0,5 hoặc 1,0; hợp bộ
MultiTester
3. Phương pháp đo: dòng điện không tải được đo bằng cách cho nâng dần
điện áp đến điện áp định mức vào cuộn dây thứ cấp và đo dòng điện. Thường thì cho
điện áp vào cuộn dây thứ cấp chính (cuộn đo lường) vì nó chịu ổn định nhiệt tốt hơn
cuộn dây thứ cấp phụ. Trong quá trình tăng điện áp cần theo dõi dòng điện từ hoá.
4. Tiêu chuẩn: Trị số dòng không tải không quy định, tuy nhiên cần so sánh
với số liệu của nhà chế tạo (chẳng hạn với loại biến điện áp của Nga thì dòng không tải
không vượt quá 20% so với xuất xưởng), hoặc so sánh với máy cùng loại, không được
quá phạm vi độ chính xác đo lường.
Sơ đồ đo:
Thử chịu điện thế cách điện giữa các vòng dây: đưa điện áp (tần số 50Hz)
bằng 1,3 lần điện áp định mức. Trong quá trình tăng điện áp cần theo dõi dòng điện
kích từ có thể lớn làm quá tải biến áp tự ngẫu điều chỉnh.
Sau khi thực hiện các phép thử trên đạt yêu cầu, cần thiết thực hiện đóng
điện xung kích máy biến điện áp 03 lần ở điện áp định mức.
5. Biện pháp an toàn:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 29
Khi đo dòng không tải cũng như khi thử cách điện vòng và đóng điện xung
kích máy phía cuộn dây sơ cấp sẽ có điện áp cao, do đó máy biến điện áp cần được
tiếp địa vỏ máy trong khi tiến hành thí nghiệm.
Cần phải thực hiện các biện pháp an toàn, rào chắn xung quanh khu vực thử,
treo biển báo, cử người canh gác, cấm người và phương tiện đi vào khu vực thử
nghiệm.
27.2.5.6 Đo điện trở một chiều cuộn dây
1. Mục đích: kiểm tra chất lượng các mối hàn tiếp xúc, các mối nối liên lạc
giữa các khối của máy nhiều tầng, các đầu cực đưa ra ngoài của cuộn dây máy biến
điện áp. Phép đo được thực hiện cho cả các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp.
2. Thiết bị đo: các máy đo như P333T, OM 22, Multi Amp.
3. Tiêu chuẩn: Giá trị điện trở một chiều của cuộn dây so với số liệu xuất
xưởng hoặc với máy cùng loại và các pha khác không được sai lệch hơn 2-5%.
4. Biện pháp an toàn: cần tuyệt đối tuân thủ các qui định an toàn và hướng
dẫn sử dụng của thiết bị đo.
27.2.5.7 Đo tỷ số biến áp
1. Mục đích: kiểm tra xem tỉ số biến đổi có phù hợp với các số liệu lý lịch
máy và yêu cầu thiết kế không. Hạng mục này thực hiện trong thí nghiệm lắp mới.
2. Thiết bị đo:
Thiết bị thí nghiệm khi đo bằng phương pháp Vôn - Vôn: Tự ngẫu một pha
0-250V. Trong trường hợp điện áp đầu ra quá nhỏ, không đảm bảo độ chính xác của
phép đo, có thể dùng thêm tạo áp 200/600V để tăng điện áp đầu vào, 02 đồng hồ Vôn
CCX 0,5 hoặc 1,0 có thang đo phù hợp (thường là 0- 600V).
Các thiết bị đo tỉ số biến áp chuyên dùng: TR800 (Multi Amp), TTR (AVO),
Các hợp bộ Vôn - Ampe có đặc tính phù hợp như Multi Tester.
3. Phương pháp đo:
Đối với những máy biến điện áp 1 pha, việc kiểm tra tỉ số biến đổi khá đơn
giản. Dùng tự ngẫu đưa điện áp vào cuộn dây sơ cấp phía điện áp cao của máy biến
điện áp, trị số của điện áp cho vào được đo bằng vonmet cấp chính xác 0,5 hoặc 1,0.
Các đầu cuộn dây thứ cấp phía điện áp thấp được đấu vônmét có cùng cấp chính xác
nhưng có giới hạn đo nhỏ hơn. Tỉ số giữa các chỉ số của 2 vônmet tương ứng với tỉ số
biến đổi của máy biến điện áp đó.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 30
Đối với máy biến điện áp 3 pha, ở phía cuộn dây sơ cấp và thứ cấp đều có
đầu dây trung tính kéo ra ngoài, thì có thể đo tỉ số biến đổi như máy biến điện áp 1
pha, bằng cách cho điện áp vào lần lượt từng pha và điểm trung tính
Đối với máy biến điện áp 3 pha năm trụ hoặc máy biến điện áp có 3 pha rời
(mạch từ riêng), vì cuộn dây đấu tam giác hở được đấu bên trong máy và chỉ kéo ra
ngoài có 2 đầu dây a1(aД) và x1(xД) nên khi đo tỉ số biến đổi cần đấu tắt hai pha với
điểm trung tính và cho điện áp vào một pha phía sơ cấp.
Trường hợp đo tỉ số biến áp bằng các thiết bị đo chuyên dùng thì cách đấu
nối cơ bản vẫn như trên, tuy nhiên cần nắm vững hướng dẫn sử dụng của thiết bị đo.
4. Biện pháp an toàn:
Máy biến điện áp cần được tiếp địa vỏ máy trong khi tiến hành thí nghiệm.
Cần phải thực hiện các biện pháp an toàn: rào chắn xung quanh khu vực thử,
treo biển báo, cử người canh gác, cấm người và phương tiện đi vào khu vực thử
nghiệm.
Phải tuân thủ mọi qui định an toàn và hướng dẫn sử dụng thiết bị đo do nhà
chế tạo qui định.
5. Tiêu chuẩn áp dụng:
Sai số tỉ số biến áp được tính theo công thức:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 31
∆K% = 100×−
KdoKdoKdm
Sai số này được so sánh với số liệu xuất xưởng, nằm trong giới hạn cấp
chính xác của thiết bị.
Tuy nhiên hạng mục này chỉ kiểm tra sai số tỉ số biến khi không tải và ở điện
áp thấp nên chỉ mang tính kiểm chứng như đã nêu ở phần mục đích.
27.2.5.8 Kiểm tra sai số điện áp và góc pha
1. Yêu cầu: Hạng mục này thực hiện trong thí nghiệm lắp mới hoặc khi có
yêu cầu trong thí nghiệm định kỳ.
2. Thiết bị kiểm tra: các thiết bị kiểm định mẫu hiện có tại phân xưởng Đo
lường.
3. Tiêu chuẩn áp dụng: TCVN 6097-1996, IEC 186-1987
Tại bất kỳ giá trị điện áp trong phạm vi từ 80% đến 120% điện áp danh định,
giá trị tải trong phạm vi từ 25% đến 100% tải danh định ở hệ số công suất bằng 0,8
cảm kháng. Sai số điện áp và sai số góc của TU không được vượt quá các giá trị quy
định trong bảng sau:
Sai số góc (±) Cấp chính xác Sai số điện áp (± %) Phút Centi Radian 0,1 0,1 5 0,15 0,2 0,2 10 0,3 0,5 0,5 20 0,6 1,0 1,0 40 1,2 3,0 3,0 Không qui định Không qui định
Trong phạm vi từ 5% điện áp danh định và ở điện áp danh định nhân với hệ
số điện áp danh định (1,2; 1,5 hoặc 1,9) và giá trị tải trong phạm vi từ 25% đến 100%
tải danh định ở hệ số công suất bằng 0,8 cảm kháng. Sai số điện áp và sai số góc của
TU dùng trong mạch bảo vệ không được vượt quá các giá trị quy định trong bảng sau:
Sai số góc (±) Cấp chính xác Sai số điện áp Phút Centi Radian
3P 3,0 120 3,5 6P 6,0 240 7,0
Tại 2% điện áp danh định và giá trị tải trong phạm vi từ 25% đến 100% tải
danh định ở hệ số công suất bằng 0,8 cảm kháng. Sai số điện áp và sai số góc của TU
dùng trong mạch bảo vệ cho phép lớn hơn 2 lần giá trị quy định trong bảng 2.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 32
27.2.5.9 Kiểm tra cực tính
1. Mục đích: kiểm tra đúng cực tính và các ký hiệu đầu dây ra.
2. Thiết bị thử:
Gavanomet chỉ không hoặc Đồng hồ vạn năng kim có thang đo mV, V(DC)
Pin 1,5V hoặc nguồn một chiều tương đương.
Các hợp bộ đo tỉ số biến chuyên dùng như: TR800, TTR …
3. Phương pháp:
Đối với phương pháp xung một chiều :Dùng nguồn pin tạo xung dòng điện
một chiều phía cuộn dây sơ cấp và dùng điện kế hoặc vạn năng kim để kiểm tra các
đầu dây phía thứ cấp như hình vẽ sau:
Khi sử dụng các thiết bị chuyên dùng để đo tỉ số biến đổi thì kết hợp kiểm tra
cực tính theo hướng dẫn sử dụng của các thiết bị trên.
27.2.5.10 Thử dầu cách điện
Được tiến hành cho các máy biến điện áp dầu 35kV trở lên và theo yêu cầu
của nhà chế tạo.
Tiêu chuẩn dầu được áp dụng theo tiêu chuẩn của nhà chế tạo hoặc theo tiêu
chuẩn về dầu máy biến áp trong TCN-1987.
27.2.5.11 Tài liệu tham khảo
Quy phạm khối lượng và tiêu chuẩn thí nghiệm thiết bị điện - Bộ công
nghiệp nặng 1965.
Khối lượng và tiêu chuẩn thử nghiệm, nghiệm thu bàn giao thiết bị điện
(Tiêu chuẩn Ngành - Bộ năng lượng 1987)
Tiêu chuẩn TCVN 6097-1996, IEC 186-1987.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 33
27.2.6 Khối lượng và tiêu chuẩn thí nghiệm Máy biến điện áp kiểu tụ
27.2.6.1 Kiểm tra tình trạng bên ngoài
- Quan sát tình trạng bề mặt vỏ máy.
- Kiểm tra sự phù hợp về thông số kỹ thuật của nhãn máy.
- Kiểm tra tình trạng các đầu nối đất.
- Kiểm tra sự đấu đúng của các đầu sơ cấp, thứ cấp.
- Kiểm tra cầu chì lắp ở phía cuộn dây sơ cấp, thứ cấp.
- Kiểm tra chỉ thị dầu.
27.2.6.2 Đo điện trở cách điện
Thiết bị thí nghiệm: Mê gôm điện tử loại Kyoritsu 3121, Kyoritsu 3123
(Nhật), Isol 5000, Isol 5003 (Pháp), S1-5010 (Mỹ).
27.2.6.3 Đo điện trở một chiều cuộn dây hạ thế
Thiết bị thí nghiệm: các máy đo như P333T, OM 22, Multi Amp
27.2.6.4 Kiểm tra tỉ số biến
- Sử dụng phương pháp V-V. Tiến hành đưa điện áp cao vào phía đầu cao
thế của máy biến điện áp và đo điện áp phía hạ áp.
- Sử dụng các cầu đo tỷ số biến chuyên dụng như TR800+ Adapter ..v.v.
27.2.6.5 Kiểm tra cực tính
- Sử dụng phương pháp xung một chiều (tương tự như phần kiểm tra cực
tính của máy biến dòng điện
27.2.6.6 Đo điện dung và tổn thất điện môi của các tụ điện phân áp
Thiết bị thí nghiệm: các cầu đo Tgδ hiện có như : Biddle, Tettex, Doble…
Do cấu tạo của các loại Máy biến điện áp mà ta có các phương pháp đo điện
dung và tgδ đối với từng loại cụ thể như sau:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 34
Giới thiệu các loại biến điện áp kiểu tụ đo được điện dung Cx và tgδ
Kiểu TEVF 115 HX - Nhà chế tạo HAEFELY TRENCH
1- Cuộn kháng bù
2- Biến áp trung gian
3- Mạch lọc
4- Mỏ phóng
5- Đầu ra thứ cấp
6- Mạch từ
7- Dao nối đất mạch cao thế
8- Cuộn cản và mỏ phóng
9- Cuộn cản, mỏ phóng và dao
nối đất.
Phương pháp đo:
Đối tượng đo U (kV) HV đưa vào Sơ đồ đo Ghi chú C1 10 A GST C2 02 CAR CST
Đóng dao (7) và tách rời đầu CAR.
Tiêu chuẩn: Cđo = ( -5%, +10% ) Cđm , Tgδ ≤ 0,35 % Kiểu TEIMF 500 - Nhà chế tạo HAEFELY TRENCH
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 35
Phương pháp đo:
Đối tượng đo U (kV) HV đưa vào LV đưa vào Nối đất Sơ đồ đo
C1-3 10 B D A, F GSTg C1-2 10 B D A, F UST C1-1 10 D B A, F GSTg C2 02 F -- A GST
Kiểu CCV 525 - Nhà chế tạo ALSTOM
C1 (C11, C12) ; C2: Tụ phân áp
C: Khối truyền tải ba
L: Cuộn kháng
E: Mạch giới hạn điện áp
GSMT: Dao nối đất
D: Mạch cản dịu
N: Đầu điện áp thấp của biến áp trung
gian
HF: Đầu điện áp thấp của tụ phân áp
T: Nối đất
Phương pháp đo:
Đối tượng đo
U (kV) HV đưa vào LV đưa
vào Nối đất Sơ đồ đo Ghi chú
C12 10 B A GSMT, HF UST C11 10 B A GSMT, HF GSTg
C2 02 HF -- GSMT GST
Đóng dao GSMT, tách rời
đầu HF và N
Tiêu chuẩn: Cđo = (-5%, +10% ). Cđm và Tgδ ≤ 0,5 %
CÁC KIỂU MÁY ĐO ĐƯỢC CX
Thực tế do ảnh hưởng của dòng rò qua cách điện của biến áp trung gian nên
giá trị đo Tgδ theo sơ đồ UST có thể là không chính xác và có trị số âm mặc dù trị số
C là đúng. Nếu chuyển qua sơ đồ GST thì trị số đo là dương và theo kinh nghiệm thì
Tgδ < 1%, tuy nhiên trị số này chỉ mang tính chất tham khảo.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 36
Kiểu CPA 123 - Nhà chế tạo ABB
A: Đầu cao thế
d1-d2: Mạch cản dịu
L: Đầu điện áp thấp (nối tải ba)
Kiểu CCV 123 - Nhà chế tạo GECALSTHOM C: Khối truyền tải ba
L: Cuộn kháng
E: Mạch giới hạn điện áp
P: Sơ cấp biến áp trung gian
S: Thứ cấp biến áp trung gian
D: Mạch cản dịu
HF: Đầu điện áp thấp của tụ phân áp (nối
tải ba )
T: Nối đất
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 37
Kiểu VCU 123 - Nhà chế tạo KONCAR (Croatia)
C1, C2: Tụ điện áp cao và thấp
I: Mỏ phóng
P: Trở kháng
T: Biến áp trung gian
F: Mạch cản dịu
A: Đầu cao áp
N: Đầu điện áp thấp
HF: Đầu đến tải ba
Kiểu CVE 145 - Nhà chế tạo CG (India)
C1, C2: Tụ điện áp cao và thấp
A: Đầu cao thế
L: Trở kháng
Tr: Biến áp trung gian
Zd: Mạch cản dịu
V: Varistor
F: Cầu chì
Lk : Cáp nối đất
f-g : Cuộn dây thứ cấp phụ
NHF: Đầu hạ thế nối tải ba
G: Mỏ phóng bảo vệ NHF
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 38
Kiểu OTCF 123.IM - Nhà chế tạo RITZ
1- Đầu cao thế
2- Điện kháng
3- Biến áp trung gian
4- Nối đất
5- Thiết bị giám sát cộng hưởng sắt từ
6- Điện trở
7- Đầu nối tải ba
8- Mạch bảo vệ quá điện áp
9- Đầu thứ cấp
10- Cầu nối
11- Dao nối đất
12- Cuộn cản và mỏ phóng bảo vệ
đầu tải ba
CÁC KIỂU MÁY KHÔNG ĐO ĐƯỢC Cx
A: Đầu cao thế
HF: Đầu nối đến tải ba
N: Đầu điện áp thấp cuộn sơ cấp
biến áp trung gian
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 39
Kiểu KGT 125 - Nhà chế tạo EMEK (Turkey)
U: Đầu cao thế
C1: Tụ sơ cấp
C2: Tụ điện thứ cấp
R: Trở kháng
TR: Biến áp trung gian
SC: Mạch bảo vệ
AF: Bộ lọc nhiễu
ST: Đầu thứ cấp
D: Cuộn cản
E: Dao nối đất
S: Mỏ phóng
LVT-A: Đầu điện áp thấp nối tải ba
Kiểu WN 145- Nhà chế tạo ABB (India)
A: Đầu cao thế
B: Mỏ phóng
C: Cuộn kháng cao tần
D: Cuộn sơ cấp
E: Cuộn thứ cấp
F: Cầu chì
HF: Đầu đến tải ba
N: Nối đất
R: Điện trở
Z: Mạch lọc
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 28 Tủ đóng cắt và máy cắt trung áp
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
28 Tủ đóng cắt trung áp, Máy cắt và rơle bảo vệ ...................................................... 1
28.1 Khái niệm chung........................................................................................... 1 28.2 Tủ đóng cắt trung áp ..................................................................................... 1 28.3 Thử nghiệm thiết bị đóng cắt. ....................................................................... 3
28.3.1 Đo điện trở cách điện............................................................................. 4 28.3.2 Thử điện cao áp một chiều..................................................................... 6 28.3.3 Thử điện cao áp xoay chiều ................................................................... 6 28.3.4 Thử nghiệm tổn hao điện môi (tgδ)........................................................ 7 28.3.5 Đo điện trở tiếp xúc của máy cắt............................................................ 7 28.3.6 Phân tích thời gian chuyển động của máy cắt......................................... 7
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
28 Tủ đóng cắt trung áp, Máy cắt và rơle bảo vệ
28.1 Khái niệm chung
Thuật ngữ "tủ đóng cắt" thường dùng để chỉ các tổ hợp khí cụ điện phân phối
dạng môđun hoặc kết cấu dạng khối. Tuy có cùng tên gọi nhưng ở các cấp khác nhau,
các tủ đóng cắt có những đặc thù riêng về vật lý, kỹ thuật, được thể hiện qua các tiêu
chuẩn quy định của các hãng chế tạo thiết bị điện.
28.2 Tủ đóng cắt trung áp
Là tổ hợp các khí cụ điện đóng cắt và các khí cụ điện phụ trợ khác, nằm
trong tủ kín, được bọc kim loại ở dạng tấm (trừ trường hợp cần thông gió trên nóc
hoặc có cửa để kiểm tra).
Cấu tạo chính của tủ đóng cắt là các mạch điện lực đầu vào và đầu ra, các
khí cụ đóng cắt và cách ly, đầu nối, các thiết bị điều khiển bảo vệ và phụ trợ. Điện áp
định mức và mức độ cách điện của các tủ đóng cắt bọc kim loại được trình bày ở bảng
28.2.
Bảng 28.1 Phân loại tủ máy cắt hợp bộ theo ANSI
Bảng đóng lực Tủ máy cắt vỏ kim loại
Thanh dẫn kim loại Mạch bảo vệ Mạch động lực
Vỏ kim loại Không phân đoạn Điều khiển kin hai chiều
Dạng kín
Cầu dao kiểu kín Panen đặt thẳng đứng Mặt trước có điện Tủ máy cắt cho trạm
Có phân đoạn Bàn điều khiển Mặt trước không có điện
Máy cắt hạ áp Cách ly các pha Bàn điều khiển kép Bàn hai chiều
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Bảng 28.2 Mức cách điện định mức của thiết bị đóng cắt hợp bộ vỏ kim loại
(Theo IEC 694)
Điện áp chịu xung sét định mức (trị số đỉnh)
Danh sách 1 Danh sách 2
Điện áp chịu tần số nguồn định mức trong
1 phút (hiệu dụng)
Điện áp định mức (hiệu dụng)
(kV)
Pha - Đất Pha - Pha
Qua khí cụ mở
(kV)
Qua khoảng
cách điện cách qua
khí cụ mở (kV)
Pha - Đất Pha - Pha Qua khí cụ mở
(kV)
Qua khoảng
cách cách điện u,
(kV)
Pha - Đất Pha - Pha Và qua
khí cụ mở
(kV)
Qua khoảng
cách cách điện
(kV)
3,6 20 23 40 46 10 12 7,2 40 46 60 70 20 23
12,0 60 70 75 85 28 32 17,5 75 85 95 110 38 45 24,0 95 110 125 145 50 60 36,0 145 165 175 195 70 80
28.2.1 Đặc điểm kết cấu
Tủ đóng cắt là danh từ chung để chỉ các tổ hợp thiết bị đóng cắt, chuyển
mạch, cách ly, bảo vệ, điều chỉnh, đo lường cùng các thiết bị phụ trợ kèm theo. Dùng
cho quá trình phát, truyền tải và phân phối điện năng. Các thiết bị điện ở các cấp khác
nhau có những điểm đặc thù riêng. Điều này rất quan trọng cho quá trình vận hành,
bảo dưỡng, sửa chữa và sẽ được đề cập cụ thể ở các phần sau.
1. Tủ đóng cắt bọc kim loại
Có loại đặt trong nhà và loại đặt ngoài trời, với các máy cắt U = 3 ÷ 35kV, I
= 1200 ÷ 3000A, dung lượng cắt S = 75 ÷ 1000 MVA. Loại thiết bị này có những đặc
điểm sau:
+ Thiết bị đóng cắt, cách ly có thể dễ dàng tháo rời khỏi tủ để cách ly,
thử nghiệm kể cả trường hợp tủ ở trạng thái vận hành.
+ Thanh góp đầu vào và đầu nối được cách ly.
+ Toàn bộ các phần động mang điện được bọc kín và phần bọc kim loại
được nối đất.
+ Các tiếp điểm phía đầu vào và đầu ra có buồng dập hồ quang và liên
động lẫn nhau.
+ Có phần liên động cơ khí đảm bảo an toàn khi tháo lắp và vận hành.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
+ Lối vào của máy cắt có đủ không gian để lắp đặt các rơ le bảo vệ các
thiết bị phụ trợ khác.
+ Các thiết bị và thanh toán phía thứ cấp được ngăn cách với phía sơ
cấp bằng các tấm ngăn kim loại có nối đất.
+ Các thiết bị phía sơ cấp như: thanh dẫn, máy biến điện áp... đều được
bọc kín bởi các tấm kim loại có nối đất.
2. Tủ cắt cách ly bọc kim loại
Có loại đặt trong nhà và loại đặt ngoài trời, có thể có cầu chì lực, điện áp từ
3 đến 35kV, dòng điện 1200A. Loại tủ này có các đặc điểm sau:
+ Giữa thanh dẫn sơ cấp và đầu nối lối vào không được cách ly.
+ Thiết bị cách ly là bộ cắt loại có thể tháo rời hoặc loại cố định.
+ Trong tủ có thể có các máy biến điện áp, biến dòng điện, mạch điều
khiển và các thiết bị phù trợ khác.
3. Tủ đóng các loại cố định, kết cấu khối
Có loại đặt trong nhà và loại đặt ngoài trời. Có máy cắt điện áp từ 15 đến
35kV, dòng điện từ 1200 đến 5000A. Đặc điểm của loại tủ này như sau:
+ Máy cắt được lắp cố định.
+ Tải dài hạn của các lộ phù hợp với nhu cầu và năng lực của máy cắt.
+ Các pha của lối vào tách biệt nhau và được bọc kín bởi vỏ kim loại.
+ Có bộ dao cách ly 3 cực nối với máy cắt
+ Có bộ biến điện áp và biến dòng điện
+ Có mạch điều khiển, bộ nối đất và các thiết bị phụ trợ khác.
28.3 Thử nghiệm thiết bị đóng cắt.
Thông thường hệ thống cách điện của các tủ đóng cắt vỏ kim loại được thiết
kế cho tuổi thọ cỡ 30 năm, nhưng vì điều kiện môi trường, nhất là những nơi ẩm ướt,
bụi bẩn thì tuổi thọ của cách điện bị suy giảm, đôi khi dẫn đến sự cố. Vì vậy việc bảo
dưỡng cách điện và thử nghiệm nó là vấn đề quan trọng.
Điện áp thử nghiệm có thể là điện xoay chiều hoặc một chiều. Trước khi thử
nghiệm điện cao áp, điều đầu tiên là phải đo điện trở cách điện xem có bị chạm - chập
gì không. Với máy cắt chỉ tiến hành thử ngghiệm khi biết chắc chắn là máy cắt đóng
cắt bình thường, không bị hỏng hóc.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Trình tự thử nghiệm như sau:
+ Đo điện trở cách điện
+ Thử cao áp (DC hoặc AC)
+ Đo góc tổn hao điện môi
+ Thử nghiệm điện trở tiếp xúc của tiếp điểm
+ Thử nghiệm thời gian tác động của máy cắt.
