Giáo trình phần điện trong nhà máy thủy điện (nghề vận hành điện trong nhà máy thủy điện

Thanh dẫn: Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm biến áp máy phát, máy biến áp, máy bù cùng với các khí cụ điện máy cắt điện, dao cách ly kháng điện,… được nối với nhau bằng

CÁC PHẦN TỬ TRONG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TBA

MÁY CẮT ĐIỆN

1.1.1 Chức năng và phân loại máy cắt điện cao áp

Máy cắt điện cao áp (trên 1000V) dùng để đóng, cắt mạch khi có dòng phụ tải và cả khi có dòng ngắn mạch Yêu cầu đối với chúng là phải cắt nhanh, khi đóng cắt không gây nổ hoặc cháy, kích thước gọn nhẹ, giá thành hạ Trong máy cắt cao áp, vấn đề dập tắt hồ quang khi cắt ngắn mạch rất quan trọng Chính vì vậy người ta thường căn cứ vào phương pháp dập tắt hồ quang để phân loại máy cắt

1 Máy cắt nhiều dầu: dầu vừa là chất cách điện, đồng thời sinh khí để dập tắt hồ quang

2 Máy cắt ít dầu: lượng dầu ít chỉ đủ để sinh khí dập tắt hồ quang, còn cách điện là chất rắn

3 Máy cắt không khí: dùng khí nén để dập tắt hồ quang

4 Máy cắt tự sinh khí: dùng vật liệu cách điện có khả năng tự sinh khí dựới tác dụng nhiệt độ cao của hồ quang Khí tự sinh áp suất cao có khả năng dập tắt hồ quang

5 Máy cắt điện từ: hồ quang được dập tắt trong khe hẹp làm bằng vật liệu rắn chịu được hồ quang Lực điện từ sẽ đẩy hồ quang vào khe hẹp

6 Máy cắt chân không: hồ quang được dập tắt trong môi trường chân không

7 Máy cắt phụ tải: chỉ dùng để cắt dòng phụ tải, không cắt được dòng ngắn mạch Hồ quang được dập tắt bằng khí sinh từ vật liệu rắn tự sinh khí dưới tác dụng nhiệt độ cao của hồ quang

Các thông số chính của máy cắt bao gồm: điện áp định mức Uđm, dòng định mức Iđm, dòng Ổn định động định mức Iđ.đm, dòng ổn định nhiệt tương ứng với thời gian ổn định định mức Inhđm, tnh, dòng cắt định mức Icđm Ở đây dòng cắt định mức là dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần lớn nhất mà máy cắt có thể cắt được không gây hư hại gì cho máy cắt.Tương đương với Icđm, còn có thể dùng thông số công suất cắt định mức S = √3 U đm I cđm

Cũng cần nói thêm rằng, máy cắt cần phải có khả năng đóng mạch khi đang có dòng ngắn mạch mà các đầu tiếp xúc không được hư hại gì Để đặc trưng cho khả năng này người ta dùng dòng đóng định mức Nó bằng dòng ổn định động định mức

Trên H.1-1 là sơ đồ nguyên lý máy cắt nhiều dầu Thùng dầu 1 chứa dầu máy biến áp 2 Đối với điện áp 10kV trở lại, cả ba pha được đặt trong một thùng, còn 35kV trở lên, mỗi pha có một thùng riêng Thùng làm bằng thép lò Bề mặt trong lót lớp cách điện 9 để ngăn ngừa hồ quang có thể lan ra vỏ thùng Trong máy cắt cả ba pha đặt trong một thùng thì giữa các pha đặt tấm ngăn cách điện để tăng cường cách điện giữa các pha, ngăn ngừa hồ quang các pha tràn sang nhau Để an toàn cho người, thùng và nắp bằng kim loại được nối đất Nắp thùng 3 được đúc bằng gang không từ tính đối với điện áp 35kV trở lại, còn

110kV trở lên thì làm bằng thép lò Sứ xuyên 4 được đặt nghiêng để tăng khoảng cách giữa các phần mang điện trong không khí

Lõi của sứ xuyên chính là thanh tiếp xúc cố định 7, còn đầu tiếp xúc di động 8 gắn với bộ truyền động Máy cắt đóng và cắt nhờ lò so 5, trục truyền

6 Khi đóng, tác động vào trục truyền 6, kéo đầu tiếp xúc di động lên, lò so 5 bị nén khi máy cắt ở trạng thái đóng Quá trình cắt được thực hiện bằng tay hay tự động Khi chốt được thả lỏng, dưới tác dụng của lực nén lò so 5, đầu tiếp xúc di động 8 được nhanh chóng hạ xuống Khi đó hồ quang xuất hiện, nhưng bị tắt ngay bởi bọt khí và hơi dầu áp suất cao

Cơ cấu vít 10, 11 dùng để giữ chặt nắp và thùng của máy cắt

Máy cắt nhiều dầu mô tả trên có nhược điểm là kích thước to, thời gian cắt lớn, nên chỉ dùng cho điện áp 10kV trở lại

Trên hình 1-2 Dầu chỉ làm việc dập hồ quang nên số lượng ít, loại này gọn, nhẹ, nhất thiết phải có buồng dập thổi ngang Thân máy kiểu treo gắn trên sứ cách điện cả ba pha trên cùng một khung đỡ, mỗi pha (cực) có một chỗ cắt với buồng dập tắt hồ quang riêng

Có loại có thêm dầu tiếp xúc làm việc ở ngoài dùng cho máy có dòng định mức lớn Với máy ngắt ít dầu từ 35kV tới 110kV có một chỗ cắt trên một pha, máy ngắt điện áp cao hơn có nhiều chỗ ngắt hơn

Máy ngắt ít dầu thưòng dùng cho TBPP trong nhà có điện áp 6, 10, 20, 35, đến 1l0kV TBPP ngoài trời 35, 110, 220kV có công suất lớn

Trong loại này hồ quang được dập tắt nhờ khí thổi của không khí được nén ở áp suất từ (8 -20)at, cách điện bằng sứ hoặc vật liệu rắn Cấu trúc loại máy ngắt

Hình.1-2 Sơ đồ cấu trúc máy cắt ít dầu

1- Đầu tiếp xúc di động; 2- Buồng dập tắt hồ quang; 3- Đầu tiếp xúc cố định; 4- Đầu tiếp xúc làm việc

Hình.1-1 Máy cắt nhiều dầu không khí rất khác nhau tùy điện áp định mức và khoảng cách các đầu tiếp xúc vào vị trí cắt và cách truyền không khí nén vào buồng dập hồ quang, hình 1-3 Với máy ngắt không khí dòng định mức lớn có 2 phần:

- Mạch chính (dao cách li)

- Mạch dập hồ quang (buồng dập, điện trở shun)

Khí nén 200 N/cm 2 có thời gian dập 0,01s và toàn bộ thời gian tác động khoảng 0,17s Đặt điểm: trên bình khí nén đặt tủ điều khiển gồm các van đóng mở khí nén, các nam châm điều khiển, các bộ tiếp điểm truyền động bằng khí nén, các hộp đấu nối mạch nhị thứ, các tín hiệu chỉ vị trí đóng mở, áp kế khí nén, công tơ đếm số lần đóng cắt, Mỗi pha có bộ truyền động riêng nên máy ngắt không khí có thể đóng lại theo từng pha

Với điện áp 35kV, máy cắt có một chỗ cắt trong buồng dập tắt hồ quang, còn với 110kV trở lên thì có từ hai chỗ cắt trở lên trong buồng dập tắt hồ quang 2 Ngoài các chỗ cắt trong buồng dập tắt hồ quang còn có bộ cách ly 5, để tạo khoảng cách điện vững chắc sau khi các đầu tiếp xúc mở ra Máy cắt điện áp 220kV trở lên còn có thêm bộ phân áp bằng tụ và bằng điện trở Bộ phân áp bằng điện trở dùng để phân bố đều điện áp giữa các buồng dập hồ quang trong quá trình dập tắt hồ quang, bảo đảm điều kiện làm việc như nhau trên các chỗ cắt Bộ phân áp bằng tụ dùng để làm cân bằng điện áp giữa các đầu tiếp xúc của bộ cách ly khi máy cắt ở trạng thái cắt

DAO CÁCH LY

1.2.1 Chức năng của dao cách ly

Dao cách ly là một khí cụ dùng để đóng cắt mạch cao áp chủ yếu là khi không có dòng Dao cách ly còn dùng để cách ly phần khí cụ cần được sửa chữa với phần còn lại của lưới điện Các đầu tiếp xúc của dao cách ly không có buồng dập hồ quang nên khi thao tác nhầm - dùng dao cách ly cắt dòng phụ tải hay ngắn mạch, hồ quang sẽ xuất hiện có thể dẫn đến sự cố Vậy trước khi mở dao cách ly, mạch điện cần phải được cắt bằng máy cắt Tuy vậy vẫn có thể dùng dao cách ly thực hiện cắt dòng nhỏ trong một số trường hợp như sau

- Đóng, cắt dòng điện không tải của các đường dây ngắn và các máy biến áp công suất nhỏ

- Đóng, cắt dòng phụ tải tới 10 - 15 A của các mạch có điện áp tới 10kV;

- Đóng, cắt dòng điện dung của thanh góp, các đoạn dây dẫn trong các NMĐ và TBA;

- Dòng điện làm việc trong các mạch của máy biến điện áp

- Cắt mạch có dòng điện lớn khi độ lệch điện áp giữa các đầu tiếp xúc sau khi cắt không đáng kể, như cắt dòng điện trong mạch liên lạc giữa hai hệ thống khi độ lệch điện áp giữa chúng không quá 2% điện áp định mức; Đóng, cắt các mạch điện song song (hình 1-8), khi một mạch đang ở trạng thái đóng, có thể dùng dao

CL để đóng mở mạch thứ hai Như trường hợp cho trên hình 1-8, nếu dao CL1 đã ở trạng thái đóng, có thể đóng mở CL2 và ngược lại Các thao tác bằng dao CL như vậy được sử dụng nhiều trong các TBPP điện, như trong các sơ đồ hai thanh góp ở các NMĐ và TBA

- Đóng cắt dòng điện không cân bằng ở phía trung tính của các máy biến áp và các cuộn dây dập hồ quang Do vậy, dao CL được dùng để nối đất điểm trung tính của các phần tử trong HTĐ

- Đóng cắt dòng chạm đất một pha trong các mạng điện có trung tính cách điện: với mạng điện đến 10kV, dòng Ic ≤ 10A; với mạng 20 - 35 kV, dòng Ic ≤ 5 A

CL để đóng cắt các mạch điện song song

Các thông số chính của dao cách ly cũng giống như của máy cắt điện: điện áp định mức Uđm, dòng định mức Iđm, dòng ổn định động định mức Iđđm dòng ổn định nhiệt định mức Inhđm ứng với thời gian ổn định nhiệt định mức tnh Nhưng khác với máy cắt điện là không có dòng điện cắt định mức

1.2.2 Các loại dao cách ly

1 Dao cách ly kiểu quay hai trụ

Dao cách ly kiểu quay hai trụ là loại dao CL cao áp thông dụng, được dùng nhiều ở điện áp 72,5 đến 420 kV, chủ yếu dùng cho các trạm ngoài trời Tùy theo vị trí của dao CL, có thể có hoặc không có dao nối đất kèm theo Trên hình 1-9 giới thiệu dao CL kiểu hai trụ quay Để đóng mở dao CL, người ta dùng hai đế quay, được nối với nhau bằng thanh kẹp Các sứ đỡ được gắn với đế quay, trên đỉnh sứ người ta gắn khớp quay có cần và các tiếp điểm cao áp Khi thao tác cả hai cần đểu quay một góc 90° Ở vị trí mở, dao CL có điểm cắt giữa hai trụ sứ, tạo nên một khoảng cách cách điện nằm ngang

Bệ quay được lắp bằng bulông, cho phép điều chỉnh chính xác hệ thống tiếp xúc Tùy theo yêu cầu, mỗi dao CL có thể lắp đặt thêm một hoặc hai dao nối đất; giữa chúng có khóa liên động để tránh thao tác nhầm lẫn và cố định vị trí, để phòng sự thay đổi vị trí khi làm việc ở tình huống nguy hiểm như lúc có ngắn mạch, động đất, gió bão

2 Dao cách ly kiểu quay ba trụ Để khắc phục một phần nhược điểm của dao CL kiểu hai trụ, người ta dùng dao CL ba trụ Hai sứ cách điện phía ngoài cố định và được dùng để giữ hệ thống tiếp xúc (hình 1-10) Sứ giữa gắn trên đế quay và đỡ lưỡi dao Khi thao tác, sứ giữa quay khoảng 60° để đóng mở dao CL

Các dao nối đất (nếu có) được đặt về phía các tiếp điểm tĩnh của dao CL, ở hai sứ cố định phía ngoài

3 Dao cách ly kiểu quay một trụ, tiếp điểm đóng mở

Tiếp điểm treo được đặt về phía thanh góp, nằm phía trên dao CL Khi đóng, hai thanh truyền ép chặt lấy tiếp điểm treo Thanh tiếp xúc ở đầu thanh truyền và tiếp điểm treo được làm bằng các tấm đồng mạ bạc hay bạc tinh khiết nên ít bị làm mòn, dẫn dòng tốt và thời gian làm việc lâu

4 Dao cách ly hai trụ đứng, cắt ở giữa

Trên hình 1-12 giới thiệu dao CL hai trụ đứng, cắt ở giữa có điện áp định mức 525kV Các cần tiếp điểm chỉ quay trong mặt phẳng đứng nên không cần có chuyển động quay phụ để đạt áp suất cần thiết tại chỗ tiếp xúc Do vậy, cấu trúc cơ

Hình 1-9 Dao cách ly quay hai trụ kiểu SGF 123 kv

1- dế quay; 2- khung; 3- sứ cách điện; 4- đầu quay; 5- tay khớp; 6- dầu cuối cao áp; 7- bộ tác động;8- cầu dao nối đất khí của dao CL loại này đơn giản, lực thao tác nhỏ ; áp suất tại chỗ tiếp xúc thấp nên các tiếp điểm ít bị mài mòn Khi đóng mở, sứ quay làm cho các cần tiếp điểm quay theo chiều thẳng đứng một góc 90°, tạo khoảng cách cách điện theo phương nằm ngang

Cũng như các dao CL khác, có thể lắp thêm dao nối đất vào một hoặc cả hai phía của dao CL

5 Dao nối đất một trụ

Trong các thiết bị phân phối điện ngoài trời, dao nối đất không những được đặt kèm theo dao CL, mà còn được đặt tại các phân đoạn thanh góp riêng rẽ Dao nối đất một trụ ngoài việc dùng để nối đất các thiết bị của trạm khi cần thiết, còn được dùng để đỡ các thanh dẫn ống (hình 1-13) Khi đóng mở cần tiếp xúc cũng quay một góc khoảng 90° giống như ở trên.

