1.1. Sơ đồ nối mỗi mạch với thanh góp qua máy cắt
1.1.1. Sơ đổ hệ thống một thanh góp không phân đoạn
Hình 2.1.1. Sơ đổ hệ thống một thanh góp không phân đoạn a) Mô tảsơ đồ:
Trong sơ đồ này các nguồn cung cấp và các đường dây đều nối vào thanh góp qua 1 máy cắt và 2 dao cách ly (trên mỗi mạch đều phải đạt một máy cắt điện ở chếđộ làm việc bình thường cũng như sự cố)
- Dao cách ly CL11, CL21, CL31, CL41, CL51ở giữa máy cắt và thanh góp gọi là dao cách ly thanh góp.
- Dao cách ly CL12, CL22, CL32, CL42, CL52 ởở vềphía đường dây gọi là dao cách ly đường dây.
(các dao cách ly này được dùng để tạo khoảng cách an toàn trông thấy khi sửa chữa các phần tử trong mạch)
Nguồn N1, N2 có thểlà MFĐ, MBA hoặc đường dây tải điện. Nếu nguồn cung cấp là MFĐ (hoặc MBA) thì không cần đặt dao cách ly ở giữa máy phát (MBA) và máy cắt vì khi sửa chữa mắt cắt thì MFĐ sẽ nghỉ. Bình thường tất cả máy cắt và dao cách ly đều ở vịtrí đóng, hai nguồn N1, N2 cung cấp điện cho các phụ tải.
b) Thao tác sơ đồ
* Sửa chữa máy cắt. Ví dụ sửa chữa máy cắt - Cắt máy cắt MC1
- Cắt dao cách ly CL12, CL11
- Thực hiện các thao tác an toàn đưa MC1 ra sửa chữa (nối đất an toàn, đặt biển báo, rào chắn …)
Khi sửa chữa xong MC1 ta tiến hành đóng điện cho đường dây D1như sau: - Mở nối đất an toàn.
- Đóng dao cách ly CL11, CL12. - Đóng máy cắt MC1.
Như vậy đường dây D1 bị mất điện trong suốt quá trình sửa chữa.
* Khi cần sửa chữa đường dây: Ví dụ cần kiểm tra sửa chữa đường dây D2. - Cắt máy cắt MC2 (thao tác bằng tay).
- Cắt dao cách ly CL22.
- Thực hiện các biện pháp an toàn để tiến hành kiểm tra, sửa chữa đường dây. Sau khi tiến hành xong sửa chữa đóng điện cho đường dây D2ta tiến hành tuần tự ngược lại.
* Khi có ngắn mạch xảy ra trên đường dây. Ví dụ ngắm mạch trên đường dây D2. - Bảo vệrơ le sẽđưa tín hiệu đến máy cắt MC2
- Cắt dao cách ly CL22.
- Thực hiện các biện pháp an toàn để tiến hành kiểm tra, sửa chữa đường dây D2. * Thao tác sửa chữa thanh góp
- Cắt tất cả các máy cắt trên đường dây nối vào thanh góp theo thứ tựđường dây kém quan trọng cắt trước MC1, MC2, MC3.
- Cắt tất cả các máy cắt nguồn nối vào thanh góp MC4, MC5.
- Cắt tất cả các dao cách ly thanh góp CL11, CL21, CL31, CL41, CL51.
- Thực hiện các biện pháp an toàn để tiến hành kiểm tra, sửa chữa thanh góp (nối đất an toàn ….)
Khi sửa chữa thanh góp thì toàn bộ hệ thống mất điện. * Khi có ngắn mạch trên thanh góp
- Bảo vệrơ le đưa tín hiệu đi cắt các máy cắt nguồn (MC4, MC5) và máy cắt của những đường dây có nguồn cung cấp từ hai phía hoặc có nguồn dự trữ (MC2, MC3).
Toàn bộ sơ đồ mất điện.
- Cắt tất cả các máy cắt mà rơ le chưa đưa tín hiệu cắt (MC1). - Cắt tất cả các dao cách ly thanh góp CL11, CL21, CL31, CL41, CL51.
- Thực hiện các biện pháp an toàn để tiến hành kiểm tra, sửa chữa thanh góp (nối đất an toàn ….)
Sau khi sửa chữa xong thanh góp ta khôi phục lại sơ đồnhư sau: - Mở nối đất an toàn;
- Đóng tất cả các dao cách ly thanh góp CL11, CL21, CL31, CL41, CL51; - Đóng tất cả các máy cắt nguồn nối vào thanh góp MC4, MC5;
- Đóng các máy cắt mạch đường dây nối vào thanh góp theo thứ tự đường dây quan trọng trước: MC3, MC2, MC1.
* Sửa chữa dao cách ly (SV tự thực hiện)
Chú ý: Dao cách ly phải đặt đúng chiều như trong hình đểđảm bảo sau khi dao cách ly cắt ra thì đầu lưỡi không có điện.
c) Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng * Ưu điểm:
- Sơ đồđơn giản, giá thành không lớn, dao cách ly chỉ tạo khoảng cách an toàn khi sửa chữa, đóng cắt lúc không có dòng điện nghĩa là làm đúng chức năng của nó. Để đảm bảo an toàn cho người dùng người ta dùng các bộ khóa liên động để dao cách ly chie được đóng cắt sau khi máy cắt đã cắt điện;
- Sơ đồ này cho phép xây dựng các TBPP trọn bộ (KPY) thi công lắp ráp đơn giản, nhanh chóng và vận hành chắc chắn.
* Nhược điểm: Độ tin cậy cung cấp điện thấp;
- Để sửa chữa thanh góp hoặc dao cách ly thanh góp của bất cứ mạch nào cũng đều phải cắt tất cả các nguồn nối vào thanh góp dẫn đến mất điện toàn bộ;
- Khi sửa chữa bất kỳ máy cắt của mạch nào thì mạch đó phải ngừng cung cấp điện trong suốt thời gian sửa chữa;
- Khi ngắn mạch trên thanh góp hay dao cách ly thanh góp tất cả các nguồn đều bị cắt ra và như vậy toàn bộ phụ tải bị ngừng cung cấp điện;
- Khi ngắn mạch trên đường dây mà máy cắt trên mạch ấy không cắt, thì toàn bộ các máy cắt của nguồn sẽ cắt và cũng dẫn đến mất điện toàn bộ.
* Phạm vi sử dụng: Vì nhược điểm trên nên sơ đồ hệ thống thanh góp không phân đoạn chủ yếu được dùng trên các thiết bị công suất nhỏ, không quan trọng, có một nguồn cung cấp và nó còn dùng trong các sơ đồđiện tự dùng của nhà máy điện hoặc trạm biến áp, nhưng ngay cảtrong trường hợp này phải dùng nguồn dự trữ.
1.1.2. Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt phân đoạn
Hình 2.1.2. Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt
Máy cát phân đoạn bình thương có thểđóng hoặc mở, đối với các TBPP ở các nhà máy điện thì thường đóng, còn đối với các TBA giảm áp thì thường mở. Nếu máy cắt phân đoạn thường mở thì phải trang bị thêm thiết bịTĐD (tựđộng đóng nguồn dự trữ) để tựđộng đóng mở trở lại máy cắt phân đoạn MCpđ khi máy cắt của một nguồn nào đó bị mở ra.
Khi ngắn mạch trên bất kỳphân đoạn nào (giả sửphân đoạn I) thì máy cắt phân đoạn và tất cả các máy cắt của nguồn có lien quan trực tiếp với phân đoạn bị sự cố sẽ bị cắt ra (MC5 cắt). Phân đoạn I bị mất điện, còn phân đoạn II vẫn làm việc bình thường, các hộ quan trọng được cung cấp điện bằng hai đường dây từhai phân đoạn khác nhau, còn những đường dây đơn nối vào phân đoạn I bị mất điện.
Saukhi sửa chữa phân đoạn I xong, đóng các dao cách ly CLpd1, CLpd2, MCpd, đóng 2 dao cách ly hai đầu máy cắt MC5 rồi đóng máy cắt MC5. Cuối cùng đóng tất cả các đường dây nối vào phân đoạn I theo thứ tựưu tiên.
* Sau đây xét một sơ đồ cung cấp điện có dự phòng cho các hộ tiêu thụ quan trọng (hình 2.1.3):
Ở các nhà máy và phụ tải đều dùng sơ đồ một hệ thống thanh góp được phân đoạn bằng máy cắt. Máy cắt MCpd1thường đóng, máy cắt cắt MCpd2thường mở.
- Khi ngắn mạch tại N2 thì máy cắt MC1 và máy cắt MC3 cắt PĐ1 của thanh góp TG2 bị mất điện hoàn toàn.
Đểtăng độ tin cậy cung cấp điện ở mạch máy cắt phân đoạn PDD2 người ta trang bị thêm thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ (TĐD), lúc này dưới tác dụng của TĐD máy cắt phân đoạn MCpd2đóng lại PDD1 được cung cấp điện từ đường dây D2
- Khi ngắn mạch tại N1thì máy cắt MCpd1
và các máy cắt có lien quan đến phân đoạn 1 (PDD1) của thanh góp TG1 bị cắt ra, lúc này máy cắt MCpd2 tựđộng đóng lại.
Tuy có những ưu điểm như trên nhưng sơ đồ hệ thống một thanh góp phân đoạn bằng một máy cắt vẫn còn những nhược điểm sau:
- Khi sửa chữa một phân đoạn nào đó thì các hộ tiêu thụ quan trọng sẽ mất nguồn dự trữ, còn các hộ cung cấp bằng 1 đường dây sẽ mất điện hoàn toàn trong suốt thời gian sửa chữa.
- Khi sửa chữa một phân đoạn sẽ mất bớt nguồn cung cấp. Có thể khắc phụ bằng nối một nguồn cung cấp vào cảhai phân đoạn bằng 1 máy cắt như hình 2.1.4, như vậy sẽ dẫn đến TBPP cồng kềnh, đắt tiền. Trong sơ đồ này khi có sự cố trên cả nguồn thì cả hai máy cắt của nguồn đó nối vào 2 phân đoạn đều bị cắt.
Khi ngắn mạch trên một phân đoạn thì các máy cắt nối vào phân đoạn đó cắt ra. Nhưng tất cả các nguồn đó vẫn còn tiếp tục cung cấp cho phân đoạn kia. Sơ đồnhư hình 2.1.4 được sử dụng rộng rãi ở cấp 6 -:- 10kV của các trạm biến áp cỡ lớn, đường dây nhiều và TBPP ở các nhà máy thủy điện nhỏ.
1.1.3. Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn nối mạch vòng
Trong TBPP cấp điện áp máy phát của các nhà máy nhiệt điện trung tâm thường sử dụng sơ này như hình 2.1.5
- Sơ đồnày là sơ đồ 1 hệ thống thanh góp được phân đoạn bằng máy cắt, trong đó sốphân đoạn bằng số nguồn cung cấp và các phân đoạn được nối với nhau qua kháng điện phân đoạn nhằm hạn chế dòng ngắn mạch, còn các đường dây ở cấp điện áp máy phát thường được lấy điện qua các kháng điện đường dây.
- Tác dụng của kháng điện đường dây: Làm giảm dòng ngắn mạch khi xảy ra ngắn mạch sau kháng mà ta có thể chọn được các khí cụđiện hạng nhẹ (máy cắt hợp Hình 2.1.4. Nối thêm nguồn cung cấp vào hai phân đoạn
Hình 2.1.3. Sơ đồ cung cấp điện có dự phòng
bộ) sau kháng. Đồng thời tạo điện áp dư trên thanh góp khi có ngắn mạch trên đường dây sau máy cắt hợp bộ.
Hình 2.1.5. Sơ đồ hệ thống một thanh góp có phân đoạn nối mạch vòng
Đểđơn giản sơ đồvà tăng độ tin cậy người ta thường dùng kháng điện nhóm hay kháng điện kép. Ưu điểm của kháng điện kép là có thể cung cấp cho nhiều đường dây mà đầu nối vào thanh góp điện áp máy phát chỉ có một.
- Mạch tựdùng được lấy qua biến áp tự dùng hoặc qua kháng điện nếu điện áp tự dùng cùng cấp với điện áp máy phát (Utd = Uf). Khi số phân đoạn bằng 4 trở lên thường nối các phân đoạn thanh góp thường nối thành một mạch vòng kín (hình 2.1.5). Tác dụng của nối mạch vòng:
+ Nhờ có nối mạch vòng mà giảm sự chênh lệch điện điện áp giữa các phân đoạn. Ví dụ khi máy phát bất kỳ nghỉ thì phụ tải ởphân đoạn đó sẽđược cung cấp từ hai phía, do đó tổn thất qua kháng điện sẽ nhỏ và cho phép chọn kháng điện phân đoạn có dòng định mức bé hơn trong trường hợp không có mạch vòng.
+ Nhờ nối mạch vòng mà khi có sự cố bất kỳtrên phân đoạn nào thì các máy phát nối vào phân đoạn còn lại sẽ làm việc song song.
Trong sơ đồ nối mạch vòng dòng định mức của kháng điện phân đoạn thường chọn bằng (50 -:- 60%) dòng định mức của máy phát điện, còn điện kháng bằng (8 -:- 12)%.
a) Thao tác sửa chữa dao cách ly phân đoạn CL12 - Cắt tất cả các máy cắt nối vào phân đoạn PĐ2. - Cắt tất cả các dao cách ly nối vào phân đoạn PĐ2. - Cắt dao cách ly CL11.
- Thực hiện các biện pháp an toàn để sửa chữa dao cách ly phân đoạn CL12. Sau khi sửa chữa dao cách ly phân đoạn CL12 xong ta khôi phục lại sự làm việc của phân đoạn PDD2 như sau:
- Đóng tất cảcác dao cách ly đang mở.
- Đóng tất cả các máy cắt nối vào phân đoạn PDD2 (trừ máy cắt mạch máy phát). - Đóng máy cắt mạch máy phát cần chú ý đến hòa đồng bộ.
b) Khi có ngắn mạch tại N1
Bảo vệrơ le đưa các tín hiệu cắt các máy cắt nối vào phân đoạn PDD3 (máy cắt đầu đường dây đơn thường không cắt). Lúc này nhân viên vận hành phải xửlí như sau:
- Cắt các máy cắt mạch đường dây mà bảo vệrơ le chưa đưa tín hiệu cắt. - Cắt dao cách ly CLK1.
- Đóng các máy cắt nối vào phân đoạn PDD3.
- Đóng máy cắt mạch máy phát F3(cần chú ý đến hòa đồng bộ) - Thực hiện các biện pháp an toàn để sửa chữa sự cố.
Nhược điểm của sơ đồ: vì có mạch vòng nên thiết bị phân phối cồng kềnh, phức tạp, đắt tiền và khó vận hành.
1.2. Sơ đồ nối mỗi mạch với hai thanh góp
1.2.1. Đặt vấn đề
Sau khi phân tích sự vận hành của sơ đồ hệ thống một thanh góp ta nhận thấy các sơ đồ này có những nhược điểm sau:
- Khi sửa chữa thanh góp hoặc dao cách ly thanh góp của một mạch nào đó thì tất cả các mạch nối vào thanh góp (hay phân đoạn) đều phải ngừng làm việc trong suốt thời gian sửa chữa.
- Khi xảy ra ngắn mạch trên thanh góp thì toàn bộ các mạch đang làm việc sữ bị mất điện.
- Khi sửa chữa máy cắt của một mạch bất ký thì mạch đó bị mất điện trong suốt thời gian sửa chữa.
Để khắc phục những nhược điểm này người ta dùng hệ thống hai thanh góp
1.2.2. Mô tảsơ đồ
Sơ đồ gồm hai hệ thống thanh góp TG1 và TG2, có nhiệm vụ dự trữ qua lại cho nhau và được nối với nhau qua mạch máy cắt nối MCN.
Mỗi mạch được nối với hai THTG qua một máy cắt và 3 dao cách ly (2 dao cách ly thanh góp và dao cách ly nằm vềphía đường dây gọi là dao cách ly đường dây)
Ví dụ: Đường dâu D1 được bảo vệ bằng máy cắt MC1; CL1 và CL2 là các dao cách ly thanh góp, CL3 là dao cách ly đường dây.
Hình 2.1.6. Sơ đồ hệ thống hai thanh góp
1.2.3. Các chếđộ vận hành
Bình thường sơ đồ vận hành theo chếđộ song song trên hai thanh góp; máy cắt nối MCN đóng, cảhai thanh góp đều có điện và làm việc song song với nhau giống như sơ đồ hệ thống một thanh góp được phân đoạn bằng máy cắt. Các mạch nguồn đươck phân bổđều trên hai HTTG. Ví dụ: D1, D3 và nguồn B1 làm việc trên thanh góp TG1 (các dao cách ly nối vào thanh góp TG1 đóng, còn các dao cách ly nối vào thanh góp TG2 mở) còn D2, D4 và B2 làm việc trên thanh góp TG2 (các dao cách ly nối vào thanh góp TG2đóng, còn các dao cách ly nối vào thanh góp TG1 mở).
Trong một số trường hợp có thể vận hành trên một thanh góp và thanh góp này gọi là thanh góp làm việc (TGLV), thanh góp còn lại là thanh góp dự trữ (TGDT). Trong chếđộ vận hành thì máy cắt nối MCN mở, hai dao cách ly mạch máy cắt nối mở, các dao cách ly nối với TGLV đóng còn các dao cách ly nối với TGDT mở. Lúc này sơ đồ vận hành như sơ đồ một hệ thống thanh góp không ohaan đoạn.
1.2.4. Các thao tác cơ bản
Giả thiết bình thường sơ đồ vận hành song song trên hai thanh góp. Mắt cắt nối MCN đóng, đường dây D1, D3 và nguồn B1 làm việc trên thanh góp TG1, còn đường dây D2, D4 và nguồn B2 làm việc trên thanh góp TG2
a) Thao tác sửa chữa thanh góp TG1
Để sửa chữa hệ thống thanh góp làm việc ta cần thao tác để chuyển tất cả các mạch đang làm việc trên thanh góp này về thanh góp còn lại (chuyển tất cả các mạch đang làm việc về thanh góp TG2)
- Khóa nguồn thao tác của máy cắt nối MCN để tránh thao tác nhầm.
- Đóng các dao cách ly thanh góp của mạch đang làm việc trên thanh góp TG1 vào thanh góp TG2.