28.3.1 Đo điện trở cách điện
Điện trở cách điện thường được đo bằng mêgôm kế. Thực chất của phép đo
này là đặt một điện áp một chiều (cỡ từ 500 đến 5000V) lên cách điện để xác đinh trị
số điện trở cách điện. Cần lưu ý rằng phép thử này thường cho trị số cách điện thấp vì
có nhiều mạch nhánh song song. Đôi khi cách điện có độ bền điện thấp những vẫn cho
điện trở cách điện cao. Kết quả của phép đo này chủ yếu là dùng để kiểm chứng chứ
không biểu hiện độ bền cách điện. Sơ đồ đo cách điện của máy cắt được mô tả ở hình
28.1.
Hình 28.1 Sơ đồ đo điện trở cách điện của máy cắt ở trạng thái mở
Bảng 28.3 Giá trị thử nghiệm cao áp xoay chiều
Điện áp vận hành định mức
(V)
Điện áp thử nghiệm tại nhà máy AC
(V)
Điện áp thử nghiệm bảo dưỡng AC
(V) 240 1.500 1.130 480 2.000 1.500 600 2.200 1.650
2.400 15.000 11.300 4.160 19.000 14.250 7.200 26.000 19.500 13.300 36.000 27.000 14.400 50.000 37.500 23.000 60.000 45.000 34.500 80.000 60.000
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
Bảng 28.4 Giá trị thử nghiệm bảo dưỡng chiều
Điện áp vận hành định mức (V)
Điện áp 1 chiều thử nghiệm trong 1 phút (V)
240 1600 480 2100 600 2300
2.400 15900 4.160 20100 7.200 27600
13.800 38200 23.000 63600 34.500 84800
Hình 28.2 Sơ đồ thử nghiệm cao áp máy cắt ở trạng thái đóng
Hình 28.3 Sơ đồ nối dây phương pháp thay thế
Khi đo điện trở cách điện, nên tháo các thiết bị phụ ra khỏi mạch như: biến
điện áp, van chống sét.
Đo điện trở cách điện của máy cắt được thực hiện ở trạng thái đóng và mở
theo quy trình sau:
1. Máy cắt mở: Nối đầu cao áp của mêgôm kế với cực 1 (hình 28.1), còn
toàn bộ các cực khác được nối đất và nối với cực đất của mêgôm kế. Sau khi đo, lập
lại tương tự với các cực từ 2 đến 6.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
2. Máy cắt đóng: Lúc này các cực 1 và 2, 3 và 4, 5 và 6, được nối bên trong
(vì tiếp điểm đóng). Nối đầu cao áp của mêgôm kế với cực 1 (hoặc hai) còn cực 3 và 5
nối với nhau và nối đất. Quy trình được lập lại với cực 3 và cực 5.
3. Thanh góp: nối thanh góp pha thứ nhất với đầu cao áp của thiết bị đo, còn
hai pha còn lại nối nối đất và nối với cực đất của thiết bị đo. Quy trình được lại lại với
pha thứ hai và pha thứ ba. Ngoài ra còn đo điện trở cách điện giữa hai pha; pha thứ
nhất và pha thứ hai, pha thứ hai và pha thứ ba, pha thứ ba và pha thứ ba và pha thứ
nhất.
28.3.2 Thử điện cao áp một chiều
Thường thì thử điện cao áp một chiều chỉ dùng cho các thiết bị một chiều.
Với thiết bị điện xoay chiều chỉ tiến hành khi khó tìm được nguồn cao áp xoay chiều.
Thử nghiệm điện áp cao được tiến hành cho máy cắt và hệ thanh góp. Khâu thử
nghiệm này xác định tình trạng cách điện của tủ đóng cắt. Với tủ cao áp xoay chiều,
việc thử nghiệm bằng điện cao áp một chiều không được ưa chuộng vì điện cao áp
một chiều không gây ra những hiện tượng như điện cao áp xoay chiều đối với cách
điện trong quá trình vận hành. Mặt khác điện cao áp một chiều lại sinh ra hiện tượng
vầng quang, nhất là tại các góc, cạnh nhọn của mạch vòng dẫn điện, đặc biệt ở các
thiết bị cũ. Vì vậy không nên thử điện cao áp một chiều với các thiết bị này. Quy trình
thử nghiệm điện cao áp một chiều cũng được mô tả tương tự như ở điện áp cao áp
xoay chiều. Trong bảng 28.4 trình bày trị số điện áp định mức của thiết bị và trị số
điện áp thử nghiệm 1 phút.
Trước khi thử nghiệm, thiết bị cần được lau chùi sạch sẽ. Vì độ ẩm và nhiệt
độ ảnh hưởng nhiều đến độ cách điện vì thế nên ghi lại 2 thông số này để hiệu chỉnh
kết quả thử nghiệm.
28.3.3 Thử điện cao áp xoay chiều
Phần thử nghiệm này được tiến hành sau khi đã thử xong đo cách điện và
làm vệ sinh cách điện. Giá trị điện áp thử nghiệm khi bảo dưỡng nên lấy khoảng 75%
điện áp thử nghiệm khi xuất xưởng ở nhà máy chế tạo. Bảng 28.3 cung cấp các số liệu
này (với thời gian thử nghiệm 1 phút)
Thử nghiệm điện cao áp xoay chiều được thực hiện với máy cắt ở trạng thái
mở và cả trạng thái đóng. Hạng mục thử nghiệm này chỉ tiến hành sau cùng, có nghĩa
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
là sau khi bảo dưỡng, sửa chữa, làm sạch và sau khi đo điện trở cách điện đạt tiêu
chuẩn. Sơ đồ thử nghiệm ở hình 28.2.
Trình tự thử nghiệm như sau:
1. máy cắt mở: Nối đầu cao áp với cực 6, còn tất cả các cực khác (4 và 2)
được nối đất. Điện áp thử nghiệm theo bảng 28.3. sau đó trình tự trên được lập lại cho
các tổ hợp cực còn lại phía đầu ra (số chẵn) và phía đầu vào (số lẻ).
2. Máy cắt đóng: Lúc này các cực trong một pha được nối bên trong với
nhau. Đưa điện cao áp vào một pha, còn hai pha kia nối đất, rồi nâng điện áp đến trị số
thử nghiệm khi bảo dưỡng (bảng 28.3). trình tự được lập lại với hai pha còn lại.
3. Thử nghiệm thanh góp: Nối đầu cao áp vào một pha, còn nối đất hai pha
kia. Tăng điện áp đến trị số thử nghiệm với thời gian một phút duy trì. Quá trình được
lập lại với hai pha còn lại.
28.3.4 Thử nghiệm tổn hao điện môi (tgδ)
Hạng mục thử nghiệm này rất hữu ích để phát hiện ra dấu hiệu hư hỏng cách
điện. So sánh trị số góc tổn hao điện môi sau mỗi năm cho ta thấy tình trạng già hóa
dần dần của cách điện. Cần lưu ý rằng khi đo góc tổn hao điện môi phải tiến hành
trong cùng một điều kiện nhiệt độ và độ ẩm vì hai nhân tố này ảnh hưởng lớn đến tgδ.
28.3.5 Đo điện trở tiếp xúc của máy cắt
Trong quá trình đóng cắt, tiếp điểm động và tiếp điẻm tĩnh thường bị hồ
quang hủy hoại. Nếu tiếp điểm không được bảo dưỡng định lỳ, tiếp xúc điện sẽ không
tốt và khả năng làm việc giảm sút nhiều. Mặt khác, quá trình oxy hóa cũng làm xấu
máy cắt. Vì vậy việc kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ là cần thiết. Điện trở tiếp xúc của
tiếp điểm được đo giữa 2 cực một pha của máy cắt khi nó ở trạng thái đóng. Với máy
cắt trung và cao áp, nên đo điện trở tiếp xúc bằng dòng một chiều từ 100A trở lên. Nếu
dòng điện lớn thì kết quả đo tin cậy hơn. Trị số điện trở cỡ micrô ôm (µΩ). Với máy
cắt không khí loại 15kV, điện trở tiếp xúc cỡ 200 ÷ 250µΩ. Sau khi có kết quả đo cả 3
pha, có thể đánh giá của thiết bị tương tự. Nếu điện trở giữa các pha khác nhau quá
50% thì cần có kế hoạch thay thế.
28.3.6 Phân tích thời gian chuyển động của máy cắt
Hạng mục thử nghiệm này luôn được tiến hành cho các máy cắt trung và cao
áp từ 35kV trở lên, để phát hiện ra các vấn để trục trực của cơ cấu truyền động. Việc
thử nghiệm được thực hiện nhờ bộ phân tích thời gian chuyển động bằng cơ hoặc bằng
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
điện tử. Ngày nay bộ phân tích thời gian bằng điện tử được thay thế bộ cơ khí. Với
phép thử này ta có được thông tin về đặc tính thời gian của cơ cấu truyền động. Vận
tốc và vận tốc cắt, độ bật của tiếp điểm, đồng bộ đóng cắt, tổng thời gian đóng và cắt,
thời gian tác động, quá trình cắt, quá trình đóng. Qua các thông tin này, có thể đánh
giá chức năng hoạt động và tiến hành những hiệu chỉnh cần thiết. Hạng mục thử
nghiệm này thường tiến hành trong quá trình bảo dưỡng và thường kỳ khoảng 3 năm
một lần.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 31 Thí nghiệm các trang bị an toàn điện
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
29 Thiết bị phân phối và đóng cắt ngoài trời cao áp.................................................. 1
29.1 Các định nghĩa và các đặc tính điện của khí cụ đóng cắt .............................. 1 29.2 Dao cách ly và cầu dao nối đất...................................................................... 7
29.2.1 Dao cách ly quay ................................................................................... 7 29.2.2 Dao cách ly một trụ, tiếp điểm đóng mở ................................................ 9 29.2.3 Dao cách ly hai trụ đứng, cắt ở giữa..................................................... 12 29.2.4 Cầu dao nối đất một trụ........................................................................ 14 29.2.5 Cơ cấu thao tác của dao cách ly và cầu dao nối đất .............................. 15
29.3 Cầu dao cao áp............................................................................................ 16 29.4 Máy cắt cao áp............................................................................................ 16
29.4.1 Khái niệm chung.................................................................................. 16 29.4.2 Máy cắt dầu ......................................................................................... 19 29.4.3 Máy cắt ít dầu...................................................................................... 21 29.4.4 Máy cắt không khí nén......................................................................... 23 29.4.5 Máy cắt khí SF6 .................................................................................. 27 29.4.6 Máy cắt chân không............................................................................. 32 29.4.7 Máy cắt tự sinh khí .............................................................................. 37 29.4.8 Máy cắt điện từ.................................................................................... 38
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
29 Thiết bị phân phối và đóng cắt ngoài trời cao áp
29.1 Các định nghĩa và các đặc tính điện của khí cụ đóng cắt (Xem công bố
50 (441) IEC và IEC 694-1980)
Dao cách ly là thiết bị đóng cắt cơ khí, ở vị trí mở tạo nên khoảng cách cách
điện. Chúng có khả năng mở hoặc đóng mạch nếu dòng điện đóng mở không đáng kể
hoặc sự biến thiên điện áp giữa các đầu cực không đáng kể. Trong điều kiện làm việc
bình thường và bất thường (ngắn mạch), dao cách ly có thể cho dòng điện chạy qua
trong thời gian quy định. Dòng điện không đáng kể có trị số ≤ 0,5A. Chúng gồm dòng
điện nạp có tính chất điện dung của sứ xuyên, thanh góp, chỗ nối, đoạn cáp rất ngắn và
dòng điện của máy biến áp.
Khoảng cách cách điện là khoảng cách trong chất khí hoặc chất lỏng có
cường độ điện môi quy định khi đường dòng điện của khí cụ đóng cắt mở mạch. Để
bảo vệ người và thiết bị chúng phải thỏa mãn các điều kiện đặc biệt và sự có mặt của
nó phải được nhận rõ khi thiết bị đóng cắt ở vị trí mở.
Cầu dao là thiết bị đóng cắt cơ khí, chúng không những dẫn và ngắt dòng
điện ở điều kiện bình thường trong lưới điện mà còn dẫn dòng điện trong khoảng thời
gian quy định và có khả năng dẫn dòng điện tăng cao ở điều kiện không bình thường
của lưới điện (ví dụ ngắn mạch).
Dao cách ly - cầu dao là cầu dao ở vị trí mở thỏa mãn các yêu cầu cách ly
quy định cho dao cách ly.
Máy cắt là thiết bị đóng cắt cơ khí có khả năng dẫn, ngắt dòng điện trong
mạch ở điều kiện bình thường, dẫn trong thời gian quy định và ngắt dòng điện tăng lên
trong mạch điện ở điều kiện không bình thường đã xác định (ví dụ ngắn mạch).
Cầu dao nối đất là thiết bị đóng cắt cơ khí dùng để nối đất vào tạo ngắn
mạch. Chúng có khả năng chịu dòng điện với thời gian quy định ở điều kiện không
bình thường (ví dụ ngắn mạch). Chúng không đòi hỏi dẫn dòng điện làm việc bình
thường. Cầu dao nối đất có khả năng tạo dòng điện ngắn mạch.
Cầu chì là thiết bị bảo vệ nhờ nóng chảy một hoặc nhiều đoạn và được chế
tạo nhằm mục đích làm hở mạch, làm ngắt dòng điện khi dòng điện này vượt quá giá
trị quy định trong khoảng thời gian đủ lớn.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Các công tắc phụ, mạch phụ:
Công tắc phụ được thiết kế với dòng một chiều ít nhất 10A, có khả năng
đóng và ngắt dòng điện trong mạch điều khiển. Các chi tiết do nhà sản xuất cung cấp.
Nếu thông tin này chưa đầy đủ các công tác phụ phải có khả năng đóng và ngắt dòng
điện ít nhất là 2A ở điện áp 220V một chiều. Khi hằng số thời gian tối thiểu của mạch
là 20ms. Các đầu cực và dây mạch phụ phải được thiết kế cho dòng điện một chiều
thấp nhất là 10A. các công tắc phụ phải được tác động trực tiếp ở cả hai chiều.
Các đặc tính điện:
- Dòng điện đóng: Trị số đỉnh nửa sóng đầu của dòng điện ở một cực của
thiết bị đóng cắt khi đóng.
- Dòng điện đỉnh: Trị số đỉnh nửa sóng đầu của dòng điện trong khi xảy ra
quá độ sau khi dòng điện bắt đầu chạy, thiết bị đóng cắt phải chịu ở vị trí đóng trong
các điều kiện quy định.
- Dòng điện cắt: Dòng điện ở một cực của thiết bị đóng cắt hoặc của cầu chì
ở ngay thời điểm ban đầu của hồ quang trong quá trình cắt.
- Khả năng đóng: Trị số dòng điện đóng, ở điện áp đã cho thiết bị đóng cắt
có thể đóng trong các điều kiện sử dụng và tính năng quy định để đóng tới giá trị dòng
điện làm việc.
- Khả năng cắt: Giá trị của dòng điện cắt chờ đợi, ở điện áp đã cho thiết bị
đóng cắt có thể cắt dòng điện trong điều kiện sử dụng và tính năng quy định, để ngắt
giá trị dòng điện làm việc.
- Sự cố ngắn mạch đầu cực: Ngắn mạch trên đường dây trên không ở khoảng
cách rất ngắn, không đáng kể từ đầu cực máy cắt.
- Khả năng đóng cắt (đóng và cắt) trong điều kiện không đồng bộ: Khả năng
đóng hoặc cắt khi mất đồng bộ hoặc không có lưới trước và sau máy cắt trong điều
kiện sử dụng và tính năng quy định.
- Dòng điện bình thường: Dòng điện trong mạch chính mà thiết bị đóng cắt
có thể dẫn một cách liên tục trong điều kiện sử dụng và tính năng quy định.
- Dòng điện chịu ngắn mạch: Trị số hiệu dụng của dòng điện khi thiết bị
đóng cắt ở vị trí đóng có thể dẫn điện ngắn mạch định mức ở điều kiện sử dụng và tính
năng qui định. Tiêu chuẩn hóa xem trang tiếp theo.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
- Điện áp định mức: Giới hạn trên của điện áp cao nhất của lưới mà thiết bị
đóng cắt được thiết kế. Đối với điện áp định mức tiêu chuẩn hóa xem trang tiếp theo.
- Điện áp đặt: Điện áp giữa các đầu cực của thiết bị đóng cắt ngay trước khi
đóng dòng điện.
- Điện áp phục hồi: Điện áp xuất hiện trên các đầu cực của thiết bị đóng cắt
hoặc các cầu chì sau khi dòng điện bị ngắt.
- Thời gian mở: Khoảng thời gian giữa thời điểm ban đầu quy định của thao
tác mở và thời gian phân tách tiếp điểm hồ quang ở tất cả các cực.
- Thời gian đóng: Khoảng thời gian giữa thời điểm ban đầu quy định thao tác
đóng và thời điểm tất cả các tiếp điểm của các cực chạm nhau.
- Trị số định mức: Giá trị của đại lượng đặc trưng sử dụng để xác định các
điều kiện vận hành mà thiết bị đóng cắt được thiết kế và chế tạo và nhà sản xuất cần
phải đảm.
- Trị số chịu đựng: Giá trị lớn nhất của đại lượng đặc trưng mà thiết bị đóng
cắt được phép nhưng không làm hư hỏng tính năng. Trị số chịu đựng ít nhất phải bằng
trị số định mức.
- Trị số tiêu chuẩn: Giá trị định nghĩa trong các quy định chính thức mà thiết
kế bị phải dựa vào.
- Điện áp định mức tiêu chuẩn: 3,6; 7,2; 12; 17,5; 24; 36; 52; 72,5; 100; 123;
145; 170; 245; 300; 362; 420; 525; 765 kV.
- Dòng điện bình thường định mức tiêu chuẩn: 200, 400, 630, 800, 1250,
1600, 2000, 2500, 3150, 4000, 5000, 6300 A.
- Dòng ngắn hạn định mức tiêu chuẩn: 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40;
50; 63; 80; 100kA.
- Điện áp chịu tần số nguồn định mức: Trị số hiệu dụng của điện áp xoay
chiều hình sin ở tần số hệ thống mà cách điện của thiết bị phải chịu đựng trong 1 phút
ở các điều kiện thử nghiệm quy định.
- Điện áp chịu xung sét định mức: Giá trị đỉnh của điện áp xung sét tiêu
chuẩn 1,2/50 µs mà cách điện của thiết bị phải chịu đựng.
Cũng xem nhận xét về điện áp chịu xung đóng mở định mức khi thử nghiệm
kép.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
- Điện áp chịu xung đóng mở định mức: Giá trị đỉnh của điện áp đóng mở
đơn cực tiêu chuẩn 250/2500µs mà cách điện của thiết bị có điện áp định mức 300kV
và lớn hơn cần phải chịu đựng.
Nhận xét:
1. Theo tiêu chuẩn mới, khoảng cách cách điện của dao cách ly ở điện áp
định mức 300kV và lớn hơn được thử nghiệm bằng cách đặt điện áp tần số nguồn cho
một cực và khi đạt đến trị số đỉnh đặt vào cực kia điện áp xung sét ngược cực tính
hoặc điện áp xung đóng mở. Thử nghiệm hai cực này gọi là thử nghiệm kép.
Bảng 29.1 dưới đây cho danh sách các trị số chuẩn cho dao cách ly, cầu dao,
cầu dao nối đất và máy cắt ở các điện áp định mức tương ứng. Trường hợp máy cắt,
thử nghiệm được tiến hành qua tiếp điểm ở vị trí mở với các điện áp ở cột 2, 4 và 6.
2. Trên 72,5kV người ta có thể chọn Danh sách 1 (gồm thiết bị trong các
mạng và thiết bị công nghiệp không nối với đường dây trên không hoặc qua máy biến
áp) hoặc Danh sách 2 (các trường hợp khác và nếu yêu cầu mức tăng cường).
Ở các điện áp cao hơn, các giá trị được chọn ở cùng hàng.
Bảng 29.1 Các trị số tiêu chuẩn cho dao cách ly, cầu dao, máy cắt và cầu dao nối
đất theo IEC 694 và DIN VDE 0670 phần 1000.
Điện áp chịu tần số nguồn định mức 50/60 Hz/1 phút
(trị số hiệu dụng)
Điện áp chịu xung sét định mức 1,2/50 µs (trị số đỉnh)
Điện áp định mức
(trị số hiệu
dụng) (kV)
So với đất và giữa các cực
(kV)
Qua khoảng cách cách điện
(kV)
So với đất và giữa các cực
(kV)
Qua khoảng cách cách điện
(kV) 1 2 3 4 5 Bảng 1 Bảng 2 Bảng 1 Bảng 2
3,6 10 12 20 40 23 46 7,2 20 23 40 60 46 70 12 28 32 60 75 70 85
17,5 38 45 75 95 85 110 24 50 60 95 125 110 145 36 70 80 145 170 166 195 52 95 110 - 250 - 290
72,5 140 160 - 325 - 375 100 150 175 380 440
185 210 450 520 123 185 210 450 520
230 265 550 630 145 230 265 550 630
275 315 650 750
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
170 275 315 650 750 325 375 750 860
245 360 415 850 950 395 460 950 1050 460 530 1050 1200
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
Bảng 29.1 (tiếp theo) Các giá trị trong ngoặc là giá trị đỉnh của điện áp tần số nguồn đặt vào cực ngược lại
Điện áp chịu tần số nguồn định mức 50/60 Hz/1 phút (giá trị hiệu dụng)
Điện áp chịu xung sét định mức 1,2/50 µs (giá trị đỉnh)
Điện áp chịu xung đóng cắt định mức 250/2500 µs (giá trị đỉnh)
Qua khoảng cách cách điện1
Cấp A Cấp B
Điện áp định mức (giá trị hiệu dụng)
(kV)
Đối với đất
(kV)
Qua khoảng cách cách điện1
(kV)
Đối với đất
(kV)
Qua khoảng cách cách điện1
(kV)
Đối với đất
(kV) (kV) (kV)
1 2 3 4 5 6 7 8 300 380 435 950 950(+170) 750 850 700(+245)
1050 1050(+170) 850 362 450 520 1050 1050(+205) 850 950 800(+295)
1175 1175(+205) 950 420 520 610 1300 1300(+240) 950 1050 900(+345)
1425 1425(+240) 1050 525 620 760 1425 1425(+300) 1050 1175 900(+430)
1550 1550(+300) 1175 765 730 1100 1800 1800(+435) 1300 1550 1100(+625)
2100 2100(+435) 1425
1 Các trị số chỉ đúng với các thiết bị đóng cắt ở đó khoảng cách điện giữa các tiếp điểm hở mạch được thiết kế thỏa mãn các yêu cầu qui định cho dao cách ly.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Hình 29.1 Dao cách ly quay hai trụ kiểu SGF, 123 kV
1. Đế quay; 2. Khung; 3. Sứ cách điện; 4. Đầu quay; 5. Tay khớp;
6. Đầu cuối cao áp; 7. Bộ tác động; 8. Cầu dao nối đất
29.2 Dao cách ly và cầu dao nối đất
Kiểu dao cách ly lựa chọn được xác định chủ yếu theo sơ đồ trạm, xem Mục
29.3.3. Dải dao cách ly của ABB bao trùm cho các sơ đồ trạm đóng cắt chung có điện
áp 72,5đến 800kV, 1250 đến 4000A và 63 đến 160kA (dòng ngắn mạch đỉnh).
29.2.1 Dao cách ly quay
Dao cách ly quay hai trụ
Đó là các dao cách ly thông dụng có điện áp từ 72,5 đến 420kV, chủ yếu sử
dụng trong các trạm nhỏ hoặc trạm lớn ngoài trời như trạm đường dây đến hoặc dao
cách ly phân đoạn. Cầu dao nối đất có thể được lắp ở bất kỳ phía nào.
Như hình 29.1 cho thấy, hai đế quay được lắp trên khung thép cán định hình
và được nối bằng thanh kẹp. Các sứ đỡ được gắn với bệ quay và trên đỉnh gắn với
khớp xoay có cần và các tiếp điểm cao áp. Khi thao tác cả hai cần quay một góc 900. Ở
vị trí mở, dao cách ly có điểm cắt giữa hai trụ tạo nên khoảng cách điện nằm ngang.
Bệ quay chịu được thời tiết và
không cần bảo dưỡng ổ bi. Bệ quay được
lắp trên bulông cho phép điều chỉnh
chính xác hệ thống tiếp điểm một khi
thiết bị thẳng hàng và cũng cho phép có
dung sai sứ cách điện.
Các tay khớp bằng cấu trúc
nhôm hàn có chi tiết tiếp điểm không bị
ăn mòn và lâu không làm giảm giá trị
của điện trở. Dao cách ly > 170kV có
thiết bị khóa liên động tránh các tay bị
tách ra khi xảy ra sự cố dòng ngắn mạch
lớn. Dòng điện dẫn tới các đầu quay
được bảo vệ hoàn toàn và không cần bảo dưỡng. Với các tiếp điểm có dạng hình hoa
tulíp, hai cột tiếp điểm làm việc với dòng điện > 2500A qua tiếp điểm con lăn.
Các đầu cao áp có thể quay 3600, đảm bảo cho ống hoặc dây dẫn được nối
theo phương bất kỳ. Hệ thống tiếp điểm có cấu trúc hỗn hợp đồng thép/với chùm tiếp
điểm ôm chặt. Chúng có mỡ khô bôi trơn thường xuyên và không cần bảo dưỡng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Nếu cần, mỗi cực dao cách ly có thể được trang bị một hoặc hai cầu dao nối
đất (xem Mục 29.2.4).
Cả dao cách ly và cầu dao nối đất đều có cơ cấu thao tác khóa liên động
điểm chết, như vậy đề phòng sự thay đổi vị trí khi làm việc ở tình huống nguy hiểm
như khi có ngắn mạch, động đất, gió mạnh.
Dao cách ly và cầu dao nối đất có cơ cấu thao tác riêng. Một cơ cấu thao tác
một nhóm hai hoặc ba cực. Các cực của một nhóm được liên kết cơ khí bằng thanh
nối.
Lực tác động từ truyền động được truyền đến đế quay và làm đế quay đi 900,
đồng thời quay đế thứ hai. Khi mở và đóng, các tiếp điểm dao cách ly quay và thực
hiện chuyển động trượt để dễ dàng cắt khi bị băng bám dầy. Lực của cơ cấu thao tác
được truyền tới trục của cầu dao nối đất. Khi dao cách ly đóng, tay của cầu dao nối đất
đập mạnh và gài tiếp điểm nối đất vào khớp.
Dao cách ly quay ba trụ
Các dao cách ly này chủ yếu được sử dụng ở ngoài châu Âu, thường cho hạ
áp. So với dao cách ly hai trụ, chúng cho phép khoảng cách giữa các pha nhỏ hơn, lực
kéo tĩnh đầu cuối cao hơn. Hai sứ cách điện phía ngoài được cố định trên bệ khung và
mang hệ thống tiếp điểm (hình 29.2). Sứ cách điện giữa đứng trên đế quay và đỡ cần
tác động một chi tiết. Khi thao tác, nó quay khoảng 600 và gài hệ thống tiếp điểm lên
sứ cách điện phía ngoài.
Hình 29.2 Dao cách ly quay ba trụ kiểu TDA, 145kV
1. Đế khớp xoay 2. Khung 3. Sứ cố định 4. Sứ quay 5. Cần tiếp điểm 6. Đầu cao áp 7. Cơ cấu thao tác 8. Cầu dao nối đất
Các tiếp điểm của cầu dao nối đất có thể được lắp ở cả hai phía và được đặt
ở hệ thống tiếp điểm tĩnh.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
Dao cách ly ba trụ được chế tạo bằng các chi tiết giống dao cách ly hai trụ đã
mô tả ở trên. Do vậy các nhận xét ở đây cũng tương tự và được áp dụng đối với cần
tiếp điểm, đế khớp xoay, hệ thống tiếp điểm và thiết bị khóa liên động, khóa liên động
tiếp điểm giữa, cầu dao nối đất và nối cơ khí các cực.
29.2.2 Dao cách ly một trụ, tiếp điểm đóng mở
Trong các trạm cao áp và có nhiều thanh góp, dao cách ly một trụ (còn gọi là
dao cách ly kiểu máy vẽ thanh truyền hoặc dao cách ly thẳng đứng) cho trên hình 29.3
đòi hỏi hiện tích mặt bằng nhỏ hơn so với các loại dao cách ly khác. Vì thế chúng
được sử dụng rộng rãi và làm cho sơ đồ trạm gọn gàng hơn. Vị trí đóng cắt được thể
hiện rõ ràng theo khoảng cách điện thẳng đứng.
Đế dao cách ly là khung, trên đó có sứ đỡ mang chi tiết chính có cơ cấu
thanh truyền và hộp số. Lực tác động được sứ quay truyền tới hộp số. Tiếp điểm treo
đặt trên thanh góp nằm phía trên dao cách ly. Khi đóng, hai thanh truyền ép chặt lấy
tiếp điểm treo. Đường dây cung cấp được nối với đầu cao áp trên hộp số.
Hình 29.3 Dao cách ly một trụ kiểu TFB, 245 kV
1. Ổ bi quay 2. Khung 3. Sứ đỡ 4. Sứ quay 5. Cơ cấu thanh truyền 6. Hộp số 7. Cơ cấu tác động 8. Cơ cấu dao nối đất 9. Tiếp điểm treo
Nếu muốn, mỗi cực dao cách ly có thể được trang bị cầu dao nối đất quay
hoặc thẳng (xem Mục 29.2.4). Khung có gắn ở quay để truyền lực tác động từ cơ cấu
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
thao tác tới hộp số và được gắn chắc với cột đỡ bằng bốn bulông. Các bulông này cho
phép điều chỉnh chính xác dao cách ly với tiếp điểm treo, đó là ưu điểm khi lắp đặt và
vận hành. Chiều cao quá mức của dao cách ly có thể đặt không khớp trên nền, nhưng
điều này có thể được bù lại bằng cách điều chỉnh các bulông đế.
Cơ cấu thanh truyền được cấu trúc bằng nhôm hàn (giống như mọi kiểu có
dòng điện đỉnh tới 200kA). Cơ cấu được cố định và chốt vào trục thanh truyền trong
hộp số. Bộ này có khả năng chuyển dịch, đảm bảo áp suất tiếp điểm cao giữa đầu trên
của thanh truyền và tiếp điểm kẹp. Áp suất tiếp điểm từ 70 đến 150kp (theo thiết kế)
không chỉ đảm bảo truyền dòng điện hiệu quả mà còn giúp cắt dễ dàng khi bị băng
bám dầy. Tiếp xúc giữa hộp số và các thanh truyền từ dưới đến các thanh truyền trên
nhờ lá đồng mạ bạc nhiều lớp đàn hồi hoặc tiếp điểm con lăn.
Thanh tiếp xúc ở đầu thanh truyền và tiếp điểm treo làm từ tấm đồng mạ bạc
hoặc bạc tinh khiết khi chế độ làm việc nặng nề hoặc trong các trường hợp đặc biệt, vì
vậy ít làm mòn tiếp điểm, đảm bảo dẫn dòng điện tốt và thời gian làm việc lâu dài.
Dao cách ly dùng cho dùng ngắn mạch cao có thiết bị cản lực giữa các điểm
ghép chỗ nối thanh truyền. Ở vị trí đóng, các điểm nối này hạn chế khoảng cách giữa
hai thanh truyền, do vậy đề phòng mọi khả năng giảm áp suất tiếp điểm và cản dịu mọi
dao động của các thanh tiếp xúc do ngắn mạch gây ra.
Dao cách ly một trụ có khóa liên động điểm chết trong hộp số, do đó vị trí
của nó không thể thay đổi một cách tự phát. Việc chỉnh định vẫn được tiến hành ngay
cả khi sứ quay cắt ra hoặc chấn động mạnh do động đất hoặc do lực ngắn mạch.
Cơ cấu chống vầng quang ở đầu thanh truyền tác động để dừng tiếp điểm
treo nếu nó chuyển động thẳng đứng. Vòng kẹp vẫn nằm chắc chắn tron vùng tiếp
điểm ngay cả khi chịu áp suất do ngắn mạch.
Khối cơ cấu thanh truyền và hộp số được lắp đặt tại nhà máy, làm giảm đáng
kể thời gian lắp ráp tại chỗ. Lò xo bù trong hộp số trợ giúp lực tác động khi đóng, khi
mở nó quay cần nhẹ nhàng về vị trí gập lại.
Các phương án đặc biệt của dao cách ly một trụ đã được sử dụng từ lâu trong
các trạm dòng điện một chiều cao áp (HVDC).
Mỗi cực dao cách ly có cơ cấu thao tác riêng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
Khi dao cách ly đóng, các cần thanh truyền thực hiện chuyển động khớp vào
và đảm bảo gài chặt vào tiếp điểm treo, tuy nhiên nó cũng bị xê dịch do điều kiện thời
tiết.
Tiếp điểm treo dùng cho đóng cắt dòng điện của dao cách ly một trụ.
Trong các trạm đóng cắt ngoài trời, việc thay đổi thanh góp không làm ngắt
dòng điện cung cấp nhưng làm tăng các dòng điện đóng cắt khi thao tác đóng mở và
các dòng đó có thể dẫn đến làm tăng nhiệt ở các tiếp điểm dao cách ly và tiếp điểm
tĩnh. Các dòng điện này phụ thuộc vào khoảng cách của vị trí đóng cắt từ nguồn cung
cấp hoặc phương thức làm việc của bộ chuyển mạch, nghĩa là thanh góp hoặc khoang
đóng cắt, ở khoang đóng cắt tạo nên ứng suất cao hơn. Trị số điện áp đóng mở có thể
được tìm bằng tính toán.
Hiện tượng đóng mở xảy ra cả khi đóng và khi mở. Đóng làm tăng sự dồn ép
giữa cần dao cách ly và tiếp điểm kẹp; tạo nên tia lửa nhỏ và do đó tiếp điểm bị mòn
dần. Khi mở, hồ quang phát sinh giữa các tiếp điểm tách rời và duy trì đến khi có điện
áp ngược cần thiết để dập tắt hồ quang. Vì trước tiên các tiếp điểm chuyển động
chậm, quá trình này xảy ra trong vài chu kỳ, gây hư hại các phần tử tiếp xúc của dao
cách ly. Trạm đóng cắt 420kV công suất lớn có thể phải chịu đựng điện áp đóng mở
đến 300V và dòng điện đóng mở tới 1600A.
Tiếp điểm đóng mở treo do ABB sáng chế dùng cho dao cách ly một trụ có
hai hệ thống đóng mở phụ kiểu kín, tác động độc lập với nhau. Điều đó luôn đảm bảo
có được hoạt động đúng bất kể tay truyền dẫn trước chạm vào hoặc cái sau tách khỏi
tiếp điểm treo. Các bộ phận chính được cho trên hình 29.4 và 29.5. Hệ thống đóng mở
phụ nằm trong mũ chống vầng quang và bao gồm tiếp điểm bật (ghép với thanh tiếp
điểm phụ bằng lẫy) và thiết bị dập tắt hồ quang khử ion. Tiếp điểm bật mở và đóng
theo tốc độ đóng mở khi thanh tiếp điểm phụ ở vị trí nào đó.
Vì khi mở, thời gian hồ quang kéo dài trung bình chỉ khoảng 25ms, sự hao
mòn trên hệ thống tiếp điểm lẫy rất ít và dòng điện được ngắt một cách an toàn trước
khi phân tách thanh tiếp điểm dao cách ly. Bằng cách phân tách các hệ thống tiếp điểm
chính và tiếp điểm phụ nên không có lực tác động lên tiếp điểm sau trong trường hợp
có sự cố. Thử nghiệm ngắn mạch đã chứng tỏ cường độ chịu xung đến 200kA. Mỗi hệ
thống đóng cắt có thể thực hiện ít nhất 350 chu kỳ đóng cắt với dòng điện đóng mở tới
1600A và điện áp đóng mở tới 330V.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
Việc bố trí các tiếp điểm treo đóng mở như vậy tạo nên sự linh hoạt và tin
cậy cho người vận hành hệ thống. Những tiếp điểm này có thể được lắp đặt để nâng
cấp các trạm đang hoạt động, kể cả các trạm có thiết bị đóng cắt của các nhà sản xuất
khác.
29.2.3 Dao cách ly hai trụ đứng, cắt ở giữa
Khi điện áp làm việc tăng, khoảng cách cách điện rộng đòi hỏi cần tiếp điểm
dài. Dao cách ly cắt thẳng đứng ở giữa có hai cần tiếp điểm dùng cho điện áp ≥ 400kV
ở đây có nhiều ưu điểm.
Trên hình 29.6 cho thấy, hai cột sứ đỡ được lắp trên khung. Gắn với chúng là
hộp số có các cần tiếp điểm và đầu cao áp. Sứ quay nối với ổ quay trên khung ở đầu ổ
trên hộp số. Cơ cấu thao tác được đặt dưới tâm khung, lực được truyền tới hai ổ quay
bằng thanh giằng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
Tùy theo yêu cầu, cả hai phía của dao cách ly có thể đặt cầu dao nối đất, xem
Mục 29.2.4.
Các tiếp điểm nối đất được lắp trên tay đỡ giữa sứ đỡ và hộp số.
Dao cách ly cắt ở giữa đặt đứng đòi hỏi lực thao tác nhỏ hơn các loại khác có
cần một tiếp điểm. Cột đỡ của trạm không cần cao quá và do đó chi phí nền móng thấp
hơn. Cấu trúc cơ khí của dao cách ly đơn giản bởi vì tay cần mang dòng điện chỉ quay
theo mặt thẳng đứng không có chuyển động quay phụ để đạt được áp suất tiếp điểm
cần thiết.
Giống như các loại dao cách ly khác, sứ đỡ đặt trên các bulông đế, sau khi
căng dây cho phép điều chỉnh chính xác cần tiếp xúc và bù dung sai của sứ đỡ. Sứ
quay có ổ đứng trên đầu hộp số và truyền lực tác động mà không bị xoắn. Hộp số và
nửa tay cần tiếp điểm tạo nên bộ khớp cơ khí.
Các tay cần tiếp điểm được chế tạo bằng các linh kiện dao cách ly quay hai
trụ cấu trúc nhôm hàn chỉ có một vài mối nối dùng bulông. Các tiếp điểm quay truyền
dòng điện đến hộp nhôm đúc chịu mọi thời tiết. Áp suất tiếp điểm thấp làm cho tiếp
điểm ít bị mòn. Thiết bị khóa liên động đề phòng tay cần tiếp điểm tách rời khi có
dòng ngắn mạch cao và đảm bảo làm việc không sai sót trong các điều kiện bất
thường.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
Thanh truyền chéo truyền lực tác động từ cơ cấu thao tác đến hai ổ dưới và
qua các sứ quay đến ổ trục trong hộp số. Thanh truyền chéo và các thanh tác động ở
hộp số vượt qua điểm chết rất nhanh trước khi đạt đến vị trí mở và khóa tay cần máy
dẫn dòng điện ở vị trí này. Mỗi tay cần tiếp điểm quay thẳng đứng một góc 900. Ở vị
trí mở, chúng hướng thẳng đứng lên trên, tạo ra khoảng cách cách điện theo chiều
ngang.
29.2.4 Cầu dao nối đất một trụ
Trong các trạm ngoài trời, cầu dao nối đất không những đòi hỏi đặt trực tiếp
ở dao cách ly mà còn ở cả các vị trí khác, ví dụ để nối đất các phân đoạn thanh góp
riêng rẽ. Cầu dao nối đất một trụ dùng cho trường hợp này có thể được sử dụng như bệ
đỡ cho thanh góp dạng ống.
Cầu dao nối đất lắp vào dao cách ly hoặc đặt riêng trên một cột có cùng các
linh kiện, chỉ khác biệt là khung và giá đỡ cho tiếp điểm nối đất.
Khung đế có sứ đỡ cách điện cho cơ cấu thao tác (hình 29.7) được gắn với
chi tiết đỡ tiếp điểm và tiếp điểm nối đất.
Theo các yêu cầu khác nhau, có hai kiểu cầu dao nối đất:
a. Cầu dao nối đất thẳng đứng dùng cho điện áp định mức và dòng điện đỉnh
thấp.
b. Cầu dao nối đất quay/thẳng dùng cho điện áp và dòng điện đỉnh cao hơn.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
Sự khác nhau của hai loại cầu dao này nằm ở chỗ thiết kế cơ cấu thao tác và
do đó đến chuyển động mà cần tiếp xúc thực hiện.
Cần tiếp xúc của cầu dao nối đất thẳng đứng có khả năng khớp nối trên trục
và chỉ thực hiện chuyển động quay với góc khoảng 900. Ở vị trí đóng, tiếp điểm nối đất
nằm giữa các ngón tiếp xúc và những ngón này ép lò xo lại. Cơ cấu cầu cao nối đất
quay thẳng đứng cho phép làm tăng tính năng: tay tiếp điểm quay trước nhưng cuối
vòng quay chuyển sang đường thẳng vào tiếp điểm nối đất. Lá tiếp điểm trên tay cần
tiếp xúc cố định vào tiếp điểm nối đất tạo nên chỗ nối có thể chịu dòng điện đỉnh cao.
29.2.5 Cơ cấu thao tác của dao cách ly và cầu dao nối đất
Cơ cấu thao tác dao cách ly và cầu dao nối đất được truyền động bằng động
cơ hoặc thao tác bằng tay.
Nói chung, cơ cấu thao tác được lắp trực tiếp trên khung đế của dao cách ly
hoặc cầu dao nối đất. Tuy vậy, vì dao cách ly đặt cách mặt đất, ví dụ trên cột, cần phải
có cơ cấu thao tác đạt tới vị trí đó. Bộ phận tác động đòi hỏi có ổ bi và các thanh nối
phụ. Có thể thao tác bằng tay khẩn cấp với mọi cơ cấu thao tác nếu nguồn điện bị sự
cố hoặc khi tiến hành điều chỉnh.
Cơ cấu thao tác cũng gắn với công tác báo hiệu vị trí đóng mở, dùng cho các
mục đích kiểm tra và khóa liên động. Các bộ được truyền dẫn bằng động cơ cũng có
công tắc và thiết bị điều khiển.
Hệ thống điều khiển được bố trí sao cho chỉ cần một xung đóng mở và cơ
cấu chấp hành tự động cắt khi đạt đến vị trí cuối. Trường hợp thao tác bằng tay khẩn
cấp, tiếp điểm an toàn ngắt mạch động cơ sao cho không thể tác động cùng lúc từ
buồng điều khiển. Các hệ thống truyền động động cơ cũng được trang bị điều khiển tại
chỗ điều khiển từ xa.
Để đề phòng thao tác sai, các cơ cấu thao tác của dao cách ly và cầu dao nối
đất được khóa liên động lẫn nhau (hệ thống động cơ chạy điện và hệ thống có thao tác
bằng tay). Các hệ thống thao tác bằng tay và bằng động cơ có thể được trang bị bằng
cuộn dây khóa hình xuyến, khi điện áp khóa liên động bị mất, tránh được tác động
bằng tay. Thao tác tại chỗ chỉ có thể được tiến hành nếu có điện áp liên động và các
điều kiện khóa liên động quy định được thỏa mãn. Ví dụ, dao cách ly chỉ có thể được
đóng hoặc mở nếu máy cắt liên quan đến nó mở. Cũng có thể trang bị nhiều loại khóa
liên động.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 16
Hệ thống tác động của dao cách ly và cầu dao nối đất có khóa liên động điểm
chết, sao cho vị trí đóng mở không thể thay đổi một cách ngẫu nhiên do các điều kiện
sự cố như ngắn mạch, động đất hoặc gió bão.
29.3 Cầu dao cao áp
Cầu dao cao áp là cơ cấu đóng cắt cơ khí có khả năng đóng, dẫn và cắt dòng
điện, kể cả quá tải làm việc đã quy định, ở các điều kiện làm việc bình thường trong
lưới điện và cũng có thể dẫn điện ở các điều kiện bất thường đã quy định, ví dụ ngắn
mạch trong khoảng thời gian quy định. Cầu dao cao áp cũng có thể đóng dòng ngắn
mạch nhưng không cắt chúng.
Các cầu dao cao áp phải thỏa mãn các yêu cầu của IEC 265 Phần 1 (1983),
đối với điện áp từ 1 đến 52kV: IEC 265 Phần 2 (1988), với điện áp 52kV và lớn hơn
theo DIN VDE 0670 Phần 3/9.81.
Cầu dao cao áp được thiết kế cho cả trạm trong nhà và ngoài trời. Theo chức
năng đóng cắt và áp dụng, có sự phân biệt giữa:
- Cầu dao thông dụng
- Cầu dao có mục đích đặc biệt
- Cầu dao có mục đích hạn chế
- Cầu dao chuyên dụng
- Cầu dao một bộ tụ điện
- Cầu dao bộ tụ
- Cầu dao kháng điện song song.
Người ta cũng sử dụng dao cách ly - cầu dao mà ở vị trí mở phải thỏa mãn
các yêu cầu cách điện quy định cho dao cách điện.
29.4 Máy cắt cao áp
29.4.1 Khái niệm chung
Máy cắt điện áp cao (còn gọi là máy cắt cao áp) là thiết bị điện dùng để
đóng cắt mạch điện có điện áp từ 1000V trở lên ở mọi chế độ vận hành : chế độ không
tải, chế độ tải định mức, chế độ sự cố, trong đó chế độ đóng cắt dòng diện ngắn mạch
là chế độ nặng nề nhất.
Các thông số chính của máy cắt gồm: điện áp định mức (còn gọi là danh
định), dòng điện định mức, dòng điện ổn định nhiệt ứng với thời gian tương ứng, dòng
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 17
điện ổn định điện động, dòng diện cắt định mức, công suất cắt định mức, thời gian
đóng, thời gian cắt.
Điện áp định mức là điện áp dây đặt lên thiết bị điện với thời gian làm việc
dài hạn mà cách điện của máy cắt không bị hỏng hóc, tính theo trị hiệu dụng.
Dòng điện định mức là trị số hiệu dụng của dòng điện chạy qua máy cắt
trong thời gian làm việc dài hạn mà máy cắt không bị hỏng hóc. Việc tính toán dòng
điện định mức dựa vào bài toán cân bằng nhiệt của mạch vòng dẫn điện ở chế độ xác
lập nhiệt.
Dòng điện ổn định nhiệt với thời gian tương ứng là trị số hiệu dụng của dòng
điện ngắn mạch, chạy trong thiết bị với thời gian cho trước mà nhiệt độ của mạch vòng
dẫn điện không vượt quá nhiệt độ cho phép ở chế độ làm việc ngắn hạn. Việc xác định
dòng điện ổn định nhiệt gắn liền với bài toán cân bằng nhiệt của mạch vòng dẫn điện ở
chế độ quá độ :
I2nm.tnm = const
- Dòng điện ổn định điện động (còn gọi là dòng xung kích) là trị số lớn nhất
của dòng điện mà lực điện động do nó sinh ra không làm hỏng hóc thiết bị điện :
nmxk II 28,1=
Trong đó: Ixk là dòng điện xung kích; Inm là dòng điện ngắn mạch.
Nếu máy cắt đóng khi lưới bị ngắn mạch thì dòng điện đóng chính là dòng
xung kích. Dòng điện cắt định mức là dòng điện ngắn mạch mà máy cắt có khả năng
cắt được với thời gian cắt đã cho.
Công suất cắt định mức của máy cắt ba pha (còn gọi là dung lượng cắt) được
tính theo công thức:
đmđmmc I.U.3S =đ
Trong đó:
- Uđm là điện áp định mức của lưới điện.
- Icđm là dòng điện cắt định mức.
Thời gian đóng là quãng thời gian từ khi có tín hiệu “đóng” được đưa vào
máy cắt đến khi máy cắt đóng hoàn toàn. Thời gian này phụ thuộc vào đặc tính của cơ
cấu truyền động và hành trình của tiếp điểm động.
Thời gian cắt của máy cắt là quãng thời gian từ khi có tín hiệu cắt đến khi hồ
quang bị dập tắt hoàn toàn. Thời gian này phụ thuộc vào đặc tính của cơ cấu cắt
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 18
(thường là lò xo được tính năng lượng trong quá trình đóng) và thời gian cháy của hồ
quang, được tính toán cho hồ quang của dòng cắt định mức.
Các yêu cầu chính đối với máy cắt là: độ tin cậy cao cho mọi chế độ làm
việc, quá điện áp khi cắt thấp, thời gian đóng và thời gian cắt nhanh, không gây ảnh
hưởng tới môi trường, dễ bảo dưỡng, kiểm tra, thay thế, kích thước nhỏ, gọn, tuổi thọ
cao, có thể dùng cho chế độ đóng lập lại với chu trình:
CẮT - 180s - ĐÓNG CẮT - 180s - ĐÓNG CẮT
180 giây là thời gian giữa hai lần thao tác, còn đóng cắt là máy cắt đóng
dòng điện ngắn mạch, sau đó lại cắt ra.
Dựa theo môi trường dập hồ quang, máy cắt được chia ra các loại: máy cắt
dầu, máy cắt khí nén, máy cắt chân không, máy cắt tự sinh khí, máy cắt khí SF6. Dựa
vào môi trường làm việc, máy cắt được phân thành loại lắp đặt trong nhà và loại lắp
đặt ngoài trời. Loại lắp đặt ngoài trời vì bị tác động mạnh của môi trường như mưa,
bụi, bẩn nên có khoảng cách phóng điện bề mặt bên ngoài lớn hơn nhiều so với loại
lắp đặt trong nhà.