THANH DẪN, CÁP ĐIỆN LỰC VÀ SỨ

Những thiết bị chính trong nhà máy điện và trạm biến áp ( máy phát, máy biến áp, máy bù) cùng với các khí cụ điện ( máy cắt điện, dao cách ly kháng điện,…) được nối với nhau bằng thanh dẫn và cáp điện lực Thanh dẫn có hai loại chính: thanh dẫn cứng và thanh dẫn mềm

- Thanh dẫn cứng: thường dùng ở cấp điện áp dưới 35KV làm bằng đồng, nhôm Thanh dẫn cứng thường dùng để nối từ đầu cực máy phát đến gian máy,

Hình.1-12 Dao cách ly cắt ỏ giữa đặt đứng kiểu TK, 525 kV

1- ổ quay; 2- khung; 3- sứ đỡ; 4- sứ quay; 5- cần tiếp điểm; 6- đầu cao áp; 7- cd cấu thao tác;

Hình.1-10 DCL quay ba trụ kiểu

3- sứ cố đinh; 4- sứ quay;

5- cần tiếp điểm; 6- đầu cao áp;

Hình.1-11 DCL một trụ kiểu TFB,

1- Ổ bi quay; 2-khung; 3- sứ đỡ;

4-sứ quay; 5- cơ cấu thanh truyền; 6- hộp số; 7- cơ cấu tác động;

8- cầu dao nối đất; 9- tiếp điểm treo

Hình.1-13 Cầu dao nối đất cao áp 420kV một trụ dùng làm thanh góp điện áp máy phát, thanh góp 6 - 10KV ở các trạm biến áp, đoạn từ thiết bị phân phối (TBPP) cấp điện áp máy phát đến máy biến áp tự dùng.v.v….Tùy theo dòng phải tải mà thanh dẫn cứng có cấu tạo khác nhau Khi dòng điện làm việc lớn hơn dùng thanh dẫn ghép, mỗi pha gồm hai thanh dẫn trở lên, giữa hai thanh có thể đặt miếng đệm và bề dày tấm đệm bằng bề dày thanh dẫn Khi dòng điện lớn hơn (2000  3000)A, người ta dùng thanh dẫn rỗng tiết diện vuông hay tròn hoặc thanh dẫn hình máng

Thanh dẫn mềm: dùng để làm thanh góp thanh dẫn cho thiết bị ngoài trời điện áp 35KV trở lên Nó là dây vặn xoắn bằng đồng hay nhôm lõi thép Khi dùng một sợi dây không đủ tải dòng cần thiết phải dùng chùm các dây dẫn mềm Chùm dây bao gồm nhiều dây phân bố đều và kẹp chặt trên vòng kim loại thường có dạng hình tròn Hiện nay trong thiết bị phân phối điện ở các cấp điện áp người ta dùng rộng rãi thanh dẫn nhôm, thanh dẫn đồng chỉ dùng cho vùng ven biển, bụi công nghiệp nhiều

Thanh dẫn và thanh góp của ba pha được bố trí nằm ngang, thẳng đứng hay ba pha trên các đỉnh tam giác.Thanh dẫn cứng được sơn bằng êmy theo các pha tiêu chuẩn: Pha A màu vàng, pha B màu xanh, pha C màu đỏ Trung tính màu trắng ( nếu là trung tính cách điện) hay màu tím nếu là trung tính trực tiếp nối đất Dây dẫn mềm chỉ sơn các đầu nắp sứ

Trong nhà máy điện và trạm biến áp thì cáp điện lực được dùng để nối các máy phát hay máy biến áp có S đm  15 MVA với thanh góp (6 - 10) KV và cung cấp cho các mạch tự dùng

Cáp dùng trong mạng điện áp cao và thấp có nhiều loại; ta thường gặp loại cáp đồng hoặc nhôm, cáp một, hai, ba hay bốn lõi, cáp dầu hoặc cáp cao su Ở cấp điện áp 110 -220 KV, cách điện của cáp thường là dầu hay khí Cáp có điện áp dưới 10KV thường được chế tạo theo kiểu ba pha bọc chung một vỏ chì, cáp có điện áp trên 10KV thường được chế tạo theo kiểu bọc riêng rẽ từng pha, cáp có

Hình.1-14 Hình dáng tiết diện ngang của thanh dẫn a) Thanh dẫn hình chữ nhật; b) Thanh dẫn hình ống tròn; c) Thanh dẫn hình ống vuông; d) Thanh dẫn hình máng tròn; e) Thanh dẫn hình máng vuông

Hình.1-15 Cách bố trí thanh dẫn ghép a) Một thanh trong một pha; b) Hai thanh trong một pha; c) Ba thanh trong môt pha điện áp 1000V trở xuống thường là loại cáp cách điện bằng giấy tẩm dầu hay cao su

Sứ là một loại khí cụ điện dùng để bắt chặt các thanh dẫn và để cách ly các phần mang điện với nhau hay đối với đất Sứ yêu cầu đảm bảo độ bền điện, độ bền cơ và có khả năng chống bụi bẩn vì khi bề mặt bị bẩn độ bền điện sẽ giảm xuống

Sứ trong nhà và sứ ngoài trời khác nhau, sứ đặt trong nhà có bề mặt phẳng còn sứ đặt ngoài trời có bề mặt tăng cường để đảm bảo độ bền cần thiết về điện khi bị bẩn hay bị mưa Độ bền cơ học của sứ được đặt trưng bằng lực phá hoại và lực này đặt vào đầu sứ, vuông góc với trục, tuỳ theo nhiệm vụ phân ra ba loại sau : Sứ đỡ, sứ treo, sứ xuyên.

MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP

Máy biến điện áp có nhiệm vụ biến đổi điện áp từ một trị số cao xuống trị số thấp phù hợp với các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơ le và tự động hóa Với máy biến điện áp (MBĐA) ba pha thì điện áp cuộn thứ cấp U2đm = 100V; đối với MBĐA một pha U2đm 100/√3 V; Đối với cuộn dây thứ cấp phụ U2đm = 100/3V

Như vậy ta có thể tiêu chuẩn hóa việc chế tạo các đồng hồ đo Các đồng hồ đo được nối song song với cuộn dây thứ cấp

Máy biến điện áp cũng có cuộn dây sơ cấp W1, cuộn dây thứ cấp W2 và lõi thép Thứ cấp của

MBĐA được nối đất để đảm bảo an toàn cho người vận hành Máy biến điện áp luôn làm việc trong tình trạng không tải vì tổng trở mạch ngoài lớn.

1.4.2 Cấu tạo và phân loại máy biến điện áp

Về mặt cấu tạo thì

MBĐA cũng giống như máy biến áp điện lực nghĩa là cũng có lõi thép, cuộn dây sơ cấp và

Hình.1-16 Cấu tạo của máy biến điện áp biến điện áp loại UT từ 52 - 420kV

1- Nắp đậy; 2- Bù trừ bằng kim loại; 3- Cái chỉ mức dầu; 4- Đầu của cuộn dây sơ cấp; 5- Sứ cách điện;

6- Giấy cách điện; 7- Dầu; 8- Các cuộn dây; 9- Lõl từ; 10- Thùng chứa dầu; 11- Hộp đầu ra cuộn dây thứ cấp;

12- Van tháo dầu cuộn dây thứ cấp Công suất của MBĐA rất nhỏ, từ vài chục cho đến vài ngàn VA, nhưng yêu cầu chính xác cao hơn nên đòi hỏi thép làm mạch từ phải có chất lượng tốt hơn Việc phân loại MBĐA có nhiều cách:

- Phân theo biện pháp làm lạnh, MBĐA có 2 loại: MBĐA kiểu khô và MBĐA kiểu dầu

- Phân theo số pha, có MBĐA một pha và MBĐA ba pha

Máy biến điện áp kiểu dầu thì có các loại sau đây: a) Máy biến điện áp một pha: vỏ thùng bằng kim loại, cuộn dây và lõi thép ngâm trong dầu máy biến áp, thường chế tạo với điện áp U ≤ 35kV b) Máy biến điện áp ba pha Lõi thép có ba trụ, cuộn sơ cấp của mỗi pha có hai phần Phần chính của cuộn dây quấn trên lõi thép pha đó, phần phụ của cuộn dây quấn trên lõi thép của pha tiếp theo, mục đích nhằm giảm sai số góc của máy biến điện áp c) Máy biến điện áp ba pha năm trụ, có năm trụ thép (hình 1-18) Ba trụ giữa để quấn cuộn dây của ba pha Hai trụ hai bên để khép mạnh từ thông thứ tự không Tổ nối dây của MBĐA là Yo/Yo/

Thứ cấp có hai cuộn dây: cuộn nối Yo để phục vụ cho đo lường, bảo vệ rơle, nó đo được điện áp dây và điện áp pha Cuộn dây nối để báo tín hiệu chạm đất một pha

3U0, có điện áp định mức là 100V

1.4.3 Sơ đồ nối dây của máy biến điện áp:

- Dùng hai BU một pha nối theo sơ đồ V/V( sơ đồ hình V/V )

- Sử dụng hai máy biến điện áp một pha nối theo sơ đồ hình 1-19 Với lưới có dòng điện chạm đất U ≤ 35kV thì sơ đồ này được sử dụng rộng rãi Phụ tải là dụng cụ đo lường như công tơ, watt kế Các dụng cụ đo này có hai cuộn dây là cuộn dây điện áp được nối với điện áp dây Uab, Ubc của

MBĐA, còn cuộn dây dòng điện được nối với máy biến dòng điện Vì hai máy biến

Hình.1-18 Biến điện áp ba pha năm trụ

Sơ đồ đấu dây của hai máy Biến điện áp một pha V/V

Hình.1-20 Sơ đồ đấu dây của ba máy Biến điện áp một pha Y 0 /Y 0 / : điện áp này giống nhau nên việc phân bố tải giữa chúng sẽ đồng đều hơn sai số giảm và độ chính xác sẽ cao hơn Điện áp định mức sơ cấp của máy biến điện áp được chọn theo điện áp định mức của mạng điện, còn điện áp thứ cấp của nó chọn bằng 100V

- Dùng ba BU một pha nối theo sơ đồ Y 0 /Y 0 / :

- Dùng ba máy biến điện áp một pha hay một máy biến điện áp ba pha năm trụ nối theo sơ đồ hình 1-20 Y0/Y0/ Khi dùng ba máy biến điện áp một pha thì sơ đồ nối dây tương tự Với U ≥ 35kV thì dùng ba máy biến điện áp một pha, nếu

U ≤ 20kV thì dùng một máy ba pha năm trụ Trung tính cuộn sơ cấp và thứ cấp phải nối đất Việc nối đất trung tính phía sơ cấp là bắt buộc vì khi xảy ra ngắn mạch một pha chạm đất trong mạng trung tính cách điện hay nối đất qua cuộn dập hồ quang thì từ thông thứ tự không có đường khép mạch khi có dòng điện I0 chạy qua cuộn sơ cấp.

MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN

Máy biến dòng điện có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ một trị số lớn xuống trị số thấp thích hợp với các dụng cụ đo lường Thông thường thứ cấp của máy biến dòng điện là 5A Trường hợp đặc biệt có thể biến xuống 1A hay 10A Nếu khoảng cách từ máy biến dòng (MBD) đến các dụng cụ đo xa thì thứ cấp là 1A, còn MBD dùng cho các bộ truyền động của máy cắt điện thì thứ cấp là 10A Việc biến dòng điện xuống 5A sẽ giúp chúng ta chế tạo tiêu chuẩn hóa các dụng cụ đo lường nối vào mạch thứ cấp của MBD

Về mặt cấu tạo của MBD cũng giống như máy biến áp điện lực nghĩa là cũng có mạch từ, cuộn dây sơ cấp W1, cuộn dây thứ cấp W2

Thứ cấp của MBD được nối đất để đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành Đặc điểm của MBD là tổng trở mạch ngoài bé nên nó luôn luôn làm việc trong tình trạng ngắn mạch Vì vậy, khi không sử dụng MBD cần phải nối tắt hai đầu cuộn thứ cấp lại Nếu để hở mạch thì dòng điện từ hóa I0 sẽ tăng lên bằng dòng điện sơ cấp, gây nên tổn thất công suất làm nóng lõi thép, cuộn dây, hư hỏng cách điện Mặt khác, sức điện động cảm ứng bên thứ cấp rất lớn có thể đạt tới hàng chục kV, gây nguy hiểm đối với nhân viên vận hành

1.5.2 Phân loại và cấu tạo

Có nhiều cách để phân loại MBD

- Phân theo số vòng dây quấn: Máy biến dòng loại 1 vòng và máy biến dòng loại nhiều vòng

- Phân theo cách điện: Có MBD cách điện bằng sứ, bằng dầu hay bằng nhựa

Hình.1-21 Sơ đồ nguyên lý máy Biến điện áp

- Phân theo vị trí đặt: Có MBD đặt trong nhà và MBD đặt ngoài trời a) Máy biến dòng dùng cho thiết bị đặt trong nhà Sơ cấp là thanh dẫn hình chữ nhật, hình tròn hay hình ống; cách điện bằng sứ hay êpôxy Mỗi cuộn thứ cấp có lõi thép riêng, vì vậy dòng điện chạy trong cuộn dây thứ cấp này không ảnh hưởng đến dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp khác, nghĩa là các dòng điện thứ cấp làm việc độc lập nhau b) Máy biến dòng dùng cho thiết bị ngoài trời Cách điện ở đây là dầu máy biến áp, vỏ sứ Cấu tạo của máy biến dòng điện được mô tả ở hình 1-22, Đối với các máy biến dòng có điện áp siêu cao người ta chế tạo máy biến dòng kiểu phân cấp mục đích là để giảm cách điện các cuộn dây khi chế tạo c) Máy biến dòng lắp sẵn trong các khí cụ điện Đối với máy cắt điện nhiều dầu U ≥ 35kV và máy biến áp nhà chế tạo lắp đặt sẵn các MBD trên các đầu ra của chúng Sơ cấp là thanh dẫn Mỗi sứ xuyên có thể đặt một, hai

MBD d) Máy biến dòng điện thứ tự không kiểu cáp Sơ cấp (h.1-23) là cáp ba pha xuyên qua lõi thép thường có dạng hình xuyến Trong điều kiện làm việc bình thường phụ tải ba pha đối xứng nên từ thông tổng trong lõi thép bằng không Khi có sự cố ngắn mạch không đối xứng thì ba pha mất đối xứng nên xuất hiện từ thông thứ tự không chạy trong lõi thép Kết quả là cuộn dây thứ cấp xuất hiện dòng điện cảm ứng đi vào rơle Chú ý rằng dây nối đất phải luồn qua lõi thép của

1.5.3 Sơ đồ nối dây của máy biến dòng a- Sơ đồ BI nối từng pha riêng rẽ :

Dùng đo lường dòng điện mắc vào công tơ một pha hay dùng trong các thiết bị bảo vệ một pha, chiều dài tính toán của dây dẫn là: ltt = 2.l b- Sơ đồ nối BI theo kiểu sao khuyết: Sơ đồ này dùng để cung cấp nguồn cho các thiết bị đo lường trong mạch ba pha và cung cấp cho thiết bị bảo vệ rơ le chống

Hình.1-22 Máy biến dòng điện từ 72,5 đến 525kV

1- Nối mạch sơ cấp; 2- ông giãn nở; 3- Nút làm đầy dầu; 4- Sứ cách điện; 5- Hộp đầu dây thứ cấp;

6- Đầu dây thứ cấp; 7- Van tháo dầu; 8- Chỗ tiếp đất;

11- Cái chỉ vị trí ống giãn nở; 12- Cách điện cao áp; 13- Cuộn dây thứ cấp và mạch từ; 14- Thanh dẫn sơ cấp;

Hình.1-23 máy Biến dòng điện thứ tự không kiểu cáp dòng ngắn mạch nhiều pha Khi phụ tải ở các pha đối xứng hay không đối xứng thì dòng trong dây trở về:

Do đó chiều dài tính toán: l tt = √3 l c- Sơ đồ BI nối theo kiểu sao hoàn toàn :

Sơ đồ này dùng để cung cấp nguồn cho các thiết bị đo lường ba pha hay cung cấp cho các thiết bị bảo vệ rơle chống ngắn mạch nhiều pha

Khi phụ tải nối vào ba pha đối xứng thì dòng trong dây trở về:

Do đó chiều dài tính toán: ltt = l

Câu hỏi và bài tập bài 1

1 Nêu nhiệm vụ của máy cắt điện, dao cách ly và điều kiện chọn các thiết bị này

2 Nêu ưu, nhược điểm của các vật liệu dùng chế tạo thanh dẫn và hình dáng kích thước, kích thước của loại thanh dẫn

3 Nêu điều kiện chọn sứ cách điện và cáp điện lực

4 Phân loại máy biến điện áp

SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

KHÁI NIỆM CHUNG

Trong các thiết bị điện của nhà máy điện và trạm biến áp, các khí cụ điện được nối lại với nhau thành sơ đồ nối điện Yêu cầu của sơ đồ nối điện là làm việc đảm bảo, tin cậy, cấu tạo đơn giản, vận hành linh hoạt, kinh tế và an toàn cho con người

Tính đảm bảo của sơ đồ phụ thuộc vào vai trò quan trọng của hộ tiêu thụ

Tính linh hoạt của sơ đồ thể hiện bởi khả năng thích ứng với nhiều trạng thái vận hành khác nhau

Tính kinh tế của sơ đồ được quyết định bởi hình thức thanh góp, số lượng và khí cụ dùng cho sơ đồ

Ngoài ra, cách bố trí thiết bị trong sơ đồ phải đảm bảo an toàn cho nhân viên vận hành.

