1.1. Khái niện chung
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 bịsơ cấp và sự liên hệ giữa chúng là mạch sơ đồ 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 bịsơ cấp.
Mạch thứ cấp trong nhà máy điện và trạm biến áp bao gồm các mạch đo lường, bảo vệrơ le, tựđộng hóa, kiểm tra, tín hiệu, điều khiển, liên lạc …
Mỗi mạch thứ cấp cần đáp ứng 3 yêu cầu cơ bản sau:
- Sơ đồ phải rõ ràng, cho phép nhanh chóng phát hiện sự làm việc không bình thường hoặc sai lầm của mạch và các thiết bị;
- Đảm bảo sự làm việc đúng đắn của mạch thứ cấp của mỗi phần tử; có khảnăng kiểm tra tình trạng của từng mạch thao tác và từng phần tử của thiết bịnăng lượng hoặc từng mạch của thiết bị phân phối;
- Không cho phép tác động sai lầm vì như vậy sẽ dẫn tới các hậu quả nghiêm trọng. Mạch điều khiển và tín hiệu là các trường hợp riêng của mạch thứ cấp. Có ba hình thức điều khiển: Trực tiếp, có khoảng cách và từ xa.
1.2. Các phần tử của mạch thứ cấp và ký hiệu của chúng
1.2.1. Các phần tử của mạch thứ cấp
Theo công dụng của các phần tử của mạch thứ cấpngười ta chia thành các nhóm khí cụnhư sau:
- Khí cụđiều 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 rơ le trong mạch điều khiển dùng để thực hiện các chương trình logic, kiểm tra mạch;
- Các khóa điều khiển dùng để phát tín hiệu điều khiển và thay đổi chương trình làm việc của sơ đồđiều 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, còi, chuông, bảng tín hiệu làm nhiệm vụ báo cho người trực nhật về vị trí, trạng thái của thiết bị làm việc;
- Khí cụ kiểm tra như đồng hồđo lường, cầu đo ... làm nhiệm vụ kiểm tra tình trạng 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 ký hiệu đặc trưng.
Có thể mã hiệu các phần tử bằng số hoặc bằng chữcái theo đầu tên gọi của chúng hoặc các chữcái đặc trưng cho loại và nhiệm vụ của chúng như: MC – máy cắt điện; CL – dao cách ly; KDK – khóa điều khiển; N – nút bấm; NT – nút thử; NK – nút khử; BI – máy biến dòng; BU – máy biến điện áp; Cd – cuộn dây đống của máy cắt; Cc – cuộn dây cắt của máy cắt. Cũng tương tựnhư vậy các ký hiệu rơ le cho trong bảng 3.1
Đối với các dụng cụđo lường, người ta ký hiệu chúng bằng chữ cái của đơn vị đo như: A- ampemet; V – vôn mét …
Các cuộn dây của các dụng cụđược vẽ theo ký hiệu của chúng và bên cạnh ghi ký hiệu chữ cái của dụng cụđó, như bảng 3.2
Bảng 3.2
Tên gọi Ký hiệu
Cuộn dây của rơ le dòng điện
Tiếp điểm thường mở của rơ le dòng điện Tiếp điểm thường đóng của rơ le dòng điện Tiếp điểm thường mở, mở có thời gian Tiếp điểm thường đóng, đóng có thời gian Tiếp điểm thường đóng, đóng mở có thời gian Nút ấn thường mở Nút ấn thường đóng Loại rơ le Ký hiệu Rơ le dòng điện RI Rơ le điện áp RU Rơ le tín hiệu RTH Rơ le tổng trở RZ
Rơ le trung gian RG
Rơ le thời gian RT
Rơ le áp lực RP
1.3. Khóa điều khiển
Trong các sơ đồđiều khiển và tín hiệu người ta dùng nhiều loại khí cụ khác nhau. Một trong khí cụđiện đó chính là khóa điều khiển (KĐK).
- Khóa điều khiển dùng để phát tín hiệu điều khiển khi cần thiết.
- Khóa điều khiển có rất nhiều loại khác nhau: K, KB, KCB. MO, MK, KY. Mỗi khóa điều khiển thường có nhiều bộđầu thếp xúc (từ 6 -:- 8). Mỗi bộcó 4 đầu tiếp xúc cốđịnh và một đầu tiếp xúc di động. Các đầu tiếp xúc di động được gắn trên trục của khóa ở những vị trí khác nhau. Ví dụkhóa điều khiển KCB có 6 bộđầu tiếp xúc, các trạng thái đóng mở của chúng ứng với vị trí của trục tay cầm được biểu diễn ở bảng sau:
Bảng 3.3
Ký hiệu: “x” biểu diễn đóng “ - ” biểu diễn mở
Việc biểu diễn vịtrí đóng mở của các cặp đầu tiếp xúc ứng với vị trí của tay cầm KĐK chỉ thuận tiện đối với người vận hành sửa chữa, còn việc thể hiện trên sơ đồ rất khó khăn (bảng 3.3). Khi đó thuận tiện hơn cảlà dùng các sơ đồ biểu thị trạng thái đóng mở của đầu tiếp xúc ứng với 6 vị trí của tay cầm (bảng 5.4). Các tiếp điểm đóng được biểu diễn bằng dấu “”. Trong sơ đồ điều khiển và tín hiệu người ta chỉ vẽ các cặp tiếp điểm cần dùng chứ không vẽsơ đồ toàn bộ của khóa.
2. Các yêu cầu đối với mạch điều khiển
2.1. Sơ đồ phải có tín hiệu vị trí
Vì các máy cắt nằm ở nhà phân phối điện, KĐK và người trực ở phòng điều khiển trung tâm. Nên trong sơ đồđiều khiển cần có tín hiệu vịtrí đóng mở máy cắt khi làm việc bình thường cũng như sự cố.
- Tín hiệu chỉ vị trí bình thường của MC được thực hiện theo nguyên tắc tương ứng, nghĩa là khi các khóa điều khiển và máy cắt có cùng vị trí.
- Tín hiệu chỉ sự cố được thực thiện theo nguyên tắc không tương ứng giữa vị trí khóa điều khiển và máy cắt (KĐK ở vịtrí đóng, MC ở vịtrí ngược lại)
Hình 3.2.1. Sơ đồ có tín hiệu vị trí * Tín hiệu chỉ vịtrí tương ứng(Máy cắt và khóa điều khiển) - Khi MC đóng, KĐK đóng Đèn đỏ sáng bình thường (hình 3.2.1.a) - Khi MC cắt, KĐK cắt Đèn xanh sáng bình thường (hình 3.2.1.b) * Tín hiệu chỉ vị trí không tương ứng(Máy cắt và khóa điều khiển)
- Khi MC cắt, KĐK đóng Đèn xanh sáng nhấp nháy (hình 3.2.1.c) Hình 3.2.1.a: Tín hiệu vị trí tương ứng Hình 3.2.1.b: Tín hiệu vị trí tương ứng Hình 3.