Nghiên cứu quá trình dập hồ quang trong môi trường chân không của các thiết bị đóng cắt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

VÕ PHƢƠNG

NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH DẬP HỒ QUANG

TRONG MÔI TRƢỜNG CHÂN KHÔNG CỦA

CÁC THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT

Ngành: Kỹ thuật điện

Mã số : 8520201

Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS. HUỲNH ĐỨC HOÀN

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng

tôi dƣới sự hƣớng dẫn của thầy PGS.TS Huỳnh Đức Hoàn. Các số liệu và kết

quả là hoàn toàn trung thực. Trong quá trình hoàn thành bản luận văn này tôi

đã sử dụng nhiều tài liệu tham khảo và cũng đã trích dẫn đầy đủ.

Bình Định, ngày tháng năm 2022

Tác giả luận văn

Võ Phƣơng

ii

LỜI CẢM ƠN

Luận văn là một trong những bƣớc quan trọng trong khóa học. Tôi rất

hạnh phúc khi thực hiện xong luận văn và quan trọng hơn là những gì tôi đã

học đƣợc trong thời gian qua. Bên cạnh kiến thức thu đƣợc, tôi đã học đƣợc

phƣơng pháp nghiên cứu một cách độc lập. Sự thành công này không đơn

thuần bởi sự nỗ lực của cá nhân, mà còn có sự hỗ trợ và giúp đỡ của giảng

viên hƣớng dẫn, gia đình và bạn bè. Nhân cơ hội này, cho phép tôi đƣợc bày

tỏ lời cảm ơn của tôi đến họ.

Trƣớc tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới các thầy cô

trong Khoa Kỹ Thuật & Công Nghệ trƣờng Đại Học Quy Nhơn đã tận tình

giảng dạy, truyền đạt cho tôi những kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong

suốt thời gian qua. Đặc biệt tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Huỳnh Đức

Hoàn, thầy đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hƣớng dẫn tôi trong suốt

quá trình học tập cũng nhƣ thực hiện luận văn này. Trong thời gian làm việc

với thầy, tôi không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học

tập đƣợc tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu

quả, đây là những điều rất cần thiết cho tôi trong quá trình học tập và công tác

sau này.

Với kiến thức bản thân còn hạn chế nên trong nội dung luận văn này

chắc chắn còn nhiều thiếu sót, tôi rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo, góp ý của

các thầy (cô) giáo trong Khoa Kỹ thuật & Công nghệ, trƣờng Đại học Quy

Nhơn để bản luận văn của tôi đƣợc hoàn thiện hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Tác giả luận văn

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................i

LỜI CẢM ƠN..................................................................................................ii

MỤC LỤC.......................................................................................................iii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................................vi

DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................vii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ......................................................................viii

MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1

1. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................. 1

2. Ý nghĩa khoa học của đề tài........................................................................ 3

3. Mục đích nghiên cứu và đối tƣợng nghiên cứu .......................................... 3

3.1. Mục đích nghiên cứu ............................................................................ 3

3.2. Đối tƣợng nghiên cứu........................................................................... 4

3.3. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................. 4

4. Cấu trúc luận văn ........................................................................................ 4

CHƢƠNG 1 - KHÁI QUÁT CHUNG QUÁ TRÌNH PHÁT SINH HỒ

QUANG TRONG CHÂN KHÔNG............................................................... 5

1.1. CÁC HIỆN TƢỢNG VẬT LÝ CƠ BẢN TRƢỚC KHI PHÁT SINH HỒ

QUANG TRONG MÔI TRƢỜNG CHÂN KHÔNG....................................... 5

1.2. CÁC HIỆN TƢỢNG VẬT LÝ CƠ BẢN TRƢỚC KHI PHÁT SINH HỒ

QUANG TRONG MÔI TRƢỜNG CHÂN KHÔNG....................................... 6

1.2.1. Phát xạ trƣờng trên bề mặt Cathode..................................................... 6

1.2.2. Phát xạ nhiệt electron......................................................................... 15

iv

1.2.3. Sự bắn phá tiếp điểm Anode của electron ......................................... 16

1.2.4. Vi hạt (các hạt vi kim loại nhỏ) ......................................................... 19

1.2.5. Vi phóng điện..................................................................................... 22

1.3. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH HỒ QUANG........................................... 23

1.3.1. Điều kiện hình thành hồ quang .......................................................... 23

1.3.2. Quá trình ion hóa trên bề mặt Cathode và tạo hồ quang ................... 23

1.4. QUÁ TRÌNH DUY TRÌ HỒ QUANG .................................................... 25

1.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1......................................................................... 25

CHƢƠNG 2 – DẬP HỒ QUANG XOAY CHIỀU TRONG MÔI

TRƢỜNG CHÂN KHÔNG.......................................................................... 27

2.1. MÔ HÌNH DẬP HỒ QUANG TRONG BUỒNG CHÂN KHÔNG....... 27

2.2. QUÁ TRÌNH DẬP HỒ QUANG TRONG BUỒNG CHÂN KHÔNG .. 28

2.2.1. Trƣớc khi dòng điện bằng không....................................................... 28

2.2.2. Khi dòng điện xoay chiều bằng không .............................................. 29

2.2.3. Khi dòng điện xoay chiều qua không ................................................ 30

2.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH DẬP HỒ QUANG. 32

2.3.1. Ảnh hƣởng điện áp UTRV tới tốc độ mở tiếp điểm............................. 32

2.3.2. Độ bền điện môi áp suất..................................................................... 33

2.3.3 Độ bền điện môi bề mặt tiếp điểm...................................................... 34

2.4. MỘT SỐ BIỆN PHÁP NÂNG CAO KHẢ NĂNG DẬP HỒ QUANG . 35

2.4.1. Tăng khoảng cách giữa hai tiếp điểm ................................................ 35

2.4.2. Sử dụng kết hợp tiếp diểm AMF – TMF ........................................... 37

2.4.3. Nối tầng buồng cắt chân không ......................................................... 39

2.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2......................................................................... 40

v

CHƢƠNG 3 – MÔ HÌNH TOÁN HỌC CHO MÁY CẮT CHÂN

KHÔNG VÀ MÔ PHỎNG TRONG MATLAB SIMULINK................... 42

3.1. GIỚI THIỆU CHUNG ............................................................................. 42

3.2. MÔ HÌNH TOÁN HỌC........................................................................... 42

3.3. THIẾT LẬP TÍNH TOÁN TRÊN MATLAB SIMULINK..................... 44

3.4. MÔ PHỎNG............................................................................................. 47

3.4.1. Điện áp 72 kV .................................................................................... 47

3.4.2. Điện áp 110 kV với áp suất cao ......................................................... 49

3.4.3. Điện áp 110 kV với áp suất thấp........................................................ 50

3.5. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3......................................................................... 53

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................... 54

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................... 55