CÁC DẠNG SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CƠ BẢN

Thanh góp là nơi nhận điện năng từ các nguồn cung cấp đến và phân phối điện năng cho các hộ tiêu thụ Thanh góp là phần tử cơ bản của thiết bị phân phối

2.2.1 Sơ đồ một hệ thống thanh góp

Trên H.2-1 giới thiệu sơ đồ một hệ thống thanh góp Các nguồn đến cũng như đường dây đi ra đều đặt máy cắt và dao cách ly Ưu điểm cơ bản của sơ đồ một hệ thống thanh góp là đơn giản, giá thành hạ Dao cách ly chỉ làm nhiệm vụ đảm bảo an toàn khi tiến hành sửa chữa và đóng cắt khi không có dòng điện

Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thể không phân đoạn như H.2-1,a hoặc phân chia thành các phân đoạn như H.2-l,b và H.2-l,c

Sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn có các nhược điểm như sau

Hình.2-1 Sơ đồ một hệ thống thanh góp a) Không phân đoạn; b) Phân đoạn bằng dao cách ly; c) Phân đoạn bằng máy cắt điện

Khi sửa chữa thanh góp hoặc dao cách ly thanh góp của một mạch bất kỳ, cần phải cắt tất cả nguồn cung cấp, do đó phải ngừng làm việc các thiết bị trong thời gian sửa chữa Để sửa chữa một máy cắt của đường dây bất kỳ phải cắt đường dây đó và hộ tiêu thụ đó bị mất điện trong thời gian sửa chữa Thời gian này phụ thuộc vào loại máy cắt, có thể kéo dài vài ngày

Ngắn mạch trên thanh góp sẽ dẫn đến tự động cắt tất cả nguồn cung cấp, do đó các thiết bị phải ngừng làm việc trong thời gian cần thiết để loại trừ sự cố,

Do những nhược điểm trên, sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn chỉ dùng cho thiết bị có một nguồn cung cấp

Việc phân đoạn thanh góp sẽ tăng cường độ tin cậy làm việc của thiết bị một hệ thống thanh góp Số phân đoạn được xác định bằng số lượng và công suất nguồn cung cấp Số đường dây được phân phối giữa các phân đoạn sao cho khi cắt một phân đoạn sẽ không dẫn đến ngừng làm việc của các hộ tiêu thụ quan trọng

Do đó các hộ tiêu thụ quan trọng cần được cung cấp từ hai nguồn lấy từ hai phân đoạn khác nhau

Thanh góp có thể được phân đoạn bằng dao cách ly hay máy cắt Sơ đồ một hệ thống thanh góp được phân đoạn bằng hai dao cách ly mắc nối tiếp CL1 và CL2

(để lần lượt sửa chữa chúng mà chỉ phải ngừng một phân đoạn) trình bày trên H.2- l,b Trong điều kiện làm việc bình thường các dao cách ly phân đoạn có thể cắt hay đóng Mỗi chế độ làm việc đều có những ưu và nhược điểm riêng của nó Ví dụ nếu dao cách ly phân đoạn đóng, nghĩa là các nguồn cung cấp làm việc song song, thì chế độ vận hành của chúng kinh tế hơn Nhưng khi đó nếu xảy ra ngắn mạch một trong các phân đoạn thì tất cả nguồn cung cấp bị cắt và gây nên mất điện toàn bộ Ngược lại nếu cắt dao cách ly phân đoạn mà xảy ra ngắn mạch ở phân đoạn nào thì chỉ mất điện các thiết bị nối với phân đoạn ấy vì trong điều kiện làm việc bình thường các nguồn cung cấp làm việc riêng rẽ

Sơ đồ một hộ thống thanh góp phân đoạn bằng máy cắt H.2-l,c có ưu đỉểm hơn Bình thường máy cắt phân đoạn MC có thể đóng hay cắt Nếu máy cắt bình thường ở vị trí cắt thì phải đặt thêm thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ (TDD) Nhờ thiết bị TDD, máy cắt MC sẽ tự động đóng lại khi nguồn cung cấp của phân đoạn bên cạnh cắt ra Nếu máy cắt MC bình thường đóng mà xảy ra ngắn mạch trên bất kỳ phân đoạn nào thì máy cắt phân đoạn và máy cắt của nguồn nối với phân đoạn ấy bị cắt ra Phân đoạn còn lại vẫn làm việc bình thường Sơ đồ một hệ thống thanh góp phân đoạn bằng máy cắt được dùng rộng rãi cho các nhà máy điện và trạm biến áp có số mạch ít và điện áp bất kỳ Đối với nhà máy điện, trong điều kiện làm việc bình thường, máy cắt phân đoạn luôn Luôn đóng, còn đối với trạm biến áp có thể đóng hay cắt máy cắt phân đoạn này

Nhược điểm của sơ đồ một hệ thống thanh góp phân đoạn bằng máy cắt là khi sự cố hay sửa chữa một phân đoạn, các nguồn cung cấp và đường dây nối với phân đoạn đó phải ngừng làm việc Khi sửa chữa máy cắt của một mạch nào đó, mạch ấy tạm thời mất điện

2.2.2 Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng

Như đã phân tích ở trên, sơ đồ một hệ thống thanh góp có nhược điểm là sửa chữa máy cắt của mạch nào thì mạch ấy mất điện

Nhược điểm này có thể khắc phục được bằng cách đặt thêm một hệ thống thanh góp đường vòng và máy cắt vòng MCV (H.2-2,a) Để sửa chữa máy cắt bất kỳ, ví dụ máy cắt của đường dây D-4, trước hết đóng máy cắt vòng và dao cách ly vòng của đường dây D-4, sau đó cắt máy cắt đường dây MC và dao cách ly hai bên máy cắt này Khi hệ thống thanh góp làm việc được phân đoạn bằng máy cắt hay dao cách ly, mỗi phân đoạn đặt một máy cắt vòng

Bình thường tất cả máy cắt đường dây nguồn cung cấp và phân đoạn đều đóng, máy cắt đường vòng

MCV ở vị trí cắt Để giảm số lượng máy cắt có thể dùng sơ đồ H.2-2,b trong đó máy cắt vòng và máy cắt phân đoạn chỉ là một Nhưng nên nhớ rằng trong cùng một lúc máy cắt này không làm hai nhiệm vụ đồng thời So với sơ đồ

H.2-2,a thì sơ đồ này kinh tế hơn, nhưng vận hành phức tạp Ngày nay hệ thống thanh góp đường vòng được ứng dụng rộng rãi trong thiết bị phân phối điện áp từ 110kV trở lên

2.2.3 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp

Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có một máy cắt trên một mạch chỉ rõ trên H.2- 3,a Một hệ thống thanh góp làm việc và một hệ thống thanh góp dự trữ, ví dụ TG-I làm việc và TG-II dự trữ hoặc ngược lại Các dao cách ly nối với thanh góp làm việc được đóng lại, các dao cách ly nối với thanh góp dự trữ được cắt ra Sự liên lạc giữa hai hệ thống thanh góp nhờ máy cắt nối MCN Ưu điểm của sơ đồ hai hệ thống thanh góp là lần lượt sửa chữa từng thanh góp mà không hộ tiêu thụ nào bị mất điện, sửa chữa dao cách ly thanh góp của mạch nào thì chỉ mạch ấy bị cắt điện, nhanh chóng phục hồi sự làm việc của thiết bị khi ngắn mạch trên hệ thống thanh góp làm việc, sửa chữa máy cắt của mạch bất kỳ mạch ấy không phải ngừng làm việc lâu dài

Hình.2-2 Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thanh góp đường vòng a) Hệ thống thanh góp làm việc không phân đoạn; b) Máy cát phân đoạn sử dụng như mậy cắt vòng Để sửa chữa hệ thống thanh góp TG-

I đang làm việc cần phải chuyển nguồn cung cấp và các đường dây nối với TG-I sang thanh góp dữ trữ TG-II Trước hết quan sát xem TG-II có bị ngắn mạch hay nối tắt gì không Nếu TG-II tốt thì đóng máy cắt nối MCN Khi đó nếu xuất hiện ngắn mạch ở TG-II thì máy cắt nối sẽ tự động cắt dưới tác động của bảo vệ rơle của nó, các thiết bị nối với TG-I vẫn làm việc bình thường Nếu không tồn tại ngắn mạch trên thanh góp TG-II thì máy cắt nối không bị cắt ra và TG-II có điện Đóng tất cả dao cách ly thanh góp của nguồn cung cấp và đường dây nối với thanh góp dự trữ TG-II Cắt tất cả dao cách ly thanh góp nối với thanh góp làm việc TG-I Sau cùng cắt máy cắt nối và hai dao cách ly của nó; thanh góp TG-I mất điện, thực hiện các biện pháp an toàn đưa TG-I vào sửa chữa

SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY THỦY ĐIỆN

2.3.1 Sơ đồ khối nhà máy thủy điện

Trong các nhà máy thủy điện công suất trung bình và lớn thường dùng sơ đồ khối nối máy phát điện - máy biến áp Trong các nhà máy lớn người ta đặt nhóm máy biến áp một pha có cuộn dây phân chia phía hạ áp để hạn chế dòng ngắn mạch (H.2-10,a,b,c) Sơ đồ khối mở rộng cũng áp dụng đối với các máy biến áp ba pha (H.2-10,d,e) Sơ đồ khối có hai máy biến áp ba pha (H.2-10,e) thích hợp hơn so với sơ đồ có ba máy biến áp một pha (H.2-10,c) vì số lượng máy biến áp ít hơn và độ tin cậy cao hơn Thật vậy khi sự cố một máy biến áp ba pha và tự động cắt máy biến áp thứ hai cùng với các máy phát nối vào nó sẽ được phục hồi nhanh chóng hơn Trong khi đó đối với sơ đồ dùng ba máy biến áp một pha khả năng này không thể thực hiện được Giảm số lượng máy biến áp tăng áp cũng có ý nghĩa lớn bởi vì vị trí đặt chúng trong nhà máy thủy điện thường bị hạn chế

Các khối mở rộng thường đặt máy cắt ở mạch máy phát, nó có nhiệm vụ đóng cắt máy phát thủy điện theo biểu đồ vận hành của nhà máy và tự đóng cắt máy phát trong trường hợp sự cố Khi đó những máy phát còn lại vẫn tiếp tục làm việc

Như chúng ta đã biết, với những sơ đồ khối đơn giản người ta không đặt máy cắt điện giữa máy phát và máy biến áp Nhưng trong một số nhà máy điện có đặt máy cắt ở vị trí này nhằm mục đích giảm bớt thao tác máy cắt phía cao áp và đảm bảo cung cấp điện tự dùng cho nhà máy khi cắt máy phát điện Trong nhà máy thủy điện cũng đặt máy biến áp tự ngẫu tăng áp nếu công suất được truyền vào lưới theo hai cấp điện áp khác nhau có trung tính trực tiếp nối đất

Hình.2-10 Sơ đồ khối nhà máy thủy điện a) Hai máy phát nối với nhóm máy biến áp một pha có cuộn dây phân chia ở điện áp thấp; b) Ba máy phát nối với nhóm máy biến áp một pha; c) Tám máy phát nối với nhóm máy biến áp một pha; d) Bốn máy phát nối với một máy biến áp ba pha, cứ hai máy phát nối chung một máy cắt; e) Hai khối, mỗi khối có bốn máy phát nối với một máy biến áp ba pha và hợp nhất phía cao áp

2.3.2 Sơ đồ nối điện của nhà máy thủy điện

Nhà máy thủy điện công suất nhỏ (đến 100MW), số lượng máy phát từ hai đến bốn, ở cách xa hệ thống điện, được dùng để cung cấp cho các xí nghiệp công nghiệp địa phương, nông trường và các đối tượng khác với điện áp 6, 10, 35 và 110kV Nhà máy làm việc độc lập hoặc liên hệ với nhà máy nhiệt điện và thủy điện ở gần Nếu công suất nhà máy khoảng vài chục MW người ta xây dựng thanh góp điện áp máy phát 6 hay 10kV để nối với máy phát điện, máy biến áp tăng áp, máy biến áp tự dùng và các đường dây của lưới điện địa phương (H.2-11)

Với nhà máy công suất không lớn lắm, các máy phát và máy biến áp nối song song về phía thanh góp hạ áp sẽ không gặp khó khăn lắm Ở đây dòng điện ngắn mạch không quá lớn và giá thành thiết bị phân phối không cao Các thanh góp được phân đoạn bằng dao cách ly hay máy cắt điện bình thường đóng Số lượng và công suất máy biến áp tăng áp phụ thuộc vào công suất phát của nhà máy Nếu ngoài lưới cao áp 110kV còn có lưới trung áp

35kV thì có thể dùng máy biến áp ba cuộn dây

110/35/10 - 6kV; hoặc để cung cấp cho điện áp trung có thể đặt máy biến áp hai cuộn dây

35/10 - 6kV Càng tăng công suất nhà máy điện thì dòng ngắn mạch càng lớn và giá thiết bị phân phối càng cao Trường hợp này cần áp dụng sơ đồ có thanh góp phân đoạn riêng rẽ phía hạ áp gần giống như sơ đồ khối (H.2-12), chúng chỉ liên hệ qua máy biến áp tăng áp và thanh góp phía cao áp Do đó dòng ngắn mạch giảm xuống

Hình.2-11 Sơ đồ nhà máy thủy điện công suất nhỏ a) Hai máy phát và một máy biến áp tăng áp; b) Bốn máy phát và hai máy biến áp tăng áp ba cuộn dây;

Hình.2-12 Sơ đồ nhà máy thủy điện có bốn máy phát, công suất truyền vào lưới

2.4 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN CỦA TRẠM BIẾN ÁP GIẢM ÁP

2.4.1 Thiết bị phân phối điện áp cao

1 Trạm biến áp nối với một đưòng dây được cung cấp từ một phía

Tính đảm bảo liên tục cung cấp điện của trạm này kém nhưng khả năng thực hiện đơn giản và chi phí nhỏ nhất Trạm thường có một máy biến áp Đầu đường dây cung cấp đặt máy cắt và thiết bị tự động đóng lại

(H.2-13) Khi số trạm biến áp nhiều nên đặt dao cách ly để phân đoạn đường dây Để bảo vệ máy biến áp có thể đặt cầu chì hay máy cắt điện tùy thuộc vào công suất và điện áp định mức của nó Cầu chì thường được ứng dụng để bảo vệ các máy biến áp công suất không lớn lắm trong lưới điện áp 6 ÷ 35kV

Cầu chì cũng có thể đặt với điện áp 110kV nhưng khả năng cắt của chúng không lớn

Khi đặt cầu chì (H.2-13,a) việc cắt máy biến áp trong chế độ làm việc bình thường được thực hiện nhờ máy cắt phía hạ áp và dao cách ly (hoặc máy cắt phụ tải) phía cao áp Mặt khác thời gian chảy của cầu chì phải lớn hơn thời gian cắt tổng của máy cắt Trong lưới điện áp 110 ÷ 220kV thường gặp sơ đồ trạm không có máy cắt phía cao áp (H.2-13,b) Khi có sự cố trong máy biến áp thì máy cắt đầu đường dây cung cấp cắt ra Sau đó máy biến áp tự động cắt khỏi lưới điện nhờ dao cách ly tự động và đường dây được làm việc trở lại nhờ thiết bị tự động đóng lại Ưu điểm của sơ đồ là đơn giản và giá thành trạm thấp Để đảm bảo cho máy cắt đầu đường dây cung cấp cắt mạch chắc chắn khi ngắn mạch bên trong máy biến áp người ta thêm dao ngắn mạch phía cao áp máy biến áp

2 Trạm biến áp nối với một đường dây được cung cấp từ hai phía

Sơ đồ này có độ tin cậy cung cấp điện cao hơn Kết cấu của sơ đồ phụ thuộc vào nhiệm vụ đường dây và công suất truyền qua nó Nếu nhiệm vụ đường dây là cung cấp điện cho hộ tiêu thụ địa phương (công suất trao đổi giữa các phần của hệ thống lớn) thì sơ đồ trạm tương đối đơn giản, số lượng máy cắt phía cao áp ít nhất

Sơ đồ H.2-14,a được ứng dụng rộng rãi trong lưới điện 110 ÷ 220kV Máy biến áp nối với hai phía của máy cắt phân đoạn qua dao cách ly và dao ngắn mạch Cầu nối bằng dao cách ly đặt trên đường dây đảm bảo khả năng truyền công suất dọc đường dây khi sửa chữa máy cắt phân đoạn Bình thường dao cách ly này mở Khi sự cố máy biến áp các máy cắt 1, 2, 4 hay 2, 3, 5 được cắt ra Sau đó dao cách ly tự động của máy biến áp sự cố cắt để tách rời máy biến áp này ra khỏi lưới điện, và các máy cắt 1, 2 hay 2, 3 tự động đóng lại để khôi phục sự làm việc của đường dây Trường hợp sự cố trên đường dây cũng cắt các máy 1, 2, 4 hoặc 2, 3, 5 Sau khi

Hình.2-13 Sơ đồ trạm biến áp nối với một đường dây được cung cấp từ một phía a) Máy biến áp được bảo vệ bằng cầu chì; b) Máy biến áp có đặt dao ngắn mạch phía cao áp loại trừ đường dây sự cố các máy cắt 2, 4 hoặc 2, 5 đóng lại và máy biến áp được phục hồi làm việc trở lại Đối với trạm 220kV và cao hơn, công suất truyền giữa các phần hệ thống điện cần phải thực hiện như thế nào để không giảm độ tin cậy Sự cố máy biến áp, sửa chữa máy cắt điện và các thanh góp không được cản trở truyền công suất dọc đường dây Những yêu cầu trên được giải quyết nếu áp dụng sơ đồ tứ giác H.2-14,b

3 Trạm biến áp trung tâm của hệ thống điện Điểm nút của lưới điện là điểm có số lượng đường dây tập trung không ít hơn ba tại thanh góp trạm biến áp Thiết bị phân phối của trạm trung tâm cần phải bảo đảm làm việc tin cậy liên hệ với các đường dây, cắt đường dây có chọn lọc và độ tin cậy cung cấp điện của máy biến áp Đối với trạm trung tâm 330 - 500kV có thể dùng sơ đồ nối tam giác

