Giáo trình phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp
Trang 1Chương 1
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ NHÀ MÁY ĐIỆN
TRẠM BIẾN ÁP & HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG
1.1 KHÁI NIỆM PHÂN LOẠI NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
1.1.1- Phân loại nhà máy điện ( NMĐ )
Nhà máy điện là một Xí nghiệp đặc biệt có nhiệm vụ biến đổi các dạng năng lượng khác nhau như năng lượng của nhiên liệu (than, dầu, khí đốt, nguyên tử v.v ) năng lượng của dòng nước, gió, mặt trời v.v thành điện năng để cung cấp cho các hộ tiêu thụ
Căn cứ vào các loại nhiên liệu sử dụng cho nhà máy điện người ta chia ra: Nhà máy nhiệt điện , thủy điện , phong điện , nhà máy điện nguyên tử , nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời v.v
a- Nhà máy nhiệt điện (NĐ)
Trong nhà máy nhiệt điện người ta dùng nhiên liệu là than đá , dầu hoặc khí đốt , trong đó than đá được sử dụng rộng rãi nhất
Để quay máy phát điện, trong nhà máy nhiệt điện dùng tuabin hơi nước , máy hơi nước ( lô cô mô bin ), động cơ đốt trong và tua bin khí, tuabin hơi nước có khả năng cho công suất cao và vận hành kinh tế nên được sử dụng rộng rãi nhất
Nhà máy nhiệt điện còn được chia làm 2 loại: Nhiệt điện ngưng hơi và nhiệt điện trích hơi:
+ Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi toàn bộ hơi dùng sản xuất điện năng + Nhà máy nhiệt điện trích hơi một phần năng lượng của hơi được sử dụng vào mục đích công nghiệp và sinh hoạt của nhân dân vùng lân cận
b Nhà máy thủy điện : ( TĐ )
Nhà máy thủy điện dùng năng lượng của dòng nước để sản xuất ra điện năng Động cơ sơ cấp để quay máy phát thủy điện là các tua bin nước trục ngang hay trục đứng
So với nhiệt điện nhà máy thủy điện có mộüt số ưu điểm quan trọng sau :
* Giá thành điện năng thấp chỉ bằng 1/5 - 1/10 nhiệt điện
*Khởi động nhanh chỉ cần một phút là có thể khởi động xong và cho mang công suất , trong khi đó để khởi động một tổ máy nhiệt điện ( kể cả lò và tuabin ) phải mất hàng ngày
* Có khả năng tự động hóa cao nên số người phục vụ tính cho một đơn vị công suất chỉ bằng 1/10 ÷ 1/15 của nhiệt điện
* Kết hợp các vấn đề khác như công trình thủy lợi, chống lũ lụt, hạn hán, giao thông vận tải, hồ thả cá v.v
Tuy nhiên nhà máy TĐ cũng có một số nhược điểm đáng chú ý:
Trang 2* Vốn đầu tư xây dựng một nhà máy rất lớn
* Thời gian xây dựng dài
* Công suất bị hạn chế bởi lưu lượng và chiều cao cột nước
* Thường ở xa hộ tiêu thụ nên phải xây dựng đường dây cao áp rất tốn kém
c - Nhà máy điện nguyên tử :
Thực chất nhà máy điện nguyên tử là một nhà máy nhiệt điện, trong đó lò đốt than được thay bằng lò phản ứng nguyên tử
Nhà máy điện nguyên tử tiêu thụ nguyên liệu ( Torium và Uranium ) rất
ít, vì năng lượng 1kg Uranium tương đương với năng lượng của 2700 tấn than đá tiêu chuẩn Vì vậy ở những vùng núi không thuận tiện cho việc vận chuyển nguyên liệu thì việc xây dựng nhà máy điện nguyên tử có ý nghĩa quan trọng
Năm 1954, Liên Xô xây dựng nhà máy điện nguyên tử đầu tiên có công suất 5.000KW, tiêu thụ ngày đêm khoảng 30g Uranium, trong khi đó NĐ có cùng công suất tiêu thụ khoảng (100 ÷ 110) tấn than xấu
d- Nhà máy điện dùng sức gió :
Trong nhà máy điện này, người ta lợi dụng sức gió để quay một hệ thống cánh quạt và truyền động để quay máy phát điện Khó khăn của nhà máy điện này là do tốc độ và hướng gió luôn luôn thay đổi, nên điều chỉnh tần số và điện áp gặp nhiều khó khăn
e- Nhà máy điện dùng năng lượng mặt trời :
Thực chất cũng là nhà máy nhiệt điện, trong đó lò than được thay thế bằng hệ thống kính thu nhận nhiệt năng của mặt trời Nhà máy điện dùng năng lượng của mặt trời đầu tiên trên thế giới đã được xây dựng ở Liên Xô với công suất 1.200 KW Ngoài ra còn có nhà máy điện dùng sức nước thủy triều là một nhà máy thủy điện sử dụng năng lượng thủy triều
1.1.2/ Phân loại trạm biến áp
a- Trạm tăng áp :
Trạm tăng áp thường đặt ở các nhà máy điện có nhiệm vụ tăng điện áp từ điện áp máy phát đến điện áp cao hơn để truyền tải đến các hộ tiêu thụ ở xa b- Trạm hạ áp :
Trạm hạ áp đặt ở các hộ tiêu thụ, để biến đổi điện áp từ đại lượng cao hơn đến đại lượng thấp hơn thích hợp cho các hộ tiêu thụ điện
c.Trạm biến đổi điện xoay chiều thành một chiều và ngược lại
d- Trạm phân phối điện:
Gồm một số đường dây cung cấp và một số đường dây phân phối đến các hộ tiêu thụ Các đường dây này có cùng điện áp như nhau, nên trong trạm phân phối không cần máy biến áp, ở đây chỉ đặt thanh góp, khí cụ điện đóng cắt, điều
Trang 31.2 HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG
Hệ thống năng lượng là tập hợp những nhà máy điện, trạm biến áp, các hộ tiêu thụ điện và nhiệt năng, chúng được nối lại với nhau bằng các mạng điện và nhiệt
Hệ thống điện là một bộ phận của hệ thống năng lượng gồm có các máy phát điện, thiết bị phân phối điện, mạng điện và các hội tiêu thụ điện
Người ta chia hệ thống năng lượng thành 3 bộ phận chính:
1- Nguồn phát năng lượng: Nhà máy điện sản xuất nhiệt năng và điện năng
2- Bộ phận truyền tải: Mạng điện và mạng nhiệt
3- Các hộ tiêu thụ: Biến đổi điện năng và nhiệt năng thành các dạng năng lượng khác
Đặc điểm của hệ thống năng lượng:
a- Sản xuất và tiêu thụ phải đồng thời , các sự cố của bất cứ bộ phận nào làm mất sự cân bằng giữa sản xuất và tiêu thụ đều có thể dẫn đến ngừng làm việc một phần hay toàn bộ hệ thống
b- Các quá trình quá độ trong hệ thống năng lượng xãy ra rất nhanh, nên người ta phải sử dụng các thiết bị rơle tự động để loại trừ sự cố nhanh chóng c- Sự phát triển của hệ thống năng lượng phụ thuộc vào sự phát triển của nền kinh tế quốc dân và phải được phát triển trước một bước
Ưu điểm của hệ thống năng lượng:
a- Đảm bảo phân phối công suất hợp lý và kinh tế nhất , tận dụng các thiết bị và nguyên liệu địa phương một các hợp lý, do đó giảm giá thành điện năng
b- Nâng cao tính chất đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các hộ tiêu thụ c- Giảm được phần trăm công suất dự trữ và tăng được công suất đơn vị các tổ máy
Nhược điểm của hệ thống năng lượng:
Xây dựng hệ thống năng lượng đòi hỏi phải tốn thêm vốn đầu tư xây dựng các trạm biến áp và đường dây liên lạc Tuy nhiên nó sẽ được bù lại nhanh chóng bằng việc hạ giá thành điện năng và tăng độ tin cậy cung cấp điện và nhiệt
1.3 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI :
1.3.1/ Định nghĩa và phân loại :
Đặc điểm của sản xuất điện năng là sản xuất và tiêu thụ phải thực hiện đồng thời Tại mỗi thời điểm, hộ tiêu thụ (kể cả tổn thất) tiêu thụ bao nhiêu điện năng thì nhà máy điện phải sản xuất ra ngần ấy điện năng Trong thực tế, tiêu thụ điện năng qua một ngày đêm thay đổi rất nhiều Để vận hành kinh tế và
Trang 4đảm bảo, cần phải biết được quy luật biến thiên của phụ tải, để chuẩn bị chạy thêm các tổ máy khi phụ tải giảm Qui luật biến thiên của phụ tải được biến diễn trên hình vẽ, gọi là đồ thị phụ tải Trên trục tung của đồ thị, biểu diễn công suất tác dụng, phản kháng hay công suất toàn phần bằng đơn vị có tên hay đơn vị tương đối với lượng cơ bản là công suất cực đại, trên trục hoành của đồ thị biểu diễn thời gian bằng giờ hay ngày
