



















Preview text:
  lOMoAR cPSD| 22014077
L˚ TH NH BẮC (Chủ biŒn)   V   NHƯ  TIẾN L˚ VĂN  QUYỆN   DƯƠNG NGỌC THỌ                     
HƯỚNG DẪN T˝NH TO`N 
THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN  
PHẦN I: M`Y NGẮT ĐIỆN CAO `P                  
NH XUẤT BẢN KHOA HỌC V KỸ THUẬT   H NỘI-2003    
HƯỚNG DẪN T˝NH TO`N THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN PHẦN 
I: M`Y NGẮT ĐIỆN CAO `P 
 TÆc giả: LŒ Th nh Bắc (chủ biŒn) 
 Vı Như Tiến, LŒ Văn Quyện, Dương Ngọc Thọ                  lOMoAR cPSD| 22014077          
Chịu trÆch nhiệm xuất bản: PGS.TS T Đăng Hải 
BiŒn tập: Nguyễn Thị Ngọc B ch 
Chế bản: Nguyễn Trung Tiến, Văn C ng LŒ 
Tr nh b y: Cao Ngọc Ch u, T n Thất Ho B nh                         
Nh xuất bản Khoa Học v Kỹ Thuật 
70 Trần Hưng Đạo - H Nội       
 In 600 cuốn khổ 19 x 27cm tại Nh in Đại học Quốc gia 
 Giấy phØp xuất bản số 978-56-20/7/2002 
 In xong v nộp lưu chiểu thÆng 9 năm 2002.  Lời n i ầu  
GiÆo tr nh "HƯỚNG DẪN T˝NH TO`N THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN"  ược chia l m hai phần: 
- Phần 1: MÆy ngắt iện cao Æp. 
- Phần 2: Thiết bị iện hạ Æp. 
Phần "M`Y NGẮT ĐIỆN CAO `P ược biŒn soạn trŒn cơ sở ề cương 
chuyŒn ề v ề cương m n học "Thiết kế thiết bị iện" cho cÆc ng nh Kỹ thuật iện n i 
chung v ng nh Thiết bị iện n i riŒng. Chœng t i biŒn soạn cuốn sÆch n y nhằm phục 
vụ l m t i liệu giảng dạy, t i liệu tham khảo trong thiết kế m n học cũng như thiết kế 
tốt nghiệp cho sinh viŒn ng nh kỹ thuật iện. Cuốn sÆch n y biŒn soạn chủ yếu dựa      lOMoAR cPSD| 22014077
trŒn cuốn "ΠPOEKTỉPOBAHỉE BKΛ ATEΛEĨ ΠEPEMEHHOΓO TOKA 
BCOKOΓO HAΠP ưEHỉ " của tÆc giả Œ.A.KYKEKOB v cuốn " High 
Voltage Circuit Breakers Design and Applications" của tÆc giả Ruben D. Gazon. 
Trong quÆ tr nh biŒn soạn, cÆc tÆc giả c n tham khảo cÆc giÆo tr nh "THIẾT 
KẾ M`Y NGẮT CAO `P", "THIẾT KẾ M`Y NGẮT DẦU",...l những t i liệu ª ược 
trường Đại học BÆch khoa H Nội xuất bản. SÆch n y kh ng chỉ døng l m t i liệu 
giảng dạy v học tập cho sinh viŒn ng nh Điện m c n c thể l m t i liệu døng cho 
nghiŒn cứu cũng như tham khảo cho ki sư v cÆn bộ ki thuật ng nh iện cũng như 
cÆc chuyŒn ng nh liŒn quan. 
Nội dung của t i liệu n y ề cập ến cÆc vấn ề l thuyết cơ bản trong t nh toÆn 
thiết kế mÆy ngắt iện cao Æp, cÆc vấn ề ược tr nh b y trong 9 chương. Đồng ch Vı 
Như Tiến biŒn soạn cÆc chương 1, 2, 3, 7. Đồng ch LŒ Văn Quyện biŒn soạn 
chương 6. Đồng ch Dương Ngọc Thọ biŒn soạn chương 8. Đồng ch LŒ Th nh Bắc 
biŒn soạn cÆc chương 4, 5, 9 v cÆc phần c n lại. 
Trong quÆ tr nh biŒn soạn, cÆc tÆc giả ª nhận ược sự giœp ỡ v cung cấp t 
i liệu của cÆc Thầy, C giÆo trong bộ m n Thiết bị iện - iện tử, trường Đại học BÆch 
khoa H Nội, ặc biệt l PGS. LŒ Văn Doanh v GVC. Lưu Mỹ Thuận. Chœng t i cũng 
ª nhận ược sự giœp ỡ tận t nh của TS.Trần Văn Ch nh v cÆc ồng nghiệp khoa iện 
trường Đại học Kỹ thuật Đ Nẵng trong việc hiệu nh v ng g p thŒm nhiều kiến cho  nội dung t i liệu. 
Mặc dø, chœng t i ª cố gắng trong việc cập nhập cÆc thiết bị hiện ại nhưng 
do t i liệu về vấn ề n y rất hạn chế nŒn c thể c n những vấn ề chưa ược ề cập thỏa 
Æng. Chœng t i rất mong nhận ược sự ng g p kiến bổ xung của cÆc bạn ọc ể sÆch 
ược ho n thiện hơn nữa trong cÆc lần tÆi bản sau. 
Mọi thư từ g p xin gửi về bộ m n Thiết bị Điện - trường Đại học Kỹ thuật Đ Nẵng. 