(H.2-15,b) và sơ đồ nối thanh góp máy biến áp

ĐIỆN TỰ DÙNG TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Để sản xuất điện năng các nhà máy điện tiêu thụ một phần điện năng để các cơ cấu tự dùng đảm bảo cho máy phát điện có thể làm việc được Trong nhà máy thủy điện, điện năng tiêu thụ để phục vụ cung cấp nước, làm mát máy phát, máy biến áp, thông thoáng nhà máy, thắp sáng v v Điện tự dùng trong nhà máy thủy điện chiếm khoảng một vài phần trăm so với tổng điện năng sản xuất của nhà máy Để truyền động các máy công tác trong nhà máy điện người ta sử dụng chủ yếu các động cơ điện Máy biến áp giảm áp dùng để cung cấp nguồn điện cho hệ thống tự dùng Khác với xí nghiệp công nghiệp ở đây để cung cấp cho hệ thống điều khiển, thắp sáng nhà máy trong điều kiện sự cố người ta dùng các nguồn năng lượng độc lập như các bộ ác quy, máy phát điezel dự trữ Nhà máy điện chỉ có thể làm việc bình thường trong điều kiện hệ thống tự dùng làm việc tin cậy Như vậy yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điện tự dùng là độ tin cậy cao, nhưng yêu cầu về kinh tế cũng không kém phần quan trọng

2.5.2 Hệ thống tự dùng của nhà máy thủy điện

1 Máy công tác và thiết bị phụ phục vụ cho khởi động, làm việc và dừng máy phát như bơm dầu hệ thống điều chỉnh tuabin, bôi trơn máy phát, bơm tiếp nước, van của hệ thống cấp nước, hệ thống quạt gió làm lạnh máy biến áp tăng áp V.V

2 Máy công tác và thiết bị phụ không liên quan trực tiếp đến máy phát thủy điện nhưng cần thiết cho làm việc của nhà máy như máy nén của thiết bị bơm dầu, bơm tiêu nước, bơm cứu hỏa, cần trục để láp rắp và sửa chữa máy phát, thiết bị nâng cửa van đập nước, quạt gió, máy nén khí của máy cắt, thiết bị nạp điện cho ác quy, thắp sáng v.v

Trong nhà máy thường dùng các động cơ không đồng bộ kiểu lồng sóc

Nguồn cung cấp cho hệ thống tự dùng là các máy phát điện và hệ thống Để cung cấp điện cho hệ thống điều khiển, bảo vệ rơ le, áptômát và liên lạc người ta dùng các bộ ac-quy Nhà máy thủy điện công suất nhỏ và trung bình (gần 1000MW) thường dùng một cấp điện áp tự dùng 380/220V và qua các máy biến áp có thứ cấp 400/230V với công suất không quá 1000 kVA

Hình.2-18 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tự dùng nhà máy thủy điện công suất trung bình

Trong nhiều nhà thủy điện công suất rất lớn, hộ tiêu thụ cách xa nhà máy nếu dùng một cấp điện áp tự dùng

380/220V là không hợp lý về mặt kinh tế Trường hợp này người ta dùng hai cấp điện áp tự dùng là 6 hoặc 10kV và

380/220V Sơ đồ gồm các máy biến áp đặc biệt cung cấp cho các động cơ của máy phát thủy điện và máy biến áp cung cấp cho động cơ phục vụ chung Máy biến áp cung cấp cho động cơ nối vào máy phát điện Các máy biến áp còn lại đặt ở trung tâm hộ tiêu thụ, đôi khi ở cách xa nhà máy và nối vào lưới 6-10kV Nguồn cung cấp cho lưới 6-10kV là hai máy biến áp dự trữ cho nhau công suất tương đối lớn, có thể nối vào máy phát điện hoặc cuộn dây hạ áp của máy biến áp tự ngẫu liên lạc hoặc từ lưới điện bên ngoài có điện áp phù hợp Như vậy phần lớn công suất của hệ thống tự dùng được biến áp hai lần: qua máy biến áp bậc một đến điện áp 6kV và qua máy biến áp bậc hai đến điện áp 380/220V (đây là phần tự dùng chung của nhà máy) Phần công suất nhỏ hơn nhưng quan trọng và cần thiết cho tổ máy phát thủy điện làm việc được biến áp một lần đến điện áp 380/220V (phần tự dùng riêng cho từng tổ máy) Để cung cấp cho hệ thống tự dùng người ta đặt mười máy biến áp làm việc 630kVA, điện áp 15,75/0,400/0,230kV cung cấp cho các động cơ của máy phát thủy điện, mười máy biến áp dự trữ công suất tương đương, điện áp 6/0,400/0,230kV, hai máy biến áp 35/6kV công suất 10MVA nối vào cuộn dây thứ ba của máy biến áp tự ngẫu liên lạc Các máy biến áp bậc hai phục vụ cho tự dùng chung và máy biến áp dự trữ của máy phát thủy điện được nối vào lưới 6kV

2.5.3 Hệ thống tự dùng của trạm biến áp

Dòng thao tác một chiều được sử dụng ở tất cả các trạm 330 - 750kV, ở các trạm 110 - 220kV có nhiều máy cắt Các trường hợp còn lại có thể sử dụng dòng thao tác xoay chiều hoặc chỉnh lưu Ở các trạm biến áp có hai máy 35 - 750kV, cần đặt ít nhất hai máy biến áp tự dùng có dự trữ kín Mỗi máy biến áp làm việc riêng rẽ trên phân đoạn của nó, ở mạch phân đoạn có đặt thiết bị tự động đóng nguồn dự phòng (Hình.2-20) Công suất của máy biến áp không vượt quá 630kVA, trường hợp đặt biệt có thể đến 1000kVA Trong các trạm một máy biến áp 35 - 220kV, khi có máy bù đồng bộ và máy biến áp có hệ thống làm lạnh cưỡng bức cũng cần hai máy biến áp tự dùng và có dự trữ kín; một máy được nối với đường dây 6 - 35kV được cung cấp từ một trạm biến áp khác Trong trường hợp ngược lại có thể dùng một máy biến áp tự dùng Các máy biến áp tự dùng ở các trạm có nguồn thao tác một chiều được nối

Hình.2-19 Sơ đồ nguyên lý hệ thống tự dùng nhà máy thủy điện công suất lớn với thanh góp 6 - 35kV (Hình.2-20)

Khi không có các thanh góp này thì được nối với cuộn hạ áp của các máy biến áp Ở các trạm biến áp dùng nguồn thao tác xoay chiều và chỉnh lưu, các máy biến áp được nối rẽ nhánh giữa đầu hạ áp của máy biến áp và máy cắt đầu ra của nó (Hình.2-20, a)

Trong tất cả các trạm biến áp, điện áp tự dùng là 380/220V, có trung tính nối đất trực tiếp Nguồn cung cấp của nguồn dòng thao tác xoay chiều được lấy từ thanh góp 0,4kV qua ổn áp với điện áp đầu ra là 220V Nguồn cung cấp của nguồn dòng thao tác chỉnh lưu cũng được lấy từ thanh góp

0,4kV qua chỉnh lưu với điện áp đầu ra là 220V

Nguồn thao tác xoay chiều thường được dùng ở các trạm 35 -

220kV có ít máy cắt (tùy thuộc vào chủng loại về dòng điện làm việc của các bộ truyền động của máy cắt)

Câu hỏi và bài tập bài 2

1 Nêu ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của sơ đồ một hệ thống thanh góp

2 Trình bày chế độ vận hành của sơ đồ hai hệ thống thanh góp và ưu, nhược điểm của nó

3 Nêu ưu, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của các sơ đồ cầu

Hình.2-20 Sơ đồ tự dùng của TBA a) Trạm dùng nguồn thao tác xoay chiều và chỉnh lưu; b) Trạm dùng nguồn thao tác một chiều

1- Ổn áp hoặc chỉnh lưu

BÀI 3 MẠCH THỨ CẤP TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

Trong các nhà máy điện và trạm biến áp, bên cạnh sơ đồ nối điện chính (sơ đồ mạch sơ cấp) biểu thị các thiết bị sơ cấp và sự liên hệ giữa chúng, là sơ đồ mạch thứ cấp biểu thị các thiết bị thứ cấp, sự liên hệ giữa chúng và sự liên hệ của các thiết bị thứ cấp với các thiết bị sơ cấp Mạch thứ cấp trong nhà máy điện và trạm biến áp bao gồm các mạch đo lường, bảo vệ rơle, tự động hóa, kiểm tra, điều khiển, tín hiệu, liên lạc

Nói chung mỗi mạch thứ cấp cần đáp ứng 3 yêu cầu cơ bản sau

- Sơ đồ phải rõ ràng, cho phép nhanh chóng phát hiện được sự làm việc không bình thường hoặc sai lầm của mạch và của các thiết bị;

- Đảm bảo sự làm việc đúng đắn của các mạch thứ cấp của mỗi phần tử; có khả năng kiểm tra tình trạng của từng mạch thao tác và từng phần tử của thiết bị năng lượng hoặc từng mạch của thiết bị phân phối;

- Không cho phép tác động sai lầm vì như vậy có thể dẫn đến các hậu quả nghiêm trọng

Có 3 hình thức điều khiển: trực tiếp, có khoảng cách và từ xa

- Khi điều khiển trực tiếp người thao tác phải đến tận thiết bị, dùng tay để đóng cắt các thiết bị nhờ các bộ truyền động bằng tay

- Khi thực hiện điều khiển có khoảng cách, người thao tác đứng xa thiết bị hàng chục hoặc hàng trăm mét, dùng tay tác động lên các nút bấm hoặc các khóa điều khiển để đóng mở các thiết bị bằng cách truyền các tín hiệu cần thiết vào các cuộn dây đóng cắt

- Điều khiển từ xa được thực hiện ở khoảng cách hàng chục hoặc hàng trăm kilômet.Trong trường hợp này người ta có thể dùng sóng vô tuyến hoặc dùng các phương tiện đặc biệt như dùng các đường dây tải điện cao áp truyền các xung điều khiển có tần số cao để truyền lệnh đóng cắt các thiết bị

Trong nhà máy điện và trạm biến áp do máy cắt và người thao tác ở xa nhau nên người ta dùng các tín hiệu để chỉ vị trí của chúng Do vậy trong chương này ta chỉ nghiên cứu các sơ đồ điều khiển và tín hiệu của các thiết bị đóng mở thuộc loại đó và gọi là điều khiển cố khoảng cách Để đảm bảo sự làm việc bình thường, mỗi mạng điện đều cần có một mức độ cách điện nào đó đối với đất tùy thuộc vào điện áp của chúng Khi cách điện của một phần tử trong lưới giảm xuống quá mức cho phép, phần tử đó cần được nhanh chóng tách ra khỏi lưới điện hoặc được phát hiện kịp thời để có biện pháp khắc phục Trong các nhà máy điện và các trạm biến áp lớn thường tồn tại song song hai loại mạng điện; mạng điện một chiều và mạng điện xoay chiều.

CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH THỨ CẤP VÀ KÝ HIỆU CỦA CHÚNG

Để thực hiện việc điều khiển, đo lường, kiểm tra và báo tín hiệu trong các mạch thứ cấp của nhà máy điện và trạm biến áp người ta dùng các khí cụ điện có cấu tạo khác nhau: Theo công dụng của chúng người ta chia thành các nhóm khí cụ sau: khí cụ điều khiển dùng để truyền các tín hiệu đóng, cắt, chuyển đổi vị trí của các bộ tiếp điểm, thay đổi các chương trình làm việc ; các rơle trong mạch điều khiển dùng để thực hiện các chương trình lô- gíc, kiểm tra mạch; các khóa điều khiển dùng để phát các tín hiệu điều khiển và thay đổi chương trình làm việc của sơ đồ điều khiển; các cuộn dây đóng, cắt của máy cắt làm nhiệm vụ thực hiện động tác điều khiển cuối cùng; khí cụ tín hiệu như đèn, chuông, còi, bảng tín hiệu làm nhiệm vụ báo cho người trực nhật về vị trí và trạng thái làm việc của các thiết bị; khí cụ kiểm tra như các đồng hồ đo lường, cầu đo làm nhiệm vụ kiểm tra tình trạng làm việc của các thiết bị Để biểu diễn trên sơ đồ mạch thứ cấp, người ta mã hiệu hóa tất cả các khí cụ, các dụng cụ và các phần tử bằng các ký hiệu đặc trưng, cho ta dễ dàng và nhanh chóng thấy rõ được công dụng và vai trò của chúng trong sơ đồ

Có thể mã hiệu các phần tử bằng số hoặc bằng chữ cái: Khi dùng chữ cái, mã hiệu của mỗi phần tử gồm một hoặc hai chữ cái đầu theo tên gọi của chúng hoặc các chữ cái đặc trưng cho loại và nhiệm vụ của chúng như: MC - máy cắt điện; CL - dao động cách ly; KĐK -khóa điều khiển; N - nút bấm; NT - nút thử;

NK - nút khử; BI - máy biến dòng điện; BU - máy biến điện áp; Cđ - cuộn dây đóng của máy cắt; Cc - cuộn dây cắt của máy cắt Cũng tương tự như vậy, các ký hiệu của rơle cho trong bảng 3-1 Đối với các dụng cụ đo lường, người ta ký hiệu chúng bằng các chữ cái của đơn vị đo như: A - am pe mét; V - vôn mét; mA - mi li am pe mét; Ω - ôm mét

Các cuộn dây của các dụng cụ được vẽ theo ký hiệu của chúng và bên cạnh ghi ký hiệu chữ cái của dụng cụ đo các tiếp điểm của rơle, của bộ truyền động máy cắt được vẽ ứng với trạng thái trong mạch không có điện Các khí cụ đóng mở được vẽ ở trạng thái cắt Có thể nêu một số ví dụ cụ thể như trong bảng 3-2

Như đã nói ở trên, trong các sơ đồ điều khiển và tín hiệu người ta dùng nhiều loại khí cụ điện có các công dụng rất khác nhau Một trong các khí cụ điều khiển chính là khóa điều khiển (KĐK) Người trực nhật dùng khóa điều khiển để phát các tín hiệu điều khiển cần thiết

Trong các nhà máy điện và trạm biến áp khóa đỉều khiển lọại KΦ, KB, KBΦ,

KCBΦ và các loại cải tiến của chúng 54 KB,

54 KBΦ, 54 KΦ được dùng rất rộng rãi Mỗi khóa điều khiển thường có nhiều bộ đầu tiếp xúc (từ 6 đến 8) mỗi bộ có 4 đầu tiếp xúc cố định và một đầu tiếp xúc di động với các hình dáng rất khác nhau Các đầu tiếp xúc di động được gắn trên trục của khóa ở các vị trí khác nhau Việc tổ hợp các bộ đầu tiếp xúc, vị trí của chúng trên trục và vị trí của trục cho ta nhiều cách nối các đầu tiếp xúc cố định với nhau theo ý muốn Ví dụ khóa điều khiển

KCBΦ có 6 bộ đầu tiếp xúc, các trạng thái đóng mở của chúng ứng với các vị trí của trục

(tay cầm) được biểu diễn trên bảng 3-3

Các thao tác bằng khóa điều khiển được tiến hành theo 2 bước như sau:

1 Đóng bằng khóa điều khiển

- Quay tay cầm cùng chiều kim đồng hồ một góc 90° để chuẩn bị đóng, khi đó khóa sẽ ở vị trí Đ0

- Tiếp tục quay thêm 45° nữa để đóng máy cắt, khoá ở vị trí dáng Đ1 Sau khi đóng máy cắt xong, bỏ tay ra, khóa điều khiển tự quay ngược lại một góc 45° và khóa ở vị trí đã đóng Đ

2 Cắt bằng khoá điều khiển cũng tiến hành theo 2 bước như trên nhưng quay theo chiều ngược kim đồng hồ, tương ứng khóa sẽ ở vị trí chuẩn bị cắt C0 cắt

Song việc biểu diễn vị trí đóng mở của các cặp đầu tiếp xúc ứng với vị trí của tay cầm khóa điều khiển trên các bảng chỉ thuận tiện đối với người vận hành, sửa chữa, còn việc thể hiện trên các sơ đồ rất khó khăn Khi đó thuận tiện hơn cả là dùng các sơ đồ biểu diễn trạng thái đóng mở của các đầu tiếp xúc ứng với 6 vị trí của tay cầm H.3-1 Các tiếp điểm đóng được biểu diễn bằng dấu chấm “•” Trong sơ đồ điều khiển và tín hiệu người ta chỉ vẽ các cặp tiếp điểm cần dùng chứ không vẽ toàn bộ sơ đồ của khóa Việc dùng như vậy thực tế rất tiện lợi

Hình.3-1 Sơ đồ biểu diễn vị trí đóng mở của các đầu tiếp xúc của KĐK

Gần đây người ta chuyển sang dùng các khí cụ điện áp thấp (24; 60V); khóa chuyển mạch loại K được thay bằng cái chuyển mạch loại MO và MK có kích thước nhỏ hơn rất nhiều.

CÁC YÊU CẦU CỦA CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN

Trong các nhà máy điện và trạm biến áp người ta thường dùng các sơ đồ điều khiển từ xa với khoảng cách hàng chục hoặc hàng trăm mét Điều khiển từ xa các khí cụ điện là làm thay đổi vị trí của chúng nhờ các tín hiệu chỉ huy khi cách chúng một khoảng cách nào đó Tín hiệu chỉ huy được phát ra khi có sự tác động lên cơ cấụ điều khiển và được truyền đến cơ cấu thực hiện nhờ mạch điều khiển

1 Sơ đồ phải có tín hiệu chỉ vị trí

Vì các máy cắt đặt ở nhà phân phối điện, khóa điều khiển và người trực ở phòng điều khiển trung tâm nên trong sơ đồ điều khiển cần có tín hiệu chỉ vị trí đóng mở của máy cắt khi làm việc bình thường cũng như khi có sự cố Người ta thường dùng đèn để chỉ trạng thái đóng mở của máy cắt Khi làm việc bình thường đèn có ánh sáng liên tục, khi sự cố đèn có ánh sáng nhấp nháy Đèn đỏ (ĐĐ) chỉ vị trí đóng của máy cắt, đèn xanh (ĐC) chỉ vị trí cắt của máy cắt Tín hiệu chỉ vị trí bình thường của máy cắt được thực hiện theo nguyên tắc tương ứng, nghĩa là khi khóa điều khiển và máy cắt có cùng vị trí; tín hiệu sự cố được thực hiện theo nguyên tắc không tương ứng giữa vị trí của khóa điều khiển và máy cắt (khóa điều khiển ở vị trí đóng, máy cắt ở vị trí mở hoặc ngược lại) Để thực hiện các sơ đồ tín hiệu theo nguyên tắc trên, người ta mắc các đèn tín hiệu một cách thích hợp với các cặp tiếp điểm của khóa điều khiển và các cặp đầu tiếp xúc phụ của bộ truyền động của máy cắt, sơ đồ vẽ trên H.3-2 là một trong các sơ đồ được thực hiện theo nguyên tắc đó Khi khóa điều khiển và máy cắt đều ở vị trí đã đóng (hoặc đã cắt) đèn ĐĐ (hoặc ĐC) sáng bằng ánh sáng liên tục; khi khóa điều khiển ở vị trí đã đóng còn máy cắt ở vị trí đã cắt (hoặc ngược lại) đèn ĐC (hoặc ngược lại là ĐĐ) sáng bằng ánh sáng nhấp nháy Từ đó ta biết được máy cắt ở trạng thái đóng mở bình thường hoặc đóng mở do sự cố

2 Các sơ đồ điều khiển phải cho phép thực hiện các thao tác đóng cắt bằng tay cũng như tự động Để đóng cắt bằng khóa điều khiển người ta mắc nối tiếp các cuộn dây đóng và cắt của bộ truyền động máy cắt với các cặp tiếp điểm thích hợp của khóa điều khiển Còn để thực hiện việc đóng cắt tự động người ta nối song song các cặp tiếp điểm của rơ le tự động với các tiếp điểm của khóa điều khiển Sơ đồ như vậy được biểu diễn trên H.3-3 Khi các bảo vệ rơ le tác động đóng các tiếp điểm RTD hoặc

Hình 3-2 Sơ đồ mạch tín hiệu của máy cắt

RBV của nó cũng giống như khi ta quay khóa về vị trí đóng hoặc cắt đều làm cho mạch cuộn đóng hoặc cuộn cắt được khép kín Ở đây công tắc tơ trung gian K làm nhiệm vụ khép mạch cuộn đóng của máy cắt khi mạch đóng có điện, tiếp điểm của nó có bộ phận dập hồ quang Phải thực hiện khép mạch cuộn đóng qua công tắc tơ vì thường dòng điện đóng của máy cắt rất lớn, không cho phép khép mạch cuộn đóng qua tiếp điểm của khóa điều khiển

3 Trong sơ đồ cần có bộ phận kiểm tra tình trạng làm việc của mạch điều khiển

Theo quy định phải thực hiện kiểm tra mạch cắt đối với tất cả các máy cắt; kiểm tra mạch đóng chỉ cần thực hiện đối với các máy cắt ở mạch máy phát, máy biến áp, các đường dây từ 110kV trở lên và đối với tất cả các máy cắt có đặt thiết bị tự động đóng Để kiểm tra mạch điều khiển có thể chỉ dùng đèn tín hiệu hoặc vừa dùng đèn vừa dùng tín hiệu âm thanh Sơ đồ dùng đèn tín hiệu vẽ trên H.3-4 Ở đây đèn chỉ vị trí cắt cũng đồng thời là đèn báo đứt dây mạch cuộn đóng; đèn chỉ vị trí đóng cũng là đèn báo đứt dây mạch cuộn cắt

Khi máy cắt và khóa điều khiển cùng ở vị trí cắt, đèn cắt ĐC sáng nếu cuộn dây K tốt, ngược lại nếu cuộn dây K bị đứt, đèn tắt và do đó ta biết được mạch đóng của máy cắt bị hỏng Kiểm tra mạch cắt cũng được thực hiện tương tự bằng đèn đóng ĐĐ Như vậy khi máy cắt ở vị trí cắt cho phép ta kiểm tra mạch đóng, khi máy cắt ở vị trí đóng ta kiểm tra được mạch cắt

Tất nhiên khi dùng sơ đồ trên phải chọn dòng làm việc của đèn như thế nào đó để chúng không làm cho máy cắt đóng hoặc cắt nhầm lẫn Thường dòng điện làm việc của đèn được chọn bằng 10 - 15% dòng điện làm việc của cuộn dây đóng và cắt Điện trở phụ R được mắc nối tiếp trong mạch để tránh việc đóng cắt nhầm lẫn máy cắt khi bản thân các đèn tín hiệu bị ngắn mạch

4 Thời gian cần thiết để đóng hoặc cắt máy cắt nhỏ nên các cuộn dây đóng và cắt chỉ được thiết kế với dòng điện làm việc ngắn hạn (một vài phần giây)

Do vậy các mạch đóng và cắt sau khi đã hoàn thành nhiệm vụ cần được cắt dòng điện chạy trong chúng Thường người ta thực hiện bằng cách dùng các tiếp

Hình 3-3 Sơ đồ mạch đóng cắt máy cắt bằng tay và tự động

Hình 3-4 Sơ đồ kiểm tra mạch đóng, cắt bằng tín hiệu ánh sáng điểm phụ của máy cắt: mạch cuộn đóng được mắc nối tiếp với tiếp điểm phụ thường đóng và mạch cuộn cắt được mắc nối tiếp với tiếp điểm phụ thường mở

(xem H.3-3) Mặt khác các tiếp điểm phụ này cần mở ra trước các tiếp điểm của rơ le và của khóa điều khiển, vì rằng chúng không thể cắt được mạch có dòng điện và điện cảm lớn của các cuộn dây đóng và cắt của máy cắt

5 Khi bộ truyền động của máy cắt không có bộ khóa cơ khí hoặc cơ điện để khắc phục hiện tượng đóng cắt liên tục nhiều lần, trong sơ đồ điều khiển cần có bộ khóa bằng điện để tránh hiện tượng trên

Có nhiều loại khóa điện chống đóng cắt nhiều lần liên tục, trên H.3-5 là một trong các sơ đồ được dùng hiện nay Trong mạch bảo vệ người ta đưa thêm vào một rơle trung gian RG có 2 tiếp điểm thường mở 1RG, 2RG và tiếp điểm thường đóng 3RG, các tiếp điểm này được mắc như hình vẽ

Khi đóng cắt mà trong mạch cao áp có ngắn mạch, tiếp điểm của bảo vệ rơle RBV đóng lại, cuộn dây của rơle trung gian RG có điện làm các tiếp điểm

1RG và 2RG đóng, 3RG mở ra Khi 1RG đóng cuộn cắt Cc của máy cắt có điện và cắt máy cắt, nhưng không đóng lại được nữa mặc dù khóa điều khiển vẫn ở vị trí đóng Đ1 vì tiếp điểm 3RG mở làm hở mạch cuộn dây của công tác tơ K Tiếp điểm 2RG đóng để tự giữ cho cuộn dây RG có điện cho đến khi khóa điều khiển không ở vị trí đóng nữa, lúc đó sơ đồ lại trở về trạng thái ban đầu

6 Trong sơ đồ điều khiển ngoài tín hiệu ánh sáng còn cần có tín hiệu âm thanh sự cố để thu hút sự chú ý của nhân viên trực nhật

TÍN HIỆU

Trong các nhà máy điện và trạm biến áp người ta thường phân biệt các loại tín hiệu chính sau đây

- Tín hiệu chỉ vị trí: chỉ vị trí của các thiết bị đóng mở như máy cắt điện, dao cách ly, áp tô mát và vị trí nấc làm việc của các đầu phân áp của các máy biến áp có điều áp dưới tải;

- Tín hiệu sự cố: báo hiệu cắt sự cố của các máy cắt, áp tô mát;

- Tín hiệu báo trước: báo hiệu sự phát sinh các chế độ hoặc trạng thái làm việc không bình thường của các thiết bị

- Tín hiệu chỉ huy: dùng để truyền các mệnh lệnh chính và liên lạc giữa phòng điều khiển trung tâm với các phân xưởng;

3.5.1 Tín hiệu chỉ vị trí Đối với các máy cắt để chỉ vị trí của chúng, người ta thường dùng các đèn tín hiệu, đèn đỏ ĐĐ chỉ vị trí đóng, đèn xanh ĐC chỉ vị trí cắt, ánh sáng liên tục chỉ vị trí đóng mở bình thường, ánh sáng nhấp nháy chỉ vị trí đóng cắt khi có sự cố Để chỉ vị trí đóng mở của dao cách ly, về nguyên tác người ta cũng có thể dùng các đèn tín hiệu và các đầu tiếp xúc phụ của nó để báo hiệu bằng ánh sáng Song người ta thường thực hiện đơn giản hơn bằng cách dùng cái chỉ vị trí kiểu ΠC (H.3-7) Dụng cụ này gồm một cuộn dây và một nam châm vĩnh cửu đặt trong từ trường của cuộn dây, trên nam châm vĩnh cửu có gắn cái

Hình.3-7.Cái chỉ vị trí kiểu ΠC của dao cách ly a) Hình dạng bên ngoài; b) Sơ đồ cái chỉ vị trí trong thiết bị một hệ thống thanh góp; c) Sơ đồ cái chỉ vị trí trong thiết bị một hệ thống thanh góp chí vị trí Vị trí của nam châm sẽ thay đổi khi ta thay đổi chiều từ trường của cuộn dây

- Dụng cụ ΠC được chế tạo sao cho khi dao cách ly đóng cái chỉ vị trí nằm thẳng đứng (H.3-7); Khi dao cách ly mở - nằm ngang; khi không có dòng điện trong cuộn dây - nghiêng một góc 45° Để thay đổi chiều dòng điện đi vào cuộn dây, người ta dùng các đầu tiếp xúc phụ của dao cách ly Khi dao cách ly đóng, các đầu tiếp xúc phụ 1-1 đóng và ngược lại 2-2 đóng

Tín hiệu chỉ vị trí nấc làm việc của các đầu phân áp các máy biến áp có điều áp dưới tải dùng cơ cấu xen-xin, ở đây ta không xét chi tiết

Trong các nhà máy điện và trạm biến áp người ta thường dùng 2 loại tín hiệu sự cố: tín hiệu âm thanh và tín hiệu ánh sáng Tín hiệu âm thanh (còi) dùng chung cho toàn nhà máy, nó có tác dụng thu hút sự chú ý của nhân viên trực nhật khi phát sinh sự cố Tín hiệu ánh sáng nhấp nháy dùng riêng cho từng mạch, nhờ đó ta biết được sự cố đã xảy ra ở thiết bị nào (H.3-2 và H.3-6) Đối với các máy cắt điện, cả hai loại tín hiệu này đều thực hiện theo nguyên tắt không tương ứng giữa các vị trí của khóa điều khiển và máy cắt Khi nghe còi kêu người trực nhật phải tiến hành khử còi Có thể khử còi riêng hoặc khử còi tập trung như sau

1 Khử còi riêng Đối với các thiết bị có ít mạch (ít máy cắt) để khử tín hiệu âm thanh sự cố có thể tiến hành riêng cho từng mạch bằng cách quay tay cầm của khóa điều khiển về vị trí tương ứng với máy cắt (H.3-6) Song khử còi như vậy, sau khi quay khóa điều khiển về vị trí tương ứng với máy cắt, cả tín hiệu âm thanh và ánh sáng đều mất đồng thời nên sẽ không thuận lợi khi vận hành các thiết bị lớn có nhiều mạch Để khắc phục nhược điểm này, ở các nhà máy điện và các trạm biến áp lớn người ta thực hiện các sơ đồ khử tín hiệu âm thanh tập trung bằng tay tại bàn điều khiển và khử tín hiệu ánh sáng sự cố riêng

Khi nghe còi kêu, người trực nhật ấn vào nút khử còi tập trung và làm cho còi tắt, do đó vẫn còn lại tín hiệu ánh sáng sự cố riêng, cho phép dễ dàng biết được mạch nào có sự cố Sơ đồ khử còi tập trung có thể thực hiện tác động lặp lại hoặc không lặp lại

Sơ đồ khử tín hiệu còi tập trung tác động không lặp lại (H.3-8) Khi nghe còi kêu, người trực nhật ấn vào nút khử còi NK, tín hiệu âm thanh sẽ mất, rơle trung gian RG được tự giữ ở trạng thái có điện cho đến khi quay khóa điều khiển về vị trí cắt tương ứng với máy cắt

Nhược điểm của sơ đồ khử còi tập trung tác động không lập lại là trong thời gian khóa điều khiển chưa được quay về vị trí cắt, nếu một máy cắt khác cắt sự cố, bộ phận báo tín hiệu sự cố âm thanh sẽ không có tín hiệu, người trực nhật có thể không nhận biết được sự cố thứ hai đó Nhược điểm này càng thể hiện rõ khi trong nhà máy có nhiều máy cắt, bảng điều khiển lớn Do vậy, sơ đồ này chỉ dùng thích hợp khi có ít mạch, trường hợp nhà máy có nhiều mạch người ta dùng sơ đồ khử tín hiệu âm thanh tập trung có tác dụng lặp lại

Sơ đồ khử tín hiệu âm thanh tập trung có tác động lặp lại được thực hiện bằng cách dùng rơle tín hiệu xung đặc biệt RTX, nó bao gồm một máy biến áp BU, một rơle phân cực RPC Rơ le này có 2 cuộn dây, cuộn 1 nối với cuộn thứ cấp của máy biến điện áp, cuộn 2 mắc trong mạch của nút khử tín hiệu tập trung NK (H.3-9)

Khi máy cắt cắt sự cố, cuộn sơ cấp của máy biến điện áp được nối với nguồn một chiều qua các tiếp điểm của mạch không tương ứng (khóa điều khiển và tiếp điểm phụ của máy cắt) Do có dòng quá độ đi trong cuộn sơ cấp, nên cuộn thứ cấp của máy biến điện áp có dòng điện, làm cho cuộn dây 1 của rơ le phân cực tác động đóng tiếp điểm của nó, rơle trung gian RG có điện, tiếp điểm RG đóng lại làm còi kêu Khi đó ta ấn vào nút khử NK sẽ tạo dòng đi qua cuộn dây 2 của rơle phân cực, làm tiếp điểm của nó mở ra, sơ đồ lại trở về trạng thái ban đầu và có thể báo tín hiệu sự cố âm thanh khi máy cắt khác cắt ra do các điện trở của các mạch tín hiệu âm thanh của các máy cắt đã cắt sự cố mắc song song với nhau nên điện trở tổng nối với cuộn sơ cấp của máy biến điện áp thay đổi đột ngột, dẫn đến sự thay đổi dòng điện giống như ở trên Để thử còi ta ấn vào nút NT để nối kín mạch cuộn dây sơ cấp của máy biến điện áp và tạo dòng điện quá độ đi qua nó giống như khi đóng tiếp điểm MC của máy cắt ở trên

Hình.3-8 Sơ đồ khử tín hiệu âm thanh sự cố tập trung tác động không lặp lại

Hình.3-9 Sơ đồ tín hiệu âm thanh sự cố tác động lặp lại

Như vậy, với sơ đồ trên, ta có thể tiến hành khử còi tập trung, khử còi riêng, tự động và tạo các dòng điện đủ lớn trong cuộn dây 1 và 2, đảm bảo sự tác động chắc chắn của rơle phân cực RPC, mặc dù dòng quá độ trong cuộn thứ cấp của BU rất nhỏ Điện trở R được chọn sao cho dòng trong các cuộn dây 1 và 2 không vượt quá trị số cho phép của chúng

Trong sơ đồ tín hiệu báo trước, tín hiệu âm thanh cũng dùng chung cho toàn nhà máy và thường dùng chuông để phân biệt với tín hiệu âm thanh sự cố (còi)

Tín hiệu ánh sáng thực hiện riêng cho từng chế độ hoặc trạng thái làm việc không bình thường như: tín hiệu chỉ sự tác động của bảo vệ khí của máy biến áp; tín hiệu quá tải máy phát điện; tín hịệu chỉ sự tăng cao nhiệt độ dầu trong các ổ trục của máy phát và trong máy biến áp

SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN VÀ TÍN HIỆU CỦA MÁY CẮT

Trong hai mục trên ta đã nghiên cứu các yêu cầu cơ bản của sơ đồ điều khiển, cách thực hiện các loại tín hiệu Trên cơ sở đó, căn cứ vào đặc điểm riêng của từng loại máy cắt mà người ta có thể thực hiện nhiều sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt khác nhau Tùy theo các điều kiện cụ thể khi thiết kế mà ta chọn sơ đồ điều khiển nào cho thích hợp Để minh họa ở đây chỉ đưa ra một số sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt thông dụng nhất

3.6.1 Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng ánh sáng (H.3-13)

Trong sơ đồ này các đèn tín hiệu cũng đồng thời dùng để kiểm tra mạch điều khiển Đèn chỉ vị trí cắt của máy cắt ĐC sáng lên khi máy cắt ỏ vị trí cắt, nhưng nếu mạch của cuộn dây công tắc tơ trung gian K bị đứt, đèn ĐC tắt để báo cho nhân viên trực nhật biết là mạch đóng bị hỏng Đèn chỉ vị trí đóng của máy cất ĐĐ sáng lên khi máy cắt ở vị trí đóng, nhưng nếu mạch cuộn cắt bị đứt đèn ĐĐ tắt để báo cho nhân viên trực nhật biết là mạch cắt của máy cắt bị hỏng Như vậy khi máy cắt ở vị trí cắt ta kiểm tra được mạch đóng và ngược lại khi máy cắt ở vị trí đóng ta kiểm tra được mạch cắt Khi đóng cắt bình thường, các tín hiệu được thực hiện theo nguyên tắt tương ứng: đèn có ánh sáng liên tục Khi đóng cắt tự động, các tín hiệu được thực hiện theo nguyên tắc không tương ứng: đèn có ánh sáng nhấp nháy

R được chọn sao cho khi các đèn tín hiệu sáng, dòng qua các cuộn dây của công tác tơ K và cuộn cắt Cc không đủ tác động đóng cắt máy cắt nhầm lẫn

Mệnh lệnh đóng và cắt được phát ra bằng cách nối tắt các đèn tín hiệu cùng các điện trở phụ R nhờ các tiếp điểm của khóa điều khiển (mạch 7 và 8) hoặc mạch tự động RTĐ và RBV

Hình.3-13 Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng ánh sáng

Hình.3-13 Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng ánh sáng

Nhược điểm của sơ đồ này là không thu hút được sự chú ý của người trực nhật nên khi các đèn kiểm tra tắt mà nhân viện trực nhật vẫn có thể không biết, Do vậy sơ đồ này chỉ được dùng rộng rãi cho những thiết bị có số mạch điều khiển từ xa tương đối ít Trong trường hợp có nhiều mạch người ta dùng các sơ đồ điều khiển và tín hiệu có kiểm tra mạch điều khiển bằng âm thanh

3.6.2 Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điềụ khiển bằng âm thanh

Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng âm thanh được vẽ trên H.3-14 khác với sơ đồ trên là để tiến hành kiểm tra mạch điều khiển ngưòi ta thay các đèn ĐC và ĐĐ mắc nối tiếp với các cuộn dây của công tắc tơ K và cuộn cắt Cc bằng các rơle trung gian kiểm tra mạch đóng RGđ và kiểm tra mạch cắt RGC

Rơ le trung gian kiểm tra mạch đóng RGđ có 2 tiếp điểm thường mở và một tiếp điểm thường đóng Tiếp điểm thường đóng RGđ mắc trong mạch tín hiệu âm thanh báo đứt mạch điều khiển; tiếp điểm thường mở lRGđ mắc trong mạch tín hiệu đèn chỉ vị trí cắt ĐC để làm nhiệm vụ báo tín hiệu cắt của máy cắt và báo tín hiệu đứt dây mạch đóng bằng ánh sáng; tiếp điểm thường mở 2RGđ nối trong mạch tín hiệu âm thanh sự cố thay cho tiếp điểm thựờng đóng của máy cắt

Rơ le trung gian kiểm tra mạch cắt RGC có 2 tiếp điểm: Tiếp điểm thường mở nối trong mạch tín hiệu chỉ vị trí đóng của máy cắt ĐĐ để làm nhiệm vụ báo tín hiệu đóng của máy cắt và báo tín hiệu đứt dây mạch cắt bằng ánh sáng; tiếp

Hình.3-14 Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt có kiểm tra mạch điều khiển bằng âm thanh điểm thường đóng nối trong mạch tín hiệu âm thanh báo đứt mạch điều khiển khi mạch cắt của máy cắt bị đứt

Khi máy cắt mở ra, tiếp điểm phụ thường đóng của nó đóng lại, cuộn dây của rơ le kiểm tra mạch đóng RGđ có điện và làm cho tiếp điểm thường đóng của nó mở ra, mạch tín hiệu âm thanh báo đứt mạch điều khiển bị hở mạch; đồng thời

2 tiếp điềm thường mở của nó đóng lại, tiếp điểm lRGđ đóng để báo tín hiệu chỉ vị trí cắt của máy cắt (đèn ĐC sáng); tiếp điểm 2RGđ đóng để báo tín hiệu âm thanh sự cố khi KĐK ở vị trí đóng Nếu đứt dây mạch đóng; cuộn dây của RGđ mất điện, tiếp điểm thường đóng của nó đóng lại để báo tín hiệu âm thanh đứt dây mạch điều khiển; đồng thời tiếp đỉểm thường mở lRGđ của nó mở ra làm cho đèn chỉ vị trí cắt ĐC tắt Nhờ vậy sau khi nhận được tín hiệu âm thanh, nhìn vào đèn ĐC tắt ta biết được mạch đóng của máy cắt nào đã bị dứt

Khi Máy cắt đóng, mạch báo tín hiệu đứt dây mạch cắt cũng làm việc tương tự như trên nhờ có rơle kiểm tra mạch cắt RGC

Tín hiệu chỉ vị trí của máy cắt khi làm việc bình thường hay sự cố cũng được thực hiện theo nguyên tắc tương ứng hoặc không tương ứng giống như ở trên

3.6.3 Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt không khí

Máy cắt không khí 110 kV trở lên mỗi pha đều có bộ phận truyền động kiểu khí nén riêng Như vậy mỗi máy cắt không khí có 3 cuộn dây đóng và 3 cuộn dây cắt Có thể thực hiện đóng cắt riêng từng pha, nhưng đa số trường hợp người ta lại thực hiện điều khiển đồng thời cả 3 pha Để việc đóng cắt máy cắt được chắc chắn, áp lực khí trong các bình chứa trước khi thao tác không được nhỏ hơn trị số qui định Nếu trong quá trình đóng

Hình.3-15 Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt không khí BBH-110 hoặc cắt áp lực khí nén nhỏ hơn trị số cho phép các thao tác không được dừng lại mà phải tiếp tục cho đến khi hoàn thành nhiệm vụ Khi vận hành các máy cắt không khí có bộ truyền động riêng từng pha có thể xảy ra trường hợp đóng hoặc cắt không đủ cả 3 pha do hỏng hóc trong các cuộn dây đóng cắt của mỗi pha

Trên H.3-15 trình bày sơ đồ điều khiển 3 pha của máy cắt không khí BBH-

110 có kiểm tra mạch đóng và cắt bằng ánh sáng dùng khóa điều khiển KCBΦ và bộ khóa chống đóng cắt nhiều lần Các nam châm đóng 3 pha của máy cắt CđA,

KIỂM TRA CÁCH ĐIỆN

Có nhiều phương pháp kiểm tra cách điện, tùy thuộc vào tính chất của mạng điện, tầm quan trọng của nó và yêu cầu của việc kiểm tra cách điện mà có thể dùng phương pháp này hoặc phương pháp kia cho phù hợp Dưới đây sẽ xét cụ thể đối với từng loại mạng điện

3.7.1 kiểm tra cách điện mạng điện một chiều

Theo qui trình vận hành nhà máy điện và trạm biến áp, điện trở cách điện của mạng điện một chiều khi đo bằng mêgôm mét 1000-2500V không được nhỏ hơn 1MΩ đối với từng mạch và không được nhỏ hơn 0,3MΩ đối với toàn bộ hệ thống điện một chiều

Trong các nhà máy điện do sự quan trọng và phức tạp của các mạch điều khiển, bảo vệ rơle, tự động hóa và yêu cầu cung cấp điện liên tục cho cuộn dây kích từ của máy phát, cần phải đặt các thiết bị đặc biệt cho phép kiểm tra thường xuyên tình trạng cách điện của lưới điện một chiều và có tín hiệu báo trước khi điện trở cách điện của lưới giảm quá trị số cho phép

1 Phương pháp dùng vôn kế

Thiết bị kiểm tra cách điện đơn giản nhất trong mạng điện một chiều là sơ đồ dùng 2 vôn kế mắc giữa các cực của lưới và đất (H.3-16) hoặc sơ đồ dùng vôn kế và bộ chuyển mạch CM (H.3-17) để lần lượt nối vôn kế với các cực Ở đây R+, R- tương ứng là điện trở cách điện của cực dương và cực âm đối với đất, U là điện áp của mạng Trong sơ đồ dùng một vôn kế, để kiểm tra cách điện ta lần lượt đảo cái chuyển mạch ở vị trí 1 và 2 Khi cách điện của các cực đều bình thường, trong cả 2 trường hợp vôn kế đều chỉ 0 Khi một cực chạm đất hoàn toàn, điện áp của cực đó đối với đất bằng 0, điện áp đối với đất của cực còn lại bằng điện áp

U của mạng Do vậy, nhờ có vôn kế và cái chuyển mạch ta biết được cực nào bị chạm đất để tìm cách khắc phục Sơ đồ một vôn kế đơn giản, ít thiết bị nên thường được dùng để kiểm tra cách điện trong mạch rôto của máy phát điện và máy bù đồng bộ

Hình.3-16 Sơ đồ kiểm tra cách điện dùng 1 vôn kế

Trong sơ đồ dùng 2 vôn kế, khi cách điện ở trạng thái bình thường, cả 2 vôn kế đều chỉ một nửa điện áp của mạng ( 1

2U) Khi điện trở của một cực bị giảm xuống, vôn kế nối với cực đó sẽ chỉ điện áp nhỏ hơn 1/2 điện áp của mạng, vôn kế kia chỉ điện áp lớn hơn 1/2 điện áp của mạng Nếu một cực chạm đất hoàn toàn, vôn kế nối với cực đó sẽ chỉ 0, vôn kế còn lại chỉ điện áp U của mạng

Thiết bị dùng 2 vôn kế đơn giản, thuận tiện nhưng có những nhược điểm quan trọng sau:

- Không cho phép đánh giá được điện trở cách điện của các cực đối với đất tại mỗi thời điểm và không báo được tín hiệu khi cách điện bị giảm quá mức cho phép

- Khi có chạm đất trong mạch thao tác bảo vệ rơle có thể tác động nhầm (H.3-18), Nếu ngắn mạch đối với đất tại điểm N, cuộn dây của rơle trung gian RG được khép kín (xem hình vẽ), tiếp điểm của nó có thể đóng lại để đi cắt máy cắt Để khắc phục nhược điểm này, có thể dùng các vôn kế và các rơle trung gian RG có điện trở lớn hoặc mắc thêm điện trở tại chỗ nối đất của các vôn kế Song như vậy độ nhạy của thiết bị kiểm tra cách điện sẽ thấp

Do các nhược điểm trên nên sơ đồ này chỉ được dùng ở những nơi không quan trọng Trong nhà máy điện và các trạm biến áp lớn người ta dùng các sơ đồ cầu để kiểm tra cách điện của lưới điện thao tác

2 Sơ đồ cầu kiểm tra cách điện Để kiểm tra cách điện của lưới điện thao tác trong các thiết bị quan trọng người ta sử dụng các sơ đồ cho phép đánh giá được điện trở cách điện và báo tín hiệu khi cách điện của mạng giảm quá mức cho phép Nguyên lý làm việc của sơ đồ cầu kiểm tra cách điện được trình bày trên H.3-19 Trong sơ đồ người ta dùng 2 điện trở giống nhau R1 và R2 Rơle tín hiệu RTH và vôn kế V được nối vào điểm chung của 2 điện trở và đất Bình thường các cực có điện trở đối với đất là R+ và R- Như vậy các điện trở R1, R2, R+, R- cùng với mạch rơle

Hình.3-17 Sơ đồ kiểm tra cách điện dùng 2 vôn kế

Hình.3-18 Sơ đồ dẫn đến sự tác động nhầm của máy cắt khi chạm đất trong mạch thao tác

Hình.3-19 Sơ đồ cầu nguyên lý của thiết bị kiểm tra cách điện tín hiệu và vôn kế hợp thành một sơ đồ cầu

Rõ ràng rằng khi cách điện của các cực đối với đất như nhau (R+ = R-), các điểm O và O’ có điện thế như nhau, nên rơle tín hiệu không khởi động, vôn kế chỉ

0 Khi cách điện của một cực giảm xuống (R+ ≠ R-), điện thế 2 đầu O và O’ trong nhánh giữa của cầu khác nhau và có dòng đi qua nó Khi cách điện giữa 2 cực khác nhau nhiều, dòng đi trong nhánh giữa sẽ đủ lớn để rơle tín hiệu khởi động, vôn kế chỉ độ chênh điện thế Ud giữa O và O’ Từ hình vẽ ta dễ dàng xác định được:

Do đó để xác định dấu và trị số của chúng, người ta dùng vôn kế có thang đo về cả 2 phía, nhìn vào chiều lệch của kim vôn kế sẽ biết được R+ hay R- thay đổi Độ lệch kim càng lớn chứng tỏ R+ hoặc R- giảm càng nhiều

3.7.2 kiểm tra cách điện trong mạch điện xoaychiều

Trong các lưới điện xoay chiều có trung tính trực tiếp nối đất không đặt thiết bị kiểm tra cách điện, vì rằng chạm đất một pha trong lưới này chính là ngắn mạch một pha và bảo vệ rơle sẽ tác động để nhanh chóng loại phần hư hỏng ra khỏi lưới Thiết bị kiểm tra cách điện được đặt đối với các mạng điện xoay chiều có trung tính cách điện hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang Trong các lưới điện này dòng chạm đất nhỏ, vẫn cho phép làm việc khi có chạm đất một điểm trong một thời gian nhất định Thiết bị kiểm tra cách điện cho phép phát hiện được điểm chạm đất để nhanh chóng khắc phục ngăn chặn sự cố lớn phải cắt mạch khi có điểm chạm đất thứ 2 Để kiểm tra cách điện trong các lưới điện xoay chiều, người ta thường dùng vôn mét, tùy theo điện áp của mạch điện mà người ta thực hiện các sơ đồ đo trực tiếp hoặc gián tiếp như sau

1 đối với các mạng điện áp đến 500V Để kiểm tra cách điện trong các lưới điện này người ta có thể dùng 3 hoặc 1 vôn kế Chúng được mắc trực tiếp với mạng điện (H.3-20) Khi dùng 1 vôn kế phải có bộ đổi nối để có thể lần lượt đo được điện áp của cả 3 pha

ĐIỆN MỘT CHIỀU TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP

KHÁI NIỆM CHUNG

Trong nhà máy điện (NMĐ) và trạm biến áp (TBA) ngoài điện xoay chiều trong phụ tải tự dùng còn có một số phụ tải sử dụng điện một chiều, ví dụ: kích từ máy phát (MF) điện, các động cơ một chiều, bảo vệ rơle tự động hóa, điều khiển, tín hiệu, ánh sáng sự cố Các phụ tải này đều thuộc loại quan trọng, yêu cầu có độ tin cậy cung cấp điện rất cao mặc dù lượng điện không lớn Do đó, cần phải có mạch điện một chiều để cung cấp Điện một chiều có ưu điểm so với xoay chiều

- Thiết bị điều khiển, bảo vệ rơle tự động hóa đơn giản, độ tin cậy và ổn định hơn

- Có thể dự trữ được

Tuy nhiên, điện một chiều cũng có nhược điểm là vận hành phức tạp, giá thành cao

Phụ tải một chiều trong NMĐ và TBA chia thành ba loại:

- Phụ tải thường xuyên (Itx) Phụ tải này có trị số không lớn làm việc hầu như 24/24 giờ, ví dụ: đèn tín hiệu bảo vệ rơle tự động hóa

- Phụ tải xung (Ix) có trị số rất lớn nhưng thời gian rất ngắn bé hơn 1 phút, ví dụ: dòng điện đóng máy cắt (MC), dòng khởi động các động cơ

