PDF Giáo trình khí cụ điện, PHạm Xuân Hổ, Hồ Xuân Thanh

Giáo trình khí cụ điện, PHạm Xuân Hổ, Hồ Xuân Thanh
791 trang

 

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 3
MỤC LỤC 5
LỜI GIỚI THIỆU 15
PHẦN I: LÝ THUYẾT CƠ BẢN 17
Chương I: PHÁT NÓNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN 19
I. CÁC TỔN HAO TRONG THIÊT BỊ KỸ THUẬT ĐIÊN 20
1. Ton hao công suất trong các phần dẫn điện 20
2. Ton hao công suất trong các chi tiết dán từ 27
II. QUÁ TRÌNH PHÁT NONG VÁ QUÁ TRÌNH NGUỘI CUA VẬT
THÊ CỔ NGUỔN NỘI TÁI 31
III. TÍNH TOÁN VỚI CÁC CHE ĐỘ LÁM VIÊC 37
1. Chế đo lầm việc ngán han 37
2. Chế đo lầm việc ngán han láp lái 39
3. Chế đo lám việc khi ngán mach 43
IV. TÍNH TOÁN VỚI Sự TRUỸÊN NHIỆT VÁ TỔÁ NHIỆT 48
1. Quá trình trao đoi nhiệt giữa vát thế vá moi trường 48
2. Tính nhiệt trờ qua các vát truyện 50
3. Nhiệt trở của chất làm mát tuần hoàn 56
Chương II: LỰC ĐIỆN ĐỘNG (LĐĐ) TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN 67
I. KHÁI NIỆM CHUNG 68
II. TÍNH TOÁN LựC ĐIÊN ĐỔNG KHI CÁC VÁT DÁN DONG DC 68
Á. XÁC ĐỊNH( LĐĐ) GIựÁ HÁI DÁỸ DÁN TRỔN SONG SONG
TIẾT DIÊN NHỔ CHIỀU DÁI GIỚI HẬN l1 VÁ Ỉ2 73
B. XÁC ĐỊNH LĐĐ GlựA HÁI THÁNH DÁN SỔNG SỔNG TIÊT
DIÊN HÌNH CHự NHẬT 77
C. XÁC ĐỊNH LĐĐ TÁC DUNG LÊN CÁC VONG DÁỸ 80
5


III. TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG ĐỐI VỚI VẬT DẪN DÒNG AC 85
1. Xét vôi dòng AC một pha 86
2. Xét vôi dòng AC ba pha 88
IV. DÒNG BỀN ĐIÊN ĐỘNG 91
Chương III: TIẾP XÚC ĐIỆN 103
I. KHÁI QUÁT 104
1. Cac khai niém can ban 104
2. Phan loai 104
3. Cac yéu cau ky thuật đòi vôi tiếp điém 106
4. Các yêu cầu kỹ thuật đối với các vật liệu làm tiếp điểm 106
II. TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ TIẾP XỨC 108
1. Xac định dién tích tiếp xuc thực tế va đién trô tiếp xuc Rtx 108
2. Tính toán phát nóng tại điểm tiếp xúc ở chế độ dài hạn liên tục 115
3. Tính toán lực ép tiếp điểm 118
4. Tính toan dòng ngan mạch qua tiếp điém 121
5. Tuòi thò cua tiếp điém 123
III. QUÁ ÁP DO ĐÓNG CẮT TIẾP XỨC ĐIỆN 126
1. Quá trình đóng mạch 126
2. Quá trình cắt mạch 136
3. Các điều kiện đóng cắt khắc nghiệt 138
4. Quá điện áp 143
5. Sự phối hợp cách điện 146
Chương IV: HỒ QUANG ĐIỆN 167
I. KHAI QUAT 168
1. Đặc tính phòng đién tròng chất khí 168
2. Qua trình iòn hòa va khử iòn hòa tròng chất khí 169
3. Qua trình hình thanh va đăc điém cua hò quang 170
4. Đạc tính cua hò quang 171
6


5. Quan hệ điện áp cua ho quang 172
II. HO QUANG ĐIÊN DC 174
1. Điệu kiện cháy vá dập tát cua ho quang 174
2. Hiện tượng qua điện ap khi dạp tat ho quang điện DC 178
3. Nang lượng ho quang điện DC khi ngat mach 182
4. Dap tat ho quang DC bang dong điện lôn ( I>50A) 184
III. HO QUANG ĐIÊN AC 187
1. Xệt vôi tai thuần trô (xệm như l = const) 188
2. Xệt vôi tai thuan khang 200
2. Cach điện chịu nhiệt 195
Chương V: MẠCH TỪ 211
I. KHAI QUAT 212
1. Khai niệm 212
2. Nhưng định luât cô ban ap dung trong mach tư 213
3. Sự đong dang cua cac đai lưông điện tư 215
II. PHAN TÍCH MO TA TỪ TRƯỜNG 216
1. Sô đo thay thế mach tư 216
2. Bài toan mach tư 219
3. Tính toan tư trô, từ dan 219
III. LỪC HUT ĐIÊN TỪ (lực hút nam cham) 229
1. Xac định lực hut điện từ một chiều 229
2. Xac định lực hut điện từ xoay chiệu 231
3. Biện phap chong rung đoi vôi nam cham điện xoay chiệu 233
IV. TÍNH TOAN CUỘN DAY TRONG MẠCH TỪ NAM CHAM
ĐIÊN '. 236
1. Tính toan cuọn day nam cham điện mọt chiệu 237
2. Tính toan cuôn day nam cham điện xoay chiệu 240
7


3. Thời gian tác động của nam châm điện 247
V. CÁC BIÊN PHÁP THAY ĐổI THỜI GIAN TÁC ĐỘNG CỦA
NAM CHÁM ĐIÊN '. 249
1. Giam thôi gian tác động (tác động nhanh) 249
2. Kéộ dái thôi gian tác động (lám giám thôi gian tác động) 251
PHẦN II: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT HẠ ÁP 265
Chương VI: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT HẠ ÁP 267
I. CÔNG TẮC, NÚT NHẤN, DAO CÁCH LY 267
1. Khái niệm và công dụng 267
2. Cấu tạo 269
3. Phân loại 270
4. Điều kiện lựa chọn 271
5. Ví dụ 271
II. CÔNG TẮC TƠ 293
1. Khái niệm 293
2. Phân loại 293
3. Cấu tạo 296
4. Nguyên lý làm việc 296
6. Điều kiện lựa chọn 298
6.1. Loại sử dụng dòng điện xoay chiều 298
6.2. Loại công tắc tơ sử dụng dòng điện một chiều 301
7. Ví dụ 302
Chương VII: KHÍ CỤ BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIÉN 317
I. CẦU CHÌ HẠ ÁP 317
1. Khái niệm và công dụng 318
2. Phân loại 318
3. Nguyên lý làm việc 319
4. Cấu tạo 321
5. Thông số kỹ thuật của cầu chì 323
8


6. Lựa chọn cầu chì 331
7. Tra cứu cầu chì của một số hãng 341
II. RƠ-LE ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ 380
1. Khái niệm và cấu tạo chung 380
2. Phân loại Rơ-le 381
3. Đặc tính quan hệ vào - ra của Rơ-le 382
4. Các thông số của Rơ-le 382
5. Các loại Rơ-le và cách lựa chọn 383
5.1. Rơ-le nhiệt 383
5.1.1. Khái niệm và công dụng 383
5.1.2. Nguyên lý làm việc 384
5.1.3. Phân loại 384
5.1.4. Cách lựa chọn Rơ-le nhiệt 386
5.2. Rơ-le điện từ 386
5.2.1. Rơ-le điện áp, dòng điện 389
5.2.2. Rơ-le bán dẫn 389
5.2.3. Rơ-le điện áp cực đại một chiều 392
5.2.4. Rơ-le điện áp cực đại xoay chiều 394
5.2.5. Rơ-le điện áp cực tiểu 395
5.2.6. Rơ-le kiểm tra đồng bộ 396
5.3. Rơ-le cảm ứng 398
5.3.1. Rơ-le tổng trở 398
5.3.2 Rơ-le so lệch 399
5.3.3. Rơ-le công suất (Rơ-le có hướng) 400
5.4. Rơ le từ điện 402
5.4.1. Cấu tạo của Rơ-le từ điện 402
5.4.2. Đặc tính của Rơ-le từ điện 404
5.5. Rơ-le điện tử tương tự (Analoge static relays) 405
5.6. Rơ-le kỹ thuật số (Numerial relays) 408
9


Chương VIII: MÁY CẮT HẠ ÁP 421
I. MÁY CẮT HẠ ÁP (CB) 421
1. Khái niệm 422
2. Phân loại 422
3. Cấu tạo 423
4. Nguyên lý làm việc 431
4.1. Đóng mở bằng tay 431
4.2. CB mở tự động do quá tải (H.14.) 432
4.3. CB mở tự động do ngắn mạch (H.15.) 432
4.4. Bộ nhả điện tử 434
5. Thông số kỹ thuật 436
5.1. Các thông số kỹ thuật chính của CB 436
5.2. Các thông số khác của CB 443
6. Điều kiện lựa chọn 446
6.1. Chọn điện áp định mức (Un) 446
6.2. Chọn dòng điện định mức, chú ý đến nhiệt độ môi trường 446
6.3. Chọn CB theo khả năng cắt định mức của CB (Icu hoặc Icn) ...448
6.4. Điều kiện phối hợp có chọn lọc 453
6.4.1. Khái niệm về sự phối hợp có chọn lọc 453
6.4.2. Kỹ thuật ghép tầng 454
6.4.3. Nguyên lý của sự phối hợp chọn lọc 456
II. MÁY CẮT DÒNG ĐIỆN RÒ 523
1. Khái niệm 523
2. Nguyên lý làm việc của RCD 525
3. Cấu tạo của RCCB 526
4. Thông số kỹ thuật của RCCB 527
5. Cách chọn RCCB 532
5.1. Nguyên tắc cơ bản 532
5.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của RCD 533
10


5.2.1. Hệ thống tiếp đất 533
5.2.2. Ảnh hưởng của dòng điện rò 548
5.2.3. Ảnh hưởng của thiết bị bảo vệ chống xung áp 549
5.3. Đặc điểm của hệ thống và phụ tải 550
5.4. Chọn các thông số của RCCB 551
6. Sự phối hợp có chọn lọc 551
PHẦN III: KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP 587
Chương IX: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT TRUNG, CAO ÁP 589
I. DAO CÁCH LY (DISCONNECTOR) 590
1. Khái niệm và chức năng 590
2. Phân loại 590
3. Dao nối đất 596
4. Dao cắt phụ tải (Load breaker Switch) (Cầu dao) 598
II. CẦU CHÌ CAO ÁP 599
1. Công dụng. Cấu tạo 599
2. Thông số kỹ thuật của cầu chì 602
3. Chọn cầu chì 603
III. DAO CẮT PHÂN ĐOẠN 616
1. Công dụng 616
2. Cấu tạo, thông số kỹ thuật 617
3. Chọn Cắt phân đoạn 620
IV. MÁY CẮT CAO ÁP 626
1. Định nghĩa của máy cắt cao áp. Thông số cơ bản 626
2. Phân loại máy cắt 632
3. Cơ cấu tác động và điều khiển máy cắt 633
A. MÁY CẮT KHÍ SF6 (GIS) 639
1. Đại cương 639
2. Khí SF6 cách điện và dập hồ quang 639
3. GIS dùng cho điện áp đến 145 kV 640
11


4. GIS điện áp đến 550 kV 641
B. MÁY CẮT CHÂN KHÔNG 644
C. MÁY CẮT TỰ ĐÓNG LẠI (TĐL) 646
1. Công dụng và phân loại 646
2. Tự đóng lại một pha 649
3. Tự đóng lại ba pha 650
V. PHÂN TÍCH ĐỘ TIN CẬY 653
Chương X: KHÍ CỤ ĐIỆN HỖ TRỢ ĐÓNG CẮT CAO ÁP 657
I. TỤ ĐIỆN CÔNG SUẤT 658
A. TỔNG QUÁT VỀ TỤ ĐIỆN CÔNG SUẤT 658
B. CẤU TẠO, THÔNG SỐ KỸ THUẬT, NHỮNG CÔNG THỨC ....659
1. Cấu tạo 659
2. Thông số kỹ thuật 661
3. Công thức tính toán cơ bản 665
C. NHỮNG HIỆN TUỢNG QUÁ ĐỘ KHI ĐÓNG CẮT TỤ ĐIỆN ...666
1. Hiện tượng quá độ 666
2. Hiện tượng phóng điện cục bộ 670
3. Tác động của sóng hài bậc cao lên tụ điện 672
D. BẢO VỆ TỤ ĐIỆN 675
1. Nguyên lý chọn cầu chì bảo vệ tụ điện 676
2. Dòng điện dài hạn liên tục của cầu chì 677
3. Quá điện áp 677
4. Khả năng hấp thụ năng lượng xả của tụ điện 678
II. KHÁNG ĐIỆN CAO ÁP 684
A. TỔNG QUÁT VỀ KHÁNG ĐIỆN 684
1. Khái niệm kháng điện 684
2. Yêu cầu của kháng điện 685
3. Cấu tạo kháng điện 685
4. Phân loại kháng điện 686
12


B. THÔNG SỐ KỸ THUẬT KHÁNG ĐIỆN 687
III. ĐIỆN TRỞ VÀ BIẾN TRỞ 696
A. TỔNG QUAN 696
1. Khái niệm chung 696
2. Vật liệu để chế tạo điện trở, biến trở 696
3. Điện trở đốt nóng 697
4. Biến trở 702
5. Điện trở không tuyến tính 706
IV. THIẾT BỊ BẢO VỆ QUÁ ÁP 709
A. QUÁ ĐIỆN ÁP 709
1. Sét 709
2. Quá áp bên trong 714
3. Quá điện áp đóng cắt mạch 718
B. YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI THIẾT BỊ BẢO VỆ QUÁ ÁP ..727
1. Thiết bị bảo vệ quá áp (SPD) phải hạn chế đuợc quá điện áp ở mức
thấp hơn điện áp có thể chịu đựng đuợc của thiết bị 727
2. Vật liệu để chế tạo SPD 728
3. SPD phải có khả năng chịu đuợc dòng xung sét 8/20 ps 729
4. SPD phải có khả năng chịu đuợc dòng xung sét lớn bằng 100 kA ...730
5. Cách điện của SPD phải chịu đuợc xung áp 1,2/50 ps 730
6. Ổn định nhiệt 730
7. Ổn định cơ học 730
8. Khả năng chịu quá tải 730
C. CẤU TẠO CỦA SPD 731
1. Khe hở không khí 731
2. Varistor 733
3. Thiết bị bảo vệ xung tĩnh điện 739
4. Thông số kỹ thuật của SPD 742
5. Cách lựa chọn SPD 745
V. THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG 769
13