Có thể phân loại đồ thị phụ tải theo nhiều cách:
+ Theo công suất : Đồ thị phụ tải tác dụng, phản kháng, toàn phần + Theo thời gian : Hàng ngày, hàng năm, mùa
+ Theo vị trí trong hệ thống : Đồ thị phụ tải của hệ thống, của nhà máy điện, của trạm biến áp, của hộ tiêu thụ v.v
1.3.2/ Cách vẽ đồ thị phụ tải :
a- Đồ thị phụ tải hàng ngày :
Để vẽ đồ thị phụ tải hàng ngày có thể dùng watt mét tự ghi là chính xác nhất
Cũng có thể vẽ theo phương
pháp từng điểm, nghĩa là cứ sau một
khoảng thời gian nhất định ghi lại trị
số phụ tải rồi biểu diễn từng điểm trên
hệ trục toọa độ Nối các điểm lại sẽ
đường gãy khúc biểu diễn phụ tải một
cách gần đúng ( H.1.1)
Hình 1.1 Phương pháp vẽ này tuy không chính xác, nhưng trong thục tế lại dùng rất phổ biến Để cho việc tính tổn thất điện năng được thuận tiện, thực tế người ta biến đường gãy khúc thành đường bậc thang Khi biến đổi phải đảm bảo hai điều kiện :
1- Diện tích giới hạn bởi đường mới và đường cũ với trục tọa độ phải bằng nhau
2- Các điểm cực đại và cực tiểu của đường cũ phải nằm trên đường mới Để vẽ đồ thị phụ tải của Nhà máy điện, người ta dùng phương pháp cộng đồ thị Đồ thị phụ tải hàng ngày của nhà máy điện bằng tổng các đồ thị phụ tải của các hộ tiêu thụ, cộng với tổn thất qua máy biến áp và tự dùng
Tổn thất trong máy biến áp gồm hai phần :
1- Tổn thất trong thép, không phụ thuộc vào sự biến thiên phụ tải và bằng 1-3% phụ tải cực đại
2- Tổn thất đồng, phụ thuộc vào sự biến thiên phụ tải và bằng 6-15% phụ tải qua máy biến áp
Trang 51- Phần cố định không phụ thuộc vào phụ tải nhà máy và bằng 40% phụ tải tự dùng tổng (max)
2- Phần thay đổi theo đồ thị phụ tải theo nhà máy và bằng khoảng 60% phụ tải tự dùng (phụ thuộc vào công suất phát)
=
Fdm
t td
td
S
S S
S max 0 , 4 0 , 6
Trong đó : Stdmax: Phụ tải tự dùng cực đại
St : Công suất phát của nhà máy tại thời điểm t
SFđm : Công suất định mức của nhà máy
b Đồ thị phụ tải hàng năm:
Để vẽ đồ thị phụ tải hàng năm phải căn cứ vào đồ thị phụ tải hàng ngày, thường người ta lấy một số ngày điển hình đại diện cho các ngày trong năm
Hình 1.2 Giả thiết một năm có 2 mùa, ta chọn một đồ thị phụ tải hàng ngày điển hình cho 180 ngày mùa hè ( hình a) và một đồ thị điển hình cho 180 ngày mùa đông (hình b)
Trên đồ thị phụ tải hàng năm ( hình c ) ta có:
T1 = 180t1 + 185t'1 T2 = 180t2 + 185t'2 T3 = 180t3 + 185t'3 = 180 x 24 + 185 x 24 = 8760 h Cần chú ý rằng đồ thị phụ tải hàng năm vẽ như trên không cho biết biến thiên phụ tải theo thứ tự các giờ trong năm mà chỉ cho biết tổng số giờ trong năm có phụ tải nhất định là bao nhiêu Đồ thị này dùng để xác định chi phí nhiên liệu hàng năm, hiệu suất của nhà máy, mức độ sử dụng máy phát v.v
Người ta còn vẽ đồ thị phụ tải
hàng năm theo phụ tải cực đại hàng
tháng Căn cứ vào đồ thị phụ tải này lập
kế hoạch tu sửa thiết bị cho thích hợp
Ví dụ theo đồ thị bên ta có thể tiến hành
tu sửa thiết bị vào các tháng 4, 5, 6, là
Hình 1.3
Trang 61.3.3/ Các đại lượng đặc trưng của đồ thị phụ tải:
a) Công suất trung bình : Gọi A là điện năng sản xuất ra trong thời gian
T, thì công suất trung bình Ptb trong thời gian T xác định như sau:
max
A
A T P
T P P
P
Ở đây : Pmax là công suất cực đại trong thời gian T
α biểu thị mức độ không đồng đều của đồ thị phụ tải
P
P n
K = =
Ở đây: Pđ Tổng công suất đặt của tất cả các tổ máy kể cả dự phòng, n nói lên mức độ sử dụng công suất đặt, n càng lớn chứng tỏ tận dụng công suất đặt càng nhiều và như thế là tốt
Do Pmax < Pđ ⇒ n < α
d) Thời gian sử dụng công suất cực đại bằng
T P
T P P
A
max max
max = = =α Như vậy, nếu lúc nào phụ tải cũng là Pmax, thì chỉ sau thời gian Tmax, phụ tải đã tiêu thụ điện năng đúng bằng điện năng tiêu thụ thực tế với công suất thay đổi Đứng về quan điểm kinh tế Tmax càng lớn càng tốt
đ) Thời gian sử dụng công suất đặt xác định như sau:
T n P
T P P
A T
d tb d
d = = =
Cũng như Tmax, Tđ càng lớn càng tốt
1.3.4/ Phân phối phụ tải hàng ngày cho các NMĐ trong hệ thống:
Khi các nhà máy đã được nối lại thành hệ thống thì việc phân phối đồ thị phụ tải cho các nhà máy có ảnh hưởng rất lớn đến giá thành điện năng Để vận hành kinh tế, chúng ta sẽ phân phối đồ thị phụ tải cho các nhà máy trong hệ thống theo các nguyên tắc sau đây:
Trang 7a) Trước hết ưu tiên phân phối phụ tải cho
các nhà máy có đồ thị phụ tải bắt buộc toàn
phần hay bắt buộc từng phần đảm nhận phần
phụ tải gốc
Nhà máy có đồ thị phụ tải bắt buộc toàn
phần là những nhà máy thủy điện không có hồ
chứa và làm việc trong mùa mưa lũ
Nhà máy có đồ thị phụ tải bắt buộc từng phần
là những nhà máy nhiệt điện trích hơi Đối với
những nhà máy này để cho hiệu suất cao ứng
với một phụ tải nhiệt nhất định đòi hỏi phải có
phụ tải điện nhất định
Hình 1.4
Giả thiết với phụ tải nhiệt đã cho để có hiệu suất cao nhất, thì phần đồ thị phụ tải điện của nó như phần NĐR trên hình 1.4
b) Phần còn lại của đồ thị phụ tải, sẽ giao cho các nhà máy nhiệt điện ngưng hơi, nhưng trước hết ưu tiên cho những nhà máy ngưng hơi gần nguồn nhiên liệu và có đặc tính suất hao hơi kinh tế nhất
c) Phần mũi nhọn của đồ thị phụ tải sẽ giao cho các nhà máy thủy điện có hồ chứa nước, vì nó mở và ngừng máy nhanh chóng, ít tốn kém Trong hệ thống điện không có nhà máy thủy điện thì phần mũi nhọn sẽ giao cho các nhà máy nhiệt điện ngưng hơi củ kém kinh tế
1.3.5/ Điều chỉnh đồ thị phụ tải :
Để nâng cao tính kinh tế của nhà máy điện phải tiến hành điều chỉnh đồ thị phụ tải nhằm tăng thời gian sử dụng công suất đặt Tđ, cũng như thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax làm cho đồ thị phụ tải bằng phẳng hơn sao cho điện năng của nhà máy phát ra lớn nhất Người ta dùng các biện pháp điều chỉnh đồ thị phụ tải chủ yếu sau đây:
a) Phát triển các hộ dùng điện theo mùa, mỗi mùa có nhiệm vụ khác nhau nhằm tiêu thụ điện năng cả năm
b) Những hộ chỉ dùng điện vài giờ trong một ngày chỉ cho phép làm việc trong những giờ thấp điểm
c) Tăng số ca làm việc trong xí nghiệp
d) Bố trí ngày nghỉ trong một tuần của các xí nghiệp lệch nhau
đ) Điều chỉnh giờ bắt đầu làm việc của các tổ khác nhau
Trang 8Chương 2
CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ĐIỂM TRUNG TÍNH
Trong hệ thống điện ba pha, điểm trung tính là điểm chung ba cuộn dây nối hình sao của máy phát điện hay máy biến áp có trong hệ thống Điểm trung tính của hệ thống điện có thể cách điện đối với đất, nối đất qua cuộn dập hồ quang hay nối đất trực tiếp Tình trạng làm việc của điểm trung tính có ảnh hưởng đến việc chọn các thông số của bảo vệ rơ le, chọn mức cách điện cho các máy điện và khí cụ điện , chọn các biện pháp nối đất v.v
2.1/ Mạng điện ba pha trung tính cách điện đối với đất:
2.1.1/ Tình trang làm việc bình thường:
a/
b/
Hình 2.1
Hình 2.1a : Sơ đồ mạng điện đơn giản gô
Trang 9Trong tình trạng làm việc bình thường, điện áp của 3 pha đối với đất
Ua, Ub, Uc đối xứng bằng điện áp pha của thiết bị Do đó dòng điện dung của các pha IC0A, IC0B, IC0C cũng đối xứng với nhau và tổng của chúng bằng không, cho nên không có dòng nào chạy trong đất
C U I
I I
I I I
f C C B C A C
C C B C A C
.
