Loạt thiết bị đóng cắt khí cách ly điện áp cao ZHW (GIS)

Nguyên tắc chức năng bảo vệ:

• Thiết bị GIS được trang bị các chức năng bảo vệ khác nhau để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.

Bảo vệ quá dòng:

• Chức năng bảo vệ quá dòng giám sát dòng điện trong mạch bằng cách sử dụng biến dòng. Khi dòng điện vượt quá ngưỡng đã định trước, thiết bị bảo vệ kích hoạt cầu chì để cắt mạch, ngăn chặn mạch có lỗi và tránh hư hỏng thiết bị do quá dòng.

Bảo vệ ngắn mạch:

• Chức năng bảo vệ ngắn mạch nhanh chóng phát hiện dòng ngắn mạch khi xảy ra sự cố ngắn mạch trong hệ thống và khiến cầu chì tác động nhanh, bảo vệ hệ thống điện khỏi hư hỏng.

Các chức năng bảo vệ bổ sung:

• Các chức năng bảo vệ khác như bảo vệ chạm đất và bảo vệ quá áp cũng được bao gồm. Các chức năng bảo vệ này sử dụng các cảm biến phù hợp để theo dõi các thông số điện. Một khi bất kỳ bất thường nào được phát hiện, các hành động bảo vệ được khởi động ngay lập tức để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện và thiết bị.

Nguyên lý cách điện:

• Trong trường điện, các electron trong phân tử khí SF₆ bị dịch chuyển nhẹ khỏi hạt nhân. Tuy nhiên, do sự ổn định của cấu trúc phân tử SF₆, rất khó cho electron thoát ra và hình thành electron tự do, dẫn đến độ kháng cách điện cao. Trong thiết bị GIS (Thiết bị đóng cắt có khí cách điện), cách điện được thực hiện bằng cách kiểm soát chính xác áp suất, độ tinh khiết và phân bố trường điện của khí SF₆. Điều này đảm bảo một trường điện cách điện đồng đều và ổn định giữa các phần dẫn điện cao áp và vỏ bọc nối đất, cũng như giữa các dây dẫn pha khác nhau.

• Tại điện áp hoạt động bình thường, một số ít electron tự do trong khí nhận năng lượng từ trường điện, nhưng năng lượng này không đủ để gây ion hóa va chạm các phân tử khí. Điều này đảm bảo duy trì tính chất cách điện.

Vì khả năng cách điện, dập hồ quang và ổn định của khí SF6 rất tốt, thiết bị GIS có ưu điểm như占地面积小，灭弧能力强，可靠性高，但SF6气体的绝缘能力受电场均匀性影响很大，当GIS内部存在尖端或异物时容易出现绝缘异常。

Thiết bị GIS sử dụng cấu trúc hoàn toàn kín, mang lại ưu điểm như các thành phần bên trong không bị can thiệp từ môi trường, chu kỳ bảo dưỡng dài, khối lượng công việc bảo dưỡng thấp, nhiễu điện từ thấp, v.v., đồng thời cũng tồn tại vấn đề như công việc đại tu đơn lẻ phức tạp, phương pháp phát hiện tương đối kém, và khi cấu trúc kín bị ăn mòn và hư hỏng do môi trường bên ngoài, sẽ gây ra một loạt vấn đề như thấm nước và rò rỉ khí.

Vì khả năng cách điện, dập hồ quang và ổn định của khí SF6 rất tốt, thiết bị GIS có ưu điểm như diện tích chiếm dụng nhỏ, khả năng dập hồ quang mạnh, độ tin cậy cao, nhưng khả năng cách điện của khí SF6 bị ảnh hưởng nhiều bởi tính đồng đều của điện trường, và dễ xảy ra sự cố cách điện bất thường khi có các đầu nhọn hoặc vật lạ bên trong GIS.

Thiết bị GIS sử dụng cấu trúc hoàn toàn kín, mang lại ưu điểm như các thành phần bên trong không bị can thiệp từ môi trường, chu kỳ bảo dưỡng dài, khối lượng công việc bảo dưỡng thấp, nhiễu điện từ thấp, v.v., đồng thời cũng tồn tại vấn đề như công việc đại tu đơn lẻ phức tạp, phương pháp phát hiện tương đối kém, và khi cấu trúc kín bị ăn mòn và hư hỏng do môi trường bên ngoài, sẽ gây ra một loạt vấn đề như thấm nước và rò rỉ khí.

• Theo cách điện và phương pháp làm mát: Được chia thành cách điện lỏng (nhúng dầu) và khô. Máy biến áp nhúng dầu là loại phổ biến cho truyền tải điện, phù hợp với điện áp lên đến 345kV và hơn, với các phương pháp làm mát tiêu chuẩn như ONAN (Dầu Tự Nhiên Không Khí Tự Nhiên), ONAF (Dầu Tự Nhiên Không Khí Bắt Buộc), và OFAF (Dầu Bắt Buộc Không Khí Bắt Buộc). Máy biến áp khô chủ yếu được sử dụng cho ứng dụng trong nhà hoặc công nghiệp cụ thể, thường cho điện áp thấp hơn (lên đến 35kV), mặc dù một số loại đặc biệt có sẵn cho điện áp cao hơn.
• Theo chức năng điện áp: Bao gồm máy biến áp tăng áp, giảm áp, và tự biến áp. Máy biến áp tăng áp được sử dụng tại các nhà máy điện để tăng điện áp từ máy phát lên điện áp truyền tải (ví dụ: 13.8kV lên 345kV). Máy biến áp giảm áp được sử dụng tại các trạm biến áp để giảm điện áp truyền tải cho truyền tải phụ hoặc phân phối (ví dụ: 345kV xuống 132kV hoặc 34.5kV). Tự biến áp được sử dụng để kết nối các hệ thống với tỷ lệ điện áp cố định, mang lại lợi thế về hiệu suất trong lưới truyền tải (ví dụ: ứng dụng 400kV/220kV).
• Theo cấu trúc lõi: Được chia thành loại lõi và loại vỏ. Máy biến áp loại lõi có cuộn dây bao quanh các chi tiết lõi (thông thường trong các ứng dụng EHV). Máy biến áp loại vỏ có lõi bao quanh cuộn dây.

Thiết bị đóng cắt cách điện khí lai (HGIS) là loại thiết bị đóng cắt điện áp cao kết hợp ưu điểm của Thiết bị đóng cắt cách điện không khí (AIS) và Thiết bị đóng cắt cách điện khí (GIS). Đặc trưng thiết kế chính của nó là cấu trúc mô-đun, trong đó các thành phần chức năng chính của thiết bị đóng cắt (như cầu dao và công tắc cách ly) được tích hợp vào vỏ cách điện khí, trong khi kết nối với các thiết bị khác qua thanh cái cách điện không khí bên ngoài. Thiết kế này đạt được sự nhỏ gọn về cấu trúc đồng thời đảm bảo sự thuận tiện trong việc lắp đặt và bảo trì.