Chœng t i xin ch n th nh cảm ơn.  CÆc tÆc giả     MỤC LỤC         Trang     LỜI N I ĐẦU       
Chương 1   
C`C VẤN ĐỀ CHUNG KHI T˝NH TO`N M`Y NGẮT CAO `P ĐIỆN XOAY      CHIỀU        lOMoAR cPSD| 22014077    
1.1. CÆc yŒu cầu cơ bản ối với mÆy ngắt    1.2. Tr nh tự t nh toÆn  5 
1.3. CÆc tham số ch nh cho trước khi t nh toÆn   7 
1.4. Một số kinh nghiệm khi chọn kiểu mÆy ngắt   9 
1.5. Sơ ồ kết cấu mÆy ngắt   11     20   Chương 2       
T˝NH TO`N C`CH ĐIỆN CHUNG CỦA M`Y NGẮT       
2.1. CÆc tham số cho trước khi t nh toÆn cÆch iện chung   
2.2. Phương phÆp t nh gần œng cÆch iện chung  25 
2.3. Phương phÆp t nh gần œng sự ph n bố iện Æp cho từng khoảng ngắt trŒn một   29   cực   
2.4. V dụ về cÆch t nh cÆch iện chung  31    37  Chương 3     
 T˝NH TO`N MẠCH V NG DẪN ĐIỆN CỦA M`Y NGẮT        3.1. KhÆi niệm chung   
3.2. T nh iện ộng mạch v ng dẫn iện   40 
3.3. T nh toÆn nhiệt của mạch v ng dẫn iện   40 
3.4. T nh toÆn gần œng sự phÆt n ng thanh dẫn iện sứ v o   50 
3.5. T nh toÆn gần œng hệ thống dẫn iện b nh chứa của mÆy ngắt kh ng kh   55 
3.6. T nh toÆn cÆc tiếp iểm   61     66  Chương 4   
 T˝NH TO`N C`C THAM SỐ V ĐẶC TUYẾN CƠ BẢN CỦA C`C THIẾT     
BỊ DẬP HỒ QUANG TRONG M`Y NGẮT KH NG KH˝        lOMoAR cPSD| 22014077    
4.1. KhÆi niệm chung về t nh toÆn cÆc thiết bị dập hồ quang   
4.2. Đặc tuyến chung của quÆ tr nh dập hồ quang khi thổi dọc   76 
4.3. T nh toÆn lượng kh ng kh (kh ) chảy qua miệng ống c hồ quang iện   77 
4.4. T nh toÆn gần œng c ng suất ngắt v sự phục hồi ộ bền iện ở khoảng giữa hai   79   tiếp iểm      87 
4.5. CÆc nguyŒn l cơ bản về cÆch t nh kết cấu cÆc buồng dập hồ quang c thổi   
kh ng kh dọc døng shun iện trở   
4.6. Kết cấu cÆc thiết bị dập hồ quang c thổi kh ng kh dọc   103     110  Chương 5     
 T˝NH TO`N KẾT CẤU C`C THIẾT BỊ DẬP HỒ QUANG CỦA M`Y      NGẮT DẦU       
5.1. CÆc vấn ề cơ bản về t nh toÆn cÆc thiết bị dập hồ quang trong mÆy ngắt dầu   
5.2. T nh c ng suất v năng lượng của hồ quang trong quÆ tr nh tạo th nh kh khi dập  117   tắt hồ quang trong dầu   
5.3. T nh Æp suất trong b nh c chứa khi dạng bong b ng hơi khØp k n  123 
5.4. T nh Æp suất trong b nh chứa khi hỗn hợp v kh hơi chảy từ b nh ra  128 
5.5. T nh ộ bền iện phục hồi của khoảng hồ quang   131 
5.6. Phương phÆp gần œng t nh quÆ tr nh d ng dầu trong b nh chứa sau khi ª dập   136   tắt hồ quang   
5.7. Tr nh tự t nh toÆn cÆc b nh chứa thổi dầu tự ộng  140    141  Chương 6   
T˝NH TO`N KẾT CẤU THIẾT BỊ DẬP HỒ QUANG CỦA M`Y NGẮT TỰ      SINH KH˝       
6.1. Đặc t nh chung của quÆ tr nh dập hồ quang của mÆy ngắt tự sinh kh        lOMoAR cPSD| 22014077
6.2. T nh gần œng cÆc ặc t nh cơ bản của thiết bị dập hồ quang tự sinh kh   143     145  Chương 7   
 T˝NH KẾT CẤU THIẾT BỊ DẬP HỒ QUANG BẰNG TỪ TRONG M`Y      NGẮT KH NG KH˝       
7.1. Đặc t nh chung của quÆ tr nh dập hồ quang ược l m lạnh trong buồng dập hồ     quang kiểu rªnh   
7.2. Ngắt mạch iện cảm bằng buồng dập hồ quang kiểu rªnh  151 
7.3. T nh tốc ộ chuyển ộng của hồ quang dưới ảnh hưởng của từ trường ngang   153 
 trong buồng dập hồ quang kiểu rªnh   
7.4. T nh sự phÆt n ng cÆc bức th nh của rªnh b nh chứa v t nh d ng iện ngắt  156 
7.5. Chọn v t nh cÆc k ch thước ch nh v ặc tuyến cơ bản của b nh chứa c buồng   161 
 dập hồ quang kiểu rªnh dập bằng từ   
7.6. Kết cấu cÆc thiết bị dập hồ quang bằng từ trong rªnh hẹp  164     166  Chương 8   
 PHƯƠNG PH`P T˝NH C`C ĐẶC T˝NH KH˝ ĐỘNG HỌC CƠ BẢN CỦA      M`Y NGẮT KH NG KH˝        8.1. Đại cương   
8.2. T nh sự bơm ầy kh ng kh nØn v o buồng dập hồ quang   169 
8.3. T nh kh ng kh chảy từ b nh chứa ra kh quyển  169 
8.4. T nh kh ng kh chảy từ thể t ch giới hạn ra ngo i trong lœc Æp suất giảm  178 
8.5. Sự bơm ầy kh ng gian l m việc h nh trụ của bộ phận cơ kh chảy bằng hơi  180 
8.6. V dụ t nh sự bơm ầy buồng dập hồ quang của mÆy ngắt kh ng kh iện Æp  182   110kV      187  Chương 9   
KẾT CẤU V C`C PHƯƠNG PH`P T˝NH TRUYỀN ĐỘNG CƠ KH˝ CỦA        lOMoAR cPSD| 22014077  
M`Y NGẮT ĐIỆN CAO `P       
9.1. CÆc sơ ồ ộng học của truyền ộng cơ kh      191 
9.2. CÆc tham số cho trước ể t nh truyền ộng cơ khi mở bằng l xo   
9.3. T nh toÆn ộng lực học của truyền ộng cơ kh mở bằng l xo  195 
9.4. T nh toÆn ộng lực học của bộ phận cơ kh chạy bằng hơi của buồng dập hồ  202   quang mÆy ngắt kh ng kh      218 
Phụ lục1: Một số loại mÆy ngắt dầu ang sử dụng ở Việt Nam   
Phụ lục2: Một số loại mÆy ngắt SF6 ang sử dụng ở Việt Nam  222  T i liệu tham khảo  228  234                                                    lOMoAR cPSD| 22014077       T I LIỆU THAM KHẢO     1. 
ΠPOEKTỉPOBAHỉE BKΛ ATEΛEĨ ΠEPEMEHHOΓO TOKA BCOKOΓO HAΠP ưEHỉ -  Œ.A.KYKEKOB-MOCKBA 1961  2. 
TEOPỉ ΛECTPỉ EKỉx AΠΠAPATOB -Γ. H. AỊEKCAH POB-MOCKBA Bca KOỊA-  1985.  3. 
THIẾT KẾ M`Y NGẮT CAO `P - Bộ m n MÆy iện- Kh cụ iện - Đại học BÆch khoa H Nội  - 1978.  4. 
High Voltage Circuit Breakers Design and Applications- Ruben D. Gazon- New York 1996.  5. 
Cẩm nang thiết bị ng cắt - Nh xuất bản Khoa học v Kỹ thuật -H Nội - 1998.  6. 
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ M`Y NGẮT DẦU - Lưu Mỹ Thuận- Bộ m n MÆy iện - Kh cụ iện - 
Đại học BÆch khoa H Nội - 1976.  7. 
GiÆo tr nh Kh cụ iện, døng cho ng nh Điện kh h a- Đại học BÆch khoa H Nội - 1979.  8. 
GiÆo tr nh THIẾT BỊ ĐIỆN- LŒ Th nh Bắc- Nh xuất bản Khoa Học v Kỹ Thuật- H Nội- 2001.  9. 
Low Oil Content Circuit - Breakers for Outdoor Stations 10...72.5 kV. E.I.B. 
10. SF6 Circuit - Breakers with Spring Operating Mechanism 72.5... 170 kV. AEG. 
11. Gas - Insulated Switchgear 72.5... 525 kV. AEG. 
12. Metal - Enclosed, SF6 - Gas Insulated High Voltage Switchgear (V.I.S.). series B3 up to 420kV.  AEG. 
13. Quy tr nh vận h nh v bảo dưỡng cÆc loại mÆy ngắt dầu- Nh xuất bản Khoa học v Kỹ thuật-H  Nội -1996. 
14. Quy tr nh vận h nh v bảo dưỡng mÆy ngắt SF6-Tổng c ng ty Điện lực Việt Nam- H Nội -1998.                                            lOMoAR cPSD| 22014077       lOMoAR cPSD| 22014077 CHƯƠNG 1  
C`C VẤN ĐỀ CHUNG KHI T˝NH TO`N M`Y NGẮT CAO `P ĐIỆN  XOAY CHIỀU    
1.1. C`C Y˚U CầU CƠ BảN ĐốI VớI M`Y NGắT    
 Trong cÆc hệ thống iện cao Æp, mÆy ngắt l thiết bị ng mở cơ kh c khả năng ng, dẫn liŒn 
tục v cắt d ng iện trong iều kiện b nh thường v bất thường của mạch iện, v dụ như ngắn  mạch.   
Ngắt d ng iện ngắn mạch l chế ộ l m việc nặng nề nhất v cơ bản của mÆy ngắt. 
Song qœa iện Æp sinh ra khi ngắt d ng iện bØ của mÆy biến Æp kh ng tải, ngắt d ng iện 
dung của ường d y d i v nhiều trường hợp khÆc cũng l iều kiện l m việc nặng nề cho mÆy. 
Theo nguyŒn tắc, hệ thống dẫn iện của mÆy ngắt nối tiếp với mạch iện của cÆc 
thiết bị iện cao Æp. Khi cÆc bộ phận kết cấu cơ bản của mÆy ngắt cần phải chịu ược sự 
tÆc ộng nhiệt, iện từ trong khi l m việc b nh thường cũng như khi ngắn mạch, phải chịu ược 
trường tĩnh iện tÆc ộng v o cÆch iện lœc iện Æp ịnh mức v cả trong lœc quÆ iện Æp. Trong 
quÆ tr nh l m việc của mÆy ngắt c n c những hiện tượng sinh ra phụ tải nhiệt, cơ v iện tÆc 
ộng v o từng bộ phận riŒng của kết cấu mÆy ngắt (sự chÆy của hồ quang iện khi ngắt, sự 
tăng Æp suất của chất kh v chất lỏng trong kh ng gian c ng tÆc, cÆc bộ 
phận cơ chuyển ộng với gia tốc lớn g y va ập v nhiều những tượng khÆc). 
 Trong trường hợp cÆc kết cấu của mÆy ngắt kh ng t nh ến iều kiện bất thường th mỗi yếu 
tố ª kể trŒn c thể l nguyŒn nh n sinh hư hỏng từng bộ phận hay to n bộ mÆy ngắt. 
MÆy ngắt phải ảm bảo hoạt ộng an to n, tin cậy trong chế ộ b nh thường cũng như 
bất thường, nŒn cÆc bộ phận kết cấu của n phải tuyệt ối ổn ịnh ối với tÆc ộng nhiệt v lực 
iện ộng, cũng như ối với tÆc ộng của iện Æp ª ược t nh toÆn. YŒu cầu chung ối với mÆy  ngắt iện cao Æp l  
1) CÆc ặc t nh mÆy ngắt phải tương ứng với những yŒu cầu cho trước của n . 
2) Tất cả cÆc bộ phận kết cấu của mÆy ngắt trong thời gian vận h nh phải l m việc. 