0
0 0 0
0
* 0
* 0
Dòng điện trong các pha của máy phát điện IFA, IFB, IFC bằng:
C C ptC FC
B C ptB FB
A C ptA FA
I I I
I I I
I I I
2.1.2/ Khi có một pha chạm đất:
Giả thiết rằng pha C của mạng điện chạm đất trực tiếp, khi đó điện áp đối với đất của pha C bằng không Điện áp của pha C bằng không có thể coi như tại chổ chạm đất, được đặt thêm vào một điện áp thứ tự không bằng -Uc Như vậy, điện áp mới của các pha đối với đất U'A , U'B , U'C bằng tổng hình học điện áp các pha đối với đất trước khi chạm đất và điện áp thứ tự không
Hình 2.2 a/
b/
Trang 10
0
*
* ,
*
*
* ,
*
*
* ,
C B B
C A A
U U U
U U U
U U U
Từ đồ thị véctơ hình b dễ dàng tính được:
0 3 3
,
*
* ,
*
* ,
A A
U
U U
U U
Tức là điện áp của pha bị chạm đất bằng không, còn 2 pha kia tăng lên 3 lần ( bằng điện áp dây ) Do đó, dòng điện dung qua điện dung của pha bị chạm đất bằng không, còn dòng điện dung qua điện dung của hai pha kia tăng lên 3 lần so với dòng điện dung lúc bình thường
0
0 ; 3 3
C C CA CB
C
f C
C = 3 0 =3 = 3 ϖ Trong đó Uf là điện áp thiết bị
Từ đó ta thấy rằng dòng điện điện dung phụ thuộc vào điện áp , tần số và điện dung của pha đối với đất Điện dung của pha đối với đất lại phụ thuộc vào cấu tạo và chiều dài đường dây Với tần số công nghiệp , dòng điện dung Ic có thể xác định theo công thức kinh nghiệm sau đây :
Đối với đường dây trên không : I U d L [ ]A
Ở đây: Ud : Điện áp dây của thiết bị [ KV]
LΣ : Chiều dài tổng cộng các đường dây có nối điện với nhau [Km ]
Trang 11CA A C CA
BC C B BC
AB B A AB
U U U U
U U U U
U U U U
* ,
* ,
* ,
*
* ,
* ,
* ,
*
* ,
* ,
* ,
a) Điện áp của pha chạm đất bằng không, còn hai pha kia tăng lên bằng điện áp dây
b) Dòng điện điện dung trong pha chạm đất tăng lên 3 lần, còn hai pha kia tăng Ö3 lần
c) Điện áp dây của thiết bị trước và sau khi chạm đất không thay đổi d) Điện áp của điểm trung tính tăng từ không đến điện áp pha
Do dòng điện dung sau khi chạm đất rất nhỏ so với dòng phụ tải và điện áp dây không thay đổi, nên các phụ tải vẫn làm việc bình thường Tuy vậy, đối với mạng điện này người ta cũng không cho phép làm việc lâu dài với một điểm chạm đất, vì những nguyên nhân sau đây:
a) Sau khi chạm đất, điện áp của các pha còn lại tăng lên 3 lần so với điện áp pha, do đó những chỗ cách điện yếu sẽ bị chọc thủng và gây ra ngắn mạch giữa các pha Để khắc phục phải thiết kế cách điện chịu được điển áp dây dẫn tới tăng giá thành thiết bị
b) Dòng điện dung sẽ sinh hồ quang, có thể đốt cháy cách điện tại chổ chạm đất và dẫn đến ngắn mạch giữa các pha Với một trị số nhất định của dòng điện dung, hồ quang sẽ cháy chậüp chờn nghĩa là cháy đi tắc lại một cách chu kỳ Vì mạng điện là một mạch vòng dao động nên hiện tượng này sẽ dẫn đến qua điện áp, làm cho điện áp các pha tăng lên đến (2,5 - 3)lần điện áp pha định mức Do đó cách điện của các pha không bị chạm đất dễ dàng bị chọc thủng và dẫn đến ngắn mạch giữa các pha, mặc dù nó đã được thiết kế bằng cách điện điện áp dây
Quy trình kỹ thuật vận hành quy định mạng điện có thể làm việc với trung tính cách điện đối với đất - nếu dòng điện chạm đất một pha là:
Với mạng lớn hơn 110KV nói chung không làm việc với trung tính cách điện với đất vì trong các mạng nầy dự trữ cách điện rất bé
Trong mạng trung tính cách điện với đất nhất thiết phải có thiết bị báo tín hiệu chạm đất 1 pha để nhân viên vận hành biết, tìm cách sửa chữa hay thậm chí cắt luôn phần tử hư hỏng
Trang 12Cuối cùng, cần nói thêm rằng nếu chạm đất 1 pha qua 1 tổng trở trung gian nào đó, thì điện áp pha bị chạm đất lớn hơn 0 nhưng nhỏ hơn Uf , còn điện áp 2 pha kia lớn hơn Uf nhưng nhỏ hơn Ud và điện áp trung tính lớn hơn
0 nhưng nhỏ hơn Uf
2.2 /Mạng điện ba pha trung tính nối đất qua cuộn dập hồ quang :
Như đã nói ở trên, các mạng điện 35KV trở lại, khi chạm đất 1 pha chỉ cho làm việc với dòng điện điện dung nhất định Vì vậy, trong những mạng điện này khi dòng điện dung lớn hơn, trung tính của mạng điện phải được nối qua cuộn dập hồ quang, để giảm dòng điện điện dung tại chổ chạm đất Cuộn dây dập tắt hồ quang là một cuộn dây điện cảm có lõi thép đặt trong 1 thùng chứa đầy dầu máy biến áp Trông bề ngoài rất giống máy biến áp điện lực 1 pha Điện kháng của cuộn dây dập tắt hồ quang rất lớn, còn điện trở của nó không đáng kể Điện kháng có thể thay đổi được bằng cách thay đổi số vòng dây hoặc khe hở của lõi thép
Hình 2 - 3
Trong điều kiện làm việc bình thường, điện áp đặt lên cuộn dập hồ quang coi như bằng 0, vì điện áp của điểm trung tính gần bằng 0, do đó trong cuộn dây dập tắt hồ quang không có dòng điện.Khi 1 pha chạm đất trực tiếp, điện áp điểm trung tính tăng lên bằng điện áp pha, do đó cuộn dây dập tắt hồ quang đặt dưới điện áp pha và trong nó sẽ có dòng điện điện cảm IL chậm pha so với điện áp điểm trung tính 1 góc 90o Kết quả là tại chổ chạm đất, sẽ có dòng điện IL và Ic ngược pha nhau Nếu điều chỉnh IL thích hợp thì dòng điện tại chổ chạm đất bằng 0, hồ quang không thể xuất hiện
Trong thực tế vận hành, phải đóng cắt các đường dây nên dòng Ic thay đổi do đó không thể thực hiện được IL = Ic Mặt khác, người ta muốn rằng
Trang 13chữa nên người ta thường điều chỉnh IL > Ic tức là ∆I = IL - Ic > 0 Mạng điện được điều chỉnh như vậy gọi là mạng quá bù
Cần chú ý rằng trong mạng điện trung tính nối đất qua cuộn dây dập tắt hồ quang, cách điện pha cũng phải được thiết kế bằng cách điện dây Mạng điện 3 pha trung tính cách điện hay nối đất qua cuộn dập hồ quang, gọi là mạng có dòng điện chạm đất bé và cần phải có thiết bị kiểm tra tình trạng cách điện
2.3/ Mạng điện ba pha trung tính trực tiếp nối đất :
Ưu điểm cơ bản của mạng điện trung tính trực tiếp nối đất là làm cho giá thành khí cụ điện và cách điện đường dây rẻ hơn vì chỉ cần chế tạo với điện áp pha Tuy vậy mạng điện trung tính nối đất cũng có nhược điểm sau :
- Trung tính trực tiếp nối đất thì khi chạm đất 1 pha là ngắn mạch thiết
bị bảo vệ sẽ cắt mạch điện làm cho việc cung cấp điện bị ngưng trệ Tuy nhiên, thực tế vận hành chứng tỏ rằng phần lớn trường hợp chạm đất 1 pha của đường dây trên không điện áp lớn hơn 1000V chỉ là tạm thời Nên ở
Trang 14mạng này thường dùng thiết bị tự động đóng lại để giảm thời gian mất điện của các hộ tiêu thụ đến mức thấp nhất
- Do dòng điện chạm đất 1 pha rất lớn nên thiết bị nối đất phức tạp và đắt tiền
- Dòng điện ngắn mạch 1 pha có thể lớn hơn dòng điện ngắn mạch 3 pha Để hạn chế dòng điện ngắn mạch 1 pha phải tăng điện kháng thứ tự không bằng cách giảm bớt số điểm nối đất trung tính trong hệ thống điện hoặc nối đất trung tính qua một điện kháng nhỏ
Lưới điện trung tính trực tiếp nối đất hay nối đất qua điện kháng nhỏ (có điện áp lớn hơn 1000V ) đều gọi là lưới điện có dòng điện chạm đất lớn (> 500A )
Cần chú ý thêm rằng đối với các mạng điện bé hơn 500V đều làm việc với trung tính trực tiếp nối đất không phải vì nguyên nhân tiết kiệm cách điện mà để đảm bảo an toàn cho người Ngoài ra ở mạng điện này người ta còn dùng dây trung tính để lấy điện áp pha
Trang 15Chương 3
SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
3 1 Các yêu cầu cơ bản của sơ đồ nối điện trong Nhà máy điện và trạm biến áp
1 Khái niệm chung:
Sơ đồ nối điện là tập hợp tất cả những thiết bị điện chính như máy phát, máy biến áp, đường dây, máy cắt, thanh góp, thiết bị thao tác, v.v được nối với nhau theo một thứ tự nhất định
Sơ đồ nối điện rất đa dạng nhưng khi thiết kế cần thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau:
