MÁY cắt KHÔNG KHÍ và bảo vệ TRẠM PHÂN PHỐI của NHÀ máy THỦY điện hòa BÌNH

Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt không khí 110 kv: CHƯƠNG III: CÁC THIẾT BỊ VÀ NGUYÊN TẮC BẢO VỆ TRONG TRẠM PHÂN PHỐI CỦA NHÀ MÁY I.. Để tìm hiểu sâu hơn về các loại máy cắt điện thư

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG I: MÁY CẮT ĐIỆN VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

I Khái niệm

II Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy cắt điện:

CHƯƠNG II: MÁY CẮT ĐIỆN KHÔNG KHÍ

I Đặc điểm, cấu tạo

II Nguyên lý làm việc :

III Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng :

IV Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt không khí 110 kv:

CHƯƠNG III: CÁC THIẾT BỊ VÀ NGUYÊN TẮC BẢO VỆ TRONG TRẠM

PHÂN PHỐI CỦA NHÀ MÁY

I Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của các trang thiết bị trong trạm biến áp

II Hệ thống đo lường, bảo vệ trạm biến áp 220/110/35

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: LÊ HẢI SÂM

SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN XUÂN LỰC, MSSV: 20111773

LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là nguồn năng lượng quan trọng trong sản xuất và sinh hoạt Nó

có ưu điểm là dễ sản xuất và truyền tải Trong quá trình truyền tải phải sử dụng điện áp cao, vì thế vấn đề đóng cắt và bảo vệ mạch điện cao áp nảy sinh, người ta

đã dùng các loại máy ngắt Máy cắt ngắt mạch điện một cách tự động khi hệ thống

có sự cố và ngắt mạch điện khi muốn nâng cấp và sửa chữa hệ thống điện

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, máy cắt điện được sản xuất ngày một nhỏ hơn, nhẹ hơn và làm việc tin cậy hơn Để tìm hiểu sâu hơn về các loại máy cắt điện thường dùng trong thực tế, nhóm em xin trình bày về nội dung đề tài :

MÁY CẮT KHÔNG KHÍ VÀ BẢO VỆ TRẠM PHÂN PHỐI CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN HÒA BÌNH.

CHƯƠNG I: MÁY CẮT ĐIỆN VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN

I Khái niệm

1 Công dụng:

Máy cắt điện là một loại khí cụ điện cao áp, dùng để đóng cắt mạch điện cao

áp tại chỗ hoặc từ xa, khi lới điện đang vận hành bình thường, không bình thường, hoặc khi bị sự cố ngắn mạch trong hệ thống điện

2 Ký hiệu máy cắt điện trên sơ đồ mạch:

3 Phân loại máy cắt điện:

a Phân loại theo cấu tạo: gồm:

- Máy cắt một hớng và máy cắt nhiều hớng

- Máy cắt một buồng dập hồ quang và máy cắt nhiều buồng dập hồ quang trên cùng một pha

- Máy cắt có lò xo tích năng và máy cắt không có lò xo tích năng

b Phân loại theo vị trí lắp đặt:

- Máy cắt lắp đặt trong nhà

- Máy cắt lắp đặt ngoài trời, phải chịu khí hậu khắc nghiệt, chống được ăn mòn hoá học

c Phân loại theo phơng pháp dập tắt hồ quang:

- Máy cắt điện nhiều dầu không có buồng dập tắt hồ quang

- Máy cắt điện nhiều dầu có buồng dập tắt hồ quang.

- Máy cắt điện không khí

- Máy cắt điện ít dầu

- Máy cắt điện khí SF6

- Máy cắt điện tự sinh khí

- Máy cắt điện chân không

- Máy cắt điện từ (dập tắt hồ quang bằng từ trờng)

4 Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của máy cắt điện:

- Máy cắt điện phải có khả năng cắt tự động , thời gian cắt bé (cắt nhanh) tránh được hồ quang cháy phục hồi

- Độ tin cậy cao : khi đóng cắt không được gây cháy nổ và các hiện tượng hỏng khác

- Phải có khả năng đóng cắt một số lần nhất định phải đưa ra bảo dưỡng, sữa chữa

- Kích thước gọn, trọng lượng nhẹ, kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt, dễ vận hành, giá thành hợp lý An toàn khi cắt (không gây cháy nổ, không gây quá điện áp khi cắt)

II Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy cắt điện:

vận hành an toàn (còn được gọi là điện áp danh định của máy cắt)

vận hành lâu dài, nhưng vẫn đảm bảo giữ nhiệt độ các bộ phận của máy cắt thấp hơn nhiệt độ cho phép

điện ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần mà máy cắt có thể cắt được an toàn

d Dòng điện đóng định mức: Idđm trong vận hành có trường hợp máy cắt đóng lúc mạch điện đang bị ngắn mạch (đóng lặp lại) Khả năng đóng của máy cắt khi mạch điện đang ngắn mạch, được đặc trưng bởi Idđm là dòng điện ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần lớn nhất chạy qua máy cắt, nó có thể đóng vào mà không làm hư hỏng máy cắt S dm 3 *I dm*U dm

mà lực điện động do nó sinh ra không làm hư hỏng máy cắt

nhất không thay đổi theo thời gian, chạy qua máy cắt mà không làm nhiệt độ của máy cắt tăng quá trị số cho phép

khiển cắt có điện, đến khi hồ quang bị dập tắt hoàn toàn

Tc = ttruyền động + tkhử ion

h Vị trí lắp đặt máy cắt điện:

CHƯƠNG II MÁY CẮT ĐIỆN KHÔNG KHÍ

I Đặc điểm, cấu tạo

1 Tiếp xúc tĩnh

2 Tiếp xúc động

3 Buồng dập hồ quang

4 Pít tông

5 Xi lanh

6 Cực bắt dây ra tải

7 Tiếp xúc lăn

8 Cực bắt dây tới nguồn

9 Lỗ van xả khí

10 Nắp quy lát

K1 van cắt

K2 van đóng

Hình 4 Máy cắt điện không khí

Ở loại máy cắt này điều khiển truyền động và dập tắt hồ quang điện dùng không khí đã sấy khô lọc sạch nén ở áp suất cao ( từ 20 đến 40 at ) ) dùng để thổi

hồ quang và thao tác cắt máy vì vậy máy cắt loại này được gọi là máy cắt không khí hay máy cắt khí nén Do không cần thời gian tạo ra sản phẩm khí như ở các loại máy cắt dầu nên quá trình dập hồ quang rất nhanh Thời gian cắt khoảng 0,17, công suất cắt có thể đạt tới 15000MVA

II Nguyên lý làm việc :

Nếu máy cắt ở vị trí đóng thì van K2 mở, van K1 đóng, tiếp xúc động 2 đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh 1, đèn tín hiệu báo màu đỏ, dòng điện từ nguồn qua cực bắt dây 6 ra tải Khi có tín hiệu cắt từ rơle hoặc khoá điều khiển, van K1 sẽ mở khí nén áp suất cao vào ngăn trên của xilanh đẩy pittông 4 chuyển động xuống phía dới kéo tiếp xúc động 2 rời khỏi tiếp xúc tĩnh 1 Hồ quang phát sinh giữa hai đầu tiếp xúc động và tĩnh đợc khí nén áp suất cao thổi trực tiếp dập tắt, sản phẩm khí cháy thoát ra ngoài qua lỗ 9 Khi đóng máy cắt, van K2 mở khí nén áp suất cao vào ngăn

xilanh đẩy pitông 4 chuyển động lên trên đa tiếp xúc động đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh Không khí nén khô và sạch được nén với áp suất cao thổi hồ quang và thao tác cắt

Nguyên lý kết cấu của máy cắt rất đa dạng phụ thuộc vào điện áp ,dòng điện định mức , phương thức truyền khí nén vào bình cắt và trạng thái tiếp điểm sau khi cắt

III Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng :

-Ưu điểm chính của máy cắt loại này là khả năng cắt lớn , có thể cắt dòng

điện tới 100 KA , thời gian cắt bé , có tuổi thọ cao , không gây nổ

-Nhược điểm là cồng kềnh vì phải có thêm hệ thống sấy, lọc và nén khí, nên

mặt bằng lắp đặt đòi hỏi phải đủ lớn Khi đóng cắt vẫn gây tiếng ồn lớn, giá thành còn cao Loại máy cắt này chỉ thích hợp lắp đặt ở những trạm hoặc nhà máy điện

có nhiều máy cắt không khí giống nhau dùng chung một hệ thống lọc, sấy và nén khí, mới có hiệu quả kinh tế, do đó loại máy cắt này có phạm vi sử dụng chưa rộng rãi

IV Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt không khí 110 kv:

Trên hình bên trình bày sơ đồ điều khiển ba pha của máy cắt không khí 110kv

có kiểm tra mạch đóng cắt bằng ánh sáng dùng khóa điều khiển KCBФ và bộ khóaФ và bộ khóa chống đóng cắt nhiều lần

Các nam châm đóng ba pha của máy cắt CđA, CđBФ và bộ khóa, CđC được mắc nối tiếp với nhau Trong mạch này người ta mắc nối tiếp ba tiếp điểm phụ thường đóng MCA, MCBФ và bộ khóa,

MCC của cả bap ha để không cho phép máy cắt đóng khi có hỏng hóc trong bất kì một pha nào Đèn tín hiệu chỉ vị trí căt ĐC cũng là đèn báo tín hiệu đứt dây mạch đóng như đã xét ở trên Các nam châm căt CCA, CCBФ và bộ khóa, CCC cũng được mắc nối tiếp nhau trong mạch cắt, nhưng các tiếp điểm phụ thường mở của bap ha lại nối song song nhau để đảm bảo cắt tất cả các pha ngay cả trong trường hợp có một vài đầu tiếp xúc bị hỏng Đèn ĐĐ vừa làm nhiệm vụ chỉ vị trí đóng của máy cắt, vừa làm nhiệm vụ kiểm tra mạch cắt

Áp lực không khí nén trong các bình chứa của máy cắt được kiểm tra nhờ role

áp lực RP, tiếp điểm của nó mở ra khi áp lực khí nén nhỏ hơn cho phép và làm cho cuộn dây của role trung gian kiểm tra ap lực RG2 hở mạch, tiếp điểm thường mở

1RG2 của role này mở ra và làm hở mạch điều khiển, tiếp điểm thường đóng 2RG2

đóng lại để báo tín hiệu áp lực thấp nhờ đèn ĐP Nếu áp lực giảm trong thời gian thao tác, các thao tác vẫn được tiếp tục cho đến cuối quá trình nhờ tiếp điểm 1RG2

có thời gian mở chậm

Đóng máy cắt bằng tay được hực hiện nhờ cặp tiếp điểm 11 của KĐK và tự động bằng tiếp điểm RTĐ của thiết bị tự động đóng lại TĐL hoặc tự động đóng nguồn dự phòng TĐD

Cắt máy cắt bằng tay được thực hiện nhờ đầu tiếp xúc 12 của khóa điều khiển

và tự động nhờ tiếp điểm của role bảo vệ RBФ và bộ khóaV và 3 tiếp điểm 3RG1 của role trung gian RG1. Khi đóng máy cắt đúng vào lúc có ngắn mạch trong mạng điện, bảo vệ role RBФ và bộ khóaV tác động làm cho RG1 có điện, tiếp điểm thường đóng 2RG1 mở ra đảm bảo cho máy cắt không khí đóng trở lại được, tiếp điểm 1RG1 đóng lại để giữ cho cuộn dây RG1 có điện cho đến khi KĐK không ở vị trí đóng Đ1 nữa

Các tiếp điểm phụ thường đóng MCA, MCBФ và bộ khóa, MCC của bap ha trong mạch tín hiệu sự cố âm thanh được nối song song với nhau, do vậy sẽ có tín hiệu khi cắt sự

cố dù chỉ 1 pha

Trong mạch tín hiệu một pha không làm việc ( tức không đóng hoặc không cắt ), người ta dung 2 nhóm các đầu tiếp xúc phụ của máy cắt nối tiếp nhau Một nhóm đóng khi máy cắt đóng, nhóm khác đóng khi máy cắt mở Nếu cả 3 pha đều đóng hoặc đều mở, mạch bị hở và đèn không sang, khi có hỏng hóc nào đó một hoặc hai pha không đóng cắt được, một hay hai đầu tiếp xúc phụ trong mỗi nhóm sẽ có các đầu tiếp xúc đóng lại, mạch nối kín và có tín hiệu đèn

Điện trở R trong mạch của các đèn để hạn chế dòng mạch nam châm đóng và cắt khi có ngắn mạch trong bản thân đèn

CHƯƠNG III CÁC THIẾT BỊ VÀ NGUYÊN TẮC BẢO VỆ TRONG TRẠM

PHÂN PHỐI CỦA NHÀ MÁY

I Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của các trang thiết bị trong trạm biến

áp

 Nhà máy có 8 tổ máy được ghép thành 4 khối và qua 4 lộ đường dây đưa vào trạm biến áp Có tất cả 7 lộ 220 KV

- Đường dây 274, 275, 276 đi BФ và bộ khóaaLa

- Đường dây 273 đi Chèm

- Đường dây 272 đi Sóc Sơn

- Đường dây 271 đi Ninh BФ và bộ khóaình

- Đường dây 270 đi Thanh Hóa

Trong đó đường dây 271 và 270 là dây phân pha có vòng đẳng thế làm điện trường phân bố đều hơn, giảm tổn thất vầng quang

- Có 1 lộ 220kv cấp điện cho trạm biến áp 500kv

- Có 3 lộ 110kv: đường day 171,172 cung cấp điện cho tỉnh Hòa BФ và bộ khóaình

- Đường dây 173 cung cấp điện cho Mộc Châu, Sơn La

Trạm phân phối 220/110/35kv, Thủy điện Hòa BФ và bộ khóaình làm nhiệm vụ:

- Cung cấp điện lên các đường dây 220kv và 110kv, cung cấp cho hệ thống điện miền BФ và bộ khóaắc

- Cung cấp điện cho hệ thống tự dung thủy điện Hòa BФ và bộ khóaình, qua máy biến

áp tự ngẫu TD61, TD62

 Máy cắt điện của các lộ đường dây và trạm:

Máy cắt có nhiệm vụ chủ yếu là tách rời phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống để đảm bảo an toàn cho hệ thống và thiết bị, tùy thuộc vào mức độ yêu cầu cung cấp điện và lưới điện cụ thể mà người ta lựa chọn loại máy cắt cho thích hợp yêu cầu chung là là máy cắt phải tác dộng đúng , kịp về thòi gian và còn phải đảm bảo chi tiêu về kinh tế

Máy cắt sử dụng chủ yếu là máy cắt không khí của Nga, truyền động

va dập hồ quang bằng không khí nén Trong trạm có 1 phân xưởng san xuất khí nén để cung cấp cho các máy cắt không khí, máy cắt có trang bị đồng hồ kiểm tra áp lực khí, có hệ thống tự động duy trì áp lực khí trong bình nén Máy cắt không khí có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ Khi cắt

tiếp điểm chính mở trước sau đó tiếp điểm phụ mở sau, hồ quang phát sinh

sẽ bị dập tắt bởi không khí nén Khi đóng thì tiếp điểm chính đóng sau khi tiếp điểm phụ đã đóng Sau mỗi lần tác động không khí nén thoát ra ngoài

và phải nạp khí nén vào máy cắt với một trị số áp lực cần thiết

 Một số thông số kĩ thuật chính của máy cắt trong nhà máy thủy điện Hòa

BФ và bộ khóaình: + Số hiệu về điện:

- Điện áp định mức 245 KV

- Tần số định mức 50 Hz

- Dòng điện định mức 3150 A

- Dòng cắt ngắn mạch định mức 40 KA

- Dòng ngắn mạch ổn định động 100 KV

- Thời gian ngắn mạch định mức 3 s

+ Thời gian thao tác:

- Thời gian thao tác nhỏ nhất 80 ms

- Thời gian dập hồ quang 19 ms

- Thời gian cắt hoàn toàn 60 ms

- Thời gian đóng cắt 10 ms

- Thời gian thao tác sau khi cắt 281 ms

- Dao cách ly

Các dao cách ly dung để thao tác đóng cắt mạch không có dòng điện với điện áp định mức tương ứng đồng thời để tiếp điện cho các mạch đã được cắt điện bằng các cầu dao tiếp điện cắt cố định

I Hệ thống đo lường, bảo vệ trạm biến áp 220/110/35

 BФ và bộ khóaảo vệ máy biến áp tự dùng TD-61, TD-62 (35/6.3 KV)

BФ và bộ khóaảo vệ so lệch máy biến áp: được sử dụng để chống tất cả các dạng ngắn mạch và hư hỏng bên trong máy biến áp Vùng tác động của bảo vệ được xác định bởi các máy biến dòng điện đặt ở đầu sứ 35 KV của máy biến áp và ở phía 6 KV trong các ngăn N-8 (N-1) của KPY-6KV; VPY-220KV BФ và bộ khóaảo vệ tác động không có duy trì thời gian đi cắt máy cắt 220KV, máy cắt 110KV, máy cắt 6 KV, khởi động sơ đồ YPOBФ và bộ khóa, cấm TA/7BФ và bộ khóa các máy cắt 220, 110, đồng thời khởi động cứu hỏa cho máy biến áp

BФ và bộ khóaảo vệ role hơi của máy biến ap: BФ và bộ khóaảo vệ chống các hư hỏng bên trong thùng dầu máy biến áp kéo theo sự xuất hiện khi role hai cặp tiếp điểm, tác động đi báo tín hiệu và cắt máy

BФ và bộ khóaảo vệ quá dòng điện khởi động theo điện áp thấp: bảo vệ được coi là bảo vệ dự phòng cho các bảo vệ chính của máy biến áp, bảo vệ tác động chống mọi dạng ngắn mạch bên trong và bên ngoài máy biến áp và thực hiện bằng hai role dòng điều khiển PCT-13 đặt trên 2 pha A và BФ và bộ khóa đầu tới các máy biến áp dòng lắp sẵn ở phía 35 KV của máy biến áp AT-2 Để tang độ nhạy cho bảo vệ khi xuất hiện ngắn mạch đối xứng và không đối xứng, việc khởi động bảo vệ được thực hiện qua bộ role điện áp thứ tự nghịch và role điện áp thấp đấu tới các máy biến điện áp đo lường ở ngăn

14 của KPY-6KV/OPY BФ và bộ khóaảo vệ tác động duy trì theo 2 cấp:

Cấp 1: đi vào máy cắt dầu 6kv

Cấp 2: đi cắt máy cắt 220,110kv của máy biến áp tư ngẫu đồng thời khởi động YPOBФ và bộ khóa các máy cắt 220, 110 kv cấm TA/7BФ và bộ khóa các máy cắt 220,110kv

BФ và bộ khóaảo vệ tránh quá tải ở phía 6kv: bảo vệ được thực hiện nhờ môt role dòng điện đấu tới máy biến dòng đặt ở phía 6kv BФ và bộ khóaảo vệ tác động có duy trì thời gian đi bỏ tín hiệu, khi bảo vệ làm việc tín hiệu còn bài tác động báo quá tải máy biến áp tự dùng TD61

 BФ và bộ khóaảo vệ máy biến áp tự ngẫu AT-2-ATĐ YTH-63000/220

BФ và bộ khóaảo vệ so lệch thanh dẫn được đấu tới máy biến dòng đặt ngoài ở phía 220kv mạch Es và máy biến dòng lắp sẵn trong máy biến áp và đó cũng chính là vùng tác động, giói hạn bảo vệ so lệch thanh dẫn bảo vệ so lệch thanh dẫn sẽ tác đông trong mọi dạng ngăn mạch

BФ và bộ khóaảo vệ role hoi của máy biến áp tự ngẫu được thực hiện nhờ role hơi KSG-1 Và được sử dụng cho máy biến áp tự ngẫu tránh các hư hỏng bên trong gồm 2 cấp:

- Cấp 1: khi xuất hiện hơi nhẹ trong thùng máy biến áp tự ngẫu, cấp 1 của bảo vệ role hơi sẽ làm việc có báo tín hiệu trước

- Cấp 2: khi xuât hiện lượng hơi lớn và làm cho dầu trào ra, role bảo vệ

sẽ tác động không duy trì thời gian

BФ và bộ khóaảo vệ so lệch máy biến áp tự ngẫu, bảo vệ có công dụng bảo vệ tránh các hư hỏng bên trong máy biến áp BФ và bộ khóaảo vệ được đấu tới các máy biến dòng điện đặt sẵn ở phía 220,110,35kv

BФ và bộ khóaảo vệ dòng điện thứ tự nghịch tránh ngắn mạch không đối xứng, bảo

vệ được coi là bảo vệ dự phòng cho các bảo vệ chính của máy biến áp tự ngẫu

BФ và bộ khóaảo vệ quá dòng có khỏi động theo điện áp thấp, bảo vệ được trang bị

để cắt các ngắn mạch bên ngoài giữa các pha và làm bảo vệ dự phòng cho các bảo vệ chính của máy biến áp tự ngẫu bảo vệ được thực hiện bằng 1 role trên cơ sở của role điên đấu tới máy biến dòng ở pha A trong máy biến

áp tự ngẫu

Ngoài ra còn có bảo vệ dòng điện cực đại tránh quá tải, bảo vệ tránh không đồng pha của máy cắt 220kv, bảo vệ không đồng pha phía 110kv…