CÆc yŒu cầu chung ối với mÆy ngắt cao Æp ược nŒu trong cÆc tiŒu chuẩn như 
ΓOCT 687-41 hay cÆc tiŒu chuẩn khÆc. 
 Ngo i những yŒu cầu chung, trong cÆc trường hợp riŒng cũng c những yŒu cầu ặc biệt 
ối với mÆy ngắt, phụ thuộc v o iều kiện riŒng m mÆy ngắt l m việc. V dụ:  
1) Khả năng l m việc ở vøng ẩm ướt, nhiều bụi bặm v c chất nổ. 
2) Khả năng l m việc ở vøng rất cao hơn mặt biển. 
3) Khả năng l m việc ở cÆc thiết bị di ộng (ầu mÆy xe lửa iện, t u thủy, ...). 
4) Th ch hợp với iều kiện l m việc ở nhiệt ộ rất thấp. 
 Do ng nh hệ thống iện ng y c ng phÆt triển, mÆy ngắt l một trong những bộ phận quan 
trọng nhất của hệ thống, cÆc chỉ tiŒu kĩ thuật vận h nh yŒu cầu ng y một cao hơn như: tăng 
d ng iện ịnh mức, tăng c ng suất ngắt, n ng cao tÆc ộng nhanh, tÆc ộng nhanh nhiều lần của      lOMoAR cPSD| 22014077
TĐL ( ng lặp lại tự ộng), tăng ộ chống ăn m n của cÆc bộ phận cơ v của cÆch iện, vận 
chuyển, lắp rÆp, vận h nh thuận tiện, an to n về nổ v hỏa hoạn ... 
 Trong khi t nh toÆn mÆy ngắt hiện ại cần ặc biệt lưu ến vấn ề n ng cao cÆc chỉ tiŒu kinh 
tế kĩ thuật, trọng lượng t nhất trŒn một ơn vị c ng suất ngắt. Kết cấu của mÆy ngắt cần phải 
ơn giản, vững chắc, cÆc chi tiết v cÆc kh u kết cấu trong tất cả cÆc loại mÆy ngắt phải 
thống nhất v cần phải Æp dụng cÆc phương phÆp gia c ng tiŒn tiến. Trong chế tạo sử dụng 
cÆc nguyŒn liệu c t nh cơ, t nh iện, t nh nhiệt cao v kinh tế nhất (chịu plasma, nguyŒn liệu 
tiếp iểm ặc biệt, ồ gốm c ộ bền cao, ...).   
Tất cả cÆc yŒu cầu kể trŒn cần ược chœ ến trong lœc t nh toÆn.   
Những iểm ặc biệt chœ trong khi nghiŒn cứu mÆy ngắt:  
1) Ngắt d ng iện ngắn mạch giới hạn l chế ộ l m việc của mÆy ngắt trong t nh toÆn. 
2) Trong nhiều trường hợp một mối kết cấu hay chi tiết c thể c một v i nhiệm vụ. V dụ: bộ 
phận dẫn iện bị nung n ng bằng d ng iện c thể thường xuyŒn chịu phụ tải cơ rất lớn v chịu  lực kØo,... 
3) Trong t nh toÆn cÆc kh u cơ bản v cÆc ặc t nh liŒn quan nhau khÆ phức tạp, như lực 
biến ổi của l xo trong quÆ tr nh chuyển ộng của bộ phận cơ kh , Æp suất biến ổi của kh 
trong buồng dập hồ quang v lực iện ộng tÆc ộng v o cÆc phần dẫn iện của n . Phương 
phÆp ể t nh ch nh xÆc rất phức tạp, cho nŒn trong t nh toÆn phải ơn giản h a bằng cÆc  phương phÆp gần œng. 
4) Cần ặc biệt chœ trong khi t nh toÆn cÆc thiết bị dập hồ quang. 
 Trong ng nh chế tạo thiết bị iện hiện nay cÆc phương phÆp t nh ch nh xÆc thiết bị dập hồ 
quang chưa c , cho nŒn trong t nh toÆn người ta sử dụng cÆc tham số thực nghiệm v thử 
khả năng ngắt của mÆy ngắt. 
 Mặc dø phương phÆp t nh gần œng i khi chỉ cho ịnh hướng, nhưng cũng cần ược ho n chỉnh 
v Æp dụng rộng rªi trong thiết kế mÆy ngắt cao Æp, cho phØp rœt ngắn thời gian cần thiết 
ể ho n th nh kết cấu mÆy ngắt trong cÆc ph ng th nghiệm v trŒn cÆc m h nh. Trong ng nh 
chế tạo mÆy ngắt c nhiều biện phÆp dập hồ quang, kh ng những kết cấu của thiết bị dập hồ 
quang c nhiều kiểu m c n c nhiều kiểu mÆy ngắt. Biện phÆp dập hồ quang khÆc nhau theo 
kiểu mÆy ngắt ược xÆc ịnh bằng cÆc tham số cho trước v cÆc kiểu iều khiển vận h nh ( 
iện Æp ịnh mức, d ng iện ịnh mức, c ng suất ngắt, tần số,...). 
Giải quyết sơ bộ ba vấn ề cơ bản sau c một nghĩa ặc biệt quan trọng trong lœc t nh  toÆn gồm:  
1) Ch nh xÆc h a cÆc tham số cho trước.  2) Chọn kiểu mÆy ngắt. 
3) Chọn v ch nh xÆc h a sơ ồ kết cấu. 
 Trong sản xuất mÆy ngắt cao Æp c ng suất ngắt lớn hay loại mÆy ngắt mới th cÆch chọn 
kiểu v sơ ồ kết cấu ng vai tr quyết ịnh. 
 Theo kinh nghiệm khi t nh toÆn, sản xuất, lắp rÆp v vận h nh mÆy ngắt cao Æp ª h nh th 
nh một số h nh dÆng kết cấu của cÆc chi tiết riŒng, từng bộ phận v to n bộ thiết bị cũng 
như c ng nghệ iển h nh sản xuất mÆy ngắt. Trong lœc t nh toÆn cÆc kiểu mÆy ngắt mới      lOMoAR cPSD| 22014077
cÆc biện phÆp kĩ thuật ª c ều cần ược chœ , phải n ng cao yŒu cầu v Æp dụng những th nh 
tựu mới nhất của khoa học c ng nghệ v o sản xuất. Nhiệm vụ của nh chế tạo l phải t m ra 
những giải phÆp t nh toÆn, kết cấu mới hợp l hơn trŒn cơ sở nghiŒn cứu cÆc hiện tượng 
vật l , sử dụng cÆc tham số th nghiệm, Æp dụng cÆc cÆch t nh v cÆc th nh tựu trong lĩnh 
vực c ng nghệ chế tạo. 
 Cần phải chœ ến cÆc xu hướng hiện ại trong lĩnh vực t nh toÆn trạm ph n phối cÆc thiết 
bị cao Æp, sơ ồ của trạm c ảnh hưởng ến h nh dÆng kết cấu, k ch thước, cÆc chỉ tiŒu v 
cÆc ặc t nh khÆc của mÆy ngắt.    
1.2. TR NH Tự T˝NH TO`N     
QuÆ tr nh thiết kế mÆy ngắt cao Æp gồm ba giai oạn cơ bản. 
1. T nh toÆn phÆc thảo 
 CÆc yŒu cầu kĩ thuật ối với mÆy ngắt phải t nh toÆn cần ược xÆc ịnh rı, t m ra cÆc giải 
phÆp lợi nhất v dự ịnh những kiểu c thể Æp dụng, cÆc phương Æn kết cấu. 
2. T nh toÆn kĩ thuật  
 Quyết ịnh kiểu Æp dụng v phương Æn kết cấu, tiến h nh cÆc t nh toÆn cần thiết v t nh 
toÆn cÆc kh u, cÆc chi tiết của mÆy ngắt. Chuẩn bị t i liệu kĩ thuật ể sản xuất thử. 3. T  nh toÆn chế tạo  
 Trong giai oạn n y trŒn cơ sở kinh nghiệm sản xuất v cÆc tham số mẫu tiến h nh ch nh xÆc 
h a kết cấu v vẽ cÆc bản vẽ thi c ng ể sản xuất mẫu. Chuẩn bị t i liệu c ng nghệ cần thiết ể  sản xuất h ng loạt. 
 Thường người ta tiến h nh những th nghiệm nghiŒn cứu v thử cÆc h nh mẫu, cÆc chi tiết 
cÆc kh u v mÆy ngắt mẫu cho cả ba giai oạn. 
Sau y giới thiệu thứ tự giải quyết cÆc vấn ề khi kh ng c những tham số ịnh hướng 
về kết cấu v k ch thước của thiết bị dập hồ quang:  
1) Ch nh xÆc h a cÆc tham số cho trước ối với mÆy ngắt ược t nh toÆn.  2) Chọn kiểu mÆy ngắt. 
3) T nh toÆn thiết bị dập hồ quang, ịnh hướng h nh dÆng kết cấu v xÆc ịnh k ch  thước sơ bộ của n . 
4) Lập sơ ồ kết cấu của mÆy ngắt. 
5) T nh toÆn cÆch iện của mÆy ngắt v xÆc ịnh k ch thước mạch v ng dẫn iện, 
khoảng cÆch cÆch iện v k ch thước của cÆc bộ phận cÆch iện trụ. 
6) T nh toÆn cÆc kh u cơ bản gồm: 
a) T nh lực iện ộng tÆc ộng v o từng bộ phận mạch v ng dẫn iện của mÆy 
ngắt ược t nh toÆn trong iều kiện vận h nh. 
b) T nh sự phÆt n ng khi l m việc d i hạn do d ng iện ịnh mức, t nh ộ bền vững 
của cÆc bộ phận mạch v ng dẫn iện khi tÆc ộng của d ng iện ngắn mạch 
v t nh toÆn cÆc bộ phận .      lOMoAR cPSD| 22014077
c) T nh sự phÆt n ng do d ng iện ịnh mức v t nh ộ bền vững của hệ thống tiếp 
iểm mÆy ngắt khi ngắn mạch. 
d) T nh v xÆc ịnh kết cấu sứ cÆch iện của mÆy ngắt. 
 ) T nh ặc t nh kh ộng học của mÆy ngắt (trong trường hợp t nh toÆn mÆy ngắt kh ng kh ). 
e) T nh v xÆc ịnh cÆc bộ phận truyền ộng cơ kh . 
g) T nh v xÆc ịnh cÆc kết cấu trụ ỡ, thøng chứa, vỏ, ống dẫn, cÆc bộ phận 
iều khiển bằng thủy lực hay bằng hơi. 
h) XÆc ịnh cÆc ặc t nh cơ kh cho trước ể chọn cÆch truyền ộng (nếu mÆy 
ngắt kh ng c truyền ộng hơi bŒn trong). 
i) Vẽ phÆc thảo về kết cấu mÆy ngắt. 
 Trong trường hợp ª biết tham số ịnh hướng về thiết bị dập hồ quang th việc t nh sơ bộ thiết 
bị dập hồ quang kh ng cần thiết. 
 Trong nhiều trường hợp khi t nh toÆn những kh u, chi tiết phức tạp th việc t nh toÆn cÆc 
bộ phận riŒng ược tiến h nh song song, v dụ: 
- T nh toÆn nhiệt cÆc tiếp iểm dập hồ quang tiến h nh song song với t nh cÆc thiết  bị dập hồ quang. 
- Khi t nh toÆn cÆch iện của mÆy ngắt phải xÆc ịnh lu n kiểu cÆch iện. - Khi t nh 
thanh dẫn iện của sứ cần thiết phải c cÆc tham số về cÆc k ch thước v kết cấu 
cÆch iện của sứ xuyŒn.   
1.3. C`C THAM Số CH˝NH CHO TRƯớC KHI T˝NH TO`N        
 CÆc tham số ch nh cho trước của mÆy ngắt t nh toÆn ược xÆc ịnh bằng những iều kiện  vận h nh sau:   1) Điện Æp ịnh mức.  2) D ng iện ịnh mức.  3) CÆc d ng iện ngắt. 
