Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

LÊ THÀNH BẮC (Chủ biên)
VÕ NHƯ TIẾN
LÊ VĂN QUYỆN
DƯƠNG NGỌC THỌ

HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN
THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN
PHẦN I: MÁY NGẮT ĐIỆN CAO ÁP

NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
HÀ NỘI-2003


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN
PHẦN I: MÁY NGẮT ĐIỆN CAO ÁP
Tác giả: Lê Thành Bắc (chủ biên)
Võ Như Tiến, Lê Văn Quyện, Dương Ngọc Thọ

Chịu trách nhiệm xuất bản: PGS.TS Tô Đăng Hải
Biên tập:
Nguyễn Thị Ngọc Bích
Chế bản:
Nguyễn Trung Tiến, Văn Công Lê
Trình bày: Cao Ngọc Châu, Tôn Thất Hoà Bình

Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật
70 Trần Hưng Đạo - Hà Nội

7
9
11
20


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

TÍNH TOÁN CÁCH ĐIỆN CHUNG CỦA MÁY NGẮT
2.1. Các tham số cho trước khi tính toán cách điện chung
2.2. Phương pháp tính gần đúng cách điện chung
2.3. Phương pháp tính gần đúng sự phân bố điện áp cho từng khoảng ngắt trên một
cực
2.4. Ví dụ về cách tính cách điện chung

25
29
31
37

Chương 3
TÍNH TOÁN MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN CỦA MÁY NGẮT
3.1. Khái niệm chung
3.2. Tính điện động mạch vòng dẫn điện
3.3. Tính toán nhiệt của mạch vòng dẫn điện
3.4. Tính toán gần đúng sự phát nóng thanh dẫn điện sứ vào
3.5. Tính toán gần đúng hệ thống dẫn điện bình chứa của máy ngắt không khí
3.6. Tính toán các tiếp điểm

40

5.1. Các vấn đề cơ bản về tính toán các thiết bị dập hồ quang trong máy ngắt dầu
5.2. Tính công suất và năng lượng của hồ quang trong quá trình tạo thành khí khi dập
tắt hồ quang trong dầu
5.3. Tính áp suất trong bình có chứa khi dạng bong bóng hơi khép kín
5.4. Tính áp suất trong bình chứa khi hỗn hợp và khí hơi chảy từ bình ra
5.5. Tính độ bền điện phục hồi của khoảng hồ quang
5.6. Phương pháp gần đúng tính quá trình dâng dầu trong bình chứa sau khi đã dập
tắt hồ quang
5.7. Trình tự tính toán các bình chứa thổi dầu tự động

117
123
128
131
136
140
141

Chương 6
TÍNH TOÁN KẾT CẤU THIẾT BỊ DẬP HỒ QUANG CỦA MÁY NGẮT TỰ
SINH KHÍ
6.1. Đặc tính chung của quá trình dập hồ quang của máy ngắt tự sinh khí
6.2. Tính gần đúng các đặc tính cơ bản của thiết bị dập hồ quang tự sinh khí
Chương 7
TÍNH KẾT CẤU THIẾT BỊ DẬP HỒ QUANG BẰNG TỪ TRONG MÁY

143
145




169
169
178
180
182
187

Chương 9
KẾT CẤU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ CỦA
MÁY NGẮT ĐIỆN CAO ÁP
9.1. Các sơ đồ động học của truyền động cơ khí
191
9.2. Các tham số cho trước để tính truyền động cơ khi mở bằng lò xo
9.3. Tính toán động lực học của truyền động cơ khí mở bằng lò xo
9.4. Tính toán động lực học của bộ phận cơ khí chạy bằng hơi của buồng dập hồ
quang máy ngắt không khí

195
202
218

Phụ lục1: Một số loại máy ngắt dầu đang sử dụng ở Việt Nam
Phụ lục2: Một số loại máy ngắt SF6 đang sử dụng ở Việt Nam
Tài liệu tham khảo

222
228
234


SF6 Circuit - Breakers with Spring Operating Mechanism 72.5... 170 kV. AEG.
Gas - Insulated Switchgear 72.5... 525 kV. AEG.
Metal - Enclosed, SF6 - Gas Insulated High Voltage Switchgear (V.I.S.). series B3 up to 420kV.
AEG.
Quy trình vận hành và bảo dưỡng các loại máy ngắt dầu- Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật-Hà
Nội -1996.
Quy trình vận hành và bảo dưỡng máy ngắt SF6-Tổng công ty Điện lực Việt Nam- Hà Nội -1998.