a Vai trò, vị trí của nhà máy điện hay trạm biến áp:
Các nhà máy điện và trạm biến áp trong hệ thống điện có vai trò, vị trí khác nhau hoàn toàn, ví dụ một số nhà máy sẽ làm việc ở đỉnh phụ tải, một số nhà máy làm việc phụ thuộc đồ thị phụ tải nhiệt, nên sơ đồ nối điện của các nhà máy này sẽ khác nhau Đối với trạm biến áp cũng vậy: Có trạm chỉ có một phụ tải, có trạm cung cấp cho một số hộ tiêu thụ riêng lẻ, hay một cụm phụ tải của một vùng rộng lớn và cũng có khi dùng để liên lạc với hệ thống cho nên sơ đồ nối điện cũng khác nhau
b Độ tin cậy cung cấp điện:
Yêu cầu đảm bảo cung cấp điện tùy thuộcmức độ quan trọng của hộ tiêu thụ quyết định
- Hộ loại I: Là tất cả những hộ mà khi ngừng cung cấp điện sẽ gây nguy hiểm cho
tính mạng con người, ảnh hưởng lớn đến an ninh, trật tự, chính trị làm hỏng thiết bị - sản phẩm hàng loạt gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân
Vì vậy đối với các hộ này yêu cầu cung cấp điện liên tục ngay cả khi sự cố, thời gian mất điện tối đa cho phép bằng thời gian tự động đóng nguồn dự phòng khoảng (0,5
÷ 0,7) giây cho nên hộ loại I phải được cung cấp điện bằng hai đường dây từ hai nguồn độc lập
- Hộü loại II: Là những hộ tiêu thụ mà khi ngừng cung cấp điện chỉ làm ngưng trệ
sản xuất, làm cản trở giao thông vận tải, ảnh hưởng sinh hoạt khu dân cư lớn, thành phố Thời gian cho phép mất điện dài hơn hộ loại I để các nhân viên vận hành thực hiện thao tác (sửa chữa hay) đóng nguồn dự phòng bằng tay Hộ loại này có thể cung cấp điện bằng 1 đường dây nhưng phải có nguồn dự phòng
- Hộ loại III : Là tất cả những hộ còn lại, đây là những hộ kém quan trọng vi vậy
thời gian mất điện cho phép dài hơn nhưng không quá một ngày đêm
Các sơ đồ nối điện phải đảm bảo tính tin cậy khi hư hỏng bất cứ bộ phận nào trên sơ đồ thì những bộ phận còn lại vẫn đảm bảo cung cấp điện theo mức đô yêu cầu
- Yêu cầu đơn giản, linh hoạt, thuận tiện thao tác, an toàn phục vụ:
Trang 16Sơ đồ nối điện càng đơn giản, càng rõ ràng thì tính đảm bảo làm việc càng tốt và càng an toàn cho người phục vụ Sơ đồ linh hoạt phải cho phép vận hành nhiều tình trạng khác nhau, do đó sơ đồ phải có nhiều thiết bị, nhưng khi đó xác xuất sự cố sẽ tăng lên nghĩa là tính đơn giản và tính linh hoạt thường mâu thuẩn nhau Vì vậy cần xét chính xác từng trường hợp cụ thể Tính an toàn quyết định chủ yếu bởi cách bố trí các thiết bị trong sơ đồ
- Tính kinh tế của sơ đồ :
Quyết định chủ yếu bởi sự tồn tại của các thiết bị và hình thức thanh góp Yêu cầu chi phí vận hành hàng năm bé nhất : Zmin
2 Phân loại sơ đồ nối điện chính :
a Theo số pha:
- Sơ đồ 1 sợi (tức 1 pha)
- Sơ đồ 2 sợi
- Sơ đồ 3 sợi (ba pha)
Sơ đồ 3 sợi rườm rà nhưng biểu diễn được cho cả 3 pha, còn sơ đồ 1 sợi thì đơn giản dùng 1 sợi đại diện cho cả 3 pha và nó được sử dụng rộng rãi nhất Tại những nơi đối xứng ta dùng sơ đồ 1 sợi, nhưng những chỗ bất đối xứng ta phải dùng sơ đồ 3 sợi
b Theo phương pháp sử dụng máy cắt, dao cách ly:
Người ta chia thành 2 nhóm :
- Mỗi mạch được bảo vệ bằng 1 máy cắt (Sơ đồ một hệ thống thanh góp)
- Mỗi mạch được bảo vệ bằng 2 máy cắt (Sơ đồ tam giác) Số lượng máy cắt bằng (1÷ 2) lần số mạch
Cả hai loại sơ đồ thuộc nhóm thứ I hoặc thứ II có thể có hoặc không có hệ thống thanh góp
Trang 173 2 Sơ đồ cấu trúc
1 Nhà máy có một cấp điện áp cao:
2 Nhà máy có hai cấp điện áp cao:
F2F1
∼ F2
∼F1
Trang 183.3 Sơ đồ Hệ thống một thanh góp
1 Sơ đồ Hệ thống một thanh góp không phân đoạn :
a Mô tả sơ đồ: Trong sơ đồ này các nguồn cung cấp và các đường dây đều nối
vào thanh góp qua một máy cắt và hai dao cách ly
(Trên mỗi mạch đều cần phải đặt một máy cắt điện để cắt mạch điện ở chế độ làm việc bình thường cũng như sự cố.)
- Dao cách ly CL11, CL21, CL31, CL41, CL51 ở giữa máy cắt và thanh góp gọi là dao cách ly thanh góp
- Dao cách ly CL12, CL22, CL32, CL42, CL52 ở về phía đường dây gọi là dao cách ly đường dây
(Các dao cách ly này được dùng để tạo khoảng cách an toàn trông thấy khi sửa chữa các phần tử trong mạch)
Nguồn N1(N2) có thể là máy phát điện, máy biến áp hoặc đường dây tải điện Nếu nguồn cung cấp là máy phát điện (hoặc máy biến áp) thì không cần đặt dao cách ly giữa máy phát (máy biến áp) và máy cắt vì khi sửa chữa máy cắt thì máy phát sẽ nghỉ Bình thường tất cả các máy cắt và dao cách ly đều ở vị trí đóng, hai nguồn N1 và N2 cung cấp điện cho các phụ tải
b Thao tác sơ đồ:
• Sửa chữa máy cắt: Ví dụ sửa chữa MC1
- Cắt máy cắt MC1
- Cắt các dao cách ly CL12, CL11
- Thực hiện các biện pháp an toàn để đưa máy cắt MC1 ra sửa chữa (Nối đất an toàn, đặt biển báo, rào chắn, )
Hình 3-1
Trang 19Khi sửa chữa xong MC1 ta tiến hành đóng điện lại cho đường dây D1 như sau:
- Mở nối đất an toàn
- Đóng các dao cách ly CL11, CL12
- Đóng máy cắt MC1
Ư Như vậy đường dây D1 bị mất điện trong suốt quá trình sửa chữa MC1
• Khi cần sửa chữa, kiểm tra đường dây: Ví dụ sửa chữa đường dây D2
- Cắt máy cắt MC2 (Thao tác bằng tay)
- Cắt dao cách ly CL22
- Thực hiện các biện pháp an toàn để tiến hành sửa chữa đường dây D2
Sau khi sửa chữa xong đóng điện lại cho đường dây D2 theo trình tự ngược lại
• Khi có ngắn mạch xảy ra trên đường dây: Ví dụ ngắn mạch trên đường dây D2
- Bảo vệ rơle sẽ đưa tín hiệu đến cắt máy cắt MC2
- Cắt dao cách ly CL22
- Thực hiện các biện pháp an toàn để tiến hành sửa chữa đường dây D2
• Thao tác sửa chữa thanh góp:
- Cắt tất cả các máy cắt mạch đường dây nối vào thanh góp theo thứ tự đường dây kém quan trọng cắt trước: MC1, MC2, MC3
- Cắt tất cả các máy cắt nguồn nối vào thanh góp: MC4, MC5
- Cắt tất cả các dao cách ly thanh góp: CL11, CL21, CL31, CL41, CL51
- Thực hiện các biện pháp an toàn để sửa chữa thanh góp: Nối đất an toàn
Ư Khi sửa chữa thanh góp thì toàn bộ sơ đồ bị mất điện
• Khi có ngắn mạch trên thanh góp:
- Bảo vệ rơle đưa tín hiệu đi cắt các máy cắt nguồn (MC4, MC5) và máy cắt của những đường dây có nguồn cung cấp từ hai phía hoặc có nguồn dự trữ (MC2, MC3)
Ư Toàn bộ sơ đồ bị mất điện
- Cắt tất cả các máy cắt mà bảo vệ rơle chưa đưa tín hiệu cắt (MC1)
- Cắt tất cả các dao cách ly thanh góp: CL11, CL21, CL31, CL41, CL51
- Thực hiện các biện pháp an toàn để sửa chữa thanh góp: Nối đất an toàn
Sau khi sửa chữa TG xong ta khôi phục lại sự làm việc của sơ đồ như sau:
- Mở nối đất an toàn
-Đóng tất cả các dao cách ly thanh góp: CL11, CL21, CL31, CL41, CL51
- Đóng tất cả các máy cắt nguồn nối vào thanh góp: MC4, MC5
- Đóng các máy cắt mạch đường dây nối vào thanh góp theo thứ tự đường dây quan trọng đóng trước : MC3, MC2, MC1
(Sửa chữa dao cách ly TG : sinh viên tự thực hiện)
Trang 20Chú ý: Dao cách ly phải đặt đúng chiều như trong hình để đảm bảo sau khi dao
cách ly cắt ra thì đầu lưỡi không có điện
c Ưu - nhược điểm và phạm vi sử dụng:
* Ưu điểm: - Sơ đồ đơn giản, giá thành không lớn, DCL chỉ làm nhiệm vụ tạo
khoảng cách an toàn khi sửa chữa, đóng cắt lúc không có dòng điện nghĩa là làm đúng chức năng của nó Để đảm bảo an toàn người ta dùng các bộ khoá liện động để dao cách
ly chỉ được đóng cắt sau khi MC đã cắt
- Sơ đồ này cho phép xây dựng các thiết bị phân phối trọn bộ (KPY) thi công lắp ráp đơn giản, nhanh chóng và vận hành chắc chắn
* Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp
- Để sửa chữa thanh góp hoặc dao cách ly thanh góp của bất cứ mạch nào cũng đều phải cắt tất cả các nguồn nối vào thanh góp dẫn đến mất điện toàn bộ
