Chương 1: Giới thiệu về máy ngắt chân không – phân tích lựa chọn phương án thiết kế

Giới thiệu chung về máy ngắt chân không 1. Khái niện: Máy ngắt chân không là loại máy ngắt hồ quang đ-ợc dập tắt trong môi tr-ờng chân không bằng cách tạo ra quãng đứt trong mạch điện ở độ chân không cao 10 4 - 10 6 mm Hg. ở máy ngắt chân không áp suất trong buồng dập rất thấp d-ới 10 4 Pa do có mật độ không khí rất thấp: hành trình tự do của phân tử đạt 50m còn hành trình tự do của điện tử đạt tới 300m, cho nên độ bền điện trong...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 1: Giới thiệu về máy ngắt chân không – phân tích lựa chọn phương án thiết kế Ch-¬ng i Giíi thiÖu vÒ m¸y ng¾t ch©n kh«ng – ph©n tÝch lùa chän ph-¬ng ¸n thiÕt kÕ I). Gíi thiÖu chung vÒ m¸y ng¾t ch©n kh«ng 1. Kh¸i niÖn: M¸y ng¾t ch©n kh«ng lµ lo¹i m¸y ng¾t hå quang ®-îc dËp t¾t trong m«i tr-êng ch©n kh«ng b»ng c¸ch t¹o ra qu·ng ®øt trong m¹ch ®iÖn ë ®é ch©n kh«ng cao 10 4 - 10 6 mm Hg. ë m¸y ng¾t ch©n kh«ng ¸p suÊt trong buång dËp rÊt thÊp d-íi 10 4 Pa do cã mËt ®é kh«ng khÝ rÊt thÊp: hµnh tr×nh tù do cña ph©n tö ®¹t 50m cßn hµnh tr×nh tù do cña ®iÖn tö ®¹t tíi 300m, cho nªn ®é bÒn ®iÖn trong ch©n kh«ng kh¸ cao, hå quang sÏ bÞ dËp t¾t vµ cã ®iÒu kiÖn ch¸y l¹i sau khi dßng ®iÖn qua trÞ sè kh«ng. ë ¸p suÊt 10 4 Pa, ®é bÒn ®iÖn ®¹t tíi 100 kV/ mm. V× vËy víi ®iÖn ¸p trung ¸p ( ®Õn 35 kV ) ®é më cña tiÕp ®iÓm cña buång c¾t ch©n kh«ng kho¶ng 6 – 25 mm. ViÖc sö dông ch©n kh«ng lµm m«i tr-êng dËp hå quang trong m¸y ng¾t lµ do ch©n kh«ng cã ®Æc ®iÓm sau : + §é bÒn ®iÖn cao + Phôc håi nhanh chãng ®é bÒn ®iÖn cña kho¶ng trèng hå quang TÝnh chÊt nµy cña ch©n kh«ng cã ®-îc lµ do m«i tr-êng ch©n kh«ng cã mËt ®é ph©n tö khÝ rÊt nhá dÉn ®Õn kh¶ n¨ng va ®Ëp vµ ion ho¸ c¸c ph©n tö khÝ khi hå quang ch¸y lµ rÊt thÊp. *) -u ®iÓm cña m¸y ng¾t ch©n kh«ng . - KÝch th-íc nhá gän, kh«ng g©y ch¸y næ . - Tuæi thä cao khi c¾t dßng ®Þnh møc ( ®Õn 10000 lÇn ®ãng c¾t ). - VËn hµnh vµ b¶o d-ìng ®¬n gi¶n, gÇn nh- kh«ng cÇn b¶o d-ìng ®Þnh kú v× lo¹i m¸y ng¾t nµy ®-îc sö dông kh¸ phæ biÕn ë l-íi ®iÖn ¸p trung ¸p vµ chñ yÕu dïng l¾p ®Æt trong nhµ. - Dßng ®iÖn c¾t ®Õn 50kA, thêi