Giáo trình Cơ sở khí cụ điện

MÔN HỌC: CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN MÔN HỌC: CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN  Lý thuyết: 60 tiết  Tài liệu tham khảo: [1] KHÍ CỤ ĐIỆN – Nhà Xuất Bản KHKT - Hà Nội 2004 Phạm Văn Chới – Bùi Tín Hữu – Nguyễn Tiến Tôn [2] KHÍ CỤ ĐIỆN – Lý thuyết - kết cấu &Tính toán – lựa chọn & sử dụng. Nhà Xuất Bản KHKT - Hà Nội 2001. Nguyễn Xuân Phú – Tô Bằng [3] Giáo trình Lý thuyết KHÍ CỤ ĐIỆN – Trường ĐHCN TP. HCM CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN Bao gồm 7 chương sau:  Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KCĐ  Chương 2: NAM CHÂM ĐIỆN (NCĐ)  Chương 3: LỰC ĐIỆN ĐỘNG  Chương 4: TIẾP XÚC ĐIỆN  Chương 5: HỒ QUANG ĐIỆN  Chương 6: SỰ PHÁT NÓNG CỦA KCĐ.  Chương 7: CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐ GVTH: ĐOÀN THANH BẢO CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN (KCĐ) Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KCĐ 1.1. ĐỊNH NGHĨA KCĐ 1.2. PHÂN LOẠI KCĐ 1.3. CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA KCĐ. 1.4. YÊU CẦU CHUNG CỦA KCĐ 1.5. ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC ĐẾN KẾT CẤU CỦA KCĐ. 1.1. ĐỊNH NGHĨA: Khí cụ điện (KCĐ) là thiết bị điện dùng để : đóng cắt, bảo vệ, kiểm tra, tự động điều khiển, khống chế các đối tượng điện cũng như không điện và bảo vệ chung trong trường hợp sự cố. Khí cụ điện có rất nhiều chủng loại với chức năng, nguyên lý làm việc và kích cỡ khác nhau, được dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc sống (các nhà máy điện, trạm BA, hệ thống truyền tải điện,..). 1.1. ĐỊNH NGHĨA: Trong phạm vi của môn học khí cụ điện này, chúng ta đề cập đến các vấn đề như sau : cơ sở lý thuyết, nguyên lý làm việc, kết cấu và đặc điểm của các loại KCĐ dùng trong ngành điện và trong công nghiệp. 1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN  1) Phân loại theo chức năng.  2) Phân loại theo nguyên lý làm việc.  3) Phân loại theo nguồn điện.  4) Phân loại theo điều kiện môi trường. 1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN 1) Phân loại theo chức năng: a. Nhóm KCĐ đóng cắt: dùng để đóng cắt, chuyển đổi mạch điện. (như cầu dao, dao cách ly, dao phụ tải, máy cắt, công tắc tơ) b. Nhóm KCĐ hạn chế dòng điện, điện áp (khi bị sự cố): như: Kháng điện, chống sét van, 1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN c. Nhóm KCĐ mở máy, điều khiển: như các bộ mở máy, khống chế, điện trở mở máy, công tắc tơ, khởi động từ, d. Nhóm KCĐ kiểm tra, theo dõi: có chức năng ktra và theo dõi sự lviệc của đối tượng và biến đổi các tín hiệu không điện thành tín hiệu điện. Như: các loại rơle, các bộ cảm biến, 1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN e. Nhóm KCĐ làm nhiệm vụ duy trì ổn định các tham số điện (như ổn áp, bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát, ổn định nhiệt độ, ổn định tốc độ, ) f. Nhóm KCĐ làm nhiệm vụ đo lường: như máy biến dòng điện, máy biến điện áp,.. 1.2 PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN 2. Phân loại theo nguyên lý làm việc: KCĐ được chia theo với các nguyên lý sau:  Nguyên lý điện cơ  Nguyên lý điện từ  Nguyên lý từ điện  Nguyên lý điện động  Nguyên lý nhiệt  Nguyên lý có tiếp xúc và không tiếp xúc. 1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN 3. Phân loại theo nguồn điện:  Khí cụ điện một chiều.  Khí cụ điện xoay chiều.  Phân loại theo cấp điện áp: • Khí cụ điện hạ áp: Uđm <1000V • Khí cụ điện trung áp: 1000V ≤ Uđm < 100 kV. • Khí cụ điện cao áp: 100 kV ≤ Uđm < 400 kV • Khí cụ điện siêu cao áp: Uđm ≥ 400 kV 1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN  Các cấp điện áp sử dụng trong truyền tải và phân phối: 0,4 - 6 - 15 - 22 -35 - 66 - 110 - 220 - 500. (kV)  Cấp 6, 35 và 66 kV dần dần loại bỏ. Cấp 15 kV không còn được khuyến khích sử dụng khi thiết kế hệ thống mới, mà thay vào là 22 kV.  Còn lưới hạ thế thì: 380V (3pha) và 220V (1 pha).  Cấp điện áp máy phát: tùy thuộc vào nhà chế tạo và công suất máy: 0,4 kV - 6 - 10 - 10,5 - 11,5 - 13,8 - và lớn hơn ...  Cấp điện áp cho hệ thống tự dùng, điều khiển và bảo vệ: 24 VDC - 48 VDC - 125 VDC - 250 VDC. 24 VAC, 110 VAC, 220 VAC (1 pha), 1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN 4. Phân loại theo điều kiện làm việc.  KCĐ lắp đặt trong nhà.  KCĐ lắp ngoài trời.  KCĐ làm việc trong môi trường dễ cháy nổ, MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP một cực hai cực ba cực bốn cực Cầu dao một ngả, hai ngả được dùng để đảo nguồn cung cấp cho mạch và đảo chiều quay động cơ. Theo điện áp định mức : 250V, 500V. Theo dòng điện định mức: 10A, 15A, 20A, 25A, 30A, 60A, 75A, 100A, 150A, 200A, 350A, 600A, 1000A). Theo vật liệu cách điện: có loại đế sứ, đế nhựa, đế đá. Theo điều kiện bảo vệ: lọai có nắp và không có nắp (loại không có nắp được đặt trong hộp hay tủ điều khiển). MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP Cầu dao để sứ 1 ngã Mã số Code Điện Áp Vol/Hz Công suất Watt Kích thước Diễn dải Cầu dao 60A 220/50Hz 250W 5x8cm Dùng cho gia đình MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP Mã số Code Chi tiết FDL602W Công tắc điều chỉnh độ sáng đèn Dimmer for incandescent lamp 220V - 700W Mã số Code Chi tiết FDF602W Công tắc điều chỉnh tốc độ quạt Dimmer for fans 220V - 700VA Công tắc điều chỉnh đèn, quạt Giá : 50.000 VND MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP  CB (Circuit Breaker), Disjonteur hay Aùptômát  CB là khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện (một pha, ba pha); có công dụng bảo vệ mạch điện khi bị quá tải, ngắn mạch, sụt áp  Chọn CB phải thỏa ba yêu cầu sau: + CB phải là chế độ làm việc dài hạn. + CB ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, vài chục KA. + CB phải có thời gian cắt bé. MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP  PHÂN LOẠI (ÁPTOMÁT): 1. Áptomát vạn năng: (có mạch bảo vệ điện tử hoặc không có). 2. Áptomát 1 cực: (gọi là cầu dao tự động. Có dạng tép). 3. Áptomát định hình: (Iđm đến 1600A) 4. Áptomát tác động nhanh: 5. Áptomát chống giật: MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP 1. MCB (Miniature Circuit Breaker): Máy cắt loại nhỏ  PHÂN LOẠI (ÁPTOMÁT): • Chức năng bảo vệ mạch điện, chống quá tải và ngắn mạch; • Có từ 1 ÷ 4 cực • Dùng cho phụ tải có dòng nhỏ, 10 ÷ 60A; dòng cắt nhỏ hơn 100kA. • Có dạng tép 2. MCCB (Moulded Case Circuit Breaker): MC kiểu khối • Chức năng bảo vệ mạch điện, chống quá tải và ngắn mạch; • Dùng cho phụ tải có dòng lớn, 10 ÷ 1600A; • dòng cắt cao vài chục đến trăm kA. • Có thể điều chỉnh Iđm. MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP • Chức năng bảo vệ quá tải, ngắn mạch và dòng rò. • Có 3, 4 cực • Iđm thay đổi được: 16, 20, 32, 40, 50, 63, 80, 100 A. • Dòng rò: 100÷500mA; điện áp: 230/440V • Dòng cắt hàng chục kA. 3. ELCB (Earth Leakge Circuit Breaker): Ta có: RCCBO (Residual Current Circuit Breaker with Over current Protection). RCCBO = RCCB + MCB Trong đó: + RCCB: bảo vệ dòng rò (không cắt dòng quá tải, ngắn mạch). + MCB: bảo vệ quá tải, ngắn mạch (không cắt dòng rò). Như vậy: ELCB = RCCBO: vừa cắt dòng rò vừa cắt quá tải, ngắn mạch. MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP 4. ACB (Air Circuit Breaker): Máy cắt không khí • Chức năng bảo vệ mạch điện, chống quá tải và ngắn mạch; • Dùng cho phụ tải có dòng lớn (hơn MCCB), lên đến 5000A; dòng cắt vài chục đến trăm kA. • Iđm=5000A thì dòng cắt đạt: 130kA. • Số cực: 3-4 5. VCB (Vaccum Circuit Breaker): Máy cắt chân không. • Chức năng đóng cắt, bảo vệ mạch điện, chống quá tải và ngắn mạch. • Thường dùng cho lưới trung áp (từ 6,6 kV trở lên) MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP CB tự động loại nhỏ (MCB - Miniature Circuit Breaker), Thông số kỹ thuật Số cực: 1P Dòng định mức: 40A Dòng ngắn mạch: 6kA BH-D6/1P/380V/6kA/40A MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP 1- Cần gạt. 2- Bộ truyền động cơ khí. 3- Các tiếp điểm. 4 - Các đầu nối. 5- Thanh lưỡng kim nhiệt. 6 - Vít điều chỉnh 7- Cuộn dây cắt từ. 8 - Buồng dập hồ quang. MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP  BH-D6/1P/380V/6kA/25,32A - 61.000 VNĐ  BH-D6/2P/380V/6kA/6A - 150.000 VNĐ  BH-D6/3P/380V/6kA/6A - 230.000 VNĐ  BH-D6/4P/380V/6kA/40A - 570.000 VNĐ 1 pole MCB: 2 poles3 poles4 poles MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP + MCCB (Molded Case Circurit Breaker) Trạng thái CB tác động có sự cố Push to trip (nhấn vào để thử CB) Trạng thái ON Trạng thái OFF MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) Thiết bị đóng ngắt tự động MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP MCCB - Số cực: 2. - Dòng định mức: 16-20-25-...-63-80- 100A. - Dòng ngắn mạch: 125kA. - điều chỉnh dòng định mức. - GIÁ: 1.500.000 VNĐ MCCB - Số cực: 3P - Dòng ngắn mạch AC 400V: 18 KA. - Dòng định mức: 125, 150, 175, 200, 225, 250A - điều chỉnh dòng định mức. - GIÁ: 2.200.000 VNĐ MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP CB chống giật LS 30A Dùng cho điện 2 pha AC: 110/220V; 50/60Hz; 30A Đáp ứng với dòng rò 30mA; khoảng thời gian 0,03s MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP Aptomat chống giật MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP ELCB (Earth leakage Circuit Breaker) Thiết bị bảo vệ chống dòng rò MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP RCD (Residual Current Device) = RCCB (Residual Current Circuit Breaker) = ELCB MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP ACB Thông số kỹ thuật: Số cực: 4 Dòng định mức: 5000A Dòng ngắn mạch: 130kA Giá: > 300 triệu vnđ AE1600-SW/3P/65kA Số cực: 3 Dòng định mức: 1600A Dòng ngắn mạch: 65kA Giá: 56 triệu vnđ MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP Aptomat 3PHA FUJI SA1003E - 1000A Tủ tụ bù tự động (Hàn Quốc) MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP MCCB lắp trong tủ điều khiển MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP  Công tắc tơ  Contactor. Khởi động từ. Dòng định mức: 65 A. Tiếp điểm phụ: 2 NO + 2 NC. Điện áp cuộn coil: 220VAC. Sử dụng cho động cơ 3 pha 380V công suất: 30 KW. Giá: 450.000 VNĐ MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Máy cắt điện cao áp Dao cách ly Dao cắt phụ tải Dao ngắn mạch Thiết bị chống sét Kháng điện Máy biến dòng điện (BI) Máy biến điện áp (BU) MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Máy cắt điện cao áp: Máy cắt dầu Máy cắt không khí nén Máy cắt khí SF6 Máy cắt chân không Máy cắt tự sinh khí Máy cắt điện từ MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP  Máy cắt khí SF6 Máy cắt dầu MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Máy Cắt không khí Máy cắt chân không MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Dao cách ly kiểu chém Dao cách ly kiểu trụ quay Dao cách ly kiểu treo Dao cách ly kiểu khung truyền. Dao cách ly: Tùy thuộc vào kiểu truyền động của tiếp điểm các loại như sau: MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Dao cách ly trung áp Kiểu chém MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP  Dao cách ly kiểu trụ quay 110 kV MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Dao cách ly cao áp Kiểu trụ quay DAO CÁCH LY KIÊU QUAY DAO CÁCH LY KIỂU TREO THẲNG ĐỨNG DAO CÁCH LY KIỂU TREO THẲNG ĐỨNG Vị trí đóng ngắt được thể hiện rõ ràng theo khoảng cách cách điện thẳng đứng. 1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN Dao cách ly kiểu khung truyền MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Cầu Chì trung áp (FCO) (Cầu chì tự rơi) MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Cầu Chì tự rơi MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Load-Break Fuse Cut Out (LBFCO) Dao cắt phụ tải LBFCO MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Mã sản phẩm: EMN002B-24ID Cầu Dao Phụ Tải 24kV Trong nhà có bệ chì - Loại 3 pha trong nhà - Điện áp danh dịnh : 24kV - Tần số định mức : 50hz - Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp : 50kV - Điện áp chịu đựng xung sét : 125kV - Dòng danh định : 630 A - Dòng cắt định mức : 630A - Khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch : 25kA/1s - Khả năng chịu đựng dòng xung : 50kA - Nguyên lý dập hồ quang : Bằng dao cắt phụ cao tốc trong buồng dập hở - Cơ cấu vận hành : Bằng tay - Kiểu lắp đặt : Dọc MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Dao cắt phụ tải ở trạng thái mở lúc thi công MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP F MC Kháng điện Kháng điện bêtông MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP Chống sét van 6KV (Nhật Bản) MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP  Máy biến dòng điện: MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP máy biến dòng điện 1.3. CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA KCĐ  Rơle điện từ: 1.3. CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA KCĐ 1.3. CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA KCĐ  Mạch vòng dẫn điện gồm: đầu nối, thanh dẫn và các tiếp điểm.  Hệ thống dập hồ quang.  Cơ cấu truyền động  Nam châm điện  Các chi tiết cách điện  Các chi tiết kết cấu, vỏ, thùng. 1.4. CÁC YÊU CẦU CHUNG KCĐ 1. Các yêu cầu về kỹ thuật: 2. Các yêu cầu về vận hành. 3. Các yêu cầu về kinh tế, xã hội. 4. Các yêu cầu về công nghệ chế tạo. 1.4. CÁC YÊU CẦU KHÍ CỤ ĐIỆN 1. Các yêu cầu về kỹ thuật:  Độ bền nhiệt của các chi tiết, bộ phận khi làm việc ở chế độ định mức và sự cố.  Độ bền cách điện của các bộ phận cách điện khi làm việc trong các môi trường không thuận lợi.  Độ bền cơ và tính chịu mòn của các bộ phận.  Khả năng đóng ngắt ở chế độ định mức và chế độ sự cố.  Kết cấu đơn giản, khối lượng và kthước bé. 1.4. CÁC YÊU CẦU KHÍ CỤ ĐIỆN 2. Các yêu cầu về vận hành.  Lưu ý đến ảnh hưởng của môi trường xung quanh: độ ẩm, nhiệt độ, độ cao,..  Độ tin cậy cao.  Dễ thao tác, sữa chữa, thay thế.  Tổn phí vận hành ít, tiêu tốn ít năng lượng. 1.4. CÁC YÊU CẦU KHÍ CỤ ĐIỆN 3. Các yêu cầu về kinh tế, xã hội.  Giá thành hạ  Tính an toàn trong lắp ráp  Vốn đầu tư khi chế tạo, lắp ráp,vận hành ít.  Tính thẩm mỹ của kết cấu. 1.4. CÁC YÊU CẦU KHÍ CỤ ĐIỆN 4. Các yêu cầu về công nghệ chế tạo.  Dùng các chi tiết, bộ phận có tính lắp lẫn.  Lưu ý đến khả năng phát triển chế tạo, sự lắp ghép các tổ hợp khác.  Khả năng chế tạo dây chuyền. 1.5. ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC ĐẾN KẾT CẤU CỦA KCĐ. 1. Vùng khí hậu: lưu ý trong quá trình thiết kế.  Khí hậu ôn đới.  Khí hậu khô (sa mạc)  Khí hậu nhiệt đới. 2. Vị trí lắp đặt:  Trong phòng kín.  Trong hầm lò  Ngoài trời. 1.5. ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC ĐẾN KẾT CẤU CỦA KCĐ. 3. Tác động cơ học: khí cụ điện làm việc: trong công nghiệp, tàu điện, máy bay, 4. Sự thay đổi thông số định mức: Khi nhiệt độ môi trường tăng thì dòng điện định mức của các KCĐ giảm xuống. 1.5. ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC ĐẾN KẾT CẤU CỦA KCĐ.  Khi chiều cao nơi làm việc lớn hơn 1000m, nên thay đổi dòng điện và điện áp định mức của các KCĐ như sau: BẢNG GIÁ HÀNG LG SẢN XUẤT TẠI HÀN QUỐC(VNĐ) HẾT CHƯƠNG 1