Điều gì là Thiết bị đóng cắt điện áp cao?

Thiết bị đóng cắt điện áp cao là gì?

Định nghĩa về Thiết bị đóng cắt điện áp cao

Thiết bị đóng cắt điện áp cao được định nghĩa là thiết bị quản lý điện áp trên 36KV để đảm bảo phân phối điện an toàn và hiệu quả.

Thành phần chính

Các cầu chì điện áp cao, như cầu chì khí nổ, dầu, SF6 và chân không, là thiết yếu để ngắt dòng điện áp cao.

Tính năng cơ bản của Cầu chì điện áp cao

Các tính năng cơ bản cần có trong cầu chì điện áp cao, để đảm bảo hoạt động an toàn và đáng tin cậy, các cầu chì được sử dụng trong thiết bị đóng cắt điện áp cao, phải có khả năng vận hành an toàn cho,

• Lỗi đầu cuối.

• Lỗi đường dây ngắn.

• Dòng điện từ hóa của biến áp hoặc cuộn cảm.

• Kích hoạt đường dây truyền tải dài.

• Sạc ngân hàng tụ điện.

• Chuyển mạch dãy pha không đồng pha.

Cầu chì khí nổ

Trong thiết kế này, một luồng khí nén áp suất cao được sử dụng để dập tắt hồ quang giữa hai tiếp điểm tách rời, khi ion hóa cột hồ quang thấp nhất tại dòng điện bằng không.

Cầu chì dầu

Loại này được phân loại thêm thành cầu chì dầu khối (BOCB) và cầu chì dầu tối thiểu (MOCB). Trong BOCB, đơn vị ngắt được đặt bên trong thùng chứa dầu có điện thế đất. Ở đây, dầu được sử dụng làm cả chất cách điện và chất ngắt. Ngược lại, trong MOCB, yêu cầu về dầu cách điện có thể được giảm thiểu bằng cách đặt các đơn vị ngắt trong một buồng cách điện ở điện thế trực tiếp trên cột cách điện.

Cầu chì SF6

Khí SF6 thường được sử dụng làm môi trường dập tắt hồ quang trong các ứng dụng điện áp cao. Khí hexafluorua lưu huỳnh có tính điện âm rất cao, với các tính chất cách điện và dập tắt hồ quang tuyệt vời. Các tính chất này cho phép thiết kế cầu chì điện áp cao với kích thước nhỏ hơn và khoảng cách tiếp điểm ngắn hơn. Khả năng cách điện vượt trội cũng giúp xây dựng thiết bị đóng cắt kiểu trong nhà cho hệ thống điện áp cao.

Cầu chì chân không

Trong chân không, không có sự ion hóa tiếp theo giữa hai tiếp điểm dẫn điện tách rời, sau khi dòng điện bằng không. Hồ quang ban đầu do nó sẽ chết ngay khi qua lần giao nhau tiếp theo nhưng vì không có biện pháp ion hóa tiếp theo khi dòng điện đã qua lần giao nhau đầu tiên, quá trình dập tắt hồ quang hoàn tất. Mặc dù phương pháp dập tắt hồ quang rất nhanh trong VCB, nhưng đến nay nó vẫn chưa phải là giải pháp phù hợp cho thiết bị đóng cắt điện áp cao, vì VCB chế tạo cho mức điện áp rất cao không kinh tế chút nào.

Các loại thiết bị đóng cắt

• Kiểu trong nhà cách điện khí (GIS),

• Kiểu ngoài trời cách điện không khí.

Quản lý lỗi

Nói chung, tải kết nối với hệ thống điện có tính cảm ứng. Do tính cảm ứng này, khi dòng điện ngắn mạch vừa bị ngắt bởi cầu chì, có khả năng xuất hiện điện áp tái lập cao với dao động tần số cao vài trăm Hz. Điện áp này có hai phần

Điện áp phục hồi tạm thời với dao động tần số cao ngay sau khi hồ quang tắt.Sau khi giảm bớt dao động tần số cao, điện áp phục hồi tần số công suất xuất hiện giữa các tiếp điểm CB.

Điện áp phục hồi tạm thời

Ngay sau khi hồ quang tắt, điện áp phục hồi tạm thời xuất hiện giữa các tiếp điểm CB, với tần số cao. Điện áp phục hồi tạm thời này cuối cùng sẽ tiến đến điện áp mạch mở. Điện áp phục hồi này có thể được biểu diễn như

Tần số dao động được điều chỉnh bởi các thông số mạch L và C. Độ kháng có sẵn trong mạch điện làm giảm điện áp tạm thời. Điện áp phục hồi tạm thời không có một tần số duy nhất, nó là sự kết hợp của nhiều tần số khác nhau do độ phức tạp của mạng điện.

Điện áp phục hồi tần số công suất

Đây chỉ là điện áp mạch mở xuất hiện giữa các tiếp điểm CB, ngay sau khi điện áp phục hồi tạm thời giảm bớt. Trong hệ thống ba pha, điện áp phục hồi tần số công suất khác nhau ở các pha. Nó cao nhất ở pha thứ nhất. 

Nếu trung tính mạng không được nối đất, điện áp giữa cực đầu tiên cần được làm rõ là 1,5U, trong đó U là điện áp pha. Trong hệ thống trung tính nối đất, nó sẽ là 1,3U. Bằng cách sử dụng điện trở giảm chấn, có thể hạn chế biên độ và tốc độ tăng của điện áp phục hồi tạm thời. 

Khả năng phục hồi điện môi của môi trường dập tắt hồ quang và tốc độ tăng của điện áp phục hồi tạm thời có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của cầu chì được sử dụng trong hệ thống thiết bị đóng cắt điện áp cao. Trong cầu chì khí nổ, không khí đã ion hóa được de-ion hóa rất chậm, do đó không khí mất nhiều thời gian để phục hồi điện môi. 

Vì vậy, việc sử dụng điện trở giảm chấn giá trị thấp là thích hợp để làm chậm tốc độ tăng của điện áp phục hồi. Mặt khác, ABCB ít nhạy cảm với điện áp phục hồi ban đầu do điện áp hồ quang cao trong cầu chì SF6, môi trường ngắt (SF6) có tốc độ phục hồi điện môi nhanh hơn không khí. Điện áp hồ quang thấp hơn làm cho cầu chì SF6 nhạy cảm hơn với điện áp phục hồi ban đầu.

Trong cầu chì dầu, trong quá trình hồ quang, khí hydro dưới áp suất (được sản xuất do sự tái hợp của dầu do nhiệt độ hồ quang) cung cấp phục hồi điện môi nhanh chóng ngay sau khi dòng điện bằng không. Do đó, OCB nhạy cảm hơn với tốc độ tăng của điện áp phục hồi. Nó cũng nhạy cảm hơn với điện áp phục hồi tạm thời ban đầu.

Lỗi đường dây ngắn

Lỗi đường dây ngắn trong mạng truyền tải được định nghĩa là các lỗi ngắn mạch xảy ra trong phạm vi 5 km của chiều dài đường dây. Tần số kép được áp dụng lên cầu chì và sự khác biệt về điện áp phục hồi tạm thời giữa nguồn và phía đường dây, cả hai điện áp đều bắt đầu từ giá trị tức thời tại thời điểm đối lập của cầu chì trước khi ngắt.

Ở phía nguồn, điện áp sẽ dao động ở tần số nguồn và cuối cùng tiến đến điện áp mạch mở. Ở phía đường dây, sau khi ngắt, các sóng truyền ban đầu bị mắc kẹt thông qua đường dây truyền tải, vì không có điện áp đẩy ở phía đẩy, điện áp cuối cùng sẽ trở thành zero do tổn thất đường dây.