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

CHƯƠNG 1
CÁC VẤN ĐỀ CHUNG KHI TÍNH TOÁN MÁY NGẮT CAO ÁP ĐIỆN
XOAY CHIỀU
1.1. CÁC YÊU CầU CƠ BảN ĐốI VớI MÁY NGắT
Trong các hệ thống điện cao áp, máy ngắt là thiết bị đóng mở cơ khí có khả năng
đóng, dẫn liên tục và cắt dòng điện trong điều kiện bình thường và bất thường của mạch
điện, ví dụ như ngắn mạch.
Ngắt dòng điện ngắn mạch là chế độ làm việc nặng nề nhất và cơ bản của máy ngắt.
Song qúa điện áp sinh ra khi ngắt dòng điện bé của máy biến áp không tải, ngắt dòng điện
dung của đường dây dài và nhiều trường hợp khác cũng là điều kiện làm việc nặng nề cho
máy.
Theo nguyên tắc, hệ thống dẫn điện của máy ngắt nối tiếp với mạch điện của các
thiết bị điện cao áp. Khi đó các bộ phận kết cấu cơ bản của máy ngắt cần phải chịu được sự
tác động nhiệt, điện từ trong khi làm việc bình thường cũng như khi ngắn mạch, phải chịu
được trường tĩnh điện tác động vào cách điện lúc điện áp định mức và cả trong lúc quá điện
áp. Trong quá trình làm việc của máy ngắt còn có những hiện tượng sinh ra phụ tải nhiệt,

cách điện, vận chuyển, lắp ráp, vận hành thuận tiện, an toàn về nổ và hỏa hoạn ...
Trong khi tính toán máy ngắt hiện đại cần đặc biệt lưu ý đến vấn đề nâng cao các
chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật, trọng lượng ít nhất trên một đơn vị công suất ngắt. Kết cấu của
máy ngắt cần phải đơn giản, vững chắc, các chi tiết và các khâu kết cấu trong tất cả các loại
máy ngắt phải thống nhất và cần phải áp dụng các phương pháp gia công tiên tiến. Trong
chế tạo sử dụng các nguyên liệu có tính cơ, tính điện, tính nhiệt cao và kinh tế nhất (chịu
plasma, nguyên liệu tiếp điểm đặc biệt, đồ gốm có độ bền cao, ...).
Tất cả các yêu cầu kể trên cần được chú ý đến trong lúc tính toán.
Những điểm đặc biệt chú ý trong khi nghiên cứu máy ngắt:
1) Ngắt dòng điện ngắn mạch giới hạn là chế độ làm việc của máy ngắt trong tính
toán.
2) Trong nhiều trường hợp một mối kết cấu hay chi tiết có thể có một vài nhiệm vụ.
Ví dụ: bộ phận dẫn điện bị nung nóng bằng dòng điện có thể thường xuyên chịu phụ tải cơ
rất lớn và chịu lực kéo,...
3) Trong tính toán các khâu cơ bản và các đặc tính liên quan nhau khá phức tạp,
như lực biến đổi của lò xo trong quá trình chuyển động của bộ phận cơ khí, áp suất biến đổi
của khí trong buồng dập hồ quang và lực điện động tác động vào các phần dẫn điện của nó.
Phương pháp để tính chính xác rất phức tạp, cho nên trong tính toán phải đơn giản hóa
bằng các phương pháp gần đúng.
4) Cần đặc biệt chú ý trong khi tính toán các thiết bị dập hồ quang.
Trong ngành chế tạo thiết bị điện hiện nay các phương pháp tính chính xác thiết bị
dập hồ quang chưa có, cho nên trong tính toán người ta sử dụng các tham số thực nghiệm
và thử khả năng ngắt của máy ngắt.
Mặc dù phương pháp tính gần đúng đôi khi chỉ cho định hướng, nhưng cũng cần
được hoàn chỉnh và áp dụng rộng rãi trong thiết kế máy ngắt cao áp, cho phép rút ngắn thời
gian cần thiết để hoàn thành kết cấu máy ngắt trong các phòng thí nghiệm và trên các mô
hình. Trong ngành chế tạo máy ngắt có nhiều biện pháp dập hồ quang, không những kết
cấu của thiết bị dập hồ quang có nhiều kiểu mà còn có nhiều kiểu máy ngắt. Biện pháp dập
hồ quang khác nhau theo kiểu máy ngắt được xác định bằng các tham số cho trước và các
kiểu điều khiển vận hành ( điện áp định mức, dòng điện định mức, công suất ngắt, tần