4) C ng suất ngắt trong iều kiện cho trước (trong chu tr nh thao tÆc c t nh chất tiŒu chuẩn, 
tần số của iện Æp phục hồi, ...). 
5) Hằng số thời gian của mÆy ngắt. 
6) Thời gian ngắt mÆy ngắt. 
7) Độ bền vững nhiệt của mÆy ngắt. 
8) D ng iện qua giới hạn khi ngắt ngắn mạch v ộ bền vững của mÆy ngắt lœc ngắt mạch. 
9) D ng iện ng giới hạn.  10) Thời gian ng.  11) Chu tr nh thao tÆc. 
12) Loại bệ ặt v chỗ ặt trong hệ thống. 
 Những yŒu cầu của mÆy ngắt ược t nh toÆn rœt ra từ cÆc iều kiện c ng tÆc ặc biệt, cÆc 
yŒu cầu cần ược chœ trong khi t nh toÆn.      lOMoAR cPSD| 22014077
 CÆc giÆ trị của iện Æp ịnh mức, d ng iện ịnh mức v c ng suất ngắt ịnh mức, thời gian ngắt 
ho n to n, ược qui ịnh trong cÆc tiŒu chuẩn (như ΓOCT 687-41): 
- Điện Æp ịnh mức: 3, 6, 10, 15, 20, 35, 110, 150, 220,... kV. 
- D ng iện ịnh mức :200, 400, 600, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000,... A. 
- C ng suất ngắt ịnh mức : 15, 20, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 500, 750, 1000, 2000,  2500,... MVA. 
- Thời gian ngắt ho n to n:     
+ Với mÆy ngắt tÆc ộng nhanh th kh ng quÆ 0,08 s.     
+ Với mÆy ngắt tÆc ộng tăng cường th kh ng quÆ 0,15s.     
+ Với mÆy ngắt tÆc ộng kh ng nhanh th lớn hơn 0,15s. 
 Để n ng cao cÆc yŒu cầu ối với mÆy ngắt cao Æp iện xoay chiều hiện nay ang c nhiều 
tiŒu chuẩn khÆc c thang của iện Æp ịnh mức, d ng iện v c ng suất ngắt ược mở rộng ến 800 
kV, 12000 A v 25000 MVA. Trong tiŒu chuẩn n y ặc biệt chœ ến sự ch nh xÆc h a cÆc 
yŒu cầu ối với thời gian ngắt ho n to n v sự tiŒu chuẩn h a c ng suất ngắt c t nh tới sự kh 
ng ối xứng của d ng iện ngắn mạch v tần số dao ộng của iện Æp phục hồi. 
 Theo tiŒu chuẩn thời gian ngắt ho n to n của mÆy ngắt ược chia ra ba loại: kh ng quÆ 0,06 
s, kh ng quÆ 0,1s v hơn 0,1s.   
CÆc tiŒu chuẩn của tần số iện Æp phục hồi (chế ộ qœa ộ) trong bảng 1-1. 
 Độ bền nhiệt biểu hiện bằng d ng iện ngắn mạch lớn nhất i qua cÆc bộ phận dẫn iện trong 
khoảng thời gian cho trước c phÆt n ng kh ng vượt mức cho phØp. Độ bền nhiệt kh ng phải 
l ặc t nh cho trước m ược xÆc ịnh khi kiểm tra ộ phÆt n ng bằng d ng iện ịnh mức l m việc 
d i hạn sau khi t nh cÆc bộ phận dẫn iện.   
 Bảng 1-1: CÆc tiŒu chuẩn của tần số iện Æp phục hồi              Điện Æp ịnh mức, kV      6  10  15  20  35  110 150 220  Tần số giao ộng 
Trong giới hạn từ 100 ến 50%                riŒng (lớn hơn)  c ng suất ngắt  8  6  4,5  3  2  1  0,8  0,6  kHz 
KØm hơn 50% c ng suất ngắt                20  15  12  9  7  3  2,5  2   
 D ng iện ngắn mạch chạy qua lớn nhất trong thời gian rất ngắn kh ng l m mÆy ngắt hư hỏng 
gọi l d ng iện giới hạn của mÆy ngắt. 
 Trị số d ng iện ngắn mạch giới hạn ược Ænh giÆ bằng trị số biŒn ộ v giÆ trị hiệu dụng của 
d ng iện ở chu k thứ nhất, khi tỉ số biŒn ộ v giÆ trị hiệu dụng ược xÆc ịnh theo c ng thức:    K P = Ia 2 + Ic      lOMoAR cPSD| 22014077 Ia2 + Ic2   
Ia : giÆ trị hiệu dụng của th nh phần chu k .   
Ic : giÆ trị trung b nh của th nh phần kh ng chu k . 
 Ti lệ giữa trị số của d ng iện giới hạn (In) v d ng iện ngắt giới hạn (I0) c thể t m theo ường 
cong giảm dần của d ng iện ngắn mạch khi biết trước giÆ trị của thời gian ngắt ho n to n. 
ĐÆnh giÆ gần œng ti lệ n y xÆc ịnh theo c ng thức:  In = K In 0 
 Kn : hệ số t nh toÆn, trị số của n phụ thuộc v o th ng số lưới iện v tÆc ộng ngắt nhanh, c thể 
lấy một cÆch gần œng bằng 1,3 ÷ 1,6. 
 Trị số biŒn ộ của d ng iện ngắt giới hạn ược t nh toÆn khi thiết kế, với d ng iện n y khi ở 
iện Æp ịnh mức mÆy ngắt l m việc ổn ịnh, trị số n y cũng ược xem l trị số hiệu dụng của d 
ng iện ng cho phØp. BiŒn ộ d ng iện ng xÆc ịnh một cÆch ịnh hướng bằng cÆch nh n trị 
số d ng iện ngắt giới hạn với 1,8 2 . Trong nhiều trường hợp trị số d ng iện ng phụ thuộc v o 
cÆc ặc t nh truyền ộng của mạch ngắt. 
