Sứ cách điện
Sứ cách điện là vật liệu được sản xuất từ các thành phần như sứ, polymer, thủy tinh và PVC, nhằm nâng cao khả năng cách điện và tối ưu hóa hiệu quả sử dụng.
Hình 1.1: Sứ cách điện trung thế.
Cáp trung thế
Cáp trung thế được sử dụng để truyền tải và phân phối điện năng với tần số 50Hz Cáp có thể được lắp đặt trên không, trong thang, máng, hoặc chôn trực tiếp dưới đất và trong ống.
Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép là 90 o C
Nhiệt độ cực đại cho phép khi ngắn mạch là 250 o C (thời gian không quá 5s) Điện áp từ 3,6/6(7,2)kV đến 20/35(40,5)kV
Ruột dẫn gồm có nhôm hoặc đồng, màng chắn kim loại là băng đồng hoặc sợi đồng có giáp và không có giáp
Chống sét
Chống sét van
Chống sét van, hay còn gọi là Lightning Arrester, là thiết bị quan trọng giúp bảo vệ các trạm biến áp, trạm phân phối và các thiết bị điện thiết yếu trên lưới điện Thiết bị này có chức năng ngăn chặn sự cố quá tải điện áp do sét đánh hoặc quá áp nội bộ, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện và các đường cáp ngầm.
Hình 1.3.1: Chống sét van LA 24-220kV
Trong điều kiện bình thường, điện áp trên chống sét van tương đương với điện áp pha của lưới điện, khi đó điện trở phi tuyến rất lớn, giống như trạng thái cách điện Khi xảy ra quá điện áp, các khe hở sẽ phóng điện, khiến điện trở phi tuyến giảm xuống cho phép dòng điện chạy qua Khi dòng điện về trị số 0, hồ quang tự động dập tắt Sau khi dòng điện quá áp được dẫn xuống đất, điện áp dư trên chống sét van sẽ nhỏ hơn mức đã định, làm cho điện trở phi tuyến tăng cao, và chống sét van trở lại trạng thái cách điện như ban đầu.
Gồm các khe hở phóng điện được mắc nối tiếp với điện trở phi tuyến
- Khe hở phóng điện (Sparks gap)
- Điện trở phi tuyến (Non-Linear resistors)
Mỗi cặp khe hở được tạo ra từ hai đĩa đồng mỏng, song song với các tấm đồng là điện trở phi tuyến cao nhằm phân bố điện áp trên các khe hở Điện trở phi tuyến này bao gồm các tấm hình trụ tròn ghép nối tiếp và có tác dụng hạn chế dòng điện qua chống sét van khi sóng quá điện áp chọc thủng khe hở phóng điện.
Hình 1.3.2 Cấu tạo chống sét van
Thời gian đáp ứng của chống sét van rất nhanh
Chất luợng của chống sét van sẽ giảm đi theo số lần bị sét đánh
Nguyên lý làm việc: Ở chế độ làm việc bình thuờng, đuờng dây cách điện với đất nhờ hai khe hở:
•Khe hở S1 đuợc đặt trong ống làm bằng vật liệu tự sinh khí fibrobakelit,vinipolat
•Khe hở S2 đuợc đặt bên ngoài ống
Khi sét đánh vào đường dây, điện thế đối với đất tăng đột ngột, làm tăng cường độ điện trường giữa hai khe hở đến mức gây ra phóng điện xuống đất Năng lượng sét được truyền xuống đất, khiến điện thế đường dây giảm nhanh về trị số bình thường Hồ quang tại khe hở S1 đốt nóng vỏ sinh khí, làm áp suất trong ống tăng cao, có thể đạt hàng trăm atmosphê Kết quả là nắp bảo vệ bị bật ra, tạo ra luồng khí mạnh làm tắt hồ quang, kèm theo tiếng nổ và khói phụt ra từ ống Nếu nắp tín hiệu bật ra, điều này cho thấy hệ thống chống sét đã bị tác động.
Chống sét bằng khe hở không khí
Thiết bị chống sét cơ bản nhất bao gồm hai điện cực; một điện cực được kết nối với mạch điện, trong khi điện cực còn lại được nối xuống đất.
Khe hở cách ly giữa các phần mang điện và mặt đất đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống điện Khi xảy ra sóng quá điện áp, khe hở này sẽ phóng điện và dẫn điện xuống đất, giúp ngăn ngừa hư hại cho thiết bị Ưu điểm của phương pháp này là tính đơn giản và chi phí thấp.
Không có bộ phận dập hồ quang, thời gian hồ quang tồn tại sẽ dài có thể gây nguy hiểm cho bề mặt bản cực,…
Chống sét bằng ống
2 Mũi kim loại 6 Điện cực hình xuyến
3 Vỏ ống 7 Ống kim loại
4 Điện cực kim loại 8 Lá chắn
L1 Khoảng cách phóng điện chính L2 Khoảng cách phóng điện phụ
Hình 1.3.3: Cấu trúc chống sét ống
Thiết bị này là một ống được chế tạo từ vật liệu tự sinh khí, chất phibro-bakelit hoặc chất dẻo viniplast Một đầu của ống có nắp kim loại để giữ điện cực thanh, trong khi đầu còn lại hở và chứa điện cực.
Dùng chủ yếu để bảo vệ chống sét cho đường dây không có chống sét hoặc làm phần tử phụ trong sơ đồ bảo vệ tại trạm biến áp.
Khi có quá điện áp, hai khe hở phóng điện dòng điện sét qua chống sét vào bộ phận nối đất Sau khi dòng điện xung kích kết thúc, dòng điện tần số công nghiệp sẽ đi qua chống sét Áp lực khí tăng do hồ quang sinh ra từ dòng ngắn mạch, thổi tắt hồ quang khi dòng xoay chiều qua trị số 0 lần đầu tiên Việc điều chỉnh khoảng cách và đường kính ống sinh khí ảnh hưởng đến giới hạn dòng điện Cần kiểm tra dòng ngắn mạch nối đất tại điểm đặt chống sét để đảm bảo nó có thể dập tắt hồ quang mà không bị hư hỏng Qua thời gian sử dụng, chất sinh khí trong ống sẽ hao mòn, dẫn đến việc không đủ khí để dập tắt hồ quang Nếu đường kính ống tăng quá mức cho phép, chống sét sẽ mất tác dụng Khi lắp đặt chống sét, cần chú ý đến việc thoát khí để không gây phóng điện giữa các pha hoặc xuống đất, đảm bảo không có dây dẫn hay cấu trúc nối đất trong phạm vi thoát khí.
Khó khăn lớn nhất trong việc lắp đặt chống sét là đảm bảo rằng chỉ số dòng điện ngắn mạch chạm đất tại vị trí đặt chống sét nằm trong giới hạn cho phép của dòng điện cắt Nếu áp dụng trong hệ thống công suất nhỏ hoặc lắp đặt chống sét ống với mật độ quá dày, sẽ không đảm bảo được giới hạn của dòng cắt Hơn nữa, khả năng dập tắt hồ quang của chống sét ống thường kém.
Cầu chì tự rơi FCO, LBFCO
Cầu chì tự rơi FCO
Cầu chì tự rơi FCO là thiết bị bảo vệ mạng điện trung thế, kết hợp giữa cầu chì và dao cắt, được sử dụng để bảo vệ các trạm biến áp phân phối khỏi sự cố quá dòng và quá tải trên các đường dây trên không và nhánh rẽ Đặc biệt, FCO có thể được tháo xuống một cách an toàn bằng tay thông qua sào cách điện (hot stick) khi người thao tác đứng dưới mặt đất.
Nguyên lý làm việc: Hình 1.4.1: Cầu chì tự rơi FCO
Cầu chì hoạt động dựa trên nguyên lý uốn cong hoặc tan chảy khi cường độ dòng điện tăng bất thường, thường do ngắn mạch Khi xảy ra quá tải hoặc ngắn mạch, dây chì sẽ nóng lên và đứt, khiến đầu trên của cầu chì tự động nhả chốt hãm, làm ống cầu chì rơi xuống, tạo ra khoảng cách tương tự như khi mở cầu dao.
Khung đỡ, có hình dạng chữ “C”, có vai trò quan trọng trong việc nâng đỡ ống chì và sứ cách điện Ống chì, hay còn gọi là bộ giữ cầu chì, hoạt động như một dao cắt đơn giản, đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.
Liên kết cơ Ưu điểm:
FCO dễ dàng thao tác lắp đặt trên lưới
Là thiết bị đóng cắt từ pha, rất an toàn cho người thao tác
Lớp bên ngoài được cách điện bằng sứ giúp thiết bị vận hành ổn định trong thời gian dài mà không gặp hiện tượng biến dạng cơ học, đồng thời hạn chế hiệu quả sóng sét lan truyền đến trạm.
Trong quá trình vận hành, thiết bị hư hỏng chủ yếu do tiếp xúc kém gây hiện tượng phóng điện làm hỏng bề mặt tiếp xúc của FCO.
Cầu chì tự rơi LBFCO
Là một dạng khác của cầu chì tự rơi FCO, nhưng có thêm buồng dập hồ quang để đóng cắt dòng tải nhỏ
Hình 1.4.2: Cầu chì tự rơi
Máy cắt tự động đóng lại _ Recloser
Hình 1.5 Recloser trong thực tế
Tại Việt Nam, loại sử dụng của recloser từ các hãng: Nulec (Schneider), Siemen, F6, FXB/FXA (Cooper), VR3S (ABB)
Phần lớn sự cố trong hệ thống phân phối điện là sự cố thoáng qua, do đó, để nâng cao hiệu quả cung cấp điện, máy cắt tự đóng lại thường được sử dụng thay vì máy cắt truyền thống Thiết bị này không chỉ có khả năng cắt mạch khi xảy ra sự cố mà còn tự động đóng lại theo số lần cài đặt Ngoài ra, máy cắt tự động còn có chức năng đo lường và lưu trữ các đại lượng quan trọng như điện áp (U), dòng điện (I), công suất tác dụng (P) và thời điểm xảy ra ngắn mạch.
Reclosers là thiết bị quan trọng trong lưới phân phối, bao gồm các bộ phận như bảo vệ quá dòng, bộ phận tự động đóng, thiết bị đóng cắt và bộ điều khiển bằng tay Chúng thường được lắp đặt tại trạm biến áp và đặt trên đường dây chính, cũng như các nhánh rẽ của đường dây trục chính, giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện.
Khi xuất hiện ngắn mạch, recloser sẽ tự động cắt mạch và sau khoảng thời gian t1 sẽ đóng lại Nếu sự cố vẫn tiếp diễn, recloser sẽ cắt mạch lần thứ hai và sau thời gian t2 sẽ tự động đóng lại Nếu vấn đề vẫn chưa được giải quyết, recloser sẽ thực hiện cắt lần thứ ba, sau thời gian t3 sẽ đóng lại một lần nữa Nếu sự cố vẫn còn tồn tại, recloser sẽ không đóng lại nữa Số lần cắt mạch và thời gian cắt có thể được người sử dụng cài đặt, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả trong việc quản lý sự cố.
- Tăng cường độ tin cậy trong hệ thống điện
- Khôi phục nguồn điện lưới mà không cần người vận hành
- Phân vùng sự cố và giảm thiếu tác động trên diện rộng
- Giảm công sức khắc phục và sửa chữa hư hỏng
Do công nghệ tiên tiến, giá thiết bị cao, nên chúng ít được sử dụng phổ biến trên các đường dây, chủ yếu chỉ được áp dụng cho các đường dây chính với công suất lớn.
Máy cắt phụ tải LBS
Hình 1.6 Máy cắt phụ tải LBS
Máy cắt phụ tải (Load Break Switch) là thiết bị có khả năng đóng mở mạch điện khi đang có tải Do không trang bị cuộn đóng, cuộn cắt và bộ điều khiển, máy cắt phụ tải không thể điều khiển từ xa hoặc kết hợp với Relay để thực hiện chức năng bảo vệ Việc thao tác đóng mở LBS được thực hiện trực tiếp bằng sào tại vị trí lắp đặt Để đảm bảo chức năng bảo vệ, LBS cần được sử dụng kết hợp với cầu chì.
Máy cắt phụ tải LBS có cấu tạo tương tự như Recloser, nhưng việc đóng hoặc mở LBS phải thực hiện bằng sào và ngay tại nơi đặt LBS
1 Thùng chứa dầu 6 Buồng truyền động
2 Dầu máy biến áp 7 Tiếp điểm tĩnh
3 Nắp thùng 8 Tiếp điểm động
4 Hai sứ xuyến 9 Lớp lõi cách điện
5 Lò xo cắt Ưu điểm:
Có thể đóng cắt mạch lúc đầy tải
Lắp đặt ,bảo dưỡng , sữa chữa dể dàng
So sánh LBS và Recloser:
Giống Cả hai đều là thiết bị đóng cắt có tải
Chỉ là thiết bị đóng cắt thông thường
Máy cắt đóng lại là thiết bị quan trọng giúp loại trừ sự cố thoáng qua và giảm thời gian gián đoạn cung cấp điện Nó thường được lắp đặt trên đường dây và tại các trạm biến áp để đảm bảo sự ổn định trong hệ thống điện.
Dễ dàng lắp đặt, sữa chữa, thích hợp với quy mô nhỏ, chi phí đầu tư ban đầu thấp
Dao cách ly DS
Hình 1.7 Dao cách ly DS 3 pha
Dao cách ly (Distance Switch) là thiết bị điện chuyên dụng để đóng cắt mạch điện cao áp khi không có dòng điện hoặc dòng điện nhỏ hơn nhiều lần so với định mức Thiết bị này tạo ra khoảng cách an toàn có thể nhìn thấy, đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành.
Dao cách ly hoạt động bằng cách chịu đựng dòng điện định mức dài hạn và dòng sự cố ngắn hạn khi ở trạng thái đóng Khi ở trạng thái hở mạch, dao nối đất cách ly phần mang điện với đất Trong quá trình cắt mạch, dao nối đất tự động kết nối phần mạch điện sau dao cách ly với đất để phóng điện áp dư, đảm bảo an toàn cho công nhân sửa chữa Quy trình cắt mạch diễn ra với việc cắt máy cắt trước, sau đó là dao cách ly.
Trong quá trình đóng mạch dao cách ly được đóng trước rồi đến máy cắt
Gồm có bộ phận mạng điện, giúp dẫn dòng điện đi qua
Bộ phận cách điện: Được làm bằng nhiều loại vật liệu cách điện khác nhau Chủ yếu là Silicone rubber Ưu điểm:
Tạo khoảng hở nhìn thấy được, giúp đảm bảo an toàn cho công nhận sửa chữa, bảo trì
Không thể đóng cắt khi dao cách ly vẫn còn mang dòng điện tải.
Dao cách ly LTD
Dao cách ly trên đ ƣ ờng dây
LTD (Công tắc ngắt dòng điện) có cấu trúc tương tự như dao cách ly DS, nhưng được lắp đặt trực tiếp trên đường dây Quá trình đóng mở LTD được thực hiện thông qua xào cách điện.
Dao cách ly trên đường dây LTD có nguyên lý làm việc cũng tương tự như cách dao cách ly DS
Dùng để cắt mạch không tải và tạo khoảng trống nhìn thấy được, tạo cảm giác an tâm đối với công nhân sửa chữ
Hình 1.8 Dao cách ly LTD Ưu điểm:
Khả năng cách điện cao gấp 2 đến 2,5 lần so với cách điện không khí thường.
Không thể đóng dao cách ly LTD khi dao cách ly LTD vẫn còn mang điện tải.
Các khí cụ đo lường
Máy biến áp đo lường TU
Hình 1.9.1 Máy biến áp đo lường TU
Máy biến áp đo lường là thiết bị quan trọng trong việc chuyển đổi điện áp cao thành điện áp thấp, đảm bảo an toàn cho các mạch đo lường và mạch bảo vệ Rơ-le Thông thường, điện áp thứ cấp của máy biến áp này đạt 100V theo tiêu chuẩn.