gian ch¸y cña hå quang ng¾n cì 15ms. 2) Nguyªn lý dËp hå quang trong m«i tr-¬ng ch©n kh«ng . §èi víi m¸y ng¾t th× viÖc dËp t¾t hå quang mét c¸ch nhanh chãng khi nã ph¸t sinh lµ rÊt quan trong vµ ¶nh h-ëng ®Õn chÊt l-îng cña m¸y ng¾t. §èi víi m¸y ng¾t ch©n kh«ng th× hå quang ®-îc dËp t¾t nh- sau : Khi hai tiÕp ®iÓm t¸ch rêi nhau th× tõ ©m cùc c¸c ®iÖn tö ®-îc gi¶i phãng vµ chuyÓn ®éng vÒ phÝa d-¬ng cùc. Gi÷a hai tiÕp ®iÓm tån t¹i mét ®iÖn tr-êng ®-îc gia tèc ®é vµ ®Ëp vµo bÒ mÆt d-¬ng cùc nã cã tèc ®é rÊt lín ph¸ huû d-¬ng cùc. Tõ cùc d-¬ng gi¶i phãng ra c¸c ion d-ong. C¸c ion nµy chuyÓn ®éng vÒ ©m cùc. Sù chuyÓn ®éng qua l¹i cña c¸c ®iÖn tö vµ ion lµ nguyªn nh©n xuÊt hiÖn vµ duy tr× dßng hå quang. Khi c¸c ®iÖn tö vµ c¸c ion chuuyÓn ®éng ng-îc chiÒu nhau song song víi qu¸ tr×nh ion ho¸ lµ qu¸ tr×nh ph¶n øng ion ho¸ còng s¶y ra rÊt m¹nh. T¹i thêi ®iÓm ®Çu tiªn khi dßng hå quang qua trÞ sè 0 h¬i kim lo¹i khuyÕch t¸n trong b×nh ch©n kh«ng do mËt ®é c¸c ph©n tö khÝ trong b×nh rÊt thÊp nªn Ýt s¶y ra ion ho¸, ng¨n chÆn hå quan ch¸y l¹i lÇn thø hai. §èi víi m¸y ng¾t ch©n kh«ng sau kho¶ng 10 5 s dßng ®iÖn qua trÞ sè kh«ng khi kho¶ng c¸ch cÊch ®iÖn cßn nhá th× ®é bÒn ®iÖn ®· ®-îc phôc håi. 3) Mét sè lo¹i m¸y ng¾t ch©n kh«ng cã mÆt trªn thÞ tr-¬ng ViÖt Nam hiÖn nay. MÆc dï n-íc ta do mét sè ®iÒu kiÖn ch-a s¶n xuÊt m¸y ng¾t nh-ng thÞ tr-êng ViÖt Nam vÉn rÊt ®a d¹ng víi sù tham gia cña c¸c h·ng s¶n xuÊt m¸y ng¾t trªn thÕ giíi nh- : ABB, Siemens, sneichder, c¸c h·ng s¶n xuÊt cña Trung Quèc , Hång K«ng… 4) Lùa chän ph-¬ng ¸n thiÕt kÕ. C¸c lo¹i m¸y ng¾t nãi chung vµ m¸y ng¾t ch©n kh«ng nãi riªng cã kÕt cÊu kh¸ ®a d¹ng vµ ph«ng phó. Mçi kiÓu m¸y ng¾t cã thÓ ®-îc thùc hiÖn víi nhiÒu ph-¬ng ¸n kÕt cÊu kh¸c nhau, mçi ph-¬ng ¸n trÝnh bµy d-íi d¹ng mét s¬ ®å biÓu hiÖn c¸c ®Æc ®iÓm chÝnh cña kÕt cÊu ®ã. S¬ ®å kÕt cÊu cña m¸y ng¾t cÇn thÓ hiÖn ®-îc : + Sè l-îng kho¶ng ng¾t dßng ®iÖn trong mçi pha, c¸ch bè trÝ t-¬ng ®èi cña tiÕp ®iÓm. + Sè l-îng, vÞ trÝ, c¸ch bè trÝ t-¬ng ®èi cña thiÕt bÞ dËp hå quang. + KÕt cÊu cña m¹ch vßng dÉn ®iÖn vµ c¸ch bè trÝ t-¬ng ®èi cña c¸c bé phËn dÉn ®iÖn. + Ph-¬ng ph¸p c¸ch ®iÖn. + C¸ch bè trÝ ®Þnh h-íng