 Trong khi t nh toÆn từng kh u cần phải c thŒm h ng loạt cÆc th ng số phụ cho trước. V dụ: 
Æp suất l m việc trong cÆc b nh chứa của mÆy ngắt hay của truyền ộng (trong trường hợp 
truyền ộng bằng kh ), iện Æp l m việc ở cÆc ầu của cuộn d y truyền ộng, mức ộ gi (ể xÆc 
ịnh phụ tải gi ) ở vøng ặt thiết bị, mức giảm nhiệt ộ lớn nhất của chuyển ộng c hệ thống tiếp  xœc, ... 
 Ảnh hưởng của tất cả cÆc nh n tố ến kết cấu v ặc t nh mÆy ngắt sẽ ược nghiŒn cứu ở cÆc 
chương sau. CÆc tham số cho trước ối với mÆy ngắt sản xuất h ng loạt ược xÆc ịnh trong 
kết quả nghiŒn cứu, cÆc yŒu cầu của ng nh sử dụng v khai thÆc c t nh ến sự phÆt triển  sau n y.   
1.4. MộT Số KINH NGHIệM KHI CHọN KIểU M`Y NGắT    
 T nh chọn kiểu mÆy ngắt theo cÆc tham số cho trước l một nhiệm vụ phức tạp v quan trọng, 
nhiệm vụ yŒu cầu giải quyết kịp thời với những ặc t nh ặc biệt v cÆc chỉ tiŒu kĩ thuật vận 
h nh, kinh tế kĩ thuật của cÆc kết cấu hiện c .   
Trước hết cần phải t nh ến cÆc iều kiện l m việc của mÆy ngắt, cÆc xu hướng hiện 
ại trong khi t nh toÆn mÆy ngắt sản xuất h ng loạt. Vấn ề n y cũng kh ng kØm phần quan 
trọng trong khi xÆc ịnh cÆc kết cấu mới của mÆy ngắt c tham số thật cao ( iện Æp 330kV 
v cao hơn, d ng iện ịnh mức trŒn 13000A).   
Khi chọn cần phải tiến h nh: 
 1) So sÆnh cÆc chỉ tiŒu của cÆc kiểu mÆy ngắt hiện c với những tham số cho trước. 2) 
ĐÆnh giÆ khả năng thực tế v l thuyết ở kết cấu của kiểu ược chọn với cÆc ặc t nh yŒu cầu  cho trước. 
 Dưới y giới thiệu sự ph n loại v một v i kinh nghiệm c t nh chất ịnh hướng theo sự Ænh giÆ 
so sÆnh cÆc kiểu mÆy ngắt cao Æp iện xoay chiều.      lOMoAR cPSD| 22014077
Về phương diện chọn kiểu người ta ph n loại mÆy ngắt:  
1) Theo loại m i trường dập hồ quang. 
2) Theo cÆch dập hồ quang. 
3) Theo phương phÆp cÆch iện ở chỗ cao Æp của cÆc phần dẫn iện. 
4) Theo iện Æp ịnh mức. 
5) Theo d ng iện ịnh mức. 
6) Theo c ng suất ngắt ịnh mức. 
7) Theo quan hệ về kết cấu của bộ phận truyền ộng cơ kh của mÆy ngắt. 
8) Theo thang tÆc ộng nhanh. 
9) Theo sự tiện lợi cho TĐL tức thời. 
 Ở bảng 1 - 2 giới thiệu sự ph n loại mÆy ngắt theo loại m i trường dập hồ quang v theo cÆch 
dập hồ quang. Bảng 1 - 3 giới thiệu cÆc ặc iểm, ưu v khuyết iểm của cÆc kiểu mÆy ngắt 
cơ bản ở cÆc thang iện Æp khÆc nhau.   
Theo iện Æp ịnh mức ngắt c thể chia ra l m hai nh m ch nh: 
- MÆy ngắt iện Æp 35kV v cao hơn (mÆy ngắt trạm biến Æp). 
- MÆy ngắt iện Æp 20kV v thấp hơn ( mÆy ngắt mÆy phÆt).        4   
 H nh 1-1. Ma y ng ıt kh ng khŒ.  1. B nh khŒ ne n; 2. Bu  ng dÆßp h 
 quang; 3. ´iªßn tr sun; 4. Tiªœp iªłm chŒnh; 5. B    phÆßn ca ch ly.      lOMoAR cPSD| 22014077
 MÆy ngắt trạm biến Æp l nh m lớn, thường d ng iện ịnh mức nhỏ hơn 2000A. Với loại n y 
yŒu cầu khả năng ngắt rất cao (bØ hơn 20.000 MVA) tÆc ộng nhanh, tiện lợi ối với TĐL 
tức thời v nhiều ặc t nh khÆc.   
MÆy ngắt trạm biến Æp thường sử dụng cÆc loại mÆy ngắt sau:  
1) MÆy ngắt kh ng kh (mÆy ngắt kh ng kh trụ).  2) MÆy ngắt t dầu.  3) MÆy ngắt nhiều dầu. 
 Hiện nay c mÆy ngắt kiểu elegas (SF6) c khả năng dập hồ quang rất cao, kh SF6 ược sử dụng 
l m m i trường dập hồ quang. Kiểu mÆy ngắt n y c những ặc t nh kĩ thuật vận h nh v kinh tế 
kĩ thuật rất cao. So sÆnh cÆc tham số ở bảng 1, 2, 3 v theo t i liệu hiện c thể kết luận mÆy 
ngắt kh ng kh ưu việt hơn cÆc loại mÆy ngắt khÆc, ặc biệt ối với mÆy ngắt c iện Æp ịnh 
mức 110kV v cao hơn. Ở cÆc trạm biến Æp việc tạo kh nØn cho mÆy ngắt kh ng kh l m 
việc kh ng kh khăn, v trong cÆc trạm ph n phối iện cao Æp, hệ thống cÆc mÆy ngắt, cÆc 
cầu dao iều khiển bằng hơi l hợp li nhất, ho n chỉnh v thuận tiện nhất cho việc tự ộng h a. 
Tuy thế do i hỏi gia c ng ch nh xÆc, nŒn giÆ th nh mÆy ngắt kh ng kh cao hơn mÆy ngắt 
t dầu cøng một chỉ tiŒu trọng lượng. 
 MÆy ngắt t dầu về mặt kĩ thuật v kinh tế døng cho những nơi kh ng c yŒu cầu cao trong hệ 
thống iện. Ở y cÆc yŒu cầu về trị số c ng suất ngắt, những ặc t nh vận h nh khÆc (tÆc ộng 
rất nhanh, TĐL tức thời, nhiều lần, ngắt một cÆch tin cậy d ng iện iện dung nhỏ, cho phØp 
thường xuyŒn kiểm tra v thay ổi hệ thống tiếp xœc, ...) c thể t  hơn.     
Bảng 1-2: Ph n loại mÆy ngắt theo m i trường dập hồ quang v cÆch dập hồ quang    
Loại m i CÆch dập hồ Kiểu thiết bị dập Kiểu mÆy  CÆc tham số ịnh hướng  trường dập quang  hồ quang  ngắt 
Điện Æp ịnh D ng iện ịnh C ng suất ngắt  hồ quang.  mức kV  mức A  ịnh mức ,  MVA  1  2  3  4  5  6  7   
Dập hồ quang Tiếp xœc ứt  Nhiều dầu  10  1500  50  quªng ơn    trong dầu    giản trong dầu    L m lạnh hồ  Nhiều dầu cả  Dầu    35  2000  1000 
quang trong buồng c bộ buồng dập hồ  110  2000  5200 
buồng của sản phận thổi dọc quang  330  2000  25000  phẩm tạo th hay  ngang ˝t dầu  10  1500  300  nh kh  trong dầu  35  1500  1000  tÆch rời từ  110  2000  2500  dầu (hỗn hợp  330  2000  10000  kh hơi) 
bức phŒn dập t dầu kiểu chậu  15 (20)  6000  2500  hồ quang      lOMoAR cPSD| 22014077  
L m lạnh th n buồng c bộ t nước  15  600  300  Chất lỏng kh hồ  quang phận  thổi  ng chÆy  trong luồng trong nước  (nước)  hơi nước 
bức phŒn dập nước kiểu chậu  15  2000  1500  hồ quang  1  2  3  4  5  6  7 
Chất rắn sinh L m lạnh th n Buồng c bộ phận Tự ộng kh  10  600  300  ra kh 
hồ quang trong thổi dọc hay  luồng của sản ngang  phẩm tạo th nh  khi tÆch ra từ  chất rắn sinh    kh            Kh ng kh  L m lạnh th    Kh ng kh  10  2000  3000  nØn  n hồ quang    35  2000  1500  trong luồng  Buồng thổi  110  2000  5000  kh ng kh  kh ng kh dọ 400  c  2000  25000  nØn  hay ngang  Tự ộng    10  400  2550  Buồng thổi  iều khiển  dọc c iện trở  bằng hơi  shun.  Kh ng kh c    15  12000  4000  iện trở shun  Kh ng kh v 
Chuyển dịch Buồng kiểu  Kh ng kh    15  4000  7500  mặt  bằng  từ khe với hệ  iện từ với  phẳng l m  trường  thống từ  buồng  c 
lạnh của cÆc ngang v l m trường thổi.  khe.  th nh buồng lạnh thŒm  hồ  quang  trong  khe  buồng.  Kh ng kh  Chia th n hồ  Buồng với sự  Kh ng kh iện  15  2000  1000  v  mặt  quang ra  l m lạnh bằng  từ với  phẳng l m  nhiều phần  lưới với hệ  những tấm  lạnh cÆc 
liŒn tiếp bởi thống từ  lưới dập hồ  iện cực.  chuyển dịch  trường thổi.  quang.  bằng từ  trường.  SF6 
L m lạnh hồ Buồng thổi  ele gas  380kV  v  2000  40000  quang trong elegas dọc hay  cao hơn  elegas  ngang      lOMoAR cPSD| 22014077 Ch n kh ng  Ph n t ch  Ch n kh ng  Ch n kh ng  110 v cao  600  250  thŒm  hồ  dập hồ quang  hơn  quang trong  ch n kh ng 
Theo cÆc tham số cơ bản ( iện Æp ịnh mức, d ng iện, c ng suất ngắt) mÆy ngắt kiểu 
nhiều dầu tương ương với mÆy ngắt kh ng kh , ặc biệt l sau khi kết cấu mÆy ngắt kiểu nhiều 
dầu ª c nhiều cải tiến.      
Bảng 1-3: So sÆnh về chất lượng cÆc kiểu mÆy ngắt    Kiểu mÆy  CÆc ưu việt cơ bản  CÆc nhược iểm cơ bản  ngắt v iện    Æp ịnh mức  1  2  3  Nhiều dầu c 1. 
Cơ cấu tương ối ơn giản.  1. 
Kh ng an to n về hỏa hoạn v phÆt nổ  buồng dập hồ 2. 
C khả năng ặt mÆy biến d 2. 
Cần phải kiểm tra thường xuyŒn trạng 
quang iện Æp ng ở bŒn trong. 
thÆi dầu trong b nh v trong cÆc sứ v o cao Æp.  110kV v cao  3.  Năng lực ngắt cao.  3. 
Khối lượng dầu lớn yŒu cầu thời gian khÆ  d i ể    hơn 
4. Th ch hợp với cÆc trạm ngo i 
kiểm tra buồng dập hồ quang v hệ thống tiếp xœc.  trời.  Thời gian thay dầu lớn.  4. 
Trong trạm biến Æp cần thiết phải dự trữ dầu 
nhiều v cÆc trang bị lọc dầu rất qui m .  5. 
Thực tế kh ng th ch hợp với cÆc trạm trong  nh mÆy.  6. 
˝t th ch hợp cho TĐL tức thời nhiều lần trong  chu tr nh.  7. 
CÆc tiếp xœc dập hồ quang lớn.  8.  Chi ph nhiều.  9. 
Trọng lượng lớn kh ng thuận tiện cho  chuyŒn chở lắp rÆp.  10. 
Kh ng c khả năng tạo th nh thể thống nhất 
với sự Æp dụng những mối lớn.    