2. Tính toán kĩ thuật
Quyết định kiểu áp dụng và phương án kết cấu, tiến hành các tính toán cần thiết và
tính toán các khâu, các chi tiết của máy ngắt. Chuẩn bị tài liệu kĩ thuật để sản xuất thử.
3. Tính toán chế tạo
Trong giai đoạn này trên cơ sở kinh nghiệm sản xuất và các tham số mẫu tiến hành
chính xác hóa kết cấu và vẽ các bản vẽ thi công để sản xuất mẫu. Chuẩn bị tài liệu công
nghệ cần thiết để sản xuất hàng loạt.
Thường người ta tiến hành những thí nghiệm nghiên cứu và thử các hình mẫu, các
chi tiết các khâu và máy ngắt mẫu cho cả ba giai đoạn.
Sau đây giới thiệu thứ tự giải quyết các vấn đề đó khi không có những tham số định
hướng về kết cấu và kích thước của thiết bị dập hồ quang:
1) Chính xác hóa các tham số cho trước đối với máy ngắt được tính toán.
2) Chọn kiểu máy ngắt.
3) Tính toán thiết bị dập hồ quang, định hướng hình dáng kết cấu và xác định kích
thước sơ bộ của nó.
4) Lập sơ đồ kết cấu của máy ngắt.
5) Tính toán cách điện của máy ngắt và xác định kích thước mạch vòng dẫn điện,
khoảng cách cách điện và kích thước của các bộ phận cách điện trụ.
6) Tính toán các khâu cơ bản gồm:
a) Tính lực điện động tác động vào từng bộ phận mạch vòng dẫn điện của
máy ngắt được tính toán trong điều kiện vận hành.
b) Tính sự phát nóng khi làm việc dài hạn do dòng điện định mức, tính độ
bền vững của các bộ phận mạch vòng dẫn điện khi tác động của dòng điện ngắn mạch và
tính toán các bộ phận đó.
c) Tính sự phát nóng do dòng điện định mức và tính độ bền vững của hệ
thống tiếp điểm máy ngắt khi ngắn mạch.
d) Tính và xác định kết cấu sứ cách điện của máy ngắt.

7


7) Độ bền vững nhiệt của máy ngắt.
8) Dòng điện qua giới hạn khi ngắt ngắn mạch và độ bền vững của máy ngắt lúc
ngắt mạch.
9) Dòng điện đóng giới hạn.
10) Thời gian đóng.
11) Chu trình thao tác.
12) Loại bệ đặt và chỗ đặt trong hệ thống.
Những yêu cầu của máy ngắt được tính toán rút ra từ các điều kiện công tác đặc
biệt, các yêu cầu đó cần được chú ý trong khi tính toán.
Các giá trị của điện áp định mức, dòng điện định mức và công suất ngắt định mức,
thời gian ngắt hoàn toàn, được qui định trong các tiêu chuẩn (như ΓOCT 687-41):
- Điện áp định mức: 3, 6, 10, 15, 20, 35, 110, 150, 220,... kV.
- Dòng điện định mức :200, 400, 600, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000,... A.

8


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

- Công suất ngắt định mức : 15, 20, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 500, 750, 1000,
2000, 2500,... MVA.
- Thời gian ngắt hoàn toàn:
+ Với máy ngắt tác động nhanh thì không quá 0,08 s.
+ Với máy ngắt tác động tăng cường thì không quá 0,15s.
+ Với máy ngắt tác động không nhanh thì lớn hơn 0,15s.
Để nâng cao các yêu cầu đối với máy ngắt cao áp điện xoay chiều hiện nay đang có
nhiều tiêu chuẩn khác có thang của điện áp định mức, dòng điện và công suất ngắt được mở
rộng đến 800 kV, 12000 A và 25000 MVA. Trong tiêu chuẩn này đặc biệt chú ý đến sự
chính xác hóa các yêu cầu đối với thời gian ngắt hoàn toàn và sự tiêu chuẩn hóa công suất
ngắt có tính tới sự không đối xứng của dòng điện ngắn mạch và tần số dao động của điện


220

8

6

4,5

3

2

1

0,8

0,6

20

15

12

9

7

3

hướng bằng cách nhân trị số dòng điện ngắt giới hạn với 1,8 2 . Trong nhiều trường hợp
trị số dòng điện đóng phụ thuộc vào các đặc tính truyền động của mạch ngắt.
Trong khi tính toán từng khâu cần phải có thêm hàng loạt các thông số phụ cho
trước. Ví dụ: áp suất làm việc trong các bình chứa của máy ngắt hay của truyền động (trong
trường hợp truyền động bằng khí), điện áp làm việc ở các đầu của cuộn dây truyền động,
mức độ gió (để xác định phụ tải gió) ở vùng đặt thiết bị, mức giảm nhiệt độ lớn nhất của
chuyển động có hệ thống tiếp xúc, ...
Ảnh hưởng của tất cả các nhân tố đó đến kết cấu và đặc tính máy ngắt sẽ được
nghiên cứu ở các chương sau. Các tham số cho trước đối với máy ngắt sản xuất hàng loạt
được xác định trong kết quả nghiên cứu, các yêu cầu của ngành sử dụng và khai thác có
tính đến sự phát triển sau này.

1.4. MộT Số KINH NGHIệM KHI CHọN KIểU MÁY NGắT
Tính chọn kiểu máy ngắt theo các tham số cho trước là một nhiệm vụ phức tạp và
quan trọng, nhiệm vụ đó yêu cầu giải quyết kịp thời với những đặc tính đặc biệt và các chỉ
tiêu kĩ thuật vận hành, kinh tế kĩ thuật của các kết cấu hiện có.
Trước hết cần phải tính đến các điều kiện làm việc của máy ngắt, các xu hướng hiện
đại trong khi tính toán máy ngắt sản xuất hàng loạt. Vấn đề này cũng không kém phần quan
trọng trong khi xác định các kết cấu mới của máy ngắt có tham số thật cao (điện áp 330kV
và cao hơn, dòng điện định mức trên 13000A).
Khi chọn cần phải tiến hành:
1) So sánh các chỉ tiêu của các kiểu máy ngắt hiện có với những tham số cho trước.
2) Đánh giá khả năng thực tế và lí thuyết ở kết cấu của kiểu được chọn với các đặc
tính yêu cầu cho trước.
Dưới đây giới thiệu sự phân loại và một vài kinh nghiệm có tính chất định hướng
theo sự đánh giá so sánh các kiểu máy ngắt cao áp điện xoay chiều.
Về phương diện chọn kiểu người ta phân loại máy ngắt:
1) Theo loại môi trường dập hồ quang.
2) Theo cách dập hồ quang.
3) Theo phương pháp cách điện ở chỗ cao áp của các phần dẫn điện.

Mỏy ngt trm bin ỏp l nhúm ln, thng dũng in nh mc nh hn 2000A.
Vi loi ny yờu cu kh nng ngt rt cao (bộ hn 20.000 MVA) tỏc ng nhanh, tin li
i vi TL tc thi v nhiu c tớnh khỏc.
Mỏy ngt trm bin ỏp thng s dng cỏc loi mỏy ngt sau:
1) Mỏy ngt khụng khớ (mỏy ngt khụng khớ tr).
2) Mỏy ngt ớt du.
3) Mỏy ngt nhiu du.
Hin nay cú mỏy ngt kiu elegas (SF6) cú kh nng dp h quang rt cao, khớ SF6
c s dng lm mụi trng dp h quang. Kiu mỏy ngt ny cú nhng c tớnh k thut
vn hnh v kinh t k thut rt cao. So sỏnh cỏc tham s bng 1, 2, 3 v theo ti liu hin

11


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

có thể kết luận máy ngắt không khí ưu việt hơn các loại máy ngắt khác, đặc biệt đối với
máy ngắt có điện áp định mức 110kV và cao hơn. Ở các trạm biến áp việc tạo khí nén cho
máy ngắt không khí làm việc không khó khăn, vì trong các trạm phân phối điện cao áp, hệ
thống các máy ngắt, các cầu dao điều khiển bằng hơi là hợp li nhất, hoàn chỉnh và thuận
tiện nhất cho việc tự động hóa. Tuy thế do đòi hỏi gia công chính xác, nên giá thành máy
ngắt không khí cao hơn máy ngắt ít dầu cùng một chỉ tiêu trọng lượng.
Máy ngắt ít dầu về mặt kĩ thuật và kinh tế dùng cho những nơi không có yêu cầu
cao trong hệ thống điện. Ở đây các yêu cầu về trị số công suất ngắt, những đặc tính vận
hành khác (tác động rất nhanh, TĐL tức thời, nhiều lần, ngắt một cách tin cậy dòng điện
điện dung nhỏ, cho phép thường xuyên kiểm tra và thay đổi hệ thống tiếp xúc, ...) có thể ít
hơn.
Bảng 1-2: Phân loại máy ngắt theo môi trường dập hồ quang và cách dập hồ quang
Loại môi
trường dập

thành khí
tách rời từ
dầu (hỗn
hợp khí hơi)
Làm lạnh
thân hồ
quang
trong luồng
hơi nước
2
Làm lạnh
thân hồ
quang trong
luồng của
sản phẩm
tạo thành khi
tách ra từ
chất rắn sinh

3
Tiếp xúc đứt
quãng đơn
giản trong dầu

4
Nhiều dầu

buồng có bộ
phận thổi dọc
hay ngang

buồng dập
hồ quang
Ít dầu

ít dầu kiểu
chậu
ít nước
nước kiểu
chậu
4
Tự động khí

35
110
330
10
35
110
330
15
(20)
15

2000
2000
2000
1500
1500
2000
2000


12


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

Không khí
nén

Không khí
và mặt
phẳng làm
lạnh của các
thành buồng

Không khí
và mặt
phẳng làm
lạnh các
điện cực.
SF6
Chân không

khí
Làm lạnh
thân hồ
quang trong
luồng
không khí
nén

trở shun.

10
35
110
400
10

2000
2000
2000
2000
400

3000
1500
5000
25000
2550

15

12000

4000

15

4000


Không khí
điện từ với
những tấm
lưới dập hồ
quang.

Buồng thổi
elegas dọc hay
ngang
Chân không
dập hồ quang

ele gas

380kV và
cao hơn

2000

40000

Chân không

110 và cao
hơn

600

250




Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

hơn

4. Thích hợp với các trạm ngoài
trời.

Máy ngắt dầu
35 kV và cao
hơn.

1. Khối lượng dầu không lớn.
2. Trọng lượng tương đối nhẹ.
3. Cơ cấu rất đơn giản so với máy
ngắt không khí
4. Giá thành tương đối thấp.
5. Thích hợp cho các trạm trong
nhà và ngoài trời.
6. Nhẹ hơn máy ngắt kiểu nhiều
dầu ở điện áp 35 kV và cao hơn.
7. Có khả năng tạo thành một thể
thống nhất.

1
Máy ngắt
không khí
35 kV và cao
hơn.

Thời gian thay dầu lớn.
4. Trong trạm biến áp cần thiết phải dự trữ dầu
nhiều và các trang bị lọc dầu rất qui mô.
5. Thực tế không thích hợp với các trạm trong nhà
máy.
6. Ít thích hợp cho TĐL tức thời nhiều lần trong chu
trình.
7. Các tiếp xúc dập hồ quang lớn.
8. Chi phí nhiều.
9. Trọng lượng lớn không thuận tiện cho chuyên
chở lắp ráp.
10. Không có khả năng tạo thành thể thống nhất với
sự áp dụng những mối lớn.
1. Không an toàn về hỏa hoạn và phát nổ, nhưng ít
hơn ở các máy ngắt trên.
2. Thực hiện TĐL tức thời nhiều lần phức tạp.
3. Thực hiện nấu lại dầu khó khăn.
4. Cần kiểm tra và thay đổi thường xuyên dầu trong
bình dập hồ quang.
5. Các tiếp xúc dập hồ quang tương đối lớn.
6. Không thích hợp với trường hợp ngắt thường
xuyên.
7. Đặt máy biến dòng bên trong khó khăn.
8. Năng lực ngắt giới hạn.
3
1. Ở trạm biến áp cần thiết phải có các thiết bị nén
và lọc không khí.
2. Cơ cấu chi tiết và các khâu tương đối phức tạp,
mức độ chính xác gia công cao.
3. Giá thành tương đối cao.

3. Ít phù hợp đối với trạm ngoài trời.

Tuy vậy, đặc tính vận hành của máy ngắt dầu trong nhiều trường hợp kém hơn máy
ngắt không khí, ví dụ như là không an toàn về hỏa hoạn và phát nổ. Cho nên máy ngắt kiểu
này ít được sử dụng trong sản xuất và trong vận hành, đặc biệt cho điện áp 110 kV và cao
hơn.
Nhóm máy ngắt cho máy phát có đặc điểm là dòng điện định mức (bé hơn 12000A),
công suất ngắt định mức rất lớn (bé hơn 4000 MVA) cũng như dòng điện ngắt giới hạn (bé
hơn 150 kA).

15


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

A-A

140

125

120

A

A

Hçnh 1-2. Maïy ngàõt SF6 kiãøu S1-123F1.

Máy ngắt cho máy phát sử dụng máy ngắt ít dầu kiểu chậu, máy ngắt không khí

4
mc n 1500 A, vi cụng sut
ngt nh mc n 400 - 500 MVA
5
c xem l mỏy ngt cung cp.
Tt c cỏc kiu mỏy ngt k
sau u nm trong nhúm mỏy ngt
cung cp:
9
1) Nhiu du cú khong
ngt n gin.
2) Nhiu du cú bung dp
h quang.
3) t du ( trong ú cú kiu
8
chu).
4) t cht lng khụng chỏy.
5) T sinh khớ.
6) Khụng khớ.
Hỗnh 1-3. Mỷt cừt mọỹt pha maùy ngừt SF6 cỏỳp 110kV.
7) T ng iu chnh bng 1. Thanh dỏựn vaỡo; 2. Tióỳp õióứm laỡm vióỷc; 3. Xy lanh; 4.
hi.
Tióỳp õióứm laỡm vióỷc; 5. Thanh dỏựn ra; 6. Tióỳp õióứm
8) Khụng khớ dp h quang họử quang õọỹng; 7. ng caùch õióỷn chởu nhióỷt; 8. Loỡ xo
mồớ; 9. Sổù caùch õióỷn.
bng in t.
Mỏy ngt cung cp cú rt nhiu kiu khỏc nhau cho nờn rt khú ỏnh giỏ v la
chn. Trong thit k cn phi chỳ ý n cỏc vn sau. Trc ht cn phi bit mỏy ngt
cú th cú tỏc dng cho thit b khụng ch nh mỏy in m c cỏc trm bin ỏp ca h
thng ln, nhng ch yu l cỏc trm cung cp nng lng ca nh mỏy xớ nghip khai

điểm khi ứng dụng công nghệ màng nhún cho buồng chân không).
1.5. SƠ Đồ KếT CấU MÁY NGắT
Mỗi kiểu máy ngắt có thể được thực hiện với nhiều phương án kết cấu khác nhau,
nhưng mỗi phương án trình bày dưới dạng một sơ đồ biểu hiện các đặc điểm chính của kết
cấu đó.
Sơ đồ kết cấu cần phải thể hiện:
1) Số lượng khoảng ngắt dòng điện trong mỗi pha, cách bố trí tương đối của tiếp
điểm.
2) Số lượng, vị trí và cách bố trí tương đối của thiết bị dập hồ quang.
3) Kết cấu của mạch dẫn điện và cách bố trí tương đối của các bộ phận dẫn điện.
4) Phương pháp cách điện các bộ phận kết cấu có điện thế khác nhau và các phần
nối đất.
5) Cách bố trí định hướng các trụ kim loại, các rãnh dầu, các bình nén không khí,
các thiết bị thải khí,...
6) Cấu trúc và bố trí truyền động cơ khí.
7) Cách bố trí tương đối của máy ngắt và truyền động.

18


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

Hình 1-4. Sơ đồ kết cấu của các máy ngắt nhiều dầu.
a) Một bình với khoảng ngắt đơn giản trong dầu.
b) Máy ngắt kiểu ba bình (một cực) bình tròn với mỗi cực có hai buồng dập hồ quang.
c) Máy ngắt kiểu ba bình (một cực) với mỗi cực có hai buồng dập hồ quang.

a)

b)


500
0

1
4

2
5

6

3

S[ m]

Hình 2-4. Điện áp phóng điện khô của các kết cấu cách điện trụ có vòng điều hòa điện áp.

Nếu trong kết cấu máy ngắt không có các thiết bị đặc biệt để làm điều hòa điện áp,
thì sự phân bố điện áp không điều hòa theo các khoảng ngắt có thể rất lớn.
Bảng 2-5: Các công thức về quan hệ giữa điện áp phóng điện ở tần số công nghiệp và
khoảng cách giữa các điện cực
Loại môi trường, hình dáng các điện cực và kích thước giới
hạn của các khoảng ngắt.
Phóng điện khi trong không khí điện cực kim-kim không
nối đất, S>8 cm
Phóng điện khô trong không khí, kim-kim nối đất, S>8 cm
Phóng điện khô trong không khí, thanh -thanh nối đất,
S>10 cm
Phóng điện khô trong không khí, sứ trụ kiểu khác nhau

MaĩHep
"
Âepô
Âỉịị

và

(chọn sơ bộ)

32


[ Split Unregistered Version -
Simpo PDF MergeUPiand
kV]

140
0
120
0
100
0

{
3{

(-)

1; 4



60

180

80
S[

cm]

100

Hình 2-5. Điện áp phóng điện trong không khí ở chế độ xung 1,2/40 μs.

Ví dụ, trong máy ngắt kiểu nhiều dầu có hai khoảng ngắt cho mỗi cực, khi nối đất
một phía của một cực, điện áp của một trong các khoảng ngắt có thể đạt tới 85% điện áp sử
dụng.
Trong máy ngắt không khí và máy ngắt ít dầu có nhiều khoảng ngắt, sự phân bố
điện áp cũng không điều hòa, từ hình 2-7 ta thấy rõ điều này.
Trong các máy ngắt việc dập tắt hồ quang sẽ bị hạn chế khi không có các điện trở shun đặc
biệt.
Sự phân bố điện áp theo các khoảng ngắt có thể tính bằng cách phân bố điện áp tĩnh
trên tất cả các khoảng ngắt, khoảng ngắt được tạo ra giữa các phần dẫn điện kể cả tương
đối với nhau và với đất.
Trong trường hợp này phải xem kết cấu máy ngắt giống như hệ thống điện cực ( tất
cả các phần kim loại của máy ngắt có điện cực, hệ thống điện cực) cách li với đất.
Ảnh hưởng của đất có thể thay thế bằng sự có mặt của một hệ thống khác dạng soi
gương.

33

trình bề mặt đã biết.
300
Các giá trị của hệ thống
là: các tham số hình học của hệ
200
s
thống (kích thước và hình dáng
100
của điện cực, cách bố trí tương
0
hỗ của chúng với nhau và đối
10
20
30
40
S[ cm]
với đất, hệ số điện môi của môi Hình 2-6. Điện50
áp đánh thủng giữa các tham số trong dầu.
trường và trị số tương đối của
điện áp đối với các điện cực
riêng biệt). Phân tích chính xác
bài toán cụ thể trong dạng chung thường gặp phải khó khăn là do không đưa ra dạng giải
tích được. Cho nên trong thực tế chúng ta có thể sử dụng các phương pháp tính đơn giản,
gần đúng, sẽ được đề cập dưới đây.
Các kết cấu có nhiều khoảng ngắt cho mỗi cực (thường ở điện áp 110kV và cao
hơn) được biểu hiện bằng các thông số đặc trưng, là kích thước hình học của các phần dẫn
điện và các loại sứ cách điện tạo thành các khoảng ngắt, khoảng cách đối với đất tương đối
bé hơn.
Trong các trường hợp này sự phân bố điện áp rất đơn giản, các điều kiện khi tính
gần đúng sơ bộ gồm: