Bài giảng Khí cụ điện cao áp - Máy cắt điện cao áp

KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP
MÁY CẮT ĐIỆN CAO ÁP
KHÁI NIỆM CHUNG
 Máy cắt điện cao áp (cịn gọi là máy cắt cao 
áp) là thiết bị dùng để đĩng cắt mạch điện 
cĩ điện áp từ 1000 V trở lên ở mọi chế độ
vận hành : chế độ tải định mức, chế độ sự
cố, trong đĩ chế độ đĩng cắt dịng điện ngắn 
mạch là chế độ nặng nề nhất.
CÁC THƠNG SỐ CỦA MÁY CẮT
1. Điện áp định mức : là điện áp dây đặt lên 
thiết bị với thời gian làm việc dài hạn mà
cách điện MC khơng bị hỏng hĩc, tính theo 
trị hiệu dụng.
2. Dịng điện định mức : là trị số hiệu dụng của 
dịng điện chạy qua MC trong thời gian dài 
hạn mà MC khơng bị hỏng hĩc.
CÁC THƠNG SỐ CỦA MÁY CẮT
3. Dịng điện ổn định nhiệt với thời gian tương 
ứng : là trị số hiệu dụng của dịng điện ngắn 
mạch, chạy trong thiết bị với thời gian cho 
trước mà nhiệt độ của vịng mạch dẫn điện 
khơng vượt quá nhiệt độ cho phép ở chế độ
làm việc ngắn mạch.
4. Dịng điện ổn định điện động (cịn gọi là
dịng xung kích): là trị số lớn nhất của dịng 
điện mà lực điện động do nĩ sinh ra khơng 
làm hỏng thiết bị.
CÁC THƠNG SỐ CỦA MÁY CẮT
5. Cơng suất cắt định mức của MC ba pha (cịn 
gọi là dung lượng cắt) : được tính theo cơng 
thức : Scđn = 3Uđm.Icđm
Trong đĩ : Uđm : là điện áp định mức lưới 
điện, Icđm là dịng điện cắt định mức.
6. Thời gian đĩng : là quãng thời gian từ khi cĩ
tín hiệu “đĩng” đưa vào MC đến khi MC 
đĩng hồn tồn. Thời gian này phụ thuộc 
vào đặc tính của cơ cấu truyền động và hành 
trình của tiếp điểm động.
CÁC THƠNG SỐ CỦA MÁY CẮT
7. Thời gian cắt của MC : là quãng thời gian từ
khi cĩ tín hiệu cắt đến khi hồ quang bị dập 
tắt hồn tồn.Thời gian này phụ thuộc vào 
đặc tính của cơ cấu cắt (thường lị xo được 
tích năng trong quá trình đĩng) và thời gian 
cháy của hồ quang.
CÁC YÊU CẦU CỦA MÁY CẮT
 Độ tin cậy cao cho mọi chế độ làm việc
 Quá điện áp khi cắt thấp
 Thời gian đĩng và thời gian cắt nhanh
 Khơng gây ảnh hưởng đến mơi trường
 Dễ bảo dưỡng, kiểm tra, thay thế
 Kích thước nhỏ, gọn, tuổi thọ cao 
PHÂN LOẠI MÁY CẮT
Máy cắt phân lỏi dựa theo : mơi trường dập 
hồ quang, theo mơi trường làm việc, theo kết cấu.
1.Phân loại theo mơi trường dập hồ quang :
 Máy cắt dầu ( nhiều dầu, ít dầu)
 Máy cắt khí nén
 Máy cắt chân khơng
 Máy cắt tự sinh khí
 Máy cắt khí SF6
PHÂN LOẠI MÁY CẮT
2. Phân loại theo mơi trường làm việc :
 Máy cắt lắp đặt trong nhà
 Máy cắt lắp đặt ngồi trời
3. Phân loại theo kết cấu :
 Máy cắt hợp bộ (thường được ghép tổ
hợp với các thiết bị khác như DCL, các 
thiết bị điều khiển, đo lường, bảo vệ hay 
cịn gọi là trạm đĩng cắt hợp bộ)
 Máy cắt rời.
KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP
MÁY CẮT ĐIỆN CAO ÁP
MÁY CẮT NHIỀU DẦU
CẤU TẠO 
1 : Thùng chứa dầu 
2 : Dầu MBA 
3 : Nắp thùng
4 : Hai sứ xuyên 
5 : Lị xo cắt
6 : Bộ truyền động
7 : Tiếp điểm tĩnh
8 : Tiếp điểm động
9 : Lớp lĩt cách điện
1 : Vỏ thùng 
2 : Cơ cấu hâm dầu 
3 : Cách điện vỏ thùng
4 : Tiếp điểm động 
5 : Thanh truyền động
6 : Buồng dập hồ quang
7 : Ống dẫn hướng 
8 : Sứ xuyên 
9 : Máy biến dịng
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Quá trình đĩng cắt được thực hiện như sau : Mơmen 
quay từ cấu đĩng (cĩ thể bằng tay, bằng động cơ hay 
bằng nam châm điện) quay trục truyền động 6, quay cơ 
cấu địn khớp nâng tiếp điểm động lên tiếp xúc với tiếp 
điểm tĩnh, đồng thời tích năng cho lị xo cắt 5. 
Khi cĩ tín hiệu cắt (bằng tay hay tự động), chốt giữ
lị xo 5 nhả, năng lượng tích ở lị xo được giải phĩng, 
đẩy hệ thống tiếp điểm động xuống dưới, hồ quang 
điện trong dầu và bị dập tắt.
MÁY CẮT ÍT DẦU
KHÁI NIỆM CHUNG
 Máy cắt này là đời sau của MC dầu, với mục đích 
giảm kích thước và trọng lượng, cách điện dầu được 
thay thế bằng cách điện rắn.
 Dầu chỉ làm việc dập hồ quang nên số lượng ít, loại 
này gọn, nhẹ, nhất thiết phải cĩ buồng dập thổi 
ngang
 Thân máy kiểu treo gắn trên sứ cách điện cả ba pha 
trên cùng một khung dỡ, mỗi pha (cực) cĩ một chỗ
cắt với buồng dập tắt hồ quang riêng 
 Cĩ loại cĩ thêm dầu tiếp xúc làm việc ở ngồi dùng 
cho máy cĩ dịng định mức lớn
KHÁI NIỆM CHUNG
 Với máy ngắt ít dầu từ 35kV tới 110kV cĩ một chỗ cắt 
trên một pha, máy ngắt điện áp cao hơn cĩ nhiều chỗ
ngắt hơn
Máy ngắt ít dầu thường dùng cho TBPP trong nhà cĩ 
điện áp 6 đến 110kV. TBPP ngồi trời 35,110,220kV 
cĩ cơng suất lớn
 Nhưng loại máy cắt này cĩ nhược điểm là cơng suất 
cắt bé hơn loại nhiều dầu. Mặt khác vi lượng dầu ít 
nên dầu mau bẩn, chất lượng giam nhanh, phải thay 
dầu.
CẤU TẠO
1. Tiếp điểm động
2. Buồng dập hồ quang
3. Tiếp điểm cố định
CẤU TẠO
MÁY CẮT KHÍ NÉN
KHÁI NIỆM CHUNG
 Khơng khí khơ, sạch được nén với áp suất cao 
(từ 20 đến 40 at) dùng để thổi hồ quang và để
thao tác máy cắt, vì vậy máy cắt loại này 
được gọi là máy cắt khơng khí nén hay máy 
cắt khơng khí. 
 Cách điện và buồng dập hồ quang ở đây là
cách điện rắn hoặc sứ.
 Buồng dập hồ quang cĩ 2 loại : thổi ngang và
thổi dọc. 
KHÁI NIỆM CHUNG
 Ưu điểm chính của MC khí nén là khả năng 
cắt lớn, cĩ thể đạt đến dịng cắt 100 kA, thời 
gian cắt bé nên tiếp cĩ tuổi thọ cao.