- Khi sửa chữa máy cắt của bất kỳ mạch nào thì mạch ấy phải ngừng cung cấp điện trong suốt thời gian sửa chữa (có thể vài ngày)
- Khi ngắn mạch trên thanh góp hay dao cách ly thanh góp tất cả các nguồn đều bị cắt ra và như vậy toàn bộ phụ tải đều bị ngừng cung cấp điện
- Khi ngắn mạch trên đường dây mà máy cắt trên mạch ấy không cắt, thì toàn bộ các máy cắt của nguồn sẽ cắt và cũng dẫn đến mất điện toàn bộ
* Phạm vi sử dụng: Vì nhược điểm trên nên sơ đồ hệ thống một thanh góp không
phân đoạn chủ yếu dùng trong các thiết bị điện công suất nhỏ, không quan trọng, có một nguồn cung cấp và nó còn dùng trong các sơ đồ điện tự dùng của nhà máy điện hoặc trạm biến áp, nhưng trong trường hợp này phải dùng nguồn dự trữ
2 Sơ đồ Hệ thống một thanh góp có phân đoạn :
a Phân đoạn bằnd dao cách ly:
Thanh góp được phân thành nhiều đoạn nhỏ gọi là những phân đoạn và các phân đoạn này được nối với nhau bằng dao cách ly phân đoạn
Thường số phân đoạn bằng số nguồn cung cấp và mỗi một nguồn sẽ được nối vào một phân đoạn, các đường dây được phân bố đều trên các phân đoạn
• Sơ đồ phân đoạn bằng một dao cách ly như hình 3-3a
Bình thường dao cách ly phân đoạn CLpđ có thể đóng hoặc mở, mỗi tình trạng vận hành có ưu - nhược điểm riêng
- Vận hành với dao cách ly phân đoạn đóng:
+ Ưu điểm: Nguồn và phụ tải phân bố đều, cả hai phân đoạn làm việc song song đảm bảo vận hành kinh tế
Trang 21+ Nhược điểm: Khi có ngắn mạch trên một phân đoạn bất kỳ thì tất cả các máy cắt nguồn đều cắt ra, toàn bộ sơ đồ bị mất điện Khi ngắn mạch trên các đường dây thì dòng ngắn mạch sẽ lớn
Ư Thường chế độ vận hành này được áp dụng ở các nhà máy điện
- Vận hành với dao cách ly phân đoạn mở:
+ Ưu điểm: Khi có ngắn mạch trên một phân đoạn nào thì chi có phân đoạn đó bị mất điện, phân đoạn còn lại vẫn làm việc bình thường Hơn nữa khi ngắn mạch trên đường dây thì dòng ngắn mạch sẽ bé hơn nên ta có thể chọn khí cụ điện hạng nhẹ
+ Nhược điểm: Các nguồn và phụ tải làm việc riêng rẽ nên vận hành không kinh tế
Ư Thường chế độ vận hành này được áp dụng ở các trạm biến áp
Khi phân đoạn bằng một dao cách ly (hình 3-3a) thì ta có thể sửa chữa từng phân đoạn hay dao cách ly thanh góp của phân đoạn mà chỉ có phân đoạn đó bị mất điện
Ví dụ: Sửa chữa phân đoạn I
Giả thiết dao cách ly phân đoạn đang đóng, khi đó để sửa chữa phân đoạn I thì ta thực hiện các bước thao tác sau:
- Cắt tất cả các máy cắt mạch đường dây và máy cắt nguồn nối vào phân đoạn I
- Cắt các dao cách ly thanh góp nối vào phân đoạn I
- Cắt dao cách ly phân đoạn CLpđ (Cắt lúc có dòng điện không tải rất nhỏ )
- Thực hiện các biện pháp an toàn để đưa phân đoạn I vào sửa chữa
Ư Lúc này chỉ có phân đoạn I mất điện còn các mạch nối vào phân đoạn II vẫn làm việc bình thường
* Giả sử đang vận hành với dao cách ly phân đoạn đóng thì xuất hiện ngắn mạch trên thanh góp, khi đó bảo vệ rơle sẽ đưa tín hiệu đến cắt tất cả các máy cắt nguồn (MC3và MC4) Ư Toàn bộ sơ đồ bị mất điện Lúc này nhân viên vận hành phải xử lý như sau:
- Cắt tất cả máy cắt của các mạch mà bảo vệ rơle chưa cắt
PĐI
N1
PĐII
N2Hình 3.3a
Trang 22- Cắt tất cả các dao cách ly thanh góp của các mạch đường dây nối vào thanh góp
- Mở dao cách ly phân đoạn CLpđ
- Chỉnh định thời gian tác động của bảo vệ rơle cho các máy cắt nguồn về giá trị nhỏ nhất
- Đóng máy cắt MC1 để xem ngắn mạch có phải trên phân đoạn I không (đúng)
Ư Khôi phục sự làm việc của phân đoạn II:
- Đóng lại máy cắt nguồn nối vào phân đoạn II (phải chỉnh định lại thông số bảo vệ rơle như trường hợp làm việc bình thường)
- Đóng lại các máy cắt mạch đường dây theo thứ tự ưu tiên
Chú ý: Sau khi sửa chữa phân đoạn I xong để khôi phục sự làm việc của phân đoạn
I ta thường cắt tất cả các máy cắt nối vào phân đoạn II rồi mới đóng lại dao cách ly phân đoạn
Tuy nhiên khi sửa chữa dao cách ly phân đoạn thì toàn bộ hai phân đoạn đều mất điện Để khắc phục nhược điểm này ta phân đoạn thanh góp bằng 2 dao cách ly (hình 3-3b) Khi đó, ta có thể sửa chữa từng dao cách ly phân đoạn mà chỉ có một phân đoạn mất điện Ví dụ muốn kiểm tra, sửa chữa dao cách ly phân đoạn I chúng ta thực hiện các bước thao tác sau:
- Cắt tất cả các máy cắt nối vào phân đoạn I (MC1, MC2, MC3)
- Cắt tất cả các dao cách ly thanh góp nối vào phân đoạn I (CL11, CL21, CL51)
- Cắt CLpđ1 (CLpđ1 cắt dòng không tải của phân đoạn I)
- Thực hiện các biện pháp an toàn để sửa chữa
PĐI
N1
PĐII
N2Hình 3.3b
Trang 23Nhược điểm lớn nhất của việc phân đoạn bằng dao cách ly là các dao cách ly phải thao tác có điện mà ở thanh góp không phân đoạn chúng chỉ làm nhiệm vụ cách ly Hơn nữa trong chế độ vận hành với dao cách ly phân đoạn đóng, nếu xảy ra ngắn mạch trên bất kỳ phân đoạn nào đều xảy ra mất điện toàn bộ Để khắc phục nhược điểm này ta phân đoạn thanh góp bằng máy cắt phân đoạn (hình 3-4)
Máy cắt phân đoạn bình thường có thể đóng hoặc mở, đối với thiết bị phân phối ở nhà máy điện thì thường đóng, còn đối với trạm giảm áp thì thường mở Nếu máy cắt phân đoạn thường mở thì phải trang bị thêm thiết bị TĐD (tự động đóng nguồn dự trữ) để tự động đóng trở lại máy cắt phân đoạn MCpđ khi máy cắt của một nguồn nào đó bị mở ra
Khi ngắn mạch trên bất kỳ phân đoạn nào (giả sử phân đoạn I) thì máy cắt phân đoạn và tất cả các máy cắt của nguồn có liên quan trực tiếp với phân đoạn bị sự cố sẽ bị cắt ra (MC5 cắt) Ư Phân đoạn I bị mất điện, còn phân đoạn II vẫn làm việc bình thường, các hộ quan trọng được cung cấp bằng 2 đường dây từ 2 phân đoạn khác nhau vẫn được cung cấp điện còn những đường dây đơn nối vào phân đoạn I bị mất điện
Sau khi sửa chữa phân đoạn I xong, đóng các dao cách ly CLpđ1, CLpđ2, MCpđ, đóng hai dao cách ly hai đầu máy cắt MC5 rồi đóng máy cắt MC5 Cuối cùng đóng tất cả các đường dây nối vào phân đoạn I theo thứ tự ưu tiên
Chú ý: TCắt MC5 = Tcắt MC6 > Tcắt MCpđ ( khi có ngắn mạch trên phân đoạn I thì bảo vệ rơle của 2 máy cắt MCpđ và MC6 đều khởi động nhưng máy cắt phân đoạn cắt trước nên bảo vệ rơle MC6 ngừng khởi động (chưa đưa tín hiệu đi cắt máy cắt MC4 vì vậy phân đoạn II không bị mất điện)
Sau đây xét một sơ đồ cung cấp điện có dự phòng cho các hộ tiêu thụ quan trọng (hình 3-5)
PĐI
N1
PĐII
N2Hình 3-4
Trang 24Ở nhà máy và phụ tải đều dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp được phân đoạn bằng máy cắt Máy cắt MCpđ1 thường đóng, máy cắt MCpđ2 thường mở
Tuy có những ưu điểm trên nhưng sơ đồ hệ thống một thanh góp phân đoạn bằng một máy cắt vẫn còn những nhược điểm sau :
- Khi sửa chữa một phân đoạn nào đó thì các hộ tiêu thụ quan trọng sẽ bị mất nguồn dự trữ, còn các hộ cung cấp bằng 1 đường dây sẽ mất điện hoàn toàn trong suốt thời gian sửa chữa
Khi ngắn mạch trên 1 phân đoạn thì các máy cắt nối vào phân đoạn đó cắt ra nhưng tất cả các nguồn vẫn còn tiếp tục cung cấp cho phân đoạn kia Sơ đồ hình 3-6 được sử dụng rộng rãi ở cấp (6 - 10) KV của các trạm biến áp cỡ lớn đường dây nhiều và thiết bị phân phối ở nhà máy thủy điện nhỏ
3 Sơ đồ hệ thống một thanh góp phân đoạn nối mạch vòng:
Trong thiết bị phân phối cấp điện áp máy phát của các nhà máy nhiệt điện trung tâm
- Khi ngắn mạch tại N2 thì máy cắt MC1 và
MC3 cắt Ư PĐ1 của thanh góp TG2 bị mất
điện hoàn toàn
Để tăng độ tin cậy cung cấp điện ở mạch
máy cắt phân đoạn PĐ2 người ta thường trang
bị thêm thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ
(TĐD), lúc này dưới tác dụng của thiết bị
TĐD máy cắt phân đoạn Mcpđ2 đóng lại Ư
PĐ1 được cung cấp điện từ đường dây D2
- Khi ngắn mạch tại N1 thì máy cắt
MCpđ1 và các máy cắt có liên quan đến
phân đoạn I (PĐI) của thanh góp TG1 bị cắt
ra, lúc này máy cắt phân đoạn hai MCpđ2û tự
động đóng lại
- Khi sửa chữa 1 phân đoạn sẽ mất bớt nguồn
cung cấp Có thể khắc phục bằng cách nối một
nguồn cung cấp vào cả hai phân đoạn bằng hai máy
cắt như hình 3-6 , như vậy sẽ dẫn đến thiết bị phân
phối cồng kềnh, đắt tiền Trong sơ đồ này khi có sự
cố trên nguồn thì cả hai máy cắt của nguồn đó nối
vào 2 phân đoạn đều bị cắt
MC4 MC3
Trang 25- Sơ đồ này là sơ đồ 1 hệ thống thanh góp được phân đoạn bằng máy cắt, trong đó số phân đoạn bằng số nguồn cung cấp và các phân đoạn được nối với nhau qua kháng điện phân đoạn nhằm hạn chế dòng ngắn mạch, còn các đường dây ở cấp điện áp máy phát thường được lấy qua kháng điện đường dây
- Tác dụng của kháng điện đường dây: Nhờ có kháng điện đường dây làm giảm dòng ngắn mạch khi xảy ra ngắn mạch sau kháng mà ta có thể chọn được các khí cụ điện hạng nhẹ (Máy cắt hợp bộ) sau kháng Đồng thời tạo điện áp dư trên thanh góp khi có ngắn mạch trên đường dây sau máy cắt hợp bộ
Để đơn giản sơ đồ và tăng cao độ tin cậy người ta thường dùng kháng điện nhóm hay kháng điện kép Ưu điểm của kháng điện kép là có thể cung cấp cho nhiều đường dây mà đầu nối vào thanh góp điện áp máy phát chỉ có một
- Mạch tự dùng được lấy qua biến áp tự dùng (hoặc qua kháng điện nếu điện áp tự dùng cùng cấp với điện áp máy phát Utd = Uf) Khi số phân đoạn bằng bốn trở lên thường nối các phân đọan thanh góp thành mạch vòng kín (hình 3-7) Tác dụng của việc nối mạch vòng:
- Nhờ nối mạch vòng mà làm giảm sự chênh lệch điện áp giữa các phân đoạn
Ví dụ khi máy phát ở một phân đoạn bất kỳ nghỉ thì phụ tải ở phân đoạn đó sẽ được cung cấp từ hai phía, do đó tổn thất điện áp qua kháng điện sẽ bé và cho phép chọn kháng điện phân đọan có dòng định mức bé hơn trường hợp không nối mạch vòng
- Nhờ nối mạch vòng mà khi có sự cố trên bất kỳ phân đoạn nào thì các máy phát nối vào các phân đoạn còn lại vẫn làm việc song song
Trong sơ đồ nối mạch vòng dòng định mức của kháng điên phân đọan thường chọn bằng (50-60)% dòng định mức của máy phát, còn điện kháng bằng (8-12)%
Trang 26+ Thao tác sửa chữa dao cách ly phân đoạn CL12:
- Cắt tất cả các máy cắt nối vào phân đoạn 2
- Cắt tất cả các dao cách ly nối vào phân đoạn 2
- Cắt dao cách ly CL11
- Thực hiện các biện pháp an toàn để tiến hành sửa chữa dao cách ly CL12 + Sau khi sửa chữa dao cách ly CL12 xong ta khôi phục lại sự làm việc của phân đoạn 2 như sau:
- Mở nối đất an toàn
- Đóng tất cả các dao cách ly đang mở
- Đóng tất cả các máy cắt nối vào phân đoạn 2 ( trừ máy cắt mạch máy phát)
- Đóng máy cắt mạch máy phát cần chú ý đến hoà đồng bộ
+ Khi có ngắn mạch tại N1: Bảo vệ rơle đưa tín hiệu cắt các máy cắt nối vào phân đoạn 3 (Máy cắt đầu đường dây đơn thường không cắt) Lúc này nhân viên vận hành phải xử lý như sau:
- Cắt các máy cắt mạch đường dây mà bảo vệ rơle chưa đưa tín hiệu cắt
- Cắt dao cách ly CLK1
- Đóng các máy cắt nối vào phân đoạn 3
- Đóng máy cắt mạch máy phát F3 (chú ý đến hoà đồng bộ)
- Thực hiện các biện pháp an toàn để sửa chữa sự cố
Nhược điểm của sơ đồ: Vì có mạch vòng nên thiết bị phân phối cồng kềnh, phức
tạp, đắt tiền và khó khăn trong vận hành
Trang 273.4 Sơ đồ Hệ thống hai thanh góp
- Khi xảy ra ngắn mạch trên thanh góp thì toàn bộ các mạch đang làm việc sẽ bị mất điện
- Khi sửa chữa máy cắt của một mạch bất kỳ thì mậch đó bị mất điện trong suốt thời gian sửa chữa
Ư Để khắc phục những nhược điểm này ta dùng sơ đồ hai hệ thống thanh góp như hình sau
Ví dụ : đường dây D1 được bảo vệ bằng MC1; CL1 và CL2 là các dao cách ly thanh góp, CL3 là dao cách ly đường dây
Trang 283 Các chế độ vận hành:
• Bình thường thường sơ đồ vận hành song song trên hai thanh góp: Máy cắt nối đóng, cả hai thanh góp đều có điện và làm việc song song với nhau giống như sơ đồ một hệ thống thanh góp được phân đoạn bằng máy cắt Các mạch nguồn và đường dây được phân bổ đều trên hai HTTG Ví dụ: D1, D3 và nguồn B1 làm việc trên TG1 (các dao cách ly nối vào thanh góp 1 đóng còn các dao cách ly nối vào thanh góp 2 mở) còn D2,D4 và B2 làm việc trên TG2 (các dao cách ly nối vào thanh góp 2 đóng còn các dao cách ly nối vào thanh góp 1 mở)
(khi đó MC1 đóng, CL1 và CL3 đóng còn CL2 cắt, )
• Trong một số trường hợp có thể vận hành trên một thanh góp và thanh góp này gọi là thanh góp làm việc (TGLV), thanh góp còn lại gọi là thanh góp dự trữ ( TGDT) Trong chế độ vận hành này thì máy cắt nối mở, hai dao cách ly mạch máy cắt nối có ít nhất một dao mở, các dao cách ly nối với TGLV đóng còn các dao cách ly nối với TGDT mở Lúc này sơ đồ vận hành như sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn
4 Các thao tác cơ bản: Giả thiết bình thường sơ đồ vận hành song song trên hai
thanh góp: Máy cắt nối đóng, đường dây D1, D3 và nguồn B1 làm việc trên TG1 còn đường dây D2, D4 và B2 làm việc trên TG2
a Thao tác sửa chữa thanh góp TG1: Để sửa chữa hệ thống thanh góp làm việc ta
cần thao tác chuyển tất cả các mạch đang làm việc trên thanh góp này về làm việc trên thanh góp còn lại
(Chuyển toàn bộ các mạch về làm việc trên một thanh góp TG2)
- Khoá nguồn thao tác của MCN để tránh cắt nhầm
- Đóng các dao cách ly thanh góp của các mạch đang làm việc trên TG1 vào TG2
- Cắt tất cả các DCL các mạch nối vào TG1
- Cắt MCN và hai DCL hai bên
- Thực hiện biện pháp an toàn để sửa chữa TG1
b Thao tác sữa chữa dao cách ly thanh góp CL1: Để sửa chữa dao cách ly thì yêu
cầu hai đầu dao cách ly phải không có nghĩa là dao cách ly nối với thanh góp nào thì thanh góp đó phải mất điện
(Chuyển toàn bộ các mạch về làm việc trên một thanh góp TG2)
- Khoá nguồn thao tác của MCN để tránh cắt nhầm
- Đóng các dao cách ly thanh góp của các mạch đang làm việc trên TG1 vào TG2 (trừ dao cách ly mạch đường dây D1)
- Cắt tất cả các DCL các mạch nối vào TG1
- Cắt máy cắt MC1 và dao cách ly CL3
- Cắt MCN và hai DCL hai bên
- Thực hiện biện pháp an toàn để sửa chữa TG1
c Thao tác khôi phục sự làm việc của các mạch khi sự cố trên một thanh góp:
Trang 29Giả sử thanh góp TG1 bị sự cố Các MC của các mạch nối vào TG1 cắt, MCN cắt, TG1 mất điện Phải thao tác chuyển toàn bộ các mạch trước đây làm việc trên TG1 về làm việc trên TG2 theo trình tự sau:
- Cắt tất cả các máy cắt của các mạch đang làm việc trên thanh góp một mà bảo vệ rơle chưa đưa tín hiệu cắt
- Cắt tất cả các dao cách ly thanh góp nối vào TG1
- Đóng các dao cách ly thanh góp của các mạch vào TG2
- Đóng các MCĐ của các mạch vào TG2 theo thứ tự nguồn trước, đường dây sau
- Thực hiện biện pháp an toàn sửa chữa TG1
Ư Như vậy các đường dây làm việc trên TG1 chỉ mất điện trong một khoảng thời gian thao tác để chuyển nó sang làm việc trên TG2
Nếu như ta cho vận hành trên một thanh góp thì khi ngắn mạch trên thanh góp này toàn bộ sơ đồ sẽ bị mất điện Để tránh điều này xảy ra người ta thực hiện các biện pháp:
- Vận hành song song trên hai thanh góp (ở TBPP điện áp ≥ 35KV)
- Phân đoạn thanh góp làm việc như hình dưới (sơ đồ này thường gặp ở các nhà máy điện)
• TGLV được phân thành 2 phân đoạn là PĐ1 và PĐ2 Hai phân đoạn nối với TGDT bằng MCN1 và MCN2 ở vị trí thường cắt
• Bình thường các mạch được phân bổ làm việc trên hai phân đoạn, giống như sơ đồ một HTTG có phân đoạn TGDT bình thường không có điện, nó được dùng để có thể thay thế từng phân đoạn một của TGLV khi cânö sữa chữa
• Khi ngắn mạch trên một phân đoạn, thì phân đoạn đó sẽ mất điện Sau đó ta thao tác chuyển các mạch trước dây làm việc trên PĐ này về làm việc trên TGDT
Trang 30d Sữa chữa máy cắt của một mạch:
Giả sử sơ đồ đang vận hành trên một thanh góp làm việc TGLV Khi sữa chữa máy cắt MC1, có thể thao tác để dùng MCN kết hợp vớiTGDT tạm thời thay thế cho MC1 theo trình tự sau:
− Kiểm tra thanh góp dự trữ
− Thử thanh góp dự trữ bằng điện (đóng hai CL hai bên MCN và đóng MCN)
− Nếu TGDT tốt thì cắt MCN ra
− Cắt MC1 và hai cách ly CL1 và CL3
− Thực hiện biện pháp an toàn để tháo đầu nối của MC1 và lắp cầu nối CN (như hình
vẽ)
− Đóng hai dao cách ly CL3 và CL2
− Đóng máy cắt nối MCN
− Chỉnh định thông số BVRL của MCN cho phù hợp với bảo vệ của đường dây D1
Ư Như vậy khi sửa chữa máy cắt của một mạch nào thì mạch đó phải mất điện trong thời gian khá lâu để thao tác sơ đồ, ta có thể khắc phục nhược điểm này bằng cách lắp thêm dao cách ly CLS Khi đó trình tự thao tác sửa chữa MC1 như sau:
− Kiểm tra thanh góp dự trữ
− Thử thanh góp dự trữ bằng điện (đóng hai CL hai bên MCN và đóng MCN)
− Nếu TGDT tốt thì đóng dao cách ly CLS
− Cắt MC1 và hai cách ly CL1 và CL3
− Thực hiện biện pháp an toàn để tháo đầu nối của MC1
− Chỉnh định thông số BVRL của MCN cho phù hợp với bảo vệ của đường dây D1
CLS
Trang 31Rõ ràng trong quá trình sửa chữa máy cắt đường dây không bị mất điện Tuy nhiên phải lắp thêm dao cách ly CLS cho tất cả các mạch làm cho thiết bị phân phối cồng kềnh đồng thời khi sửa chữa máy cắt sơ đồ phải vận hành trên một thanh góp nếu lúc này xảy
ra ngắn mạch trên thanh góp này Ư mất điện toàn bộ Khắc phục ta dùng sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng
5 Ưu - nhược điểm: Qua phân tích các thao tác cơ bản của sơ đồ ta rút ra được các
ưu nhược điểm của sơ đồ như sau:
• Khôi phục nhanh chóng sự làm việc của sơ đồ khi có ngắn mạch trên thanh góp
• Khi sửa chữa máy cắt của một mạch bất kỳ thì mạch đó chỉ ngừng làm việc trong thời gian thao tác sơ đồ
b Nhược điểm: Dao cách ly phải thao tác lúc có điện
Trang 323.5 Các dạng sơ đồ nối điện đơn giản
Khi số mạch nối với cấp điện áp U = (35 ÷ 220) KV ít thì người ta thường sử dụng
sơ đồ đơn giản Đặc điểm của các dạng sơ đồ này là không xây dựng hệ thống thanh góp cấp điện áp cao, số lượng máy cắt ít thậm chí có khi không cần đặt máy cắt ở cấp điện áp cao cho nên giảm nhiều chi phí về thiết bị điện, vật liệu xây dựng và giá thành thiết bị phân phối, đồng thời thời gian thi công cũng nhanh chóng
1 Dạng sơ đồ bộ máy biến áp - đường dây: Sơ đồ bộ máy biến áp-đường dây là
một trong những dạng sơ đồ đơn giản hoá được sử dụng phổ biến ở các trạm biến áp Trong sơ đồ này các phần tử của bộ được mắc nối tiếp với nhau, không có liên hệ ngang với các bộ khác Khi có hư hỏng ở một phần tử bất kỳ của bộ thì cả bộ đó ngừng cung cấp điện
Xét sơ đồ bộ MBA-ĐD
của các trạm biến áp nối vào
đường dây chính như trên
hình 3-14
- Đường dây D1 và máy biến
áp B1 tạo thành một bộ ( có
đặt máy cắt MC2)ü: Khi ngắn
mạch trên đường dây tại điểm
N1 thì các máy cắt MC1 và
MC2 sẽ cắt dẫn đến mất điện
toàn bộ sơ đồ Khi sự cố máy
biến áp thì MC2 , MC3 sẽ cắt
Hình 3 - 14
Để giảm giá thành chi phí của trạm có thể thay thế máy cắt MC2 phía cao áp của máy biến áp bằng dao cách ly tự động CLtđ (hình b) Trong trường hợp này muốn sửa
chữa máy biến áp thì cắt máy cắt MC3 sau đó cắt dao cách ly tự động Cltđ lúc này
CLtđ chỉ cắt dòng điện không tải của máy biến áp, thao tác này cho phép tùy thuộc vào công suất máy biến áp và cấp điện áp Hiện nay với máy biến áp dùng thép cán nguội, ở cấp điện áp 35KV thì dòng không tải Ikt ≤ 1% Iđm , còn ở cấp điện áp 110KV thì Ikt ≤ 2,5% Iđm Do đó dao cách ly tự động có thể cho phép cắt dòng không tải của các máy biến áp công suất lớn Ví dụ với cấp điện áp (20 ÷ 35)KV khi khoảng cách hai cưcû của dao cách ly tự động Cltđ d=(1,3÷1,5)m thì cho phép cắt dòng từ hoá của máy biến áp co ï công suất nhỏ hơn 40MVA ( máy biến áp TD-40.000/35 có Io=0.65% Iđm=4.3A) Ở cấp điện áp 110KV khi d=2,5 m , quy trình cho phép cắt dòng không tải của MBA đến 80MVA ( TDH-80.000/110 có Ikt =1,5%Iđm=6.3A)
Khi ngắn mạch trong máy biến áp thì bảo vệ rơ le sẽ tác động cắt MC3 sau đó đưa tín hiệu đến cắt MC1 ( Tín hiệu này có thể truyền bằng cáp riêng theo đường dây thông tin hay đường kênh cao tần của cáp cao áp) Sau khi MC1 cắt ra thìï dao cách ly tự động
Trang 33máy cắt MC1 đầu đưòng dây chính sẽ được tự động đóng lại để cung cấp cho các trạm biến áp khác
Việc cắt máy cắt MC1 có thể thực hiện bằng cách khác mà không cần phải có xung
đi cắt MC1 như ở trên Khi này phải dùng dao ngắn mạch NM đặt ở đầu cực của máy biến áp Khi ngắn mạch trong máy biến áp thì bảo vệ rơ le tác động cắt MC3 và đưa tín hiệu đóng dao ngắn mạch NM tạo ngắn mạch nhân tạo giữa đường dây với đất, lúc này dòng ngắn mạch lớn làm cho MC1 sẽ cắt tin cậy Sau đó dao cách ly tự động CLtđ mở ra và thiết bị TĐL tự động đóng trở lại MC1 để cung cấp cho các bộ khác
Việc bố trí dao ngắn mạch tùy theo mạng điện : Trong mạng trung tính cách điện thì phải đặt dao ngắn mạch trên cả hai pha để tạo ngắn mạch hai pha chạm đất, còn trong mạng trung tính trực tiếp nối đất thì chỉ cần đặt ở một pha để tạo ra dạng ngắn mạch một pha
Muốn đóng máy biến áp trở lại ta thao tác như sau :
- Đóng dao CL1 ở phía cao áp và đóng dao cách ly CL2 phía hạ áp
- Đóng dao cách ly tự động CLtđ
- Đóng máy cắt MC3
Dao cách ly CL1 dùng để sửa chữa dao cách ly tự động Cltđ
Cần lưu ý là dao cách ly tự động không cần đặt nếu trạm biến áp là trạm cụt
2 Sơ đồ cầu:
B2 B1
SƠ ĐỒ CẦU NGOÀI
Sơ đồ này có số máy cắt ít hơn só
mạch nhưng độ tin cậy cung cấp điện
vẫn cao, được sử dụng tại các trạm có
hai đường dây và hai máy biến áp, thực
chất là hai bộ đường dây - máy biến áp
có liên hệ ngang bằng cầu nối dùng
máy cắt điện
Trong sơ đồ cầu máy cắt có thể đặt
về phía đường dây hoặc về phía máy
biến áp, tuỳ thuộc vào vị trí máy cắt
mà ta có hai loại sơ đồ cầu: Sơ đồ cầu
trong và sơ đồ cầu ngoài
a Sơ đồ cầu ngoài: Là sơ đồ cầu
có đặt máy cắt về phía máy biến áp
Trong sơ đồ này ở phía máy biến áp
B1, B2 được bố trí hai máy cắt MC3 và
MC4, còn ở các mạch đường dây chỉ
Trang 34bố trí dao cách ly Cl7, CL8 Ơí mạch cầu nối ta đặt máy cắt MC5 ngoài ra còn có cầu
dao cách ly CL5 và CL6 được sử dụng khi sửa chữa MC5
- Chế độ làm việc bình thường thì máy cắt MC5 thường đóng, Cl5 và CL6 mở (hoặc 1 đóng, một mở) Để sửa chữa MC5 trước tiên ta phải đóng CL5 và CL6 rồi mới cắt máy cắt MC5 và hai dao cách ly hai đầu máy cắt rồi thực hiện các biện pháp an toàn để đưa MC5 ra sửa chữa
+ Khi sự cố hay sửa chữa một máy biến áp hoặc máy cắt mạch máy biến áp thì hai đường dây vẫn làm việc song song
Ví dụ: Khi muốn sửa chữa máy biến áp B1
- Cắt máy cắt MC1 và MC3
- Mở hai dao cách ly hai đầu MC1 và MC3
- Thực hiện các biện pháp an toàn để sửa chữa máy biến áp B1
Lúc này nguồn N2 sẽ cung cấp cho cả hai đường dây qua máy biến áp B2
+ Khi xảy sự cố hoặc cần sửa chữa đường dây: Giả sử sửa chữa đường dây D1
- Cắt các máy cắt MC3 và MC5 Ư máy biến áp B1 tạm thời ngừng cung cấp điện
- Mở dao cách ly CL7 Ư Đường dây D1 hoàn toàn bị cách ly
- Đóng hai máy cắt MC3 và MC5 trở lại để 2 máy biến áp B1, B2 cung cấp điện cho đường dây D2
- Thực hiện các biện pháp an toàn để sửa chữa đường dây D1
Sau khi sửa chữa xong muốn đóng lại đường dây D1 thì phải thao tác như sau:
- Tháo nối đất an toàn
- Cắt máy cắt MC3 và MC5
- Đóng lại dao cách ly CL7
- Đóng lại các máy cắt MC3 và MC5
Ư Phạm vi sử dụng: Trong sơ đồ cầu ngoài để thao tác đóng cắt một máy biến áp đơn giản hơn nhiều so với đóng cắt một đường dây Vì vậy sơ đồ này được sử dụng ở những trạm biến áp có đồ thị phụ tải thay đổi nhiều, tại những giờ phụ tải cực tiểu sẽ cắt bớt một máy biến áp nhằm giảm tổn thất điện năng và các đường dây nối vào trạm có chiều dài bé xác suất sự cố nhỏ
b Sơ đồ cầu trong: Là sơ đồ cầu có đặt máy cắt về phía đường dây Trong sơ đồ này
mỗi đường dây được bảo vệ bằng một máy cắt riêng còn cao áp máy biến áp không dùng máy cắt mà dùng dao cách ly Ơí mạch cầu nối ta đặt máy cắt MC5 ngoài ra còn có cầu dao cách ly CL5 và CL6 được sử dụng khi sửa chữa MC3, MC4, MC5
- Chế độ làm việc bình thường thì máy cắt MC5 thường đóng, Cl5 và CL6 mở (hoặc một đóng, một mở)
- Khi có sự cố hoặc cần sửa chữa đường dây: Giả sử cần sửa chữa đường dây D1
+ Cắt MC3
+ Cắt hai dao cách ly hai đầu MC3
+ Thực hiện các biện pháp an toàn để sửa chữa đường dây D1
Trang 35Lúc này các máy biến áp B1 và B2 vẫn làm việc bình thường cung cấp điện cho đường dây D2
- Khi xảy ra sự cố trong máy biến áp B1: MC1, MC3, MC5 cắt ra Ư Đường dây D1 bị mất điện Để khôi phục lại sự làm việc của đường dây D1 nhân viên vận hành phải cắt dao cách ly CL1 sau đó đóng lại máy cắt MC3 và MC5 rồi thực hiện các biện pháp
an toàn để sửa chữa máy biến áp B1
- Khi cần sửa chữa máy biến áp B1: Cắt máy cắt MC1 sau đó mở dao cách ly CL1, như vậy CL1 phải cắt dòng không tải của máy biến áp nên ta cần phải kiểm tra khả năng cắt của dao cách ly CL1 theo điều kiện: Icdcl ≥ I0 Nếu không thoả mãn thì ta phải thao
tác như khi sự cố máy biến áp
Ư Phạm vi sử dụng: Trong sơ đồ cầu trong việc thao tác đóng cắt đường dây đơn giản hơn nhiều so với việc đóng cắt một máy biến áp vì vậy sơ đồ được sử dụng ở những trạm BA ít đóng cắt máy biến áp có ĐTPT bằng phẳng, đường dây dài, xác suất sự sự cố lớn
Trong cả hai sơ đồ cầu cách ly CL5-CL6 được dùng khi sửa chữa hoặc kiểm tra bất kỳ một trong 3 máy cắt: MC3, MC4, MC5 Ơí chế độ vận hành bình thường 2 dao cách ly này: 1 đóng, 1 mở Muốn sửa chữa máy cắt (MC3):
+ Đóng dao cách ly đang mở
+ Cắt MC3 cần sửa chữa mở các dao cách ly lắp kèm theo với MC3
B2 B1
MC4
Trang 36+ Thực hiện các biện pháp an toàn để sửa chữa MC3
Lức này MC4 sẽ bảo vệ cho cả hai đường dây D1 và D2, lúc này nếu ngắn mạch trên đường dây D1 hoặc D2 thì MC2 sẽ cắt làm mất điện toàn bộ
- Muốn sửa chữa MC5 :
+ Đóng dao cách ly CL5, CL6
+ Mở MC5 và hai dao cách ly hai đầu
+ Thực hiện các biện pháp an toàn để tiến hành sửa chữa
Lúc này nếu xảy ra ngắn mạch trên bất kỳ đường dây nào thì cả hai máy cắt MC3 và MC4 đều cắt dẫn đến mất điện toàn bộ
Trang 373.6 Sơ đồ đa giác
Đặc điểm sơ đồ: Số máy cắt bằng số mạch bằng số cạnh của đa giác nhưng mối một mạch lại được bảo vệ bằng hai máy cắt do đó có thể lần lượt sửa chữa các máy cắt mà không bị mất điện
- Ưu điểm: mặc dù mỗi một mạch được bảo vệ bằng hai máy cắt nhưng số máy cắt vẫn bằng số mạch nên giá thành thiết bị phân phối sẽ giảm
- Trong sơ đồ đa giác các máy cắt nối với nhau thành mạch vòng nên còn gọi là sơ đồ vòng, sơ đồ đa giác đơn giản nhất là sơ đồ tam giác
a Sơ đồ tam giác :
Lúc này đường dây D1 vẫn được bảo vệ bằng máy cắt MC3
Nhận Xét: Trong sơ đồ này dao cách ly chỉ dùng để tạo khoảng cách an toàn đồng thời khi cần kiểm tra sửa chữa máy cắt không phải thao tác sơ đồ nhiều nên sơ đồ có độ tin cậy cao
Nhược điểm: Khi sửa chữa máy cắt mạch vòng bị hở nếu lúc này nếu ngắn mạch xảy ra trên đường dây D2 thì máy cắt MC2 sẽ cắt Ư sơ đồ sẽ ngừng làm việc
- Ngắn mạch trên đường dây D1 hoặc sửa chữa D1 yêu cầu phải cắt MC1 và MC3 sau đó mở dao cách ly CL1, để duy trì máy cắt dự trữ ta cho đóng lại MC1 và MC3
- Nếu ngắn mạch trên đường dây D1 mà một trong hai máy cắt MC1 hoặc MC3 không cắt Ư mất điện toàn bộ Đây là nhược điểm lớn của sơ đồ bảo vệ bằng hai máy cắt, để khắc phục ta phải thường xuyên kiểm tra máy cắt mà trong sơ đồ này việc kiểm tra máy cắt được thực hiện dễ dàng
MC3
MC2 MC1
D2 D1
N
SƠ ĐỒ TAM GIÁC
- Được sử dụng khi có 3 mạch (1 nguồn và hai
phụ tải)
- Mỗi máy cắt tạo thành một cạnh của tam giác
còn các đường dây và nguồn nối vào các đỉnh
của tam giác
- Vận hành bình thường: Các dao cách ly và
máy cắt ở vị trí đóng, mỗi mạch được bảo vệ
bằng hai máy cắt (Đường dây D1 được bảo
vệ bằng hai máy cắt MC1 và MC3)
- Ưu điểm: Có thể lần lượt kiểm tra sửa chữa
từng máy cắt một mà không có mạch nào bị
mất điện
Ví dụ: Kiểm tra máy cắt MC1: Cắt máy cắt
MC1, mở dao cách ly hai đầu máy cắt MC1
và thực hiện các biện pháp an toàn để đưa
máy cắt MC1 ra kiểm tra
Trang 38Ư Ưu điểm: Độ tin cậy cao, tiết kiệm được máy cắt nên kinh tế (Khi sửa chữa máy cắt thao tác đơn giản không bị mất điện)
-Nhược điểm:
+ Không thể tăng thêm số mạch
+ Phải chọn dòng làm việc định mức của máy cắt theo điều kiện làm việc cưỡng bức khi sửa chữa một máy cắt
+ Bảo vệ rơle phức tạp vì phải bảo vệ cho mạch vòng
b Sơ đồ tứ giác: Sơ đồ tứ giác là một dạng của sơ đồ đa giác có 4 máy cắt dùng để
bảo vệ cho 4 mạch Mỗi một mạch được bảo vệ bằng hai máy cắt nên khi sửa chữa kiểm tra một máy cắt bất kỳ thì không bị mất điện
- Muốn kiểm tra sửa chữa MC1:
+ Cắt máy cắt MC1, mở hai dao cách ly hai đầu máy cắt MC1
+ Thực hiện các biện pháp an toàn để sửa chữa
Ư Mạch vòng bị hở
- Muốn kiểm tra đường dây D1:
+ Cắt máy cắt MC1 và MC2 rồi mở dao cách ly CL1
SƠ ĐỒ TỨ GIÁC
D1
MC2
N1 B1
CL
B2
N2 CL4
Trang 39- Sửa chữa máy biến áp B1 ( SV tự thực hiện)
Chú ý: Phải cắt các máy cắt và dao cách ly phía hạ áp máy biến áp B1, nếu B1 nối
với máy phát thì phải dừng máy phát trước khi thực hiện các biện pháp an toàn như nối đất
* Ưu điểm: Sơ đồ đơn giản, ít máy cắt Ư kinh tế , dễ dàng sửa chữa kiểm tra máy
cắt
* Nhược điểm:
+ Nếu ngắn mạch trên một mạch nào đó ví dụ đường dây D1 mà một trong hai máy cắt MC1 hoặc MC2 không cắt, chẳng hạn MC2 không cắt thì MC4 cắt Ư B1 ngừng làm việc, để khắc phục phải thường xuyên kiểm tra máy cắt
+ Phải chọn dòng làm việc định mức của máy cắt theo điều kiện làm việc cưỡn bức khi sửa chữa một máy cắt
+ Bảo vệ rơle phức tạp vì phải bảo vệ cho mạch vòng
Ư Được sử dụng rộng rãi ở các cấp điện áp 110 KV trở lên nhất là ở các trạm 500KV
Trang 403.7.Sơ đồ Hệ thống một thanh góp có thanh góp vòng
Sơ đồ 1 hệ thống thanh góp có nhược điểm là khi sửa chữa máy cắt của 1 mạch bất kỳ thì mạch đó phải mất điện trong suốt thời gian sửa chữa, để khắc phục nhược điểm này người ta sử dụng sơ đồ 1 hệ thống thanh góp có TGV, sơ đồ này được sử dụng rộng rãi ở cấp điện áp ≥ 35KV
1 Mô tả sơ đồ: Trong sơ đồ này hệ thống thanh góp được phân thành hai phân đoạn
bằng MCpđ Mỗi phân đoạn liên lạc với TGV qua 1 mạch máy cắt vòng
- Máy cắt vòng MCV1 (hoặc MCV2) được nối với hệ thống thanh góp (HTTG) làm việc qua dao cách ly CLV1 (CLV3) và nối với thang góp vòng qua dao cách ly CLV2 (CLV4)
- Các mạch đường dây và máy biến áp nối với HTTG làm việc qua 2 dao cách ly: Một dao cách ly thanh góp và một dao cách ly đường dây hoặc máy biến áp (giống như sơ đồ một hệ thống thanh góp) và được nối với thanh góp vòng (TGV) qua DCL vòng
- Phân đoạn của HTTG làm việc liên lạc với nhau qua máy cắt phân đoạn (MCpđ) và hai DCL: CLpđ1 và CLpđ2
Ư Ta thấy sơ đồ này về cơ bản giống sơ đồ hai HTTG nhưng có thêm mạch MCV