Tùy theo kết cấu, ta có máy cắt rời và máy cắt hợp bộ. Máy cắt rời dễ sử
dụng đơn lẻ, còn máy cắt hợp bộ thường được ghép nối với tổ hợp các thiết bị khác
như dao cách ly, các thiết bị điều khiển, đo lường, bảo vệ và còn gọi là trạm đóng cắt
hợp bộ.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 19
29.4.2 Máy cắt dầu
Hình 29.8
Nguyên lý cấu tạo của một máy cắt dầu được cho ở hình 29.8. Thùng chứa
dầu 1, chứa dầu biến áp 2, đổ đầy cỡ 75 đến 80% thể tích máy. Thùng làm bằng thép,
có lớp lót cách điện 9 bên trong để ngăn hồ quang không lan ra vỏ thùng. Hai sứ xuyên
4 đặt nghiêng để tăng khoảng cách cách điện trong không khí. Với điện áp dưới 15kV,
sứ xuyên có cấu tạo đơn giản, chỉ có sứ với điện áp 35kV, trong lòng sứ xuyên còn
thêm phần đệm cách điện bakêlit, còn với điện áp 110V, sứ xuyên kiểu điện dung để
điện áp phân bố đều. Phần tiếp điểm tĩnh 7 của máy cắt được gắn trên lõi của sứ
xuyên. Ở một số máy cắt, người ta lắp luôn máy biến dòng điện ở sứ xuyên, dưới nắp
thùng. Tiếp điểm động 8 được gắn với bộ truyền động với trục truyền 6 và lò xo cắt 5.
Quá trình đóng được thực hiện như sau: Mômen quay từ cơ cấu đóng (có thể bằng tay,
bằng động cơ hay bằng nam châm điện) quay trục truyền động 6, qua cơ cấu đòn khớp
nâng tiếp điểm động lên tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh, đồng thời tích năng lượng cho lò
xo cắt 5. Khi có tín hiệu cắt (bằng tay hay tự động), chốt giữ lò xo 5 nhả, năng lượng
tích ở lò xo được giải phóng, đẩy hệ thống tiếp điểm động xuống dưới, hồ quang xuất
hiện trong dầu và bị dập tắt. Buồng dập hồ quang có loại thổi ngang, thổi dọc và thổi
hỗn hợp (hình 29.9 a, b, c). Với các máy cắt điện áp thấp (dưới 15kV) và dòng điện
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 20
không lớn, người ta có thể bố trí cả ba pha trong một thùng. Còn với máy cắt cỡ 35kV
trở lên, thường một pha trong một thùng, có cơ cấu truyền động chung cho cả ba
thùng.
Hình 29.9
Hình 29.10
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 21
1. Vỏ thùng; 2. Cơ cấu hầm dầu; 3. Cách điện vỏ thùng;
4. Tiếp điểm động; 5. Thanh truyền động; 6. Buồng dập hồ quang; 7. Ống dẫn hướng;
8. Sứ xuyên; 9. Máy biến dòng điện.
Trên hình 29.10 là máy cắt một pha và kích cỡ của máy cắt dầu 110kV, dòng
điện định mức 2000A, công suất cắt 8000MVA do Liên Xô (cũ) chế tạo.
Khi cắt dòng cắt định mức, thời gian cháy của hồ quang không lớn hơn 0,02
giây. Với dòng điện bé hơn dòng định mức (500 ÷ 2000) A tải điện cảm, khó dập hồ
quang hơn.
Tổng thời gian cắt của máy cắt dầu cỡ 0,15 đến 0,20 giây. Nhược điểm chính
của máy cắt dầu là kích thước, khối lượng lớn, cần phải làm sạch dầu, bảo dưỡng, sửa
chữa phức tạp và dễ gây ra cháy nổ. Ngày nay máy cắt dầu loại thùng không còn được
chế tạo nữa.
29.4.3 Máy cắt ít dầu
Loại này ra đời sau máy cắt dầu, với mục đích
giảm kích thước và trọng lượng, cách điện dầu được thay
bằng cách điện rắn, còn dầu chỉ làm nhiệm vụ dập hồ
quang. Trên hình 29.11 mô tả kết cấu của bình đóng cắt,
máy cắt ít dầu loại 10kV, lắp trong nhà, kiểu treo.
Ống cách điện 5 bằng sợi thủy tinh và nhựa
epoxy dùng làm cách điện chính của máy cắt (cách điện
trong nhà cách điện ngoài trong một pha).
Đầu dưới của ống cách điện 5 được gắn mũ
kim loại 3 với buồng dãn dầu, đáy mũ có nắp 1 với tiếp
điểm tĩnh dạng hoa huệ. Buồng dập hồ quang 4 loại thổi
ngang cố định với ống 5. Phần trên của ống 5 được lắp
mặt bích kim loại 6, nối với phần mũ trên 9 bằng hợp
kim nhôm. Phần chóp mũ trên có bát chứa dầu 12, lỗ
thông khí 10, vít đổ dầu 11. Phần đáy có bulông tháo
Hình 29.11
dầu 18 và ống chỉ mức dầu 17. Tiếp điểm động 16 dạng trụ đặc, chuyển động tịnh tiến
nhờ cơ cấu thanh truyền 13, được nối ra ngoài với thanh 14 để nối tới hệ thống truyền
động chung cho cả ba cực. Điện được đưa vào thanh dẫn 7, tới tiếp điểm động 16 qua
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 22
hai thanh dẫn tĩnh 15 và hệ con lăn 8 và được lấy ra ở đáy 1. Hình dạng và kích cỡ của
loại máy cắt BMΠ - 10 - (máy cắt ít dầu loại treo 10 kV) cho ở hình 29.12. Thông số
của BMΠ - 10 là Uđm = 10kV; Iđm = 600A; Icđm = 20kA; Pcắtđm = 350MVA.
Hình 29.12
1. Bình cắt; 2. Sứ treo; 3. Đế thép; 4. Thanh cách điện; 5. Trục truyền động;
6. Bộ hoãn xung; 7. Cơ cấu đòn khớp
Với kết cấu kiểu treo có dòng điện định mức tới 3200A. Thời gian cắt của
máy cắt ít dầu kiểu này là (0,12 ÷ 0,13) giây. Các máy cắt có điện áp từ 35kV đến
110kV, với công suất cắt 1000 đến 5000MVA được chế tạo kiểu cột sứ, có thể lắp đặt
ngoài trời. Trên hình 29.13 cho kích cỡ và kết cấu máy cắt kiểu BMK - 35 (máy cắt ít
dầu kiểu cột, 35 kV) với các thông số: Uđm = 35 kV, Iđm = 1000 A; Icđm = 1000 A; Icđm
= 16,4 kA; Pcđm = 1000 MVA.
Với điện áp từ 220 kV trở lên, mỗi pha của máy cắt có vài bình cắt đấu nối
tiếp nhau.
Ưu điểm chính của máy cắt ít dầu là kích thước nhỏ : gọn, khối lượng dầu
không đáng kể. Nhược điểm của loại máy cắt này là công suất cắt bé hơn loại nhiều
dầu. Mặt khác vì lượng dầu ít nên dầu mau bị bẩn, chất lượng giảm nhanh, phải thay
dầu. Ở máy cắt ít dầu không có thiết bị hâm nóng dầu, vì vậy không thể lắp đặt ở nơi
có nhiệt độ thấp.
Ngày nay, số lượng máy cắt ít dầu ít dần, vì nó không cạnh tranh được với
những máy cắt tiên tiến khác.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 23
Hình 29.13
1. Trục truyền động; 2. Tiếp điểm động; 3. Thanh truyền; 4. Con lăn;
5. Ống cách điện; 6. Sứ trên; 7. Sứ dưới
29.4.4 Máy cắt không khí nén
Không khí khô, sạch được nén với áp suất cao (từ 20 đến 40 at) dùng để thổi
hồ quang và để thao tác máy cắt, vì vậy máy cắt loại này được gọi là máy cắt không
khí nén hay máy cắt không khí. Cách điện và buồng dập hồ quang ở đây là cách điện
rắn hoặc sứ. Buồng dập hồ quang có hai loại : loại thổi ngang và loại thổi dọc. Loại
thổi ngang có hiệu ứng dập hồ quang tốt hơn loại thổi dọc nhưng kích thước lớn. Nó
thường dùng cho các máy cắt của máy phát, với điện áp đến 20kV, dòng điện định
mức đến hàng chục ngàn ampe. Ở máy cắt không khí, tốc độ thổi không phụ thuộc vào
dòng điện mà chỉ phụ thuộc vào áp suất của không khí nén. Nếu lỗ thổi đủ lớn và
khoảng cách giữa hai tiếp điểm có trị số tối ưu thì dòng điện cắt đạt trị số lớn nhất.
Cần lưu ý rằng nếu lỗ thổi lớn, áp suất khí cao thì lượng không khí nén cần cho một
lần cắt là đáng kể.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 24
Nguyên lý kết cấu của máy cắt không khí đa dạng, phụ thuộc vào điện áp,
dòng điện định mức, vào phương thức truyền không khí nén vào bình cắt và trạng thái
của tiếp điểm sau khi cắt.
Trên hình 29.14 trình bày nguyên lý kết cấu của một số loại máy cắt không
khí thường gặp.
Hình 29.14
1. Bình chứa không khí nén; 2. Buồng dập hồ quang; 3. Điện trở sun;
4, 5. Dao cách ly; 6. Tụ điện.
Máy cắt ở hình 29.14a có bình chứa cách ly với buồng dập hồ quang. Luồng
khí nén đi từ bình chứa, qua ống dẫn vào buồng dập hồ quang khi tiếp điểm tĩnh và
tiếp điểm động tách rời nhau. Máy cắt kiểu này không có bộ cách ly đi kèm. Thao tác
đóng được thực hiện qua van điện từ đóng, sẽ mở cho khí nén đẩy pitông đóng. Kết
cấu loại này thường dùng cho cấp điện áp trung áp (đến 36kV) và dòng điện cỡ một
ngàn ampe.
Nguyên lý kết cấu của máy cắt ở hình 29.14b có bình chứa khí nối đất
(tương tự như ở hình 29.14a), có hai buồng cắt, có điện trở sun và hai dao cách ly. Quá
trình cắt được tiến hành theo trình tự sau: Dao 4 cắt trước, tiếp theo là hai bộ tiếp điểm
trong buồng dập hồ quang cắt, và cuối cùng là dao cách ly 5. Dòng cắt của dao 5 bé vì
lúc này hai điện trở hạn chế dòng điện cắt điện giá trị thích hợp. Sau khi bộ cách ly 5
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 25
cắt, khí nén được ngừng cấp nên áp suất trong bình cắt giảm, lực lò xo đẩy tiếp điểm
động vào tiếp điểm tĩnh. Quá trình đóng theo trình tự ngược lại: bộ cách ly 5 đóng
trước, tiếp theo là bộ cách ly 4 (hai tiếp điểm trong buồng cắt đã đóng lại sau khi quá
trình cắt kết thúc). Ở loại máy cắt này, dao cách ly nằm bên ngoài buồng cắt nên dễ bị
ảnh hưởng của môi trường xung quanh. Kết cấu kiểu này thường dùng cho loại có
dòng điện lớn đến hàng chục ngàn ampe, điện áp đến 20kV, dùng cho máy cắt của
máy phát.
Trên hình 29.14c trình bày nguyên lý của kiểu máy cắt có dao cách ly nằm
trong bình cắt điện có khí nén. Bình bên trái là buồng dập hồ quang của máy cắt, có
hai chỗ cắt và có điện trở phân dòng điện, còn bình bên phải là dao cách ly, có hai chỗ
cắt và có tụ phân bố điện áp trên hai dao.
Trên hình 29.14d trình bày nguyên lý cấu tạo của loại máy cắt không khí nén
tiên tiến hơn. Ở đây bình chứa khí được cách ly với đất và tiếp điểm của máy cắt làm
việc trong môi trường khí nén, vì vậy khi cắt, không cần khí nén phải dẫn từ bình chứa
tới, nên khả năng dập hồ quang lớn hơn. Loại máy cắt này không kèm bộ cách ly nên
cầu dao cách ly bên ngoài. Hai tụ điện mắc với hai bộ tiếp điểm để phân bố điện áp
đều khi cắt. Một buồng cắt kiểu này dùng cho cấp điện áp 110 kV, còn với điện áp cao
hơn, sẽ dùng vài bình nối tiếp. Thời gian cháy của hồ quang ở máy cắt không khí nén
vào khoảng 0,01 giây.
Ưu điểm chính của máy cắt không khí nén là khả năng cắt lớn, có thể đạt đến
dòng cắt 100kA, thời gian cắt bé nên tiếp điểm có tuổi thọ cao. Mặt khác loại máy cắt
này không sợ nổ như ở máy cắt dầu.
Hình 29.15
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 26
1. Bình chứa không khí nén; 2. Sứ cách điện - ống dẫn; 3. Bình chứa cho dao cách ly;
4. Bình cắt của máy cắt (cắt dòng ngắn mạch); 5. Điện trở hạn chế dòng điện;
6. Van xả khí; 7. Dao cách ly; 8. Tụ điện; 9. Van xả
Nhược điểm chính của loại máy cắt này là có thiết bị khí nén đi kèm. Vì vậy
chỉ nên dùng cho những trạm có số lượng máy cắt lớn.
Cho đến những năm 90 của thế kỷ 20, máy cắt không khí nén hầu như không
còn được chế tạo nữa bởi nó không cạnh tranh được với loại chân không và khí SF6.
Trên hình 29.15 trình bày kích cỡ và thông số của máy cắt không khí loại có
dao cách ly bên trong; còn trên hình 29.16 và hình 29.17 là hai loại máy cắt có bình cắt
(buồng dập hồ quang) nằm trong bình chứa khí nén.
Máy cắt khí nén có bộ cách ly trong khí nén kiểu BBH: Uđm = 330 kV; Iđm =
2000A; Icđm = 26,2 kA.
Phần máy cắt có 8 bình cắt nối tiếp nhau (mỗi cột cắt có 4 bình), phần dao
cách ly có 3 bình có tụ và 4 bình không có tụ (4 bình này cắt sau cùng). Áp suất khí
nén là 20 at.
Một pha của máy cắt không khí kiểu BBБ:
Uđm = 110kV; Iđm = 2000A; Icđm = 32,2A; Pđm = 6000MVA.
Áp suất khí nén cỡ 26 at. Vì buồng dập hồ quang đặt trong bình chứa nên
công suất cắt lớn. Loại này không có dao cách ly bên trong.
Với điện áp định mức 250kV cho một đơn vị, 500kV cho hai đơn vị nối tiếp
và 750kV cho ba đơn vị nối tiếp, loại máy cắt kiểu này có thể đạt tới công suất cắt
82000MVA. Áp suất khí nén ở loại này đạt tới 40 at. Tổng thời gian cắt của loại này
khá bé : tc ≤ 0,04s. Đây là kiểu máy cắt khí nén điện áp cao loại tiên tiến nhất của Liên
Xô (cũ) chế tạo.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 27
Hình 29.16
1. Tủ điều khiển; 2. Sứ đỡ; 3. Bình cắt; 4. Sứ xuyên; 5. Tụ phân áp
Hình 29.17 Máy cắt khí nén kiểu BHB - 250
1. Bình chứa không khí nén; 2. Sứ cách điện trụ; 3. Buồng dập hồ quang chính;
4. Tụ điện; 5. Điện trở và buồng cắt phụ
29.4.5 Máy cắt khí SF6
Để tăng hiệu ứng dập hồ quang trong môi trường khí và giảm kích thước
cách điện, người ta sử dụng khí SF6. Loại khí này có những đặc điểm sau:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 28
- Ở áp suất bình thường, độ bền điện của SF6 gấp 2,5 lần so với không khí,
còn khi áp suất 2 at (0,2 MPa) độ bền điện của khí này tương đương với dầu biến áp.
- Hệ số dẫn nhiệt của SF6 cao, gấp 4 lần không khí, vì vậy có thể tăng mật độ
dòng điện trong mạch vòng dẫn điện, giảm khối lượng đồng.
- Khả năng dập hồ quang của buồng dập kiểu thổi dọc khí SF6 lớn gấp 5 lần
so với không khí, vì vậy giảm được thời gian cháy của hồ quang, tăng khả năng cắt,
tăng tuổi thọ tiếp điểm.
Hình 29.18
a. Trạng thái đóng; b. Quá độ cắt; c. Trạng thái cắt
1. Vỏ cách điện; 2. Tiếp điểm hồ quang động; 3. Tiếp điểm trượt; 4. Trục truyền động;
5. Cơ cấu thu bẩn; 6. Xilanh - tiếp điểm làm việc động; 7. Tiếp điểm làm việc tĩnh;
8. Tiếp điểm hồ quang tĩnh; 9. Miệng thổi; 10. Piston tĩnh; 11. Đầu nối điện
- SF6 là loại khí trơ, không phản ứng với oxy, hydrô, ít bị phân tích thành các
khí thành phần.
Nhược điểm chính của loại khí này là nhiệt độ hóa lỏng thấp. Ở áp suất 13,1
at (1,31MPa) nhiệt độ hóa lỏng của nó là 00C, còn ở áp suất 3,5 at (0,35MPa) là -
400C. Vì vậy loại SF6 chỉ dùng ở áp suất không cao để tránh phải dùng thiết bị hâm
nóng. Mặt khác khí này chỉ có chất lượng tốt khi không có tạp chất.
Trong máy cắt SF6, hồ quang sẽ nhanh chóng dập tắt nếu có thổi hồ quang.
Trên cơ sở đó, hai biện pháp thổi được áp dụng là: thổi từ và tự thổi kiểu khí nén
(dùng xilanh, pittông), trong đó nguyên lý tự thổi dùng pittông - xilanh được sử dụng
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 29
rộng rãi hơn và hiệu quả hơn. Do đó ở các thế hệ máy cắt SF6 chế tạo từ 1990 lại đây,
người ta chỉ dùng nguyên lý thổi. Máy cắt SF6 được thiết kế, chế tạo cho mọi cấp điện
áp cao áp, từ 3kV đến 800kV bởi tính năng ưu việt của nó: khả năng cắt lớn, kích
thước nhỏ gọn, độ an toàn và tin cậy cao, tuổi thọ cao, chi phí bảo dưỡng thấp.
Hình 29.19
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 30
Hình 29.20
Trên hình 29.18 trình bày nguyên lý kết cấu của buồng cắt loại trung áp (đến
24kV) ở ba vị trí: đóng, quá độ cắt và cắt.
Quá trình cắt diễn ra như sau: Khi có tín hiệu cắt, trục truyền động 4 quay,
kéo theo hệ thống động của buồng cắt (gồm các tiếp điểm đồng hồ quang 2, tiếp điểm
động làm việc - xilanh 6, miệng thổi cách điện 9) chuyển động tịnh tiến xuống dưới,
đồng thời khí SF6 được nén trong xilanh 6, hệ tiếp điểm làm việc cắt trước rồi đến hệ
tiếp điểm hồ quang. Sau khi hồ quang phát sinh, miệng thổi 9 được giải phóng khỏi
tiếp điểm hồ quang 8, áp suất khí SF6 được nén sẽ thoát ra, thổi tắt hồ quang. Thường
ở mỗi bình cắt, có đồng hồ chỉ áp suất khí SF6 và có van nạp khí bổ sung.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 31
Trên hình 29.19 cho các kích thước của loại máy cắt HPA của tập đoàn ABB
loại từ 3,3 đến 30kV và một vài thông số chính của loại máy cắt này (lắp trong nhà).
Các thông số chính của dãy máy cắt HPA theo IEC - 56
Điện áp định mức kV 3,3 ÷ 7,2 12 17 24 Tần số Hz 50 50 50 50 Điện áp xung kV 75 75 95 125 Dòng điện định mức (đến) A 3150 3150 2500 2500 Dòng xung kích kV 175 100 100 79 Dòng cắt định mức kV 50 40 40 31,5 Chế độ thao tác Cắt - 0,3s - Đóng cắt - 180s - Đóng cắt Thời gian cắt ms 38 38 38 38 Thời gian hồ quang ms 15 15 15 15 Thời gian đóng ms 75 75 75 75 Dòng ngắn mạch 1s kV 50 40 40 31,5
Trên hình 29.20 trình bày cấu tạo của máy cắt loại lắp đặt ngoài trời cấp điện
áp 24 đến 38 kV, kiểu GL 107 do hãng GEC ALSTHOM chế tạo.
Hình 29.21
1. Mũ có đầu vào; 2. Khí SF6; 3. Cách điện của bình cắt; 4. Tiếp điểm hồ
quang; 5. Tiếp điểm Việt Nam; 6. Miệng thổi; 7. Tiếp điểm hồ quang; 8. Xilanh; 9.
Pittông; 10. Mặt bích giữa có đầu ra; 11. Tiếp điểm trượt; 12. Thanh truyền (bằng cách
điện); 13. Sứ cách điện đỡ; 14. Buồng cơ cấu truyền động của bình; 15. Cơ cấu chỉ vị
trí; 16. Đáy bình cắt; 17. Cơ cấu thu bẩn; 18. Van nạp ga; 19. Cơ cấu động cơ lên cót
lò xo; 20. Tay đòn; 21. Lò xo đóng; 22. Lò xo cắt; 23. Cơ cấu lên dây cót bằng tay.
Trên bình 29.21 trình bày các kích thước chủ yếu của loại máy cắt này.
Các thông số kỹ thuật của GL-107
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 32
Điện áp định mức: 24 ÷ 36kV
Điện áp thử 1 phút: 70kV
Điện áp xung: 170kV
Tần số định mức: 50/60Hz
Dòng điện định mức: 800 - 1250 - 1600A
Dòng điện cắt định mức: 25 kA
Dòng điện xung kích: 62,5 kA
Dòng điện ổn định nhiệt 3s: 25A
Thời gian cắt: 50ms
Thời gian đóng: 75ms
Khối lượng cụm ba buồng cắt: 360 kg
Chu trình đóng lập lại: Cắt 0,3s - Đóng cắt - 180s - Đóng cắt
29.4.6 Máy cắt chân không
Ở máy cắt chân không, áp suất trong buồng dập rất thấp, dưới 10-4Pa (hoặc
10-4bar), do đó mật độ không khí rất thấp: hành trình tự do của phân tử đạt 50 mét, còn
hành trình tự do của điện tử đạt tới 200 mét, cho nên độ bền điện trong chân không khá
cao, hồ quang dễ bị dập tắt và khó có điều kiện cháy lập lại sau khi dòng điện đi qua trị
số 0. Ở áp suất 10-4 Pa, độ bền điện đạt tới 100kV/mm. Vì vậy với điện áp cấp trung áp
(đến 35kV), độ mở của tiếp điểm của buồng cắt chân không khoảng 6 đến 25 mm.
Trên hình 29.22 trình bày nguyên lý cấu tạo của buồng cắt chân không. Bên
trong buồng cách điện bằng vật liệu cách điện dạng composit được đặt hệ thống tiếp
điểm 3 dạng tiếp xúc mặt, với thanh dẫn tĩnh 4 và thanh dẫn động 5, chuyển động tịnh
tiến, theo cơ cấu dẫn hướng 8, lắp chặt với đáy dưới 2. Ống xếp kim loại 6 có đầu trên
hàn với thanh dẫn động, đầu dưới hàn với tấm đáy 2, mục đích đảm bảo chân không
cho bình cắt dù cho tiếp điểm động chuyển động nhiều lần. Với công nghệ hiện đại,
buồng chân không có tuổi thọ đến 30.000 lần thao tác. Ống kim loại 7 đóng vai trò
màn chắn, ngăn không cho hơi kim loại bám vào bề mặt bên trong của ống cách điện,
làm suy giảm cách điện.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 33
Hình 29.22 Khi cắt, tiếp điểm động tách khỏi tiếp điểm tĩnh, hồ quang xuất hiện trên bề
mặt tiếp xúc 3 làm kim loại bị nóng chảy và bay hơi. Hồ quang sẽ bị dập tắt khi dòng
điện đi qua trị số không. Để tăng khả năng cắt và giảm hao mòn tiếp điểm do hồ quang
sinh ra, người ta sử dụng cấu tạo đặc biệt của tiếp điểm để tạo ra lực điện động của
dòng điện, thổi hồ quang ra phía ngoài mặt tiếp xúc. Trên hình 29.23 trình bày nguyên
lý cấu tạo của hai loại tiếp điểm: tiếp điểm có từ trường hướng kính (hình 29.23a) và
tiếp điểm có từ trường hướng trục (hình 29.23b).
Ưu điểm chính của máy cắt chân không là kích thước nhỏ, gọn, không gây ra
cháy, nổ, tuổi thọ cao khi cắt dòng định mức (đến 10.000 lần đóng cắt), gần như không
cần bảo dưỡng định kỳ, vì vậy loại máy cắt này được dùng khá rộng rãi ở lưới điện
trung áp, với dòng điện định mức đến 3000A, chủ yếu dùng lắp đặt trong nhà. Dòng
điện cắt đến 50kA, thời gian cháy của hồ quang cỡ 15ms. Trên hình 29.24 trình bày
hình dáng và các kích thước của họ máy cắt chân không VB, với dòng điện định mức
đến 2000A (hình 29.24a) và dòng định mức 2500A và 3150A (hình 29.24b) với các
cấp điện áp 12, 17,5 và 24kV.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 34
Hình 29.23
a. Tiếp điểm từ trường hướng kính; b. Tiếp điểm từ trường hướng trục
1. Cấu tạo tiếp điểm; 2. Đường đi của dòng điện và hướng hồ quang;
A, C. Tiếp điểm bằng CrCu; B. Thân đỡ tiếp điểm
Trên hình 29.25 trình bày nguyên lý cấu tạo của bộ truyền động kiểu CC-
1000, dùng cho dãy máy cắt VB.