- Phụ tải sự cố (Isc) chỉ có khi mất điện xoay chiều, ví dụ: thắp sáng sự cố

Do đó, phụ tải lâu dài của điện một chiều sẽ là:

Phụ tải ngắn hạn lớn nhất sẽ là:

NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU

Có ba phương pháp cung cấp điện một chiều

4.2.1 Dùng máy phát một chiều

Máy phát một chiều có khuyết điểm vận hành phức tạp, cần có động cơ sơ cấp kéo MF, nếu dùng động cơ xoay chiều thì phụ thuộc vào điện xoay chiều, khi mất nguồn xoay chiều cũng mất luôn điện một chiều, còn dùng tuabin kéo thì giá thành cao, phức tạp Do đó, hiện nay ít sử dụng

Chỉnh lưu có ưu điểm là đơn giản, giá thành thấp nhưng cũng có khuyết điểm là phụ thuộc vào điện xoay chiều, không có khả năng chịu dòng xung lớn trong khi phụ tải một chiều có những lúc cần dòng xung rất lớn Do đó, hiện nay trong NMĐ dùng chỉnh lưu là chủ yếu để cung cấp cho phụ tải thường xuyên nhưng không phải duy nhất

4.2.3 Dùng ắcquy Ắcquy có nhược điểm là vận hành phức tạp, độc, giá thành cao nhưng có ưu điểm là có thể tích trữ được và chịu dòng xung lớn Vì vậy, hiện nay trong NMĐ và TBA đều có sử dụng ắcquy cùng với chỉnh lưu làm nguồn cung cấp điện một chiều

ẮCQUY

Hiện nay có hai loại ắcquy thông dụng: ắcquy axít-chì và ắcquy kiềm

Về cấu tạo cả hai đều gồm có ba bộ phận chính: bình điện phân, dung dịch điện phân và các điện cực (H.4.1)

- Dung dịch điện phân là axit sunphuaric

- Bình điện phân làm bằng thủy tinh, nhựa hóa học chống ăn mòn axit hoặc gỗ đã xử lý hóa học

- Cực dương là các tấm oxit chì (PbO2), cực âm là các tấm chì xốp (Pb)

Các chế độ làm việc của ắcquy axít-chì:

Chế độ phóng điện: khi nối các cực ắcquy với phụ tải R

(H.4.2a) sẽ có dòng điện chạy từ cực dương (+) đến cực âm (-) bên ngoài ắcquy và các phản ứng hóa học xảy ra như sau:

Nhận thấy rằng, trong quá trình phóng điện lượng H2SO4 giảm và H2O tăng cho nên E giảm Phụ thuộc vào trị số dòng điện phóng (Ip) mà điện áp trên các cực (Up) giảm nhanh hay chậm, nhiều hay ít (H.4.2b)

Dấu hiệu kết thúc quá trình phóng là điện áp phóng bé nhất cho phép (Up.min) là 1,7÷1,8V Nếu tiếp tục phóng ắcquy sẽ bị hiện tượng cong các phiến cực làm chập mạch và hỏng ắcquy

Chế độ nạp điện: Khi nối các cực ắcquy với nguồn điện một chiều (H.4.3a) sẽ có dòng điện chạy từ cực dương sang cực âm bên trong ắcquy và phản ứng hóa

Hình.4-1 Cấu tạo ắcquy a- Dung dịch điện phân; b- Dung dịch; c- Các điện cực

Hình 4.2 Chế độ phóng điện của ácquy axit - chì a) Sơ đồ nối điện; b) Đặc tính phóng điện U = f(t) học xảy ra ngược lại với quá trình phóng:

Nghĩa là các cực được phục hồi lại và dung dịch điện phân tăng lên do đó Un cũng tăng lên (H.4.3b)

Dấu hiệu kết thúc quá trình nạp là khi điện áp nạp đạt giá trịcực đại (Un.max)

Nếu tiếp tục nạp không những ắcquy không tăng dung lượng mà còn có hại vì lượng H2 ở cực âm và S04 ở cực dương không tham gia vào phản ứng hóa học mà thoát ra ngoài, sau khi ra ngoài chúng lại kết hợp thành H2S04 làm giảm tỷ trọng γ và có hại cho môi trường xung quanh Đặc tính Un = f(t) phụ thuộc vào trị số dòng điện nạp (In) (H.4.3b) Khi điện áp nạp đạt đến 2,3V trên mỗi bình ắcquy, quá trình nạp xảy ra chậm lại do đó tốt nhất nên giảm dòng điện nạp, kéo dài thời gian nạp để dung lượng nạp đạt được nhiều hơn Điện áp định mức của ắcquy axit-chì Uđm = 2,05V, muốn có điện áp lớn hơn phải nối tiếp nhiều bình ắcquy

Hiện tượng tự phóng của ắcquy: Ắcquy sau khi nạp mặc dù không cung cấp cho phụ tải (không tải) nhưng vẫn bị giảm dung lượng khoảng 0,3% cho mỗi ngày đêm do dòng điện hình thành cục bộ bên trong bình ắcquy bởi sự kết tủa của dung dịch

Tương tự như ắcquy axit-chì chỉ khác về dung dịch điện phân có tính kiềm không ăn mòn kim loại và không độc hại nhiều cho người nhưng điện áp bé khoảng 1,0÷1,5V mỗi bình và đặc tính Up(t) cũng xấu hơn

CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA ẮCQUY

Thông thường ắcquy có hai chế độ làm việc:

4.4.1 Chế độ nạp-phóng Ắcquy sau khi được nạp đầy thì cắt nguồn nạp và chuyển sang nối với phụ tải để phóng điện cung cấp cho phụ tải Chế độ làm việc này có ưư điểm là hầu như toàn bộ năng lượng nạp đều được sử dụng, ắcquy luôn luôn được sử dụng không phải bị ngâm trong dung dịch điện phân cho nên hiệu suất sử dụng cao Tuy nhiên, có khuyết điểm là tuổi thọ ngắn vì thời gian làm việc nhiều, nghiêm trọng nhất là cuối giai đoạn phóng năng lượng còn ít hoặc không còn để cung cấp cho phụ tải Muốn sử dụng trong NMĐ hoặc TBA để làm nhiệm vụ dự phòng khi mất điện

Hình 4.3 Quá trình nạp của ắcquy axit - chì a) Sơ đồ nối điện; b) Đặc tính nạp điện U n = f(t) xoay chiều ít nhất phải có hai bộ nguồn ắcquy Điều này làm tăng vốn đầu tư và phức tạp bảo quản vận hành Chế độ này chỉ thích hợp đối với những nơi không có điện lưới Trong NMĐ và TBA hầu như không sử dụng chế độ này

4.4.2 Chế độ nạp thêm thường xuyên (phụ nạp)

Trong chế độ này, ắcquy sau khi được nạp không cắt nguồn nạp mà đồng thời cùng nguồn đóng với phụ tải Ắcquy luôn luôn được phụ nạp để bù vào phần tiêu hao do tự phóng và cung cấp cho tải nếu có

Trong chế độ này, nguồn cung cấp cho các phụ tải thường xuyên, ắcquy chỉ cung cấp cho phụ tải ngắn hạn, phụ tải xung và khi mất nguồn do mất điện xoay chiều, (ắcquy có khả năng chịu dòng xung lớn)

Với chế độ này, ắcquy luôn luôn được nạp đầy cho nên không cần nguồn dự phòng nhưng cũng có khuyết điểm là ắcquy ít được làm việc thường ở trạng thái bị ngâm trong dung dịch điện phân đưa đến không bền mặc dù tuổi thọ được kéo dài Để khắc phục, thường mỗi tháng cho ắcquy phóng hết một lần trong thời gian ngắn và nạp lại.

SƠ ĐỒ LÀM VIỆC CỦA ẮCQUY

Như đã trình bày ở trên, ắcquy có các điểm cần chú ý: điện áp mỗi bình ắcquy có giới hạn, khi làm việc thay đổi trong giới hạn rất rộng trong khi điện áp phụ tải yêu cầu không thay đổi hoặc cho phép với ΔUcp = ±5%

Ví dụ, ắcquy axít-chì:

- Điện áp cuối giai đoạn Un.max = 2,7÷2,8V

- Điện áp cuối giai đoạn phóng Up.min = 1,7÷1,8V

- Điện áp làm việc bình thường Ulv = 2,0÷2,05V

Vì vậy, để nhận được điện áp thích hợp cần phải nối tiếp n bình U = nu và n luôn điều chỉnh theo yêu cầu

Sơ đồ làm việc của tổ ắcquy

Khi nạp điện dao đổi nối chuyển sang vị trí 2-2’, để giữ cho điện áp trên thanh góp không đổi theo yêu cầu của tải tay điều chỉnh phóng T1 từ phải sang trái giảm dần số bình ắcquy vì khi nạp điện áp mỗi bình ắcquy tăng lên, để tăng điện áp đặt vào mỗi bình ắcquy theo yêu cầu nạp chuyển dần tay nạp T2 cũng từ phải sang trái để giảm số bình ắcquy được nạp vì điện áp trên cực nguồn có giới hạn Trong quá trình nạp nếu có nhu cầu phóng với dòng lớn (ví dụ cần đóng MC) MF không đáp ứng được bảo vệ

Hình 4.4 Sơ đồ làm việc của tổ ắcquy

1- dao đổi nối; 2- nguồn nạp; 3- tổ ắcquy;

5- T 2 tay điểu chỉnh nạp; 6- phụ tải rơle tự động cắt MF do điện áp trên thanh góp giảm, ắcquy sẽ thay MF cung cấp cho phụ tải này, sau đó MF được đóng để nạp cho ắcquy và cung cấp cho phụ tải Khi đã nạp xong dao đổi nối cắt (vị trí 0-0’) chuyển sang chế độ phóng (1-1’)

Khi phóng điện, điện áp trên mỗi bình ắcquy giảm, để giữ điện áp trên thanh góp không đổi, tay phóng T1 được điều chỉnh từ trái sang phải tăng dần số bình ắcquy

Trong chế độ phụ nạp, dao đổi nối đóng vào vị trí 1-1’, ắcquy nối vào thanh góp như một tải

Nguồn đồng thời cung cấp cho tải và phụ nạp cho ắcquy Điều chỉnh điện áp cho tải (Utg) do bộ điều chỉnh điện áp của nguồn đảm nhận Khi có tải xung nguồn tự động cắt, việc cung cấp điện do ắcquy đảm nhận như trên Vì trong chế độ này, dòng phụ nạp nhỏ cho nên không cần sử dụng nguồn lớn như trong chế độ nạp phóng mà thay bằng nguồn nhỏ Hiện nay trong NMĐ và TBA sử dụng bộ chỉnh lưu, do đó trong sơ đồ có hai bộ nguồn (H.4.5).

PHÂN PHỐI DÒNG THAO TÁC MỘT CHIỀU

Dòng thao tác một chiều được phân phối theo từng cụm thiết bị Các bảng điện một chiều được đặt gần nhà ac qui, mỗi máy nạp hoặc phụ nạp đều có một tủ riêng,

Trên các tủ có các dụng cụ đo lường, kiểm tra và điều khiển của nguồn một chiều, các thanh góp để nối các nguồn và các cáp cung cấp cho các phần của lưới điện một chiều

Vì lưới điện một chiều có rất nhiều nhánh và khá phức tạp, nên để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện người ta phân chúng thành các lưới nhỏ độc lập, có bảo vệ riêng bằng cầu chì hoặc áp tô mát Việc phân chia các lưới nhỏ dựa theo nguyên tắc cùng chức năng làm việc: các khí cụ điều khiển, bảo vệ, tự động hóa, tín hiệu, các cuộn dây đóng của máy cắt, các động cơ điện một chiều

Hình 4.5 Sơ đồ nối điện một chiều làm việc theo chế độ phụ nạp

1- Nguồn nạp chính; 2- nguồn nạp phụ

Hình.4-6 Sơ đồ phân phối điện một chiều đối với thiết bị phân phối trong nhà:

1- thanh góp của tổ ác qui; 2,3,4 - các phân đoạn của thanh góp 1 chiều tương ứng với 3 phân đoạn của thiết bị điện cao áp

Phương pháp khác để nâng cao độ tin cậy cung cấp điện cho các thiết bị thứ cấp là phân đoạn thanh góp tại các bảng điện một chiều, cung cấp cho mỗi phần của lưới từ 2 phía, dùng

2 cáp để cung cấp cho mỗi phần, tách riêng một tổ ác qui để cung cấp cho các cuộn dây đóng của máy cắt và phân đoạn lưới cung cấp này đối với từng máy cắt của mỗi loại thiết bị phân phối điện cao áp

Số phân đoạn của thanh góp một chiều thường chọn bằng số phân đoạn của thanh góp cao áp Mỗi phân đoạn được cung cấp bằng một cáp riêng và có thể có nguồn cung cấp dự phòng bằng cách nối với phân đoạn bên cạnh qua các dao cách ly phân đoạn (H.4-6) Đối với các thiết bị điện ngoài trời, để cung cấp điện cho các tủ điều khiển của máy cắt người ta thường dùng sơ đồ mạch vòng (H.4-7), mỗi tủ ứng với một phân đoạn, các tủ ngoài cùng được cung cấp từ bảng điện trung tâm, các tủ còn lại lấy từ các tủ lân cận qua các dao cách ly và cáp

Như đã nói trên các tủ của bảng phân phối điện một chiều trung tâm được phân thành các cụm riêng biệt, số cụm bằng số thiết bị phân phối như cụm 1 được dùng để cung cấp điện cho các tủ điều khiển của thiết bị 220kV; cụm 2 của thiết bị 110kV Mỗi cụm được cung cấp bằng một cáp riêng và có nguồn dự trữ là các phân đoạn bên cạnh Sơ đồ đó được vẽ trên H.4-8

Câu hỏi và bài tập bài 4

1 Nêu ưu, nhược điểm khi dùng nguồn một chiều bằng máy phát 1 chiều, chỉnh lưu và ắc quy

2 chế độ làm việc Nêu các của ắc quy trong nhà máy điện

Hình.4-7 Sơ đồ phân phối điện một chiều đối với thiết bị điện ngoài trời:

1- Đến thanh góp ác qui; 2- tủ điều khiển

Hình.4-8 Sơ đồ phân phối điện một chiều ở bảng điều khiển 1- Thanh góp các tổ ác qui; 2- Thanh góp tín hiệu ánh sáng nhấp nháy sự cố; 3,4,5- Các phân đoạn thanh góp ứng với các thiết bị 10, 110, 220kV

THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN

KHÁI NIỆM

Thiết bị phân phối điện (TBPP) là một công trình dùng để thu nhận và phân phối điện năng, trong đó bố trí sắp xếp các khí cụ điện, dây dẫn và các thiết bị phụ theo sơ đồ cấu trúc và sơ đồ nối điện đã chọn

Có nhiều cách phân loại khác nhau phụ thuộc vào mục đích nghiên cứu

1- Phân loại theo vị trí lắp đặt

- Thiết bị phân phối điện trong nhà

- Thiết bị phân phối điện ngoài trời

TBPP trong nhà cũng như TBPP ngoài trời có thể có các cấu trúc khác nhau và được phân loại như, sau:

+ Thiết bị phân phối kiểu lắp ghép

+ Thiết bị phân phối kiểu trọn bộ

2- Phân loại theo cách sắp xếp thiết bị

- Thiết bị phân phối kiểu thấp

- Thiết bị phân phối kiểu cao

5.1.2 Yêu cầu đối với TBPP

- Làm việc đảm bảo, an toàn lúc vận hành bình thường cũng như khi xử lý sự cố Khi sửa chữa một khí cụ điện nào đó không làm ảnh hưởng đến sự làm việc của các phần tử khác, các mạch khác Đây là yêu cầu quan trọng nhất Để thỏa mãn được yêu cầu này, chủ yếu là thực hiện đúng các quy trình về khoảng cách tối thiểu cho phép giữa các phần dẫn điện với nhau, giữa các phần dẫn điện với các phần nối đất, giữa các mạch

- Thuận tiện trong vận hành, xây lắp và sửa chữa Cho phép sử dụng các thiết bị cơ giới khi thi công và khi thay thế các thiết bị

- Có khả năng phát triển trong tương lai, khi phát triển không phải phá bỏ làm ảnh hưởng đến việc cung cấp điện

- An toàn về chống nổ và cháy, sự cố, khi nổ và cháy không có khả năng lan truyền sang phần khác

- Diện tích xây dựng TBPP phải hợp lý phù hợp với điều kiện cho phép Đây là yêu cầu mà hiện nay cần quan tâm khi quyết định cấu trúc của TBPP

- Ngoài ra, cũng cần chú ý đến kinh tế và mỹ quan, vì đây là hai yêu cầu thường mâu thuẫn nhau, do đó tùy hoàn cảnh và thời điểm mà phối hợp cho phù hợp với thực tế

5.1.3 Khoảng cách nhỏ nhất cho phép trong TBPP

Khi quy định khoảng cách cho phép nhỏ nhất trong TBPP là căn cứ vào điện áp phóng điện thí nghiệm Đối với điện áp 220kV trở lại dùng điện áp phóng điện xung kích, còn với điện áp từ 330kV trở lên dùng điện áp tần số công nghiệp và có xét đến hệ số an toàn Đối với TBPP trong nhà có điện áp định mức bé hơn 35kV khoảng cách cho phép nhỏ nhất không phân biệt khoảng cách giữa các pha với nhau hay khoảng cách giữa các pha với đất mà quy định chung vì với điện áp này chủ yếu quyết định bởi yêu cầu về ổn định động khi ngắn mạch Đối với dây dẫn mềm (dây vặn xoắn) cần chú ý đến độ võng của dây dẫn

Trong thực tế, để đảm bảo an toàn thường lấy khoảng cách lớn hơn khoảng cách nhỏ nhất cho phép đến hai, ba lần Do đó, đây chỉ là thông số tham khảo khi quyết định các khoảng cách khác

Bảng 5.1 Khoảng cách nhỏ nhất cho phép giữa các phần dẫn điện với các phần tử khác của TBPP trong nhà, (cm)

Khoảng cách cách điện, cm, đối với

Từ phần dẫn điện đến phần nối đất A p-đ 6,5 9 12 18 29 90 180

Gịữa các pha khác nhau 1 A p-p 7 10 13 20 32 100 200

Từ phần dẫn điện đến tấm ngăn bằng lưới B 16,5 19 22 28 39 100 190

Giữa các mạch không có tấm ngăn G 200 220 220 220 220 290 380

Từ phần dẫn điện không có chắn đến nền D 250 250 250 270 270 340 420

Bảng 5.2 Khoảng cách nhỏ nhất của TBPP ngoài trời theo yêu cầu an toàn

Tên khoảng cách Ký hiệu

Khoảng cách (cm) khi U đm (kV)

Từ phần dẫn điện đến mặt đất C 310 360 450 600

Giữa 2 mạch không có tấm ngăn cách theo phương nằm ngang D 240 290 380 575

Giữa các mạch không có tấm ngăn cũng như giữa phần dẫn điện đến vật đang chuyên chở theo phương thẳng đứng B 115 165 255 420

Trên hình 5.1 trình bày ví dụ minh họa các ký hiệu về khoảng cách ghi trong các bảng 5.1 và 5 2

THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN TRONG NHÀ

Đối với TBPP trong nhà theo kiểu trọn bộ kể cả kiểu GIS tại nhà máy đã chế tạo thành từng khối chủ yếu theo từng mạch và cho sẵn trong giới thiệu, khi thiết kế phải căn cứ vào đó mà sắp xếp lại theo yêu cầu cần chú ý kích thước ở đây rất chính xác, khi thiết kế cũng như xây dựng yêu cầu phải đảm bảo đúng thì mới ghép các mạch với nhau được Kích thước, kiểu dáng và cách bố trí phụ thuộc hoàn toàn vào nhà máy chế tạo theo từng loại khác nhau, cho nên bắt buộc người thiết kế phải biết trước khi thực hiện Đối với TBPP trong nhà theo kiểu lắp ghép, cần chú ý các điểm sau:

Các khí cụ trong một mạch nên bố trí trong một buồng riêng được ngăn cách với nhau bởi tường ngăn, đảm bảo an toàn và không bị ảnh hưởng nhau khi vận hành cũng như khi sửa chữa Tùy theo thiết bị mà chọn cấu trúc buồng cho thích hợp Có các kiểu buồng sau:

Buồng kín: là buồng bốn phía đều là tường kín có cửa ra vào kín

Buồng hở: là buồng chỉ được che một phần hay toàn bộ nhưng bằng tấm ngăn bằng lưới, hoặc một phần bằng lưới, một phần kín

Buồng chống nổ: là buồng kín chắc chắn có khả năng chống nổ có lối thông ra hành lang chống nổ dùng khi có thiết bị có chứa lượng dầu tương đối nhiều, ví dụ buồng đặt MBA, MC điện nhiều dầu Thường các buồng chống nổ bố trí ở tầng dưới cùng, phía dưới có hầm chứa dầu hoặc có đường ống dẫn dầu đến hầm chứa dầu, đề phòng khi bị nổ không cho dầu lan sang các buồng bên cạnh

5.2.2 Thanh góp và dao cách ly thanh góp Đây là một trong các bộ phận quan trọng của TBPP, thường đặt ở trên cùng của TBPP Có ba cách đặt TG:

- Ba pha đặt thẳng hàng (ngang hoặc nghiên)

- Ba pha đặt thẳng đứng

Hình 5.1 Khoảng cách trong TBPP trong nhà theo điều kiện an toàn Hình 5.2 Khoảng cách nhỏ nhất trong

TBPP ngoài trời theo điều kiện an toàn

- Ba pha đặt theo hình tam giác

Dao cách ly TG đặt ngay phía dưới TG

Trên hình 5.3 trình bày cách đặt TG và dao cách ly TG với sơ đồ có một và hai hệ thống TG

5.2.3 Bố trí máy cắt điện

MC điện phụ thuộc vào kiểu MC và lượng dầu trong nó MC có lượng dầu nhiều hơn 60kg phải đặt trong buồng chống nổ có lối thông ra ngoài (H.5.4a) hay thông ra hành lang chống nổ (H.5.4b) MC có 25 ÷ 60kg dầu có thể đặt trong buồng hở, MC ít dầu hoặc không có dầu đặt trong buồng hở có lối thông ra hành lang phục vụ (H.5.4d)

Máy cắt đặt trên tầng hai (lầu một) có lượng dầu trên 600kg phía dưới phải có hố thu dầu bằng bêtông có khả năng chứa toàn bộ lượng dầu trong

MC, nếu có ống thông với hố thu dầu chung chỉ cần thu được 20% lượng dầu (H.5.4c) hay có ngưỡng cửa cao ngăn không cho dầu tràn ra ngoài (H.5.4d)

Trong TBPP thường sử dụng kháng điện bêtông có thể đặt trong buồng kín hoặc hở ở tầng trệt Có ba cách đặt kháng (H.5.5)

- Đặt chồng lên nhau (H.5.5a) sử dụng với kháng đường dây vì số lượng nhiều dòng điện định mức từ 1000A trở lại và Xk% chỉ đến

6% Đặt theo cách này có ưu điểm là chiếm mặt bằng ít nhưng yêu cầu chiều cao lớn

- Đặt theo hàng ngang (H.5.5b) sử dụng với kháng phân đoạn thường hay hình tam giác

Hình 5.3 Các phương án đặt thanh góp và dao cách ly thanh góp a) Sơ đồ một thanh góp, thanh góp đặt hành ngang b) Sơ đồ hai thanh góp, thanh góp đặt theo hình tam giác c) Sơ đồ hai thanh góp, thanh góp đặt nằm ngang

Hình 5.4 Các phương án đặt máy cắt trong buồng chống nổ

Hình 5.5 Các phương án đặt kháng điện a) Đặt chồng lên nhau; b) Đặt nằm ngang; c) Đặt hình tam giác

(H.5.5c) vì số lượng ít nhưng Xk% lại lớn (8÷12)% Đặt theo kiểu này tuy chiếm mặt bằng lớn nhưng không yêu cầu về chiều cao

Cần chú ý, không gian xung quanh kháng có từ trường lớn Vì vậy, nó không được đặt gần các cấu trúc bằng thép hay bêtông cốt thép Khoảng cách giữa kháng với các cấu trúc này phải tuân theo yêu cầu của nhà chế tạo, nói chung không được nhỏ hơn bán kính kháng điện

5.2.5 Hành lang và cửa ra vào

Trong TBPP có ba loại hành lang:

Hành lang phục vụ: dùng để phục vụ cho việc xây lắp, sửa chữa, thay thế thiết bị và vận hành Chiều rộng của hành lang phụ thuộc vào các buồng đặt thiết bị bố trí thành một hay hai dãy Khi thiết bị bố trí một dãy không bé hơn 1m, khi có hai dãy không bé hơn l,2m

Hành lang điều khiển: trong hành lang này có bố trí các bộ truyền động MC điện, dao CL cho nên bề rộng ít nhất l,5m khi có một dãy thiết bị và 2m khi có hai dãy thiết bị

Hành lang chống nổ: khi trong các dãy đặt thiết bị có chứa dầu các hành lan này yêu cầu phải có khả năng không cho dầu lan sang các buồng bên cạnh khi có sự cố (theo quy định buồng chống nổ)

Cửa ra vào các buồng TBPP phải thuận tiện và an toàn cho vận hành

Khi chiều dài của phòng bé hơn 7m cho phép chỉ có một cửa ra vào, khi chiều dài từ 7 ÷ 60m ít nhất phải có hai cửa ra vào ở hai đầu, khi chiều dài lớn hơn 60m ngoài hai cửa ở hai đầu phải có thêm các cửa ở giữa sao cho từ chỗ xa nhất đến cửa ra vào không quá 30m Các cửa ra vào chính hay phụ đều mở thông với hành lang hay ban công có thang gác để thoát ra ngoài

Ngoài các điều cơ bản trình bày trên, cần chú ý các khía cạnh khác liên quan, ví dụ chiếu sáng, hầm cáp điều khiển, cáp điện lực, nối đất, kết cấu xây dựng, tường ngăn cách phải tuân theo quy trình riêng

Trên các hình 5.6, 5.7, 5.8 trình bày một vài ví dụ TBPP trong nhà 10kV, 35kV bố trí một dãy, hai dãy

Hình 5.6 Các phương án bố trí hành lang trong

TBPP trong nhà a) Một hành lang chung; b) Hành lang hai bên, các buồng TBPP ở giữa; c) Hành lang chung ở giữa hai dãy buồng TBPP; d) Hai hành lang hai bên, hai dãy buồng TBPP ở giữa

Hình 5.7 TBPP trọn bộ 10kV, một hệ thống thanh góp, có bốn phân đoạn do hai kháng điện kép cung cấp, bố trí nhà một tầng chia thành hai dãy, hành lang chung ở giữa

THIẾT BỊ PHÂN PHỐI ĐIỆN NGOÀI TRỜI

TBPP ngoài trời kiểu trọn bộ giống TBPP trong nhà kiểu trọn bộ, các khí cụ điện cùng phần dẫn điện và các thiết bị phụ khác đã được lắp thành từng khối

Do đó, khi thiết kế phải theo mẫu có sẵn không thể khác được Còn các TBPP kiểu lắp ghép người thiết kế tùy ý sắp xếp theo yêu cầu, nhưng phải tuân thủ các quy định cơ bản sau đây:

5.3.1 Phần dẫn điện và sứ cách điện

Phần dẫn điện có thể dùng thanh dẫn hay dây dẫn, nếu dùng thanh dẫn phải sử dụng sứ đỡ, nếu dùng dây dẫn phải dùng sứ treo

Thanh góp cứng và các thanh dẫn vượt qua đường thường dùng ống dẫn bằng đồng hay bằng nhôm, còn TG mềm và các đoạn nối giữa các khí cụ với nhau có thể dùng dây vặn xoắn bằng đồng hay dây nhôm lõi thép

5.3.2 Khoảng vượt của thanh góp, thanh dẫn và dây dẫn Để giảm độ võng của thanh dẫn, dây dẫn TG khoảng cách giữa hai sứ đỡ không vượt quá 6÷8m, giữa hai sứ treo không vượt quá 30÷50m Đối với TG thường thực hiện như sau:

- Với TG cứng khoảng cách giữa hai sứ đỡ chỉ có một mạch cho tất cả các cấp điện áp

- Với TG mềm khoảng cách giữa hai sứ treo có:

4 mạch khi điện áp Uđm ≤ 35kV

3 mạch khi điện áp Uđm = 110kV

2 mạch khi điện áp Uđm = 220kV

Giữa các mạch cũng như giữa các khí cụ điện không có tường ngăn cách

5.3.3 Giá đỡ thanh góp và khí cụ điện

Giá đỡ TG và khí cụ điện có thể bằng gỗ, bêtông hay bằng thép nhưng thường chỉ dùng thép hoặc bêtông cốt thép vì gỗ không bền bảo quản phức tạp

Giá đỡ TG mềm có hai dạng: dạng chữ Π và dạng chữ π (H.5.10a,b)

TG có thể sử dụng giá đỡ kép (H.5.10c)

Hình 5.10 Giá đỡ thanh góp mềm và thanh dẫn a) Hình chữ Π; b) Hình chữ π; c) Giá đỡ kép; d) Giá đỡ thanh dẫn

Với thanh dẫn có thể dùng giá đỡ như hình 5.10d Trên các hình 5.10a, b, c, d: ký hiệu giá đỡ bằng bêtông, còn trên hình 5.10e ký hiệu giá đỡ bằng thép

MC điện được sắp xếp thành từng dãy

(một hay hai dãy) trên giá đỡ bêtông hay bằng thép nếu là MC ít dầu,

MC không khí hay MC khí SF6 hoặc trên bệ bêtông cao hơn nền ít nhất l0cm nếu là MC nhiều dầu

Hình vẽ đơn giản của MC khí SF6 cho trên hình 5.11

MC bố trí một dãy (H.5.11) rút gọn được chiều ngang nhưng mở rộng chiều dài được áp dụng khi số mạch ít, ngược lại

MC bố trí thành hai dãy (H.5.12) rút gọn chiều dài nhưng mở rộng chiều ngang được áp dụng khi số mạch nhiều

5.3.5 Dao cách ly, máy biến dòng

Dao CL, máy biến dòng cũng được sắp xếp theo từng dãy tương ứng

MC trên các giá đỡ bằng thép hay bêtông cốt thép

(kiểu thấp) hoặc trên giàn đỡ bằng thép trên MC

5.3.6 Máy biến điện áp, chống sét

Máy biến điện áp, cái chống sét được đặt trên các giá đỡ như dao CL, cấu trúc của nó phụ thuộc vào sơ đồ nối điện có một, hai TG

Hình vẽ đơn giản cho trên hình 5.13, kích thước cụ thể xem trong sổ tay kỹ thuật

Máy cắt SF 6 : S1-123; 3AQ1;HGF-111/1C-110kV Máy cắt SF 6 : 3AQ2 ;

Hình 5.12 a) Dao cách ly; b) Máy biến dòng 110kV

Chống sét có thể bố trí không cần giá đỡ, trong trường hợp này cần có hàng rào ngăn cách cao khoảng 1m để đảm bảo an toàn

Trong TBPP ngoài trời, cần có đường giao thông để phục vụ chuyên chở thiết bị khi xây lắp, sửa chữa, vận hành Các đường này phải đủ rộng và khoảng không đảm bảo an toàn cho người và thiết bị khi chuyên chở thiết bị cũng như thuận tiện đi lại trong vận hành Để vận chuyển MBA phải có đường ray, kích thước đường ray phải phù hợp theo đường sắt quốc gia và khoảng cách giữa các bánh xe của MBA, đường sắt nhất thiết phải đi dưới đường dây có điện áp cao nhất

5.3.8 Hầm cáp điện lực và cáp điều khiển

Hầm cáp điện lực và cáp điều khiển có thể chung, cáp điện lực và cáp điều khiển phải đặt trên giá khác nhau và có nắp đậy bằng vật liệu không cháy Hầm cáp điện lực chạy từ MBA điện lực đến TBPP điện áp hạ (10, 15, 22kV), hầm cáp điều khiển chạy từ các MC, biến dòng, biến điện áp và dao CL đến nhà điều khiển

5.3.9 Cột chống sét Để bảo vệ chống sét đánh trực tiếp, có thể dùng kim thu sét đặt trên cột anten, các cột cổng của đường dây điện cao thế đi ra, trên các giá đỡ TG, nếu không bảo vệ hết khu vực cần bảo vệ có thể dùng thêm dây thu sét hoặc đặt thêm cột có kim thu sét ở các vị trí cần

Chiếu sáng chung cho toàn TBPP ngoài trời thường sử dụng đèn pha bố trí trên cột anten và trên cột cổng đường dây điện cao thế đi ra, ngoài ra nếu cần đặt thêm theo hàng cột điện xung quanh hàng rào bảo vệ

Trên hình 5.14, 5.15 trình bày các ví dụ TBPP ngoài trời các kiểu khác nhau

Hình 5.13 a) Máy biến điện áp; b) Chống sét

Hình.5-14 Thiết bị phân phối điện ngoài trời 220kV hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng a) Mặt cắt mạch đường dây; b) Mặt cắt mạch máy biến áp; c) Mặt bằng mạch đường dây và máy biến áp

Câu hỏi và bài tập bài 5

1 Thiết bị phân phối điện là gì? Cách phân loại nó như thế nào? Ưu, nhược điểm của từng loại thiết bị phân phối

2 Cách bố trí máy cắt điện của TBPP ngoài trời như thế nào? Ưu, nhược điểm của cách bố trí đó là gì

3 Giải thích đường đi của dòng điện đối với các mặt cắt mạch máy biến áp, mạch đường dây của TBPP ngoài trời U ≥ 110kV.