Máy biến áp đo lường hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, với điện áp giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp khác nhau do số vòng dây của từng cuộn khác nhau.
Hiện tượng cảm ứng điện từ:
Khi dòng điện xoay chiều được đưa vào cuộn sơ cấp của máy biến áp, nó tạo ra một từ trường biến thiên Từ trường này tương tác với cuộn thứ cấp thông qua lõi thép, dẫn đến sự hình thành dòng điện cảm ứng trong cuộn dây thứ cấp của máy biến áp.
Máy biến dòng đo lường TI
Máy biến dòng điện đo lường TI là thiết bị điện có chức năng chuyển đổi dòng điện sơ cấp từ mạch điện áp cao sang dòng điện thứ cấp, phục vụ cho việc đo lường Tỉ số biến dòng xác định mối quan hệ giữa dòng sơ cấp và thứ cấp, với dòng điện thứ cấp thường là 1A, 5A và đôi khi lên đến 10A.
Máy biến dòng đo lường TI, tương tự như máy biến áp đo lường TU, hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Trong mạch điện, dòng điện ở cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp có giá trị khác nhau.
Lưu ý rằng không nên để thứ cấp của biến dòng hở mạch, vì điều này sẽ dẫn đến I0 = I1 rất lớn, gây ra từ thông bị bão hòa và tạo ra sức điện động cảm ứng xung, có thể làm hư hỏng cách điện.
Hình 1.9.2 Máy biến dòng đo lường TI
SƠ ĐỒ ĐƠN TUYẾN KHU II ĐẠI HỌC CẦN THƠ
Khung cảnh và sơ đồ đơn tuyến khu II Đại học Cần Thơ
Hình 2.1.1: Khung cảnh khu II Đại học Cần Thơ
Hình 2.1.2: Sơ đồ đơn tuyến khu II Đại học Cần Thơ
Trên trụ có các khí cụ + Cầu chì tự rơi: LBFCO + Sứ cách điện
Hình ảnh thực tế các khí cụ trung thế khu II Đại học Cần Thơ
Hình 2.2.2 Trạm biến áp và bộ điều khiển cổng C
Hình 2.2.3 Trạm biến áp khoa Sư phạm
1 Máy biến áp 3 pha 560KVA
4 FCO (cầu chì tự rơi)
Hình 2.2.4: FCO nhánh khoa Sư phạm
Hình 2.2.5: LBFCO nhánh khoa nông nghiệp
Hình 2.2.7: Trạm biến áp nhà học B1
Hình 2.2.8: Trạm bù 481 Nhà thi đấu mới
Trên trụ có các khí cụ:
+ Máy biến áp ba pha 180KV
Hình 2.2.9 Cặp trụ đối diện Khoa Kinh tế và khoa Khoa Học Chính Trị
Hình 2.2.10 Ba máy biến áp 1 pha 50KVA và trụ tại Khoa KHXHNV
Trên trụ có các khí cụ + Cầu chì tự rơi FCO
Hình 2.2.11 Trụ trong công trình đối diện khoa Công nghệ
Trụ có các khí cụ:
+ Biến dòng đo lường TI + Chống sét van L
Hình 2.2.12 Trạm biến áp KTX B
Trên trụ có các khí cụ:
+ Máy biến áp ba pha 250KV
+ Cầu chì tự rơi FCO.
Hình 2.2.13 Trạm biến áp khoa môi trường
Hình 2.2.14 Máy biến áp trong ktx B
Máy biến áp 3 pha, đặt đất có công suất 1500KV , cung ứng điện cho KTX B
Trên trụ có các khí cụ: + Máy biến áp pha 250KVA
+ Cầu chì tự rơi FCO
Hình 2.2.15 Trạm biến áp khoa Thủy sản
Trụ đôi cao 12m, xà 2m Trên trụ có các khí cụ
+ Cầu chì tự rơi FCO
Hình 2.2.16 Trụ đặt máy biến áp ở KTX A