- Quá trình đóng: Lò xo đóng 1 được nén, tích năng lượng bởi dây xích 2 nối
với trục khuỷu 3, do cụm động cơ điện - hộp số hoặc tay quay qua trục quay 5. Lò xo ở
trạng thái chờ nhờ chốt hãm đóng 6. Việc giải phóng chất hãm 6 được thực hiện bằng
đưa xung điện vào cuộn đóng 8 hoặc nút ấn 7 quay theo chiều kim đồng hồ. Khi chốt 6
được giải phóng, năng lượng tích ở lò xo 1 làm quay cam 9, tác động lên con lăn 10,
hệ thống đòn khớp 11, 13, 14 và cuối cùng là tay đòn 15 làm đóng tiếp điểm trong
buồng cắt 16. Đồng thời lò xo cắt 17 được tích năng lượng cho quá trình cắt. Lò xo
tiếp điểm 18 đảm bảo độ lún cần thiết cho tiếp điểm động để tiếp xúc tốt. Trạng thái
đóng được chốt hãm cắt 12 cố định.
Công tác điểm cuối 21 để điều khiển động cơ 4, còn cụm tiếp điểm phụ 19
gắn với chuyển động của thanh truyền động chính 14.
- Quá trình cắt: Được thực hiện nhờ giải phóng chốt hãm cắt 12, lò xo cắt 17
tác động lên thanh truyền động chính 14, tay đòn 15 và buồng cắt 16. Bộ hoãn xung
thủy lực 23 hạn chế xung lực ở cuối hành trình cắt. Việc giải phóng chốt hãm cắt 12
được thực hiện bằng tay qua nút ấn 7 quay theo chiều ngược kim đồng hồ (cắt bằng
tay) hoặc đưa điện vào cuộn cắt 22 qua rơle bảo vệ.
- Quá trình tự nạp năng lượng cho lò xo đóng: Sau khi đóng, việc tính năng
lượng để đóng lần tiếp theo của lò xo 1 được thực hiện tự động bởi cụm động cơ điều
khiển bởi công tác điểm cuối 21 hoặc tay và nhờ chốt hãm đóng 6 khóa lại.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 35
Rơle chống bơm 24 không cho phép máy cắt đóng lại tùy tiện khi lệnh đóng
nhầm như kéo dài thời gian lệnh. Các thông số chính của dãy máy cắt VB như sau:
Hình 29.24a. Máy cắt chân không VB, dòng điện định mức đến 2000A
Hình 29.24b Máy cắt chân không VB, dòng điện định mức đến 2500 ÷ 3150A
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 36
Hình 29.25
1. Lò xo đóng; 2. Dây xích; 3. Trục khuỷu; 4. Cụm động cơ hộp số; 5. Trục quay;
6. Chốt hãm đóng; 7. Nút ấn; 8. Cuộn dây đóng; 9. Cơ cấu cam; 10. Con lăn; 11. Tay
đòn; 12. Chốt hãm cắt; 13. Thanh nối; 14. Thanh truyền chính; 15. Tay đòn buồng cắt;
16. Buồng cắt; 17. Lò xo cắt; 18. Lò xo tiếp điểm; 19. Khối tiếp điểm phụ; 20. Tay
biên; 21. Công tắc cuốn hành trình; 22. Cuộn dây cắt; 23. Bộ hoãn xung thủy lực; 24.
Rơle chống bơm.
- Điện áp định mức: 12, 17,5 và 24kV.
- Điện áp xoay chiều thử nghiệm 1 phút, tương ứng với điện áp định mức 28
kV, 38kV và 50kV.
- Điện áp xung tương đương: 75kV, 95kV và 125kV.
- Dòng điện định mức với các cấp điện áp: 800A, 1250A, 1600A, 2000A,
2500A, 3150A.
- Dòng cắt từ 20; 25; 31,5; 36; 44kA (tùy từng loại)
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 37
- Dòng xung kích: từ 50 đến 110kA (tùy từng loại)
- Thời gian tác động:
+ Đóng : 35; 50ms (tùy từng loại)
+ Mở : 42ms
+ Cắt : 60ms
- Tuổi thọ: bộ cơ: 30.000 lần; buồng cắt: 10.000 lần
- Khối lượng (160 ÷ 230) kg (tùy từng loại)
- Chế độ đóng lập lại: Cắt 0,3s - Đóng - Cắt - 180s - Đóng - Cắt.
29.4.7 Máy cắt tự sinh khí
Ở máy cắt tự sinh khí, hồ quang được dập tắt bằng hỗn hợp khí do vật liệu
rắn của buồng dập hồ quang sinh ra dưới tác động của nhiệt độ cao ... Trên hình 29.26
trình bày nguyên lý cấu tạo của loại máy cắt này.
Hình 29.26
Toàn bộ máy cắt được lắp trên khung thép. Trục truyền động 3 nối với phần
động của máy cắt (tiếp điểm làm việc 1 và tiếp điểm hồ quang 4) bằng các thanh cách
điện. Khi cắt, tiếp điểm làm việc 1-2 cắt trước, còn tiếp điểm hồ quang 4-7 cắt sau. Hồ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 38
quang sinh ra làm tấm vật liệu tự sinh khí 8 bay hơi, tạo áp suất lớn trong buồng dập 5
để dập hồ quang.
Loại máy cắt tự sinh khí có năng lực dập hồ quang không lớn, nên thường sử
dụng kèm cầu chì để làm máy cắt phụ tải với điện áp định mức đến 24kV và dòng điện
định mức đến vài trăm ampe. Việc truyền động đóng - cắt được thực hiện bằng tay
hoặc bằng điện từ.
Ưu điểm chính loại máy cắt này là giá thành hạ, kết cấu đơn giản, không cần
dao cách ly.
Nhược điểm chính là tuổi thọ thấp (đến 100 lần cắt tải định mức), dễ gây ra
cháy, nổ, vì vậy nó chỉ được dùng cho hệ thống công suất bé.
29.4.8 Máy cắt điện từ
Nguyên lý dập hồ quang ở máy cắt điện từ là sử dụng lực điện động giữa từ
trường do cuộn thổi từ sinh ra và dòng điện cắt để thổi hồ quang vào buồng dập hồ
quang dạng khe hẹp bằng vật liệu cách điện.
Ưu điểm chính của máy cắt điện từ là không cần đầu hoặc khí nén để dập hồ
quang, tuổi thọ cửa tiếp điểm cao, cho phép đóng cắt nhiều lần mà không cần thay tiếp
điểm.
Hình 29.27 Mắt cắt buồng dập hồ quang kiểu khe
1. Đế; 2. Sứ đỡ; 3. Cuộn dây thổi từ; 5. Thanh dẫn động; 6. Cực từ; 7. Tiếp điểm làm
việc; 8. Tiếp điểm hồ quang; 9. Sừng hồ quang; 10. Trụ cách điện; 12. Cơ cấu truyền
động
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 39
Nhược điểm chính là kích thước tương đối lớn, chỉ dùng cho lắp đặt trong
nhà với điện áp đến 15 kV, dòng điện đến 3000 A.
Trên hình 29.27 trình bày nguyên lý cấu tạo hệ thống tiếp điểm và dập hồ
quang của loại máy cắt điện từ 6kV, dòng điện định mức 1600A, công suất cắt 400
MVA do Liên Xô (cũ) chế tạo.
CÔNG TY ĐIỆN LỰC 3 TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TÀI LIỆU BỒI HUẤN
Phần 32 Bù công suất phản kháng và thí nghiệm tụ điện
Đà nẵng - 2005
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
30 Hệ thống phân phối và đóng cắt kiểu khí SF6 (GIS)............................................ 1
30.1 Đại cương..................................................................................................... 1 30.2 Khí SF6 làm môi trường cách điện và dập hồ quang..................................... 1 30.3 GIS dùng cho điện áp 52 đến 72,5 kV........................................................... 2 30.4 GIS dùng cho điện áp 72,5 đến 800 kV......................................................... 4 30.5 Bố trí trạm .................................................................................................... 8 30.6 Sơ đồ trạm .................................................................................................... 9 30.7 Nối thanh góp khí cách điện SF6 ................................................................ 15
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
Hình 30.1
30 Hệ thống phân phối và đóng cắt kiểu khí SF6 (GIS)
30.1 Đại cương
Máy cắt khí cách điện SF6 được sử dụng từ năm 1969. Khoảng điện áp định
mức từ 7.2 đến 800kV với dòng điện cắt tới 63kA, trong những trường hợp đặc biệt tới
80kA. Thiết bị GIS có thể được sử dụng trong các trạm nhỏ và cả trong các trạm biến
áp lớn.
Các ưu điểm của máy cắt khí cách điện SF6 là: Chắc chắn, trọng lượng thấp,
độ tin cậy cao, an toàn chống điện áp tiếp xúc, bảo dưỡng dễ dàng và tuổi thọ cao.
Thời gian lắp đặt tại chỗ ngắn vì sử dụng cấu kiện lắp sẵn và thử nghiệm tại nhà máy
từng tổ lớn hoặc các gian hoàn chỉnh.
Thiết bị GIS thường có cấu trúc môđun. Tất cả bộ phận như thanh góp, dao
cách ly, máy cắt, máy biến áp đo lường, dầu nối cáp đều nằm trong vỏ kín nối đất và
chứa đầy khí SF6.
Dưới điện áp định mức 170kV, ba pha của GIS thường có vỏ chung, các pha
có điện áp cao hơn được tách riêng. Dưới điện áp 72,5kV, môi trường cách điện khí
SF6 có thể được sử dụng ở áp suất thường, trong khi ở điện áp cao hơn, áp suất khí làm
việc 3,5 đến 4,5 bar, trong một số trường hợp đến 6 bar.
Vì áp suất khí cách điện thấp, ở điện
áp dưới 72,5kV vỏ có thể bằng thép lá hàn
kín. Đối với mức điện áp cao hơn dùng vỏ
nhôm đúc không sắt từ, chống rỉ, chịu ăn mòn
Dãy sản phẩm GIS được tóm tắt
trong bảng 30.1.
30.2 Khí SF6 làm môi trường cách điện
và dập hồ quang
Khí Sunfua hexaflo (SF6) được sử
dụng làm chất cách điện trong tất cả bộ phận
thiết bị và trong máy cắt để dập tắt hồ quang.
SF6 là khí mang điện tử âm, có độ bền điện
môi ở áp suất khí quyển gần bằng ba lần không khí. Nó không cháy, không độc, không
mùi, trơ về hóa và có tính chất dập tắt hồ quang tốt hơn không khí 3 đến 4 lần ở cùng
một áp suất.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
Hình 30.2
SF6 hiện có thị trường không nguy hiểm và không nằm trong danh sách pháp
lệnh về các chất nguy hiểm hay các quy định kỹ thuật về các chất nguy hiểm (TRGS).
Khí SF6 mới nhận về phải tuân theo IEC 376 (VDE 0373 phần 1). Khí từ các thiết bị
và khí cự SF6 dùng lại, được quy định trong IEC 480 (VDE 0373 phần 2).
Áp suất khí dập hồ quang là từ 6 đến 7 bar. Các khí cụ ngoài trời đặt trong
các điều kiện khí dậu địa cực chứa hỗn hợp SF6 và N6 để đề phòng bị hóa lỏng. Quan
hệ áp suất/ nhiệt độ của khí SF6 sạch được cho trên hình
30.1
Áp suất khí được theo dõi trong buồng kín khí
riêng và cả trong buồng máy cắt. Cần tính đến tổn thất khí
(dưới 1% trong 1 năm). Không cần đặt các thiết bị đóng tự
động.
Hồ quang làm phân giải một lượng nhỏ khí SF6.
Sau đó nó được kết hợp lại gần như hoàn toàn thành SF6.
Các sản phẩm phân giải phản ứng với nước trong khí ẩm được kiểm soát bằng các bộ
lọc khô đặt trong máy cắt.
Trước khi bơm khí, cần làm thoát hàm lượng ẩm ban đầu một cách cẩn thận.
Hình 30.2 minh họa sự chuyển đổi của hàm lượng hơi nước ở điểm sương.
Bảng 30.1 Các số liệu kỹ thuật cơ bản của sản phẩm GIS từ 7,2kV đến 800kV
30.3 GIS dùng cho điện áp 52 đến 72,5kV
Máy cắt SF6 kiểu ENK - 2
Hình 30.3 Trình bày bố trí gian của trạm có hai thanh góp với sơ đồ một
thanh góp dưới đáy được bỏ đi.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
Các ngăn thanh góp, máy cắt và buồng nhánh được phân cách với nhau và
kín khí cũng như các thanh góp của mỗi gian. Áp suất khí cách điện định mức là 1 bar,
khhi nạp khí tạo nên áp suất dương 0,2 bar. Ngăn truyền động và điều khiển chứa
không khí ở áp suất thường. Ở đây đặt cơ cấu vận hành điều khiển điện và hệ thống
theo dõi khí cho tất cả các ngăn có chứa khí của gian. Cửa trước có sơ đồ nhánh và các
nút ấn điều khiển cần thiết. Không đòi hỏi các tủ điều khiển riêng.
Các dao cách ly điều khiển bằng động cơ là loại quay ba vị trí. Máy cắt có cơ
cấu thao tác lò xa tích năng lượng và làm việc theo nguyên lý tự thổi. Các ngăn khí
dập hồ quang của máy cắt ba cực được nối liên động và phân cách với ngăn khí cách
điện. Áp suất định mức 6 bar được theo dõi bằng rơle tỷ trọng.
Các máy biến dòng là máy kiểu trụ đỡ đổ nhựa có hai đến bốn lõi.
Hình 30.3 Máy cắt khí cách điện SF6 kiểu ENK-2 điện áp 72,5kV hai thanh góp
a. Sơ đồ mạch, b. mặt trước tủ; c. Phân đoạn cáp đường dây ra.
1. Ngăn hệ thống thanh góp I; 2. Ngăn hệ thống thanh góp II; 3. Máy cắt và ngăn
nhánh; 4: Ngăn cáp; 5: Ngăn hạ áp dùng điều khiển và truyền động
Các máy biến điện áp cảm ứng cũng đổ nhựa epôxy, thường có dây quấn đo
lường ở phía thứ cấp, dây quấn tam giác hở dùng cho bảo vệ sự cố chạm đất. Để thử
nghiệm cáp bằng điện áp một chiều, phía sơ cấp của máy biến điện áp được ngắt từ
bên ngoài.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
Hình 30.4 Các kích thước của trạm ENK - 2 với 5 đường dây cung cấp
a. Chiếu cạnh; b. Chiếu đứng; c. Mặt bằng
Các kích thước của đường dây cung cấp như ở hình 30.3, tải trọng sàn gần
bằng 1 t/m2.
Bộ nối ngoài có thể phù hợp với cáp dầu hoặc cáp XLPE, các ống thanh góp
dẫn SF6 cùng nối ra ngoài và các thanh góp có cách điện chất rắn.
Các kích thước nhỏ cho phép lắp ráp sẵn. Các tủ đường dây cung cấp được
thử nghiệm ở nhà máy và được vận chuyển bằng xe tải.
Cần có xe cẩu để đặt, nối các gian và nối cao áp tại chỗ.
Bản vẽ trạm được cho trên hình 30.4.
Loạt sản phẩm ENK - 2 có thể đáp ứng cho bất kỳ cấu hình trạm nào trên thế
giới. Các yêu cầu của DIN VDE 0101 phải được khảo sát ở giai đoạn lập đề án. Phải
có đủ khoảng cách ở một đầu đường dây cung cấp để làm dễ dàng công việc của trạm,
thử nghiệm và kiểm tra sau này.
30.4 GIS dùng cho điện áp 72,5 đến 800kV
Máy cắt SF6 kiểu ELK
Dùng cho các điện áp từ 72,5 đến 800kV. ABB sử dụng năm kích thước theo
môđun có cùng thiết kế cơ sở. Cấu trúc theo môđun có ưu điểm là sản xuất được số
lượng lớn, các cấu kiện tiêu chuẩn, bảo quản dự phòng đơn giản và tính năng đồng
nhất. Do vậy chúng có thể đáp ứng yêu cầu của mọi sơ đồ. Như chỉ dẫn chung, điểm
đặt cho thiết bị hoàn toàn kín phải tuân theo các yêu cầu của DIN VDE 0101 dùng cho
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
các trạm máy cắt trong nhà. Gian xưởng có thể cấu trúc gọn nhẹ, có số bảo vệ chống
các phần tử bên ngoài. Với một chút thay đổi, khí cụ GIS cũng có thể đặt ngoài trời.
Các linh kiện
Các thanh góp được phân cách bằng sử dụng điện ở mỗi gian và tạo nên một
bộ gồm các dao cách ly thanh góp và cầu dao nối đất bảo dưỡng.
Máy cắt hoạt động theo nguyên lý tự thổi hay nén có từ một đến bốn chỗ
ngắt trong một cực, phụ thuộc vào kích thước môđun. Trong khi thao tác mở pittông
của mỗi buồng dập hồ quang phát khí SF6 có áp suất cần thiết để dập hồ quang.
Trong máy cắt dùng nguyên lý nén, cơ năng của cơ cấu tác động được sử
dụng để phát sinh dòng khí. Trái lại, máy cắt tự thổi sử dụng nhiệt năng của bản thân
hồ quang. Nó tiết kiệm tới 80% năng lượng tác động đòi hỏi.
Cầu dao phụ tải được sử dụng trong các trạm phân phối nhỏ hơn. Chúng có
khả năng cắt dòng điện tải, cắt và đóng máy biến áp cũng như cắt đường dây và cáp
không tải. Chúng có khả năng đóng dòng điện ngắn mạnh và dẫn dòng điện ngắn mạch
trong thời gian ngắn. Chúng cũng làm việc theo nguyên lý thổi áp lực và có cơ cấu tác
động lò xo truyền động bằng động cơ.
Các máy biến dòng dùng để đo lường và bảo vệ là kiểu lõi hình xuyến. Có
thể bố trí trước hoặc sau máy cắt tùy theo quan niệm bảo vệ. Cách điện sơ cấp do khi
SF6 đảm nhiệm, bền theo thời gian.
Các máy biến điện áp đo lường và bảo vệ có thể được nối ở phía thứ cấp, hai
dây quấn đo và dây quấn nối tam giác hở để phát hiện sự cố chạm đất.
Các máy biến điện áp cảm ứng đặt trong vỏ chứa khí SF6 cũng sử dụng máy
biến điện áp cách điện lá với SF6 làm chất cách điện chính. Cũng có thể sử dụng các
máy biến điện áp điện dung, thường đối với điện áp trên 300kV. Tụ điện cao áp loại
cách điện dàu và chứa khí SF6 trong vỏ. Các tụ hạ áp và các thiết bị hòa hợp điện cảm
được đặt trong côngtenơ riêng về phía điện thế đất, cũng cho phép các đầu điện dung
phối hợp với các bộ khuếch đại đo lường điện tử.
Hộp đầu cáp có thể thích hợp với mọi cáp cao áp có tiết diện đến 2.000 mm2.
Các tiếp điểm cách lý và phương tiện nối được sử dụng để thử nghiệm cáp ở điện áp
một chiều. Nếu là dao cách lý nhánh phải mở đủ rộng trong quá trình thử nghiệm.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
Cầu dao nối đất tốc độ cao có khả năng đóng dòng ngắn mạch hoàn toàn. Đạt
được tốc độ đóng cao nhờ các cấu tác động lò xo truyền động bằng động cơ. Có thể
thao tác bằng tay.
Các cầu dao nối đất bảo dưỡng, có thể có yêu cầu trong quá trình sản xuất,
thường được đặt trước hoặc sau máy cắt. Bình thường chúng được lắp trên vỏ cách
điện và được thao tác bằng tay hoặc chỉ bằng động cơ khi phía cao áp không có điện.
Có thể bỏ cầu dao nối đất bảo dưỡng sau máy cắt, nếu đã có cầu dao nối đất tốc độ cao
ở phía đường dây.
Ống nối SF6 ngoài trời cho phép máy cắt kiểu vỏ kín được nói tới đường dây
trên không hoặc các đầu cuối của máy biến áp. Để có được khoảng cách không khí cần
thiết ở đầu cuối ngoài trời, ống nối được làm vát, sử dụng hình dáng các mặt cắt vỏ
thích hợp.
Ống nối dầu SF6 của máy biến áp được nối trực tiếp với máy cắt không qua
ghép nối ngoài trời. Ống nối được bắt bulông trực tiếp vào thùng máy biến áp. Các ống
mềm phải chịu dãn nở nhiệt và dung sai lắp đặt, ngăn ngừa chấn động của bình do tần
số lưới từ ngoài truyền tới vỏ máy cắt.
Việc nối thanh góp SF6 chủ yếu thích hợp với công suất và dòng điện truyền
tải lớn. Chúng có thể sử dụng cho khoảng cách lớn, vì dụ từ nhà máy điện ngầm hoặc
trạm biến áp tới đầu cuối đường dây trên không cách xa, xem mục 30.2.7.
Nói chung, các van chống sét thường là kiểu khe hẹp chứa điện trở ôxit kim
loại. Khi quá điện áp đóng mở cao, thường day dùng các van chống sét có khe phóng
điện, chúng có thể hấp thụ năng lượng rất cao.
Nếu trạm lớn hơn vùng được bảo vệ của van chống sét phía đường dây, van
cũng được bố trí ở bên trong trạm. Nói chung nên nghiên cứu và tối đa hóa hệ thống
bảo vệ quá điện áp, đặc biệt nếu khoảng cách trên 50m.
Mỗi gian có tủ điều khiển chứa tất cả thiết bị cần thiết cho điều khiển, tín
hiệu, hóa giám sát và cấp nguồn tự động.
Bố trí gian máy cắt, xem hình 30.5 và 30.6
Loại vỏ nhôm kín khí có trọng lượng thấp chỉ yêu cầu nền móng nhẹ. Vỏ bọc
quan phần có điện dựa trên cách điện nhựa và được cách điện với vỏ bằng khí SF6 có
áp suất 3,5 đến 4,5 bar.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
Rào cách điện chia gian thành các ngăn khí được hàn kín với nhau. Điều đó
làm giảm tối thiểu các ảnh hưởng của các linh kiện khác ví dụ, khi mở rộng trạm hoặc
trong trường hợp sự cố, như vậy làm đơn giản việc kiểm tra và bảo dưỡng
Hình 30.5 SF6 GIS điện áp 123 đến 170kV, mặt cắt qua gian, hai thanh góp và
nhánh cáp
1. Thanh góp phối dao cách lý/cầu nối đất bảo dưỡng; 2. Máy cắt; 3. Máy biến dòng;
4. Máy biến điện áp; 5. Phối hợp dao cách ly/cầu dao nối đất bảo dưỡng với hộp đầu
cáp; 6. Cầu dao nối đất tốc độ cao; 7. Tủ điều khiển.
Mặt bích nối có vòng đệm không lão hóa. Lượng khí rò chỉ có thể thoát ra
ngoài mà không nằm ở giữa các ngăn.
Máy cắt trên hình 30.5 chỉ có một buồng dập hồ quan cho cho một pha, trong
khi trên hình 30.6 có ba buồng. Phụ thuộc vào khả năng cắt, một cực có thể có đến bốn
buồng dập nối tiếp nhau. Các máy cắt cho bảng 30.1 có thể làm việc với dòng điện cắt
đến 63kA.
Trong các nhánh nơi chỉ phải cắt dòng điện tải, có điện áp định mức 362kV,
có thể sử dụng cầu dao phụ tải thay cho máy cắt vì lý do kinh tế.
Mỗi bộ cầu dao có cơ cấu thao tác dễ dàng, vận dành bằng tay trong trường
hợp khẩn cấp (bố trí ngoài vỏ). Có thể nhìn được vị trí đóng nhờ các chỉ thị vị trí cơ
khí tin cậy.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
Hình 30.6 Mặt cắt gian máy cắt SF6 điện áp 420 đến 550kV
1. Thanh góp; 2. Dao cách ly thanh góp; 3. Máy cắt; 4. Dao cách ly đường dây cung
cấp; 5. Máy biến dòng; 6. Máy biến điện áp; 7. Ống nối ngoài; 8. Cầu dao nối đất bảo
dưỡng; 9. Cầu dao nối đất tốc độ cao.
30.5 Bố trí trạm
Cung cấp khí
Tất cả các ngăn kín được nạp đủ khí ngay ở thời điểm chạy thử. Lượng khí
nạp bao gồm cả khí rò trong quá trình vận hành (nhỏ hơn 1% một năm). Tất cả ngăn
khí có ghép chân không để bảo dưỡng khí dễ dàng, hầu như có thể tiến hành bảo
dưỡng trong khi vẫn đang vận hành. Khí được chỉ thị bằng đồng hồ đo áp suất tiếp
điểm hoặc rơ le tỉ trọng lắp trực tiếp trên các cấu kiện.
Hệ thống bảo vệ điện
Hệ thống bảo vệ tin cậy, khóa liên động về điện hoặc về cơ, bảo vệ cho nhân
viên kỹ thuật khi kiểm tra và bảo dưỡng hoặc trong quá trình mở rộng trạm, bảo đảm
an toàn cho thiết bị chống các sự cố và hư hỏng nghiêm trọng.
Hệ thống bảo vệ thanh góp tác động nhanh được dùng để bảo vệ thiết bị bên
trong.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
Nối đất
Được nối về điện, vỏ máy cắt tác dụng như thanh góp nối đất. Vỏ được nối
với hệ thống nối đất của trạm ở các điểm khác nhau. Để kiểm tra hoặc trong quá trình
mở rộng trạm, các phần thiết bị được nối đất bằng các cầu dao nối đất bảo dưỡng đặt ở
các vị trí thích hợp. Nối đất bảo vệ khi cắt cáp, đường dây trên không hoặc máy biến
áp được tiến hành bằng các cầu dao nối đất tốc độ cao, chống ngắn mạch đặt ở các
đường dây đi ra.
Bằng cách ngắn mạch cách điện giữa cầu dao nối đất và vỏ kim loại trong
quá trình vận hành, có thể sử dụng cầu dao nối đất để cung cấp điện hạ áp hoặc để đo
thời gian và điện trở đóng cắt, do vậy không cần can thiệp vào phía trong vỏ.
Lắp đặt và thử nghiệm
Chỉ cần sử dụng cần trục và cẩu loại nhỏ. Cần trục 5.000kg được dùng cho
các thiết bị trọn bộ. Cầu từ 2.000kg đến 4.000kg đủ dùng để lắp các khối lắp ghép.
Làm vệ sinh tại chỗ rất quan trọng, đặc biệt khi lắp đặt ngoài trời, để tránh
bụi bẩn thâm nhập vào các chỗ nối.
Trạm lắp đặt hoàn chỉnh được thử nghiệm điện áp trước khi đi vào vận hành.
Công việc này được tiến hành với 80% điện áp thử nghiệm tần số nguồn định mức
hoặc điện áp chịu xung. Nếu máy biến áp thử nghiệm có dung lượng thích hợp cho
phép, việc thử nghiệm sẽ dùng điện áp xoay chiều. Thử nghiệm cộng hưởng thiết bị
hoặc máy phát đối với dao động điện áp đóng mở thường được sử dụng với điện áp
định mức tren 245kV.
30.6 Sơ đồ trạm
Cấu trúc theo môđun của các máy cắt SF6 có nghĩa là có thể tạo nên các sơ
đồ trạm theo các cấu hình cơ sở cho trong mục 30.1.
Cần chú ý tới DIN VDE 0101 khi bố trí sơ đồ. Lối đi cần có kích thước đủ
để đưa các cấu kiện vào lắp ráp và bảo dưỡng. Khoảng cách lối đi tối thiểu cần phải
tính đến tủ ở vị trí mở. Nếu cần, phần cuối của trạm có diện tích sàn rộng hơn để dễ
dàng lắp đặt và mở rộng hoặc kiểm tra.
Giá cáp đặt riêng rẽ dễ dàng đặt cáp và phân phối. Ở đầu cuối đường dây
trên không, chỉ ở một phía của công trình, yêu cầu có khoảng cách điện giữa các ống
lót để quyết định vị trí của gian máy SF6. Mỗi khoảng thường từ ba đến bốn gian. Nếu
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
đường dây trên không nối ở hai phía công trình hoặc cách nhau một khoảng bằng ống
nối chứa SF6 các gian đường dây cung cấp tương ứng có thể được đặt cạnh nhau.
Hình 30.7 đến 30.12 đưa ra sự lựa chọn các sơ đồ trạm có số môđun từ 0 đến
4. Ta có thể xác định khoảng cách cần thiết từ các sơ đồ này. Các kích thước tính bằng
mét
Hình 30.7 cho sơ đồ máy cắt môđun 0, ba pha, vỏ chung, điện áp 123 -
170kV
Hình 30.7 Máy cắt SF6 kiểu ELK - 0 điện áp 123 đến 170kV, hai thanh góp
a. Tiết diện gian cáp; b. Tiết diện gian đường dây trên không; c. Mạch và sơ đồ khí.
1. Rào cách điện; 2. Ngăn thanh góp chứa khí; 3. Ngăn đường dây cung cấp chứa khí;
4. Ngăn máy cắt chứa khí; 5. Máy biến đổi điện áp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
rất chắn chắc, có chiều rộng gian là 1,2m. chiều sâu của nhà là 7m, đặt thanh góp, dao
cách ly và cầu dao nối đất bảo dưỡng trong mỗi bộ.
Thiết bị môđun 1, điện áp 170 - 245 là kiểu pha tách rời làm cho các cấu
kiện nhỏ hơn và dễ dàng điều khiển hơn. Thanh góp và dao cách ly thanh góp phối hợp
trong một bộ. Các thanh góp được phân đoạn ở mỗi gian để nếu cần đi vào ngăn thanh
góp (ví dụ để mở rộng trạm) chỉ một lượng nhỏ khí phải lưu trữ. Việc phân đoạn mỗi
gian tránh làm hư hỏng các gian lân cận mỗi khi có sự cố.
Hình 30.8 Một phần trạm đóng cắt SF6 kiểu ELK - 1 điện áp định mức tới 245
kV thanh góp từng pha riêng và máy cắt phân đoạn
a. Mặt cắt gian cáp; b. Mặt bằng; c. Sơ đồ một pha
Để giảm độ cao công trình, các máy cắt ELK - 1 trong trạm thường bố trí
nằm ngang. Để kiểm tra và bảo dưỡng các buồng máy cắt, có thể kéo máy ra đường đi.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
Các trạm môđun 3, có điện áp 420 - 525kV được bố trí tương tự trạm môđun
1, trừ gian máy cắt. Để kiểm tra và phục vụ các buồng, có thể nâng máy cắt dễ dàng
bằng cần cẩu hoặc tời.
Hình 30.9 Trạm máy cắt SF6 kiểu ELK - 1 điện áp 245kV các pha riêng rẽ, một
thanh góp và thanh góp đường vòng
a. Mặt cắt gian tuyến SF6; b. Mặt bằng; c. Dơ đồ một pha
Ví dụ hình 30.11 cho trạm GIS điện áp 420/525 kV, các pha bố trí theo
nhóm. Các nhóm cách nhau một khoảng theo yêu cầu đòi hỏi giữa các pha của tuyến
ống nối ngoài trời. Có thể bố trí chiều rộng gian tối thiểu là 4,9m cho các máy cắt ba
cực tạo nên sơ đồ rất gọn. Do vậy chúng đáp ứng tốt cho các đô thị và trung tâm công
nghiệp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
HÌnh 30.10 Trạm máy cắt SF6 kiểu ELK-3, điện áp 420/525 kV, các pha tách rời,
hai thanh góp
a. Mặt cắt gian tuyến SF6; b. Mặt bằng; c. Sơ đồ một pha
Trạm 800kV môđun 4 trên hình 30.12, sử dụng các máy cắt bốn buồng cắt
trên một cực, đặt trong một vỏ. Vị trí nằm ngang của các máy cắt tiết kiệm không gian
như đã thấy trên sơ đồ.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
Hình 30.11 Sơ đồ trạm máy cắt SF6 kiểu điện áp 420/525, hệ thống 11/2 máy cắt có
các pha bố trí theo nhóm các máy cắt nằm ngang
a. Mặt cắt khoang; b. Mặt bằng đơn giản của một pha; c. Sơ đồ một pha
Các thanh góp đơn trước đây chi được sử dụng cho các trạm nhỏ, nay trở nên
quan trọng hơn, nhờ độ tin cậy cao của khí cụ và bố trí dễ dàng. Vận hành trở nên ít
phức tạp bằng cách chia trạm thành các phân đoạn nối bằng thanh góp đường vòng.
Các thanh góp đường vòng cùng với dao cách lý của chúng bổ xung cho hệ
thống thanh góp khác đến các trạm có một thanh góp hoặc hai thanh góp. Thanh góp
đường vòng có khả năng cách ly bất kỳ máy cắt nào mà không làm gián đoạn đường
dây cung cấp.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
Hình 30.12 Sơ đồ trạm máy cắt kiểu ELK - 4 điện áp 800kV có các thanh góp
riêng từng pha và các máy cắt nằm ngang, chiều rồng gian 14,0m
a. Mặt cắt khoang; b. Mặt bằng (ở đường dây đi ra của một pha); c. Sơ đồ một pha
Dạng đặc biệt của sơ đồ một thanh góp là nối hình chữ H hay chữ H kép chủ
yếu được sử dụng cho các trung tâm phụ tải đô thị hay các khu công nghiệp. Những
trạm này thường dùng cầu dao phụ tải thay cho máy cắt.
Các thanh góp hỗn hợp: trong các trạm GIS có hai thanh góp, thanh góp thứ
hai càng ngày càng được sử dụng nhiều làm thanh góp đường vòng với sự hỗ trợ của
dao cách ly bổ sung, kết quả tạo nên thanh góp hỗn hợp. Điều này cải thiện rất nhiều
khả năng sẵn sàng đáp ứng của trạm và giá thành rất thấp.
30.7 Nối thanh góp khí cách điện SF6
Liên kết thanh góp khí cách điện SF6 đặc biệt thích hợp cho truyền tải công
suất lớn. Chúng bổ sung cho các đường cáp và đường dây trên không thông thường ở
điện áp trên 72,5kV. Xem bảng 30.2
So với nối cáp, chúng có các ưu điểm sau đây: Khả năng truyền tải lớn hơn,
tổn hao nhỏ hơn, công suất nạp thấp, không bị lão hóa, không chứa dầu cách điện, vỏ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 16
nối đất có dòng sự cố chạm đất hoàn toàn. Dễ dàng khắc phục độ chênh về chiều cao.
Có thể nối cầu với khoảng cách đáng kể mà không cần kháng điện nối song song.
Đường nối thanh góp khí cách điện thường để lộ rõ, đặc biệt đối với khoảng
cách ngắn hoặc chỗ qua lại, ống có vỏ bọc. Vì tổn thất phát nhiệt rất thấp nên nói
chung không cần làm mát.
Bảng 30.2 Chỉ tiêu kỹ thuật nối thanh góp khí cách điện SF6 kiểu CGI
(các trị số điển hình) Điện áp định mức kV 72,5 123 145 245 420 550 800
- Trên mặt đất MVA 175 450 525 1200 3250 4800 7400 Dung lượng truyền định mức - Dưới mặt đất MVA 125 350 300 650 1600 2200 3300 Dòng điện định mức, dưới đất A 1000 1600 1200 1500 2100 2300 2400 Tổn hao ở dòng ba pha định mức W/m 115 120 105 120 148 154 180 Trọng lượng có khí SF6 trên một pha kg/m 13,2 14,5 14,5 30,9 44,7 50,3 59,3 Đường kính ngoài mm 165 240 240 310 470 510 620 Khoảng cách tâm giữa các pha mm 305 370 370 460 660 710 810 Chiều rộng lắp đặt m 1,2 1,3 1,3 1,5 2,1 2,3 2,6
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
31 Thí nghiệm các trang bị an toàn điện................................................................... 1
31.1 Găng tay cách điện........................................................................................ 1 31.1.1 Giới thiệu các chủng loại ....................................................................... 1 31.1.2 Khối lượng và phương pháp thử nghiệm................................................ 2 31.1.3 Tiêu chuẩn thử....................................................................................... 2
31.2 Ủng cách điện............................................................................................... 5 31.2.1 Giới thiệu các chủng loại ....................................................................... 5 31.2.2 Phương pháp thử.................................................................................... 5 31.2.3 Tiêu chuẩn thử....................................................................................... 5
31.3 Sào cách điện................................................................................................ 6 31.3.1 Giới thiệu các chủng loại ....................................................................... 6 31.3.2 Phương pháp thử.................................................................................... 7 31.3.3 Tiêu chuẩn thử....................................................................................... 7
31.4 Thảm cách điện............................................................................................. 9 31.4.1 Giới thiệu các chủng loại ....................................................................... 9 31.4.2 Phương pháp thử và tiêu chẩn áp dụng................................................... 9
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
31 Thí nghiệm các trang bị an toàn điện
31.1 Găng tay cách điện
31.1.1 Giới thiệu các chủng loại
1. Găng CATU:
Stt Màu Cấp cách điện ( lớp) Điện áp sử dụng Ký hiệu của CATU 1 Be 00 500V CG-05
CG-02 2 Đỏ 0 1000V CG-10 3 Trắng 1 7500V CG-15 4 Vàng 2 17000V CG-20 5 Xanh lá cây 3 26500V CG-30 6 Cam 4 36000V CG-40
2. Găng Electro ( KCL):
Stt Ký hiệu Màu Cấp cách điện Usd max (kV) 1 0583 Đỏ 00 0,5 2 0584 Đỏ 0 1 3 0585 Đỏ 1 7,5 4 0586 Đỏ 2 17 5 0587 Đỏ 3 26,5
3. Găng YOTSUGI:
Stt Ký hiệu Điện áp xoay chiều sử dụng lớn nhất 1 YS 101-32-03 26.500V 2 YS 101-32-02 26.500V 3 YS 101-32-01 26.500V 4 YS 101-31-03 17.000V 5 YS 101-31-02 17.000V 6 YS 101-31-01 17.000V 7 YS 101-04-01 7000V 8 YS 101-05-01 7000V 9 YS 101-06-01 7000V
10 YS 102-13-04 1000V 11 YS 102-13-03 1000V 12 YS 102-13-02 1000V 13 YS 102-13-01 1000V 14 YS 102-04-00 600V 15 YS 102-01-00 600V 16 YS 102-02-00 600V 17 YS 102-03-00 600V 18 YS 102-10-1 600V 19 YS 102-11-1 600V 20 YS 102-12-1 600V
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
4. Găng ANSI/ASTM D120 NORTON:
Cấp cách điện 2 Loại 1 Usd max 17000V
31.1.2 Khối lượng và phương pháp thử nghiệm
Tùy theo từng loại găng cụ thể của các nhà chế tạo khác nhau nhưng theo
điều kiện hiện nay của phân xưởng Cao Thế - Hóa Dầu Trung Tâm Thí nghiệm điện –
Công Ty Điện lực 3 chúng ta chỉ có thể thử các hạng mục sau:
1. Kiểm tra đồng bộ phải trái độ đồng màu cho mỗi đôi bằng cách xem xét.
2. Kiểm tra chất lượng màng găng được thực hiện bằng cách dồn vào găng
1,5 dm3 không khí sau đó giữ thật khít cổ găng, rồi quan sát bề mặt găng khi dìm trong
nước.
3. Kiểm tra độ bền cách điện của găng: găng được dìm vào bể nước, nước
được rót vào găng sao cho mức nước trong và ngoài găng phải bằng nhau (phần găng
khô tính từ mép găng tùy theo từng loại găng theo tiêu chuẩn nào). Một cực đặt hẳn
vào phần nước trong găng nối với đầu cao thế của thiết bị thử, một cực đặt vào phần
nước bên ngoài găng mắc vào cực kia của thiết bị thử và nối đất. Dòng rò qua găng sẽ
được đo bằng đồng hồ mA của thiết bị thử hay đồng hồ mA mắc nối tiếp với điện cực
đặt ở phần nước bên ngoài găng và sau đó nối đất. Các găng không đạt yêu cầu cách
điện phải được loại bỏ.
v Ghi chú:
- Trường hợp kết quả thử găng không đạt yêu cầu theo một chỉ tiêu nào đó
(trừ chỉ tiêu cách điện) thì phải tiến hành thử lần hai với số mẫu gấp hai lần. Kết quả
thử lần này được coi là kết quả cuối cùng.
- Nước được sử dụng để thử là nước thành phố có nhiệt độ khoảng 200C.
31.1.3 Tiêu chuẩn thử
1. Găng Việt Nam: áp dụng theo TCVN 5586-1991.
a. Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại găng cách điện bằng cao su dùng
làm phương tiện bảo vệ bổ sung nhằm tăng cường khả năng an toàn điện cho người
trong thử nghiệm, vận hành thiết bị điện. Găng tay cách điện được chế tạo theo hai cấp
điện áp sử dụng sau đây: đến 1000V (găng hạ áp) - trên 1000V (găng cao áp).
b. Yêu cầu kỹ thuật:
- Găng phải được chế tạo để sử dụng bình thường trong điều kiện khí hậu
của môi trường theo TCVN 1443-73
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
+ Nhiệt độ đến 400C
+ Độ ẩm tương đối đến 98% ở nhiệt độ 250C
+ Độ cao so với mặt biển không lớn hơn 1000m
- Găng phải được chế tạo đồng nhất về màu sắc cho mỗi đôi, bề mặt găng
phải nhẵn.
- Độ bền cách điện của găng phải phù hợp với quy định trong bảng sau
(TCVN 2329-78 và TCVN 2330-78)
Stt Loại găng Uthử ( V); f = 50Hz ( trong 1 phút)
Dòng rò ở điện áp thử không vượt quá (mA)
1 Âiãûn aïp âãún 1000V 3500 3,5 2 Âiãûn aïp trãn 1000V 9000 9
Chú ý: Nước được rót vào găng sao cho phần găng khô tính từ mép găng là
5cm.
- Khi kiểm tra trong định kỳ áp dụng theo tiêu chuẩn của Tổng công ty Điện
lực Việt Nam
Cấp điện áp Thời gian thử (phút ) Chu kỳ thử Mới Định kỳ 01 6 tháng 12 8
2. Găng CATU và găng Electro (KCL): áp dụng Tiêu chuẩn IEC 903
a. Khả năng cho phép khoảng cách giữa cổ găng và mức nước là ±13mm
b. Trong trường hợp độ ẩm cao (lớn hơn 55%) hay áp suất không khí thấp
(thấp hơn 933mbar) theo IEC 160 khoảng cách sẽ chỉ ra có thể tăng lên lớn nhất
25mm.
Khoảng cách của phần cổ găng với mức nước Khoảng cách thử (mm)
ac dc Stt Cấp của găng Thử ngâm Thử chịu đựng Thử ngâm Thử chịu đựng
1 00 40 40 40 50 2 0 40 40 40 50 3 1 40 65 50 100 4 2 65 75 75 130 5 3 90 100 100 150 6 4 130 165 150 180
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
v Thử ngâm điện áp:
- Tăng điện áp từ từ 1kV/s.
- Thử găng mới duy trì trong 3 phút.
- Thử định kỳ duy trì trong 1 phút.
v Thử chịu đựng:
- Tăng điện áp từ từ 1kV/s cho đến khi chọc thủng.
Stt Điện áp làm việc lớn nhất (kV)
Dòng rò lớn nhất (mA)
Điện áp thử (kV)
1 0,5 14 2,5 2 1 16 5 3 7,5 16 10 4 17 16 20 5 26,5 16 30 6 36 40 (tham khaíoIEC1111)
3. Sản phẩm cách điện của YOTSUGI (Găng YOTSUGI): áp dụng theo
các tiêu chuẩn IEC, JIS,ANSI/ASTM.
Cụ thể găng cách điện được thử theo từng mã hiệu số như sau:
Mã hiệu Điện áp thử ngâm AC Điện áp sử dụng max AC YS 101-32-03 YS 101-32-02 YS 101-32-01
30kV/3 min 26.500V
YS 101-31-03 YS 101-31-02 YS 101-31-01
20kV/3 min 17.000V
YS 101-04-01 YS 101-05-01 YS 101-06-01
20kV/1 min 7000V
YS 102-13-04 YS 102-13-03 YS 102-13-02 YS 102-13-01
5kV/3 min 1000V
YS 102-04-00 YS 102-01-00 YS 102-02-00 YS 102-03-00
3kV/1 min 600V
YS 102-10-1 YS 102-11-1 YS 102-12-1
3kV/1 min 600V
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
4. Găng D120 NORTON: áp dụng theo tiêu chuẩn ANSI/ASTM
Cấp cách điện 2 Loại 1 Uthử: 20.000VAC.
31.2 Ủng cách điện
31.2.1 Giới thiệu các chủng loại
- Ủng XICADI, nhà chế tạo Việt Nam.
- Ủng ETCHE nhà chế tạo Pháp.
Thông số kỹ thuật chính: làm việc dưới điện áp đến 20.000 V (giữa các pha)
- Ủng YOTSUGI nhà chế tạo Nhật
Stt Ký hiệu U AC sử dụng max 1 Từ YS 112-01-01 đến YS 112-01-11 26.500V 2 Từ YS 113-01-01 đến YS 113-01-11 17.0000V 3 Từ YS 111-09-01 đến YS 111-09-11 7000V 4 Từ YS 111-05-01 đến YS 111-05-08
(Ủng cách điện Plastic) 7000V
31.2.2 Phương pháp thử
Tương tự phương pháp thử găng.
31.2.3 Tiêu chuẩn thử
1. Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5588-1991
a. Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại ủng cách điện dùng làm phương tiện
bảo vệ bổ sung nhằm tăng cường khả năng an toàn điện cho người trong thử nghiệm,
vận hành thiết bị điện. Ủng cách điện được chế tạo theo hai cấp điện áp sử dụng đến
1000V - trên 1000V.
b. Yêu cầu kỹ thuật:
- Ủng phải được chế tạo để sử dụng bình thường trong điều kiện khí hậu của
môi trường theo TCVN 1443-73
+ Nhiệt độ đến 400C
+ Độ ẩm tương đối đến 98% ở nhiệt độ 250C
+ Độ cao so với mặt biển không lớn hơn 1000m
- Ủng cần được chế tạo với màu xám sáng hoặc nhạt, từng đôi phải đồng
nhất về màu sắc.
- Ủng không được thấm nước trong quá trình sử dụng.
- Độ bền điện phải phù hợp với quy định trong bảng sau:
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
Stt Loại ủng với cấp điện áp sử dụng
Uthử (V); f = 50Hz (1 phút)
Irò (mA) ở điện áp thử không lớn hơn
1 Đến 1000 V 5000 9 2 Trên 1000 V 20000 9
Nước được rót vào trong ủng sao cho phần ủng khô tính từ mép ủng là 5 cm.
2. Tiêu chuẩn của Tổng công ty điện lực Việt Nam
Uthử (kV) Stt Các loại điện áp Mới Định kỳ tthử (phút) Chu kỳ thử
1 1 và dưới 1 5 3,5 2 6 tháng
3. Ủng Etché
- Phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật MT 70B của Điện lực Pháp (EDF)
- Mỗi chân đã thử dưói 13.000V (giữa pha và đất) trong một phút. Dòng rò
lớn nhất 7 mA.
4. Ủng YOTSUGI
- Sản phẩm cách điện của YOTSUGI theo các tiêu chuẩn IEC, ANSI/ASTM,
cụ thể ủng cách điện được thử theo từng mã hiệu số sau:
Stt Ký hiệu Điện áp thử ngâm AC U x.chiều sử dụng max
1 Từ YS 112-01-01 đến YS 112-01-11 30kV/3 phút 26.500V
2 Từ YS 113-01-01 đến YS 113-01-11 20kV/3 phút 17.0000V
3 Từ YS 111-09-01 đến YS 111-09-11 20kV/1 phút 7000V
4 Từ YS 111-05-01 đến YS
111-05-08 (Ủng cách điện Plastic)
20kV/1 phút 7000V
5. Ủng XICADI:
Thử theo tiêu chuẩn nhà chế tạo in trên từng chiếc ủng (phù hợp với tiêu
chuẩn Việt Nam)
31.3 Sào cách điện
31.3.1 Giới thiệu các chủng loại
- Sào cách điện Việt Nam
- Sào cách điện STRUCTRON COPRATION (USA)
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
31.3.2 Phương pháp thử
1. Kiểm tra chiều dài của phần cách điện và phần tay cầm.
2. Kiểm tra cấu trúc phần làm việc cần đảm bảo có thể gắn chắc với các
thiết bị và phần cách điện khi thao tác .
3. Xem xét phần cách điện nằm giữa phần làm việc và tay cầm cần được
chế tạo bằng các vật liệu cách điện có tính chất cách điện và cơ học cao.
4. Xem xét sào làm bằng ống cách điện phải đảm bảo không cho hơi ẩm và
bụi lọt vào phía trong.
5. Xem xét các chi tiết kim loại phải được chế tạo từ vật liệu không rỉ hoặc
được bảo vệ bề mặt.
6. Xem xét cấu tạo và khối lượng của sào cách điện phải đảm bảo thuận lợi
cho một người thao tác.
7. Kiểm tra độ bền cách điện:
- Điện áp thử cần phải đặt trên toàn bộ chiều dài đoạn cách điện. Khi thử
cũng cho phép chia ra từng đoạn để thử nhưng không được chia quá 4 đoạn. Điện áp
đặt trên mỗi đoạn cần phải tính theo điện áp đặt trên toàn bộ chiều dài và tăng thêm
20%.
- Nếu suốt thời gian thử điện áp cao, dụng cụ cách điện có thể chịu được
điện áp đặt vào, bề mặt không xuất hiện hiện tượng phóng điện và sau khi cắt điện lấy
tay sờ vào bộ phận cách điện không thấy có phát nóng cục bộ thì dụng cụ cách điện
được coi đạt yêu cầu.
31.3.3 Tiêu chuẩn thử
1. Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5587-1991
a. Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại sào cách điện dùng để thao tác thiết
bị đóng cắt và thao tác nối đất cho các thiết bị điện một chiều và xoay chiều tần số
công nghiệp.
b. Yêu cầu kỹ thuật:
- Sào cách điện phải được chế tạo để sử dụng bình thường trong điều kiện
khí hậu của môi trường theo TCVN 1443-73
+ Nhiệt độ đến 400C.
+ Độ ẩm tương đối đến 98% ở nhiệt độ 250C.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
+ Độ cao so với mặt biển không lớn hơn 1000m
- Sào cách điện được chế tạo với 3 phần chính
+ Phần làm việc
+ Phần cách điện
+ Phần tay cầm
- Cấu trúc phần làm việc cần đảm bảo có thể gắn chắc với các thiết bị và
phần cách điện khi thao tác.
- Phần cách điện nằm giữa phần làm việc và tay cầm cần được chế tạo bằng
các vật liệu cách điện có tính chất cách điện và cơ học cao.
- Sào làm bằng ống cách điện phải đảm bảo không cho hơi ẩm và bụi lọt
vào phía trong.
- Các chi tiết kim loại phải được chế tạo từ vật liệu không rỉ hoặc được bảo
vệ bề mặt
- Cấu tạo và khối lượng của sào cách điện phải đảm bảo thuận lợi cho một
người thao tác.
- Kích thước cơ bản của sào cách điện không được nhỏ hơn các kích thước
bảng sau:
Chiều dài (mm) Stt Điện áp danh định của thiết bị (kV) Phần cách điện Phần tay cầm
1 Đến 1 Không quy định Không quy định 2 2÷15 700 300 3 15÷35 1100 400 4 35÷110 1400 600 5 150 2000 800 6 220 2500 800 7 330 3000 800 8 330÷500 4000 1000
- Độ bền cách điện: Đối với sào cấp điện áp đến 110kV phải chịu được điện
áp xoay chiều f = 50Hz có giá trị bằng 3 lần điện áp dây trong thời gian 5 phút, nhưng
không nhỏ hơn 40kV, còn cấp điện áp lớn hơn 110kV phải bằng 3 lần điện áp pha
trong thời gian 5 phút.
- Tại chỗ tiếp giáp giữa tay cầm với phần cách điện cần có vòng giới hạn
bằng vật liệu cách điện. Đường kính ngoài của vòng giới hạn cần lớn hơn đường kính
phần tay cầm không ít hơn 10mm.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
2. Tiêu chuẩn Tổng Công ty Điện lực Việt Nam:
Chiều dài (mm) Stt
Điện áp danh định của thiết bị (kV) Phần cách điện Phần tay cầm
1 ≤ 10 1100 400 2 ≤ 35 1400 600 3 ≤ 110 2000 1000 4 ≤ 220 3000 1000
Chu kỳ thử 1 năm 1 lần
3. Tiêu chuẩn ASTMF-711
(áp dụng cho sào STRUCTRON COPRATION USA)
- Độ bền cách điện: 100kV/ft (100kV/30,48cm).
- Thời gian thử: 5 phút.
31.4 Thảm cách điện
31.4.1 Giới thiệu các chủng loại
1. Thảm Việt Nam XICADI
2. Thảm Tennessee Mat Company, INC (WEAWELL)
3. Thảm CATU (MP42/11 và MP 42/16)
4. Thảm WORK ITALIA (Type WI 6/100)
31.4.2 Phương pháp thử và tiêu chẩn áp dụng
Tùy theo các tiêu chuẩn sẽ có các phương pháp thử khác nhau.
1. Tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 5589-1991
Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại thảm cách điện bằng cao su dùng làm
phương tiện bảo vệ bổ sung, nhằm tăng cường khả năng an toàn điện cho người trong
thử nghiệm, vận hành thiết bị điện.
a. Yêu cầu kỹ thuật:
- Thảm phải được chế tạo để sử dụng bình thường trong điều kiện khí hậu
của môi trường theo TCVN 1443-73.
+ Nhiệt độ đến 400C.
+ Độ ẩm tương đối đến 98% ở nhiệt độ 250C.
+ Độ cao so với mặt biển không lớn hơn 1000m.
- Thảm được chế tạo theo các kích thước sau:
+ Chiều dài từ 500mm đến 800mm.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
+ Chiều rộng từ 500mm đến 1200mm.
+ Chiều dày ±1mm
- Thảm có bề mặt nhám với các rãnh răng cưa có độ sau từ 1mm đến 3mm.
- Thảm có thể có màu sắc bất kỳ nhưng phải đồng màu trên một tấm thảm.
- Mặt trên của tấm thảm không được có vết nứt, tạp chất, lổ thủng cũng như
vết lõm sâu quá 1mm, đường kính quá 1mm với số lượng quá 6 điểm trên một mét
chiều dài,cho phép có đường răng cưa và hoa văn.
- Bề mặt dưới của thảm không có vết lõm sâu quá 1,5mm, dài quá 35mm,
rộng quá 2mm, không có bột khí cao quá 1,5mm đường kính quá 5mm. Tổng số vết
lõm và bọt khí không quá 6 điểm trên một chiều dài.
- Thảm phải chịu được điện áp thử xoay chiều 20kV; f = 50Hz trong thời
gian một phút.
- Dòng điện rò cho phép giữa các điện cực thử nghiệm không lớn hơn 1mA
trên 1000V điện áp thử.
- Thảm uốn cong 1800 theo hai hướng vuông góc không được có vết nứt.
b. Phương pháp thử:
- Kích thước của thảm được kiểm tra bằng dụng cụ có sai số không quá
1mm.
- Độ sâu vân răng cưa và kích thước của các chỗ sai hỏng được đo bằng
dụng cụ có sai số không quá 0,2mm.
- Hình dáng, màu sắc của thảm được kiểm tra bằng mắt.
- Chỉ tiêu độ bền điện của thảm được kiểm tra theo TCVN 2329-78 và
TCVN 2330-78. Trong mạch đo mắc nối tiếp đồng hồ mA. Phần điện cực đo được
thực hiện như sau: thảm được kéo giữa hai trục kim loại có đường kính (200±25)mm
được dùng làm hai điện cực. Điện cực này được chế tạo từ thép không rỉ hay thép mạ
Ni, Cr...v.v.
- Trục dưới được nối với một cực của MBA và nối đất quay với tốc độ
3cm/s. Trục trên quay tự do được nối tiếp với đồng hồ mA và mắc với một cực kia của
biến áp. Chiều dài của trục trên là 400mm khi thử với thảm có chiều rộng 500mm và
1100mm với thảm 1200mm. Tải trọng của điện cực trên bằng 5kG với trục dài 400mm
và 7,5kG với trục dài 1100mm. Tải trọng phải phân bổ đều trên toàn bộ trục. Thảm
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
được kéo khi trục trên được nâng đến điện áp 20kV. Dòng điện rò ở điện áp thử không
vượt quá 1mA/1kV.
- Thảm uốn cong 1800 về hai hướng vuông góc với thanh kẹp kim loại có
đường kính bằng 4 lần chiều dày thảm. Thời gian uốn cong là 5 phút vẫn đảm bảo
không có vết nứt.
2. Tiêu chuẩn của Tổng Công ty điện lực Việt Nam.
Tiêu chuẩn (kV) STT Các loại điện áp (kV) Mới Cũ
Thời gian thử (phút) Thời hạn
1 ≥ 1 20 15 1 2 năm 2 < 1 7,5 3,5 1 2 năm
3. Tiêu chuẩn ASTM D-178 (dùng cho thảm Tennesse.Mat.Company)
Lớp Chiều dày (inches)
Thử chịu đựng (VAC)
Thử ngâm (VAC)
Usdmax (VAC)
0 13 6000 5000 1000 1 19 20000 10000 7500 2 25 30000 20000 17000 3 38 40000 30000 26500 4 50 50000 40000 36000
4. Tiêu chuẩn quy phạm NFC 18-420; 11- 1972 (dùng cho thảm CATU)
(phần hình vẽ)
Kích thước Chuẩn yêu cầu Trọng lượng Chuẩn yêu cầu Hình vuông 1m x 1m ± 5mm Hình vuông < 4500g
Chữ nhật 1m x 0,6m ± 5mm Chữ nhật < 2700g Hình chéo Khác nhau < 10mm
v Thử cách điện ở 41kV (thử ngâm):
- Hình vuông:một phép thử ở 5 điểm, ở 41kV trong thời gian 1 phút (tốc độ
nâng áp 2kV/giây - hình 1)
- Hình chữ nhật: một phép thử ở 3 điểm, ở 41kV/1 phút (hình 2).
- Gá đặt như ở hình 3.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
v Thử điện áp đến chọc thủng: (thử chịu đựng)
- Lắp đặt giống như ở trên nhưng không giữ như ở điểm 1 (tốc độ nâng áp
2kV/s)
- Từ chối lô hàng nếu giá trị < 60kV.
v Thử cách điện ở 20kV: thử theo loạt (thử ngâm).
- Vuông: tấm trên 0,76m x 0,76m
- Chữ nhật: tấm trên 0,76m x 0,36m
- Đưa lên đến 20kV, tốc độ 2kV/s
- Ngâm 3 phút ở 20kV
- Gá đặt như ở hình 4. 1,2m
1,2m
Âiãûn cæûc dæåïi
Âiãûn cæûc trãn
Thaím
0,76m
0,76m
Hçnh 4 v Bề mặt : không phồng rộp, không rạn nứt bao gồm tất cả bề mặt.
Phương pháp thử khi thử nghiệm đơn chiếc:
- Đặt dưới thảm cách điện một điện cực bằng tấm thép có kích thước 1,2m x
1,2m và dày 2mm.
- Đặt trên thảm một điện cực bằng tấm thép dày 2mm có kích thước như
sau:
+ 0,76m x 0,76m đối với thảm có kích thước 1m x 1m.
+ 0,76m x 0,36m đối với thảm có kích thước 1m x 0,6m.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
- Các tấm thép điện cực này được vê tròn ở các góc, các cạnh được mài
phẳng và vê tròn.
- Điện cực này được đặt ở giữa nhằm tránh phóng điện trực tiếp giữa điện
cực với mép thảm trong quá trình thử nghiệm. Trên điện cực này người ta đặt một khối
lượng 80kg (kể cả trọng lượng của tấm thép điện cực), tăng dần điện áp từ 0 đến 20kV
với 2kV/1s sau khi đạt đến 20kV thì để trong 3 phút. Trong quá trình thử nghiệm này
thảm không bị đánh thủng thì đạt tiêu chuẩn…
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai
Mục lục
32 Bù công suất phản kháng và thí nghiệm tụ điện................................................... 1
32.1 Những đặc điểm cơ bản ................................................................................ 1 32.2 Thiết kế......................................................................................................... 2 32.3 Vận hành ...................................................................................................... 4 32.4 Khái niệm chung........................................................................................... 6 32.5 Thiết bị bù .................................................................................................... 8 32.6 Phân bố thiết bị bù ...................................................................................... 11 32.7 Thí nghiệm tụ điện...................................................................................... 14
32.7.1 Ý nghĩa................................................................................................ 14 32.7.2 Chuẩn bị .............................................................................................. 14 32.7.3 Đo điện trở cách điện........................................................................... 15 32.7.4 Đo tgδ tổn thất điện môi ...................................................................... 15 32.7.5 Đo điện dung ....................................................................................... 15 32.7.6 Thử cao thế xoay chiều tăng cao tần số 50Hz....................................... 16
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 1
32 Bù công suất phản kháng và thí nghiệm tụ điện
32.1 Những đặc điểm cơ bản
1. Những chỉ dẫn sau đây bao trùm những bài toán bù công suất phản kháng
trong lưới phân phố ở chế độ đối xứng đối với dòng điện xoay chiều có tần số chính.
Trong những chỉ dẫn này không xét đến các chế độ không đối xứng, không
sin cũng như các chế độ có phụ tải biến thiên nhiều. Khi bài toán sử dụng thiết bị bù
với mục đích điều chỉnh điện áp, cần phải xem “Những chỉ dẫn tạm thời về điều chỉnh
điện áp trong lưới điện”.
2. Những chỉ dẫn về bù công suất phản kháng trong lưới phân phối áp dụng
cho tất cả các hộ tiêu thụ năng lựơng và các cơ sở cung cấp điện, cũng như các cơ sở
thiết kế trang bị điện cần phải tuân thủ theo những chỉ dẫn này.
3. Lựa chọn loại công suất, nơi lắp đặt và chế độ làm việc của thiết bị bù
nhất thiết phải đảm bảo tính kinh tế cao nhất với việc tuân theo tất cả các ràng buộc kỹ
thuật.
4. Khi thiết kế, thiết bị bù được chọn đồng thời với tất cả các phần tử của
lưới điện cung cấp và phân phối, các phần tử này được chọn với dòng điện thấp hơn
khi tính đến việc bù công suất phản kháng.
5. Những yêu cầu kỹ thuật cần đảm bảo:
a) Chế độ cho phép của điện áp trong lưới cung cấp và phân phối.
b) Dòng điện phụ tải cho phép của tất cả các phần tử lưới điện.
c) Chế độ làm việc của nguồn công suất phản kháng trong giới hạn cho phép.
d) Dự trữ công suất phản kháng cần thiết ở các nút lưới điện.
e) Ổn định tĩnh và động của lưới điện và các hộ tiêu thụ năng lượng.
6. Chỉ tiêu kinh tế là cực tiểu hàm chi phí quy dẫn.
7. Khi xác định cho phí quy dẫn cần phải tính đến:
a) Chi phí lắp đặt thiết bị bù và các thiết bị phụ trợ - khí cụ thao tác, thiết bị
điều chỉnh v.v...
b) Giảm giá thành thiết bị các trạm biến áp và giá thành xây dựng lưới cung
cấp và lưới phân phối do việc giảm dòng phụ tải.
c) Giảm tổn thất điện năng trong lưới cung cấp và lưới phân phối.
d) Giảm công suất đặt ở các nhà máy điện do việc giảm tổn thất công suất
tác dụng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 2
8. Nguồn công suất phản kháng có thể chia làm ba giai đoạn:
a) Đường dây trên không và cáp của lưới điện;
b) Máy phát của nhà máy điện và các động cơ đồng bộ;
c) Các thiết bị bù đặt thêm- máy bù đồng bộ, tụ điện đóng ngang, thiết bị nắn
dòng có điều chỉnh đặc biệt.
9. Những thiết bị bù đã định trước trong thiết kế phải được lắp đặt theo trình
tự nhất định. Không có thiết bị bù hoặc không đủ số lượng bị bù là cơ sở để ngăn cấm
việc đóng vào lưới các trang thiết bị điện.
10. Việc lựa chọn thiết bị bù phải tiến hành ở chế độ tiêu thụ cực đại công
suất phản kháng trong lưới của trang bị điện được thiết kế.
Hệ thống năng lượng cần giao cho các cơ quan thiết kế lưới điện nối với hệ
thống giá trị công suất phản kháng truyền từ lưới “hệ thống” ở chế độ cực đại công
suất tác dụng.
11. Để vận hành kinh tế nhất thiết bị bù, một phần của thiết bị bù phải được
trang bị các thiết bị điều chỉnh công suất phải tương ứng với nhiệm vụ điều chỉnh điện
áp và sự thay đổi phụ tải phản kháng của lưới. Trước hết, phải trang bị cho các động
cơ đồng bộ những thiết bị tự động điều chỉnh kích từ. Trong một vài trường hợp cụ thể
cho phép điều chỉnh kích từ các động cơ đồng bộ bằng tay hay điều chỉnh từ xa.
Trường hợp không có động cơ đồng bộ hoặc chúng không đủ công suất thì cần phải
cung cấp thêm các tụ điện làm nhiệm vụ điều chỉnh.
Tổng công suất các tụ điện không điều chỉnh về nguyên tắc không được vượt
quá phụ tải phản kháng nhỏ nhất của lưới.
12. Trách nhiệm sử dụng nguồn phản kháng của bên mua và cả nhiệm vụ
thực hiện kiểm tra hoạt động bên mua của cơ quan cấp điện được nêu trong hợp đồng
về cung cấp điện năng và được Ban giám sát năng lượng quốc gia giám sát thường
xuyên.
32.2 Thiết kế
1. Khi thiết kế trang bị điện cần phản chọn phương án sử dụng công suất
phản kháng nhỏ nhất. Để chọn được như vậy:
a) không cho phép chọn động cơ và máy biến áp làm việc non tải.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 3
b) đối với thiết bị truyền động điện không có điều chỉnh làm việc ở chế độ cố
định, cần phải chọn động cơ đồng bộ nếu như điều đó thỏa mãn các điều kiện kinh tế
và kỹ thuật.
c) cần phải xét đến biện pháp hạn chế thời gian làm việc không tải của động
cơ không đồng bộ nếu như điều đó thỏa mãn điều kiện của quá trình công nghệ.
d) cần phải xét đến các biện pháp kỹ thuật khác đảm bảo nâng cao chỉ tiêu
kinh tế kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện bằng cách tác động vào việc tiêu thụ và
phát công suất phản kháng.
2. Khi thiết kế nên xét đến sự tăng của phụ tải và các giai đoạn phát triển của
hệ thống cung cấp điện. Ở mỗi giai đoạn, xác định công suất và vị trí lắp đặt các thiết
bị bù, giải quyết vấn đề điều chỉnh nó và chọn thông số điều chỉnh v.v...
Khi giá trị chi phí tính toán của các phương án không khác nhau nhiều (vẫn
nằm trong giới hạn độ chính xác tính toán và độ chính xác của số liệu ban đầu) thì
chọn phương án có chỉ tiêu kỹ thuật tốt nhất (sự phát triển của sơ đồ, thuận tiện trong
vận hành, tiêu hao vật chất và thiết bị v.v...)
3. Khi chọn thiết bị bù đặt ở lưới phân phối, những số liệu ban đầu sau đây là
những số liệu nhận được từ hệ thống năng lượng:
a) Giá trị kinh tế của công suất phán kháng lớn nhất có thể truyền từ hệ
thống năng lượng ở chế độ cực đại công suất tác dụng vào lưới được thiết kế. giá trị
này được xác định khi thiết kế lưới hệ thống năng lượng có tính đến một cách gần
đúng tổn thất điện năng trong lưới phân phối cần thiết kế.
b) Theo các điều kiện kỹ thuật, xác định giá trị công suất phản kháng nhỏ
nhất có thể truyền từ hệ thống năng lượng ở chế độ cực tiểu công suất tác dụng.
c) Theo các điều kiện kỹ thuật, xác định giá trị công suất phản kháng lớn
nhất có thể truyền từ hệ thống năng lượng ở chế độ sau sự cố.
4. Khi chọn thiết bị bù cần phải:
a) Tính đến lượng công suất phản kháng phát ra ở đường dây trên không, các
phần dẫn điện và ở các đường cáp có điện áp danh định lớn hơn 20kV, còn đối với cáp
có chiều dài lớn thì phải tính ở cả điện áp 6 - 20kV.
b) Xác định mức sử dụng hợp lý công suất phản kháng của máy phát các nhà
máy điện khu vực và các động cơ đồng bộ đối với lưới 6 - 20kV cũng như lưới đến
1000V.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 4
c) Kiểm tra mức độ có thể giảm khả năng tải điện của các phần tử lưới cung
cấp và phân phối khi tăng mức bù (giảm số lượng và công suất máy biến áp, giảm tiết
diện dây dẫn và cáp v.v...).
d) Chọn phương án điều khiển thiết bị bù - bằng tay, từ xa hay tự động.
Thông số điều chỉnh - điện áp, công suất phản kháng, thời gian ...v.v.
e) Tính đến các hiệu quả kinh tế phụ trong việc sử dụng thiết bị bù để năng
cao chất lượng điện năng.
5. Khi tính toán kinh tế kỹ thuật, giá thành tổn thất đện năng và công suất tác
dụng xác định một cách chính xác.
6. Khi lựa chọn thiết bị bù, cần lưu lý rằng khi đặt chúng ở gần hộ tiêu thụ
công suất phản kháng sẽ đạt được hiệu quả kinh tế cao nhất.
Về nguyên tắc, việc truyền công suất phản kháng từ lưới 6 - 35kV vào lưới
đến 1000V sẽ không kinh tế nếu điều đó dẫn đến việc tăng số máy biến áp phân
xưởng.
7. Việc phân bố thiết bị bù ở các mức khác nhau của hệ thống cung cấp điện
cần phải dựa trên cơ sở tính toán kỹ thuật.
Ở lưới đến 1000V cần phải xét đến yêu cầu điều chỉnh điện áp và điều chỉnh
công suất phản kháng khi tìm vị trí đặt tụ điện có điều chỉnh.
Không nên đặt tụ điện ở phía 6 - 10kV của trạm biến áp phân xưởng.
Bù riêng biệt chỉ nên đặt ở các hộ tiêu thụ công suất lớn có hệ số công suất
nhỏ và có giờ làm việc cao trong năm.
8. Khi tính toán cân bằng công suất phản kháng ở các nút trong chế độ làm
việc bình thường của nó, cần xét đến khả năng tăng mức tiêu thụ công suất phản kháng
khi điều chỉnh điện áp.
Cần xét đến khả năng dự trữ công suất phản kháng ở các nút lưới điện để
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật trong vận hành lưới điện và hộ tiêu thụ năng lượng ở chế độ
sau sự cố.
32.3 Vận hành
1. Khi vận hành trang bị điện, để giảm tiêu thụ công suất phản kháng cần
thực hiện những biện pháp sau đây:
a. Bố trí lại quá trình công nghệ nhằm làm tốt chế độ năng lượng của các
thiết bị và giảm cực đại tính toán phụ tải phản kháng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 5
b. Hạn chế chế độ làm việc không tải các động cơ không đồng bộ, máy biến
áp hàn và các hộ tiêu thụ năng lượng khác bằng các bộ hạn chế không tải.
c. Thay hoặc cắt khỏi lưới những máy biến áp tải công suất nhỏ hơn 30%
công suất danh định ở thời điểm phụ tải thấp, nếu điều đó cho phép theo điều kiện làm
việc của lưới và các hộ tiêu thụ điện năng.
d. Thay các động cơ không đồng bộ tải công suất nhỏ hơn 60% công suất
danh định bằng các động cơ có công suất nhỏ hơn dựa trên cơ sở tính toán kinh tế kỹ
thuật và có khả năng thực tế trong việc thay thế.
e. Thay các động cơ không đồng bộ bằng các động cơ đồng bộ thỏa mãn
điều kiện làm việc của thiết bị dẫn động, nếu các động cơ không đồng bộ cần phải sửa
chữa do già cỗi, do thay đổi quy trình công nghệ hoặc là có khả năng sử dụng trong
những trang bị không cần đến việc đặt thiết bị bù phụ tải phản kháng và các trường
hợp khác, nếu việc thay thế có cơ sở tính toán kinh tế kỹ thuật.
2. Cần phải đảm bảo việc kiểm tra thường xuyên chế độ làm việc của các
thiết bị bù.
Phải kiểm tra không ít hơn 2 lần trong năm sự tương ứng giữa thiết bị bù
thực tế và các số liệu và các số liệu thiết kế, tức là phải kiểm tra:
a. Loại và công suất sử dụng nguồn công suất phản kháng.
b. Tình trạng kỹ thuật của nó.
c. Chế độ làm việc của nó.
d. Sự tồn tại và họat động của các thiết bị điều khiển và điều chỉnh tự động,
sự đúng đắn trong việc chọn đại lượng đặt của các thiết bị đó.
e. Tổng công suất phản kháng tiêu thụ phụ thuộc vào chế độ làm việc của cơ
sở cung cấp điện..
3. Mỗi quý, cơ quan cung cấp điện phải kiểm tra công suất phản kháng
truyền từ hệ thống vào xí nghiệp ở các chế độ cực đại và cực tiểu phụ tải tác dụng.
4. Với mục đích điều chỉnh điện áp hay công suất phản kháng ở các xí
nghiệp công nghiệp, trước hết cần sử dụng động cơ đồng bộ. Trường hợp không có
động cơ đồng bộ hoặc có nhưng không đủ công suất thì dùng các tụ điện làm thiết bị
điều chỉnh.
5. Khi phụ tải thay đổi với thiết kế, cần phải có hiệu chỉnh trong chế độ làm
việc của nguồn công suất phản kháng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 6
32.4 Khái niệm chung
Phần lớn mạng công nghiệp trong quá trình làm việc tiêu thụ từ mạng điện
cả công suất tác dụng P lẫn công suất phản kháng Q. Các nguồn tiêu thụ công suất
phản kháng là: động cơ không đồng bộ, máy biến áp, đường dây trên không, kháng
điện và các thiết bị khác.
Tùy thuộc vào đặc tính của các thiết bị điện, xí nghiệp có thể tiêu thụ một
lượng công suất phản kháng chiếm đến 130% công suất tác dụng. Truyền tải một
lượng lớn công suất phản kháng qua dây dẫn và máy biến áp không có lợi vì những
nguyên nhân chủ yếu sau đây:
1. Làm tổn thất thêm công suất tác dụng và điện năng trên tất cả các phần tử
của hệ thống cung cấp điện cho tải công suất phản kháng. Như vậy, khi truyền tải công
suất tác dụng và phản kháng qua phần tử có điện trở, tổn thất công suất tác dụng bằng:
QP2
2
2
2
2
22
PPRUQR
UPR
UQP
P ∆+∆=+=+
=∆
Phần tổn thất ∆PQ gây ra do tải công suất phản kháng Q tỉ lệ với bình
phương trị số của nó.
2. Làm tổn thất thêm điện áp, đặc biệt trong các mạng điện cung cấp cho các
bộ xí nghiệp. Ví dụ, khi truyền tải công suât P và Q qua phần tử có điện trở R và điện
kháng X, tổn thất điệp áp bằng:
QP UUU
QXU
PRU
QXPRU ∆+∆=+=
+=∆
Trong đó
∆UP - tổn thất điện áp do công suất tác dụng.
∆UQ - tổn thất điện áp do công suất phản kháng.
Phần tổn thất thêm ∆UQ làm tăng độ lệch điện áp trên cực thiết bị điện so với
trị số danh định khi thay đổi phụ tải và chế độ lưới điện. Điều này yêu cầu tăng công
suất, và do đó tăng cả giá tiền phương tiện điều chỉnh điện áp.
Vì những lý do trên, để có lợi về kinh tế và kỹ thuật, trong lưới điện cần đưa
nguồn bù công suất phản kháng tới gần những nơi tiêu thụ nó và giảm lượng công suất
phản kháng nhận từ hệ thống điện. Điều đó làm giảm tải khá nhiều cho đường dây
cung cấp và máy biếp áp. Cách đây không lâu, giá trị hệ số công suất trung bình
cosϕtb được chọn làm chỉ tiêu để chọn thiết bị bù trong các xí nghiệp. Giá trị cosϕtb là
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 7
giá trị trung bình của hệ số công suất của trang bị trong một khoảng thời gian nào đó.
Theo trị giá này không thể đánh giá sự thay đổi thực của công suất phản kháng. Để
minh họa, trên hình 32.1 giới thiệu giá trị tức thời trung bình cosϕtb của 2 xí nghiệp
khác nhau trong cùng một khoảng thời gian. Từ đồ thị này thấy rằng cosϕtb đều như
nhau trong cả 2 trường hợp. Tuy nhiên, quá trình biến đổi của chúng khác nhau và tổn
tất công suất tác dụng, tổn tất điện của các xí nghiệp này cũng khác nhau.
Hình 32.1 Đồ thị công suất phản kháng.
a. không đổi.
b. thay đổi, nhưng có hệ số công suất trung bình sau thời gian t giống
như trên.
Theo chỉ dẫn hiện hành về việc chọn công suất các thiết bị bù và chế độ làm
việc của chúng, đối với các xí nghiệp, hệ thống điện cho trước giá trị công suất phản
kháng kinh tế ở thời đểm cực đại của công suất tác dụng.
Có thể giảm sự tiêu thụ công suất bằng việc bù công suất phản kháng nhờ
các biện pháp tự nhiên (chẳng hạn, cải thiện chế độ làm việc các hộ tiêu thụ, sử dụng
các động cơ có cấu trúc hoàn thiện, khắc phục sự non tải của động cơ, của máy biến
áp, v.v...), cũng như nhờ vào việc đặt thiết bị bù (công suất phản kháng) ở các điểm
tương ứng của hệ thống cung cấp điện.
Việc phân bổ thiết bị bù sẽ là hợp lý nhất nếu đảm bảo chi phí tính toán hằng
năm bé nhất. Khi xác định chi phí tính tóan hàng năm cần lưu ý rằng: một mặt, việc
đặt thiết bị bù sẽ làm tăng chi phí hàng năm do vốn đầu tư cho chúng và giá tiền tổn
thất điện năng do bản thân thiết bị bù tiêu vốn, mặt khác, chi phí hàng năm lại giảm đi
do giảm bớt tổn thất công sất tác dụng trên tòan bộ hệ thống cung cấp điện từ nguồn
đến chỗ đặt thiết bị bù.
Trên hình 32.2 cho ví dụ một sơ đồ cung cấp điện cho xí nghiệp cùng với sơ
đồ thay thế và đồ thị véc tơ đặc trưng cho sự tăng góc lệch pha giữa dòng và áp theo
các phần tử của lưới điện từ máy phát đến các hộ tiêu thụ. Trên hình cũng chỉ ra những
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 8
vị trí có thể đặt thiết bị bù. Chỗ đặt thực tế được xác định bằng tính tóan kinh tế kỹ
thuật.
Hình 32.2 Sơ đồ nguyên lý và ý nghĩa của vấn đề bù công suất phản kháng.
a. Sơ đồ cung cấp.
b. sơ đồ thay thế.
c. Đồ thị véc tơ góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp tại các điểm khác
nhau của hệ thống cung cấp điện trước và sau khi bù công suất phản
kháng.
Qui ước: ..... véc tơ dòng trước khi bù; — véc tơ dòng sau khi bù
32.5 Thiết bị bù
Để bù công suất phản kháng tiêu thụ tại các xí nghiệp công nghiệp có thể
dùng máy bù đồng bộ, tụ điện và động cơ điện đồng bộ.
Máy bù đồng bộ là động cơ điện đồng bộ có kết cấu giảm nhẹ và không
mang tải trên trục. Nó có thể làm việc ở chế độ phát công suất phản kháng (khi quá
kích thích) và tiêu thụ công suất phản kháng (khi kích thích yếu). Việc thay đổi trị số
công suất phản kháng phát ra hay tiêu thụ được thực hiện bằng cách điều chỉnh kích
thích của nó. Hiện nay, Nga chế tạo các máy bù đồng bộ có công suất từ 5000 đến
75000kVAr.
Tổn tất công sất tác dụng trong máy bù đồng bộ khi tải đầy phụ thuộc vào
công suất danh định và dao động trong giới hạn 0,032 - 0,015kW/kVAr, nghĩa là một
trị số đáng kể. Nhược điểm của máy đồng bộ là đắt, vận hành phức tạp (chẳng hạn so
với tụ điện) và gây tiếng ồn lớn trong thời gian làm việc. Là nguồn công suất phản
kháng, máy bù đồng bộ có những ưu điểm sau: có khả năng điều chỉnh trơn và tự động
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 9
đối với giá trị công suất phản kháng phát ra, vì các cuộn dây của máy bù có đủ độ bền
điện động và nhiệt khi ngắn mạch, nên có khả năng phục hồi máy bù hư hỏng bằng
cách tiến hành sửa chữa.
Giá tiền đơn vị của máy bù đồng bộ tăng lên đáng kể khi giảm công suất
danh định của nó.
Tụ điện là các thiết bị chuyên dùng để phát ra công suất phản kháng. Chúng
tương đương như máy bù đồng bộ quá kích thích và chỉ có thể phát ra công suất phản
kháng. Công suất mỗi chiếc tụ khoảng 10-75kVAr. Có thể ghép chúng thành bộ tụ
điện có công suất theo yêu cầu.
Bộ tụ điện thường được đóng vào lưới điện ba pha theo sơ đồ tam giác. Khi
cắt tụ điện, cần phóng tự động năng lượng tích trong chúng qua điện trở nối với bộ tụ
(hình 32.4). Trị số của điện trở phóng điện cần đảm bảo không xuất hiện qua điện áp
trên cực bộ tụ khi cắt tụ ra khỏi mạch.
Hình 32.3 Trạm máy bù đồng bộ đặt ngoài trời
So với những nguồn công suất phản kháng khác, tụ điện có nhiều ưu điểm:
1. Tổn tất công suất tác dụng ít (0,0025 - 0,005kW/kVAr).
2. Vận hành đơn giản (do không có phần quay).
3. Lắp đặt đơn giản (khối lượng nhỏ, không cần móng).
4. Có thể sử dụng nơi khô ráo bất kỳ để đặt bộ tụ.
Trong số nhược điểm của tụ điện cần chú ý đến sự phụ thuộc vào điện áp của
công suất phản kháng kháng ra, thời hạn phục vụ ngắn (8-10 năm) và độ bền kém (dễ
bị hư hỏng, đặc biệt khi ngắn mạch và khi điện áp cao hơn danh định). Công suất phản
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 10
kháng phát ra theo bậc và không thể thay đổi. Nhạy cảm đối với độ méo điện áp cung
cấp.
Giá tiền đơn vị 1kVAr của bộ tụ phụ thuộc vào chủng loại. Nhưng thực tế
không phụ thuộc vào công suất của chính bộ tụ. Vì vậy, để bù công suất phản kháng
đến 5-10MVAr, ở xí nghiệp thường dùng các bộ tụ điện.
Hình thức đặt thiết bị bù gồm có: bù riêng, bù nhóm và bù tập trung.
Đặt bù riêng thường dùng ở điện áp dưới 660V. Trong trường hợp đó, tụ
điện được nối trực tiếp vào cực động cơ điện không đồng bộ. Hình thức bù này có
nhược điểm lớn là không sử dụng tốt bộ tụ bởi vì khi cắt thiết bị điện thì cắt luôn cả
thiết bị bù.
Khi đặt bù nhóm nối các tụ điện vào các tủ phân phối nhóm trong phân
xưởng của xí nghiệp công nghiệp. Trường hợp này công suất đặt của bộ tụ được sử
dụng tốt hơn.
Khi đặt bù tập trung, nối bộ tụ vào thanh cái cao áp của trạm biến áp xí
nghiệp. Công suất đặt của bộ tụ trong trường hợp này được sử dụng cao nhất, nhưng
lại tăng tổn thất công suất tác dụng trong các lưới phân xưởng.
Bảo vệ bộ tụ thực hiện bằng cầu chì đặt trên mỗi nhánh. Ngoài ra, cũng đặt
cầu chì tổng để bảo vệ cả bộ tụ.
Sơ đồ nối bộ tụ ở điện áp 3-6kV nêu trên hình 32.4. Sơ đồ hình 32.4, a đảm
bảo cho bộ tụ làm việc độc lập với thiết bị điện, nhưng yêu cầu số lượng lớn khí cụ
điện áp cao. Trên sơ đồ hình 32.4, b. bộ tụ được nối trực tiếp vào mạch của thiết bị
điện, trường hợp này không cần đặt máy cắt riêng để đóng cắt bộ tụ.
Hình 32.4 Sơ đồ nối bộ tụ điện tĩnh.
a. nối qua máy cắt riêng.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 11
b. Nối qua máy cắt phụ tải tiêu thụ điện. trong trường hợp này dùng máy
biến áp làm điện trở phóng điện; BU: Máy biến điện áp dùng làm điện
trở phóng cho bộ tụ; Đh: đèn tín hiệu.
Để tránh làm tăng đáng kể chi phí cho thiết bị đóng cắt, dụng cụ đo lường
v.v... nên đặt bộ tụ 3-10kV công suất nhỏ hơn 400kVA qua một máy cắt, cũng nên đặt
bộ tụ 3-10kV công suất nhỏ hợp 100kVAr cùng với máy biến áp điện lực, động cơ
điện không đồng bộ và các thiết bị điện khác qua cùng một máy cắt.
Động cơ đồng bộ, việc dùng động cơ đồng bộ trong điều kiện của xí nghiệp
có lợi trong các trường hợp sau:
1. Đặt động cơ đồng bộ thay động cơ không đồng bộ trong các cơ cấu truyền
động ở chỗ điều kiện công nghệ cho phép.
2. Đặt động cơ đồng bộ công suất lớn hơn so với yêu cầu của cơ cấu truyền
động.
Biện pháp thứ nhất luôn có lợi. Vì vậy, khi trị số hệ số công suất không đạt
yêu cầu, hãy nghiên cứu xem ở cơ cấu nào có thể thay thế động cơ không đồng bộ
bằng động cơ đồng bộ. Muốn biết biện pháp thứ hai có lợi hay không cần phải có căn
cứ kinh tế kỹ thuật bằng cách so sánh nó với các phương án khác nhằm giảm tiêu thụ
công suất phản kháng.
32.6 Phân bố thiết bị bù
Sau khi xác định công suất cần bù và chọn loại thiết bị bù thì xuất hiện bài
toán phân bổ tối ưu thiết bị bù trong lưới điện xí nghiệp công nghiệp. Giá thành và trị
số tổn thất điện năng phụ thuộc vào vị trí đặt thiết bị bù.
Để giảm dòng công suất phản kháng trên các phần tử của hệ thống năng
lượng và giảm tổn thất điện năng của nguồn công suất phản kháng cần phải đặt gần
nơi tiêu thụ của nó.
Trung tâm phụ tải phản kháng có thể được xác định theo phương pháp dùng
để xác định phụ tải tác dụng. Ví dụ, tọa độ trung tâm các phụ tải phản kháng của xí
nghiệp XQ,xn, YQ,xn có thể xác định được nếu biết tọa độ phụ tải phản kháng của các
phân xưởng XQ,i. YQ,i theo công thức sau:
XQ.xn = ∑
∑
=
=n
nii
n
1iQii
Q
X.Q
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 12
YQ.xn = ∑
∑
=
=n
nii
n
1iQii
Q
Y.Q
Khi đặt tụ trong lưới điện áp 6 - 10kV, song tổn thất điện năng của xí nghiệp
khi đó sẽ lớn nhất do truyền tải một lượng lớn công suất phản kháng trong lưới điện áp
thấp hơn 6 - 20kV.
Khi đặt tụ điện trực tiếp trên cực bộ tiêu thụ, tổn thất điện năng sẽ nhỏ nhất
nhưng lại làm tăng giá thành thiết bị và làm xấu việc sử dụng chúng.
Phân bố tối ưu thiết bị tương ứng với phương án chấp nhận được về kỹ thuật
với cho phí tính toán nhỏ nhất.
Để xác định sơ bộ lời giải kinh tế kỹ thuật của viện phân bố thiết bị bù, cần
vận dụng những quan điểm sau đây trong các tài liệu hướng dẫn:
1. Ở các xí nghiệp có mạng điện áp 0,66kV cần đặt tụ điện ở điện áp 0,66kV.
Nếu xí nghiệp đó có các động cơ không đồng bộ điện áp cao, để bù công suất phản
kháng tốt nhất là đặt tụ ở điện áp 6 - 10kV.
2. Ở xí nghiệp có mạng điện áp 0,38kV, phân bổ thiết bị bù có lợi nhất là đặt
hỗn hợp tụ điện 0,38kV, và 6 - 10kV, hoặc chỉ 0,38kV. Việc lựa chọn phương án tối
ưu được tiến hành trên cơ sở các tính toán kinh tế kỹ thuật.
3. Ở các xí nghiệp có mạng động lực điện áp 0,22kV cho phép đặt tụ điện ở
điện áp 0,22kV nếu hệ số công suất phía 0,22kV bé hơn 0,7. Khi hệ số công suất cao
hơn 0,7 thì đặt tụ ở phía 6 - 10kV.
4. Tụ điện 0,22 - 0,66kV khi đặt cạnh các tủ động lực nhóm cần chú ý yêu
cầu phòng cháy, vì đặt tập trung tụ tại trạm biến áp, như đã biết, là không lợi. Khi cần
phải giảm tải cho máy biến áp động lực, mà đặt các tụ 0,22- 0,66kV ở tủ động lực lại
không thể được vì một nguyên nhân nào đó thì cho phép đặt tụ tập trung.
5. Công suất bộ tụ đặt cạnh tủ động lực không nên nhỏ hơn 30kVA để tránh
làm tăng nhiều chi phí cho các thiết bị đóng cắt, dụng cụ đo lường và tủ đặt.
6. Chế độ làm việc và phương pháp điều chỉnh thiết bị bù.
Khi chọn thiết bị bù cần phải tính đến đồ thị tiêu thụ công suất phản kháng.
Quan sát đồ thị phụ tải của các xí nghiệp, nhận thấy là mặc dù giảm phụ tải tác dụng
không kéo theo giảm phụ tải phản kháng, công suất phản kháng vẫn dao động rất lớn.
Do những dao động như vậy có thể xảy ra “quá bù”, nghĩa là làm tăng dòng do lệch
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 13
pha nghịch giữa dòng và áp (dòng vượt trước áp). Hiện tượng này sẽ gây ra tổn thất
phụ như khi lệch pha thuận (dòng chậm sau áp).
Nếu phương tiện bù nhân tạo là máy bù đồng bộ hoặc động cơ đồng bộ làm
việc ở chế độ điện dung nhờ quá kích thích thì bài toán đó được giải quyết rất đơn giản
do việc điều chỉnh công suất phản kháng các thiết bị bù phát ra. Song như đã biết, máy
bù đồng bộ không đặt tại xí nghiệp. Phương tiện bù chủ yếu ở đó là các bộ tụ điện và
động cơ đồng bộ quá kích tích.
Việc điều chỉnh nguồn công suất phản kháng bằng tụ điện chỉ có thể tiến
hành theo từng nấc bằng cách chia nhỏ bộ tụ. Số phần của bộ tụ càng lớn thì điều
chỉnh càng tốt, nhưng phải chi phí vốn đầu tư nhiều hơn cho việc đặt các thiết bị
chuyển mạch và bảo vệ.
Hình 32.5 Ví dụ sử dụng đồ thị phụ tải phảng kháng để giải quyết việc phân chia
bộ tụ thành các phần.
Trên hình 32.5 trình bày đồ thị tiêu thụ công suất phản kháng ngày đêm.
Đường thẳng AB trên hình vẽ chỉ ra rằng có thể cho một phần của bộ tụ Qb/2 làm việc
cả ngày đêm, còn phần thứ hai chỉ làm việc trong khoảng thời gian t1 theo đồ thị phụ
tải. Trường hợp này, bộ tụ được chia làm hai phần.
Trong những điều kiện cụ thể, vấn đề này cần được giải quyết phụ thuộc vào
đồ thị phụ tải và sơ đồ trạm (hệ thống một thanh góp có phân đoạn hay không, mỗi
phân đoạn làm việc riêng rẽ hay phối hợp).
Việc điều chỉnh thiết bị bù theo từng nấc có những nhược điểm chủ yếu sau:
1. Có khả năng bù thiếu hoặc thừa công suất phản kháng trong khoảng thời
gian nào đó trên đồ thị.
2. Làm đắt việc đặt thiết bị bù do tăng vốn đầu tư vào các thiết bị đóng cắt
phụ (máy cắt, dao cách ly, máy biến động v.v...)
Theo sách chỉ dẫn về bù công suất phản kháng thì không nên nối vào mát cắt
riêng cho bộ tụ công suất bé hơn 400kVAr và không nên nối vào điện áp 6 - 10kV, bộ
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 14
tụ công suất bé hơn 100kV. Những chỉ dẫn nói trên xuất phát từ lợi ích kinh tế kỹ thuật
của việc đặt thiết bị bù. Căn cứ vào đó có thể coi việc chia nhỏ bộ tụ điện áp 6-10kV ra
các phần có công suất nhỏ hơn 400kVAr là không nên.
Điều chỉnh theo từng nấc bộ tụ điện có thể tiến hành bằng tay cũng như tự
động. Khi trạm có người trực thường xuyên hoặc ở hệ thống cung cấp điện việc điều
khiển từ xa không thật ưu việt thì tiến hành điều chỉnh bằng tay. Ở những trạm không
có người trực thường xuyên, việc tự động đóng cắt bộ tụ là cần thiết.
Việc điều chỉnh tự động bộ tục có thể tiến hành theo điện áp, đóng phụ tải,
hướng công suất phản kháng, theo thời gian ngày đêm (chế độ làm việc cần được
nghiên cứu trước)
1. Điều chỉnh tự động công suất thiết bị bù theo điện áp trên thanh cái trạm
chỉ đúng trong trường hợp muốn đảm bảo đồng thời điều chỉnh địên áp.
2. Điều chỉnh tự động công suất thiết bị bù theo dòng phụ tải dùng cho các
hộ có đồ thị công suất phản kháng biến động lớn.
3. Điều chỉnh tự động công suất thiết bị bù theo hướng công suất phản kháng
dùng ở các trạm cụt ở xa và đứng biệt lập.
4. Điều chỉnh tự động công suất thiết bị bù theo thời gian một ngày đêm
dùng khi đồ thị phụ tải ngày đêm của xí nghiệp không thay đổi và đã biết rõ.
32.7 Thí nghiệm tụ điện
32.7.1 Ý nghĩa
Để đánh giá tình trạng của các tụ điện.
Để đánh giá sự biến đổi theo thời gian của các tụ điện trong quá trình vận
hành.
32.7.2 Chuẩn bị
Phải kiểm tra đối tượng được thí nghiệm đã được cắt điện, cách ly hoàn toàn
với các nguồn điện áp.
Xả hết điện tích tàn dư trên các cực của tụ điện.
Chuẩn bị các tài liệu kỹ thuật, chứng chỉ thí nghiệm xuất xưởng liên quan
đến đối tượng cần thí nghiệm.
Chuẩn bị đầy đủ các trang thiết bị thí nghiệm cần thiết để tiến hành công
việc.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 15
Lựa chọn số hạng mục cần đo phù hợp với quy định của ngành điện đối với
từng loại tụ điện cần được thí nghiệm.
Đấu nối sơ đồ đo đúng với yêu cầu thí nghiệm của hạng mục tương ứng.
Làm hàng rào an toàn bảo vệ, treo biển báo và cử người giám sát an toàn.
32.7.3 Đo điện trở cách điện
1. Yêu cầu đối tượng đo:
Phải vệ sinh sạch sẽ bề mặt sứ trước khi đo.
2. Đối tượng đo: giữa các đầu ra và đối với vỏ tụ điện.
3. Đánh giá kết quả đo:
Số liệu đo phải so sánh với tiêu chuẩn cho phép của nhà chế tạo, tiêu chuẩn
ngành, tiêu chuẩn bộ công nghiệp nặng.
32.7.4 Đo tgδ tổn thất điện môi
1. Phạm vi áp dụng: Tiến hành đối với tụ điện thông tin liên lạc, tụ điện trích
công suất và tụ điện phân chia.
2. Thiết bị thí nghiệm:
Dụng cụ thường dùng là các máy đo tgδ BIDDLE, DELLTA, DOBLE,
TETTEX hay hợp bộ cầu đo tgδ P5026M.
3. Đánh giá kết quả đo:
Số liệu đo phải so sánh với tiêu chuẩn cho phép của nhà chế tạo, tiêu chuẩn
ngành, tiêu chuẩn bộ công nghiệp nặng.
32.7.5 Đo điện dung
1. Phạm vi áp dụng: Tất cả các loại tụ điện.
2. Thiết bị thí nghiệm:
Dụng cụ thường dùng là máy đo điện dung NCM-10A, vạn năng RCL kiểu
CHY-195, ngoài ra khi không có thiết bị chuyên dùng ta sử dụng các đồng hồ Vôn,
Ampe xoay chiều để đo (đo gián tiếp)
3. Phương pháp đo:
Phải vệ sinh sạch sẽ bề mặt sứ trước khi đo.
Ghi nhận nhiệt độ lúc đo.
Khi sử dụng các đồng hồ vôn, ampe xoay chiều để đo (theo sơ đồ) và kết quả
được tính theo công thức.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 16
4. Sơ đồ đo:
Công thức tính điện dung khi dùng phương pháp V-A:
Cx=V
I.
10. 6
ω(µF)
Đối với tụ điện 3 pha: đo điện dung từng cặp đầu vào nối tắt với cực thứ 3
sau đó tính điện dung từng cặp theo 3 kết quả đo:
C1-2= 2213312321 +−+−+− −+ CCC
C2-3= 2321312213 +−+−+− −+ CCC
C3-1= 2312213321 +−+−+− −+ CCC
CX=2
312213321 +−+−+− ++ CCC
5. Đánh giá kết quả đo:
Số liệu đo phải so sánh với tiêu chuẩn cho phép của nhà chế tạo, tiêu chuẩn
ngành, tiêu chuẩn bộ công nghiệp nặng.
32.7.6 Thử cao thế xoay chiều tăng cao tần số 50Hz
1. Phạm vi áp dụng: Tiến hành đối với các tụ điện bù dọc và tụ điện nâng cao
cos (tụ bù).
2. Thiết bị thí nghiệm:
Dụng cụ thường dùng là các hợp bộ thử nghiệm cao thế như AИД-70, PGK-
70, các xe công trình.
3. Phương pháp đo:
Phải vệ sinh sạch sẽ bề mặt sứ trước khi đo.
Trung Tám Thê Nghiãûm Âiãûn 3
Tài liệu đào tạo phần thiết bị nhất thứ - Lớp truyền tải - Công ty Điện lực Đồng Nai Trang 17
4. Đối tượng đo: giữa các đầu ra và đối với vỏ tụ điện.
Sử dụng các hợp bộ thử nghiệm cao thế và nâng điện áp cho đến điện áp cần
thử nghiệm và duy trì thời gian 1 phút đối với tụ điện không sản xuất theo tiêu chuẩn
IEC 871-1. Đối với tụ điện sản xuất theo tiêu chuẩn IEC871-1 thì thời gian thử duy trì
trong thời gian 10 giây.
5. Sơ đồ đo:
6. Đánh giá kết quả đo:
Sau khi thử cao thế xoay chiều tăng cao không có hiện tượng bất thường xảy
ra xem như hạng mục này đạt yêu cầu.