c¸c trô kim lo¹i sø. + CÊu tróc vµ c¸ch bè trÝ cña bé truyÒn ®éng c¬ khÝ. + C¸ch bè trÝ t-¬ng ®èi cña m¸y ng¾t vµ bé truyÒn ®éng. Qua tham kho¶ c¸c d¹ng kÕt cÊu m¸y ng¾t kh¸c nhau cña mét sè h·ng s¶n xuÊt m¸y ng¾t ë cÊp ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn t-¬ng øng. Em lôa chän kÕt cÊu cña h·ng ABB nh- sau: S¬ ®å kÕt cÊu m¸y ng¾t ch©n kh«ng 22kV 1. §Çu vµo 2 Buång ng¾t ch©n kh«ng 3 Sø b¶o vÖ c¸ch ®iÖn 4 §Çu ra 5 Thanh dÉn 6 lß xo tiÕp ®iÓm 7 cæ c¸ch ®iÖn 8 trôc gi÷ 9 Bé phËn ®iÒu chØnh kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm 10 C¶m biÕn vÞ trÝ b¶o vÖ c¸ch ®iÖn 11 Cuén ®ãng 12 Nam ch©m vÜnh cöu 13 Thanh nam ch©m chuyÓn ®éng trong lßng cuén d©y 14 Cuén ng¾t 15 Bé phËn ®ãng ng¾t b¨ng tay M¸y ng¾t ®-îc thiÕt kÕ cã nh÷ng kÕt cÊu gåm nh÷ng phÇn chÝnh sau: 1.M¹ch vßng dÉn ®iÖn M¹ch vßng dÉn ®iÖn lµ bé phËn dÉn ®iÖn vµo vµ lÊy ®iÖn ra cña m¸y ng¾t nã gåm cã: a) Thanh dÉn ®éng vµ thanh dÉn tÜnh + TiÕt diÖn h×nh trßn vµ ch÷ nhËt + VËt liÖu lµm b»ng ®ång b) §Çu nèi Yªu cÇu cña ®Çu nèi lµ ph¶i t¹o ra ®-îc lùc Ðp cÇn thiÕt ®Ó ®iÖn trë tiÕp xóc nhá h¬n gi¸ trÞ cho phÐp. §Ó t¹o ra lôc Ðp cÇn thiÕt ta sö dông c¸c bu l«ng vµ èc viÕt . c) TiÕp ®iÓm. §©y lµ bé phËn quan träng cña khÝ cô ®iÖn nãi chung vµ m¸y ph¸t nãi riªng,víi dßng ®iÖn ®Þnh møc 1000A th× nªn chän kÕt tiÕp ®iÓm d¹ng tiÕp xóc mÆt h×nh nãn côt vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm lµ ®ång cadini tho¶ m·n c¸c yªu cÇu víi dßng ®iÖn lµm viÖc lín ( vÝ dô nhiÖt ®é nãng ch¶y cao, ®iÖn trë suÊt nhá ). 2)Buång dËp hå quang Khi ®ãng c¾t hå quang ph¸t sinh nã d-îc dËp t¾t trong m«i tr-¬ng ch©n kh«ng. §èi víi m¸y ng¾t ch©n kh«ng buång dËp hå quang lµ bé phËn hÕt søc quan träng, ®ã lµ mét buång kÝn cã ®é ch©n kh«ng cao trong ®ã cã c¸c tiÕp ®iÓm tÜnh vµ tiÕp ®iÓm ®éng. 3)C¬ cÊu truyÒn ®éng Sö dông c¬ cÊu truyÒn lùc ®ång thêi kÕt hîp víi viÖc sö dông nam ch©m ®iÖn thùc hiÖn thao t¸c ®ãng ng¾t ( ë ®©y sö dông mét cuén d©y ®ãng vµ mét cuén d©y ng¾t khi c¸c cuén d©y nam ch©m ®iÖn nam ch©m diÖn nµy ®-îc cÊp ®iÖn th× nã sÏ sinh ra lùc ®iÖn tõ t¸c ®éng lªn c¬ cÊu truyÒn ®éng thùc hiÖn c¸c thao t¸c ®ãng ng¾t t-¬ng øng ). 4) ...