 Nhược điểm chính của loại máy cắt này là
hiết bị khí nén đi kèm. Vì vậy chỉ nên dùng 
cho những trạm cĩ số lượng MC lớn
 Đến nay thì các loại MC đã được thay thế dần 
bằng MC khí SF6 và MC chân khơng
1 : Bình chứa KK nén
2 : Sứ cách điện-Ống dẫn
3 :Bình chứa cho DCL
4 :Bình cắt của MC
5 :Điện trở hạn chế I
6 :Van xả khí
7 :Dao cách ly
8 :Tụ điện
9 :Van xả
1
1 : Tủ điều khiển 
2 : Sứ đỡ
3 : Bình cắt 
4 : Sứ xuyên 
5 : tụ phân áp
Máy cắt khơng khí
MÁY CẮT KHÍ SF6
KHÁI NIỆM CHUNG
Để tăng hiệu ứng dập hồ quang trong mơi 
trường khí và giảm kích thước cách điện, người 
ta thường sử dụng khí SF6
ĐẶC ĐIỂM KHÍ SF6
 Ở áp suất bình thường, độ bền điện của khí
SF6 gấp 2.5 lần so với khơng khí, cịn khi áp 
suất 2 at độ bền điện của khí này tương 
đương với dầu BA.
 Hệ số dẫn nhiệt của SF6 cao gấp 4 lần khơng 
khí, vì vậy cĩ thể tăng mật độ dịng điện 
trong mạch vịng dẫn điện, giảm khối lượng 
đồng.
ĐẶC ĐIỂM KHÍ SF6
 Khả năng dập hồ quang của buồng dập kiểu 
thổi dọc khí SF6 lớn gấp 5 lần so với khơng 
khí, vì vậy giảm được thời gian cháy của hồ 
quang, tăng khả năng cắt, tăng tuổi thọ tiếp 
điểm.
 SF6 là loại khí trơ, khơng phản ứng với oxy, 
hydro, ít bị phân tích thành các khí thành 
phần. 
ĐẶC ĐIỂM KHÍ SF6
MÁY CẮT TỰ SINH KHÍ
KHÁI NIỆM CHUNG
Ở máy cắt tự sinh khí, hồ quang được dập 
tắt bằng hổn hợp khí do vật liệu rắn của buồng 
dập hồ quang sinh ra dưới tác động của nhiệt 
độ cao.
CẤU TẠO
1. Tiếp điểm làm việc tĩnh
2. Đế
3. Trục quay
4. Tiếp điểm hồ quang động
5. Buồng dập hồ quang cố 
định
6. Lị xo
7. Tiếp điểm hồ quang tĩnh
8. Cách điện tự sinh khí
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY CẮT
 MC là TBĐ dùng để đĩng cắt mạch điện ở
mọi chế độ vận hành, khơng tải, tải định mức, 
sự cố,
 Bộ phận chủ yếu trong MC là cơ cấu truyền 
động, hệ thống tiếp điểm, buồng dập hồ 
quang,...
 Trước khi đĩng, năng lượng được tích trữ
trong bộ truyền động với một trị số đủ lớn. 
Khi cĩ tín hiệu “đĩng “ đưa vào bộ truyền 
động, năng lượng tích luỹ trong bộ truyền 
động được giải phĩng, nhanh chĩng đĩng các 
tiếp điểm của máy cắt.
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC MÁY CẮT
 Đồng thời với quá trình “đĩng”, cơ cấu “cắt”
của bộ truyền động được nạp năng lượng, 
chuẩn bị cho quá trình “cắt”
 Thao tác “cắt” của máy cắt được thực hiện 
bằng cách giải phĩng năng lượng trong cơ cấu 
bộ cắt qua việc nhả chốt hãm “cắt”. Chốt hãm 
này cĩ thể nhả bằng tay qua nút ấn hoặc cần gạt 
(cắt bằng tay), cĩ thể nhả bằng nam châm điện.
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 
THAO TÁC CỦA MÁY CẮT
NGUYÊN LÝ 
THAO TÁC CỦA MÁY CẮT
 Khi đĩng cơng tác đĩng (CTĐ ) cuộn dây 
đĩng (Đ) cĩ điện, đĩng tiếp điểm máy cắt 
(MC), đồng thời tiếp điểm thường kín của máy 
cắt sẽ cắt điện cuộn dây (D). 
Máy cắt cĩ 2 cuộn cắt (C1) và (C2). Cuộn (C1) 
được cấp nguồn từ BI, dùng để cắt nhanh khi 
cĩ ngắn mạch. Cuộn (C2) dùng để cắt khi vận 
hành (bằng cơng tắc CTC) và cắt khi cĩ sự cố
qua các rơle bảo vệ R1, R2, R3 .
 Nút ấn phục hồi dùng để cắt điện role trung 
gian (R) sau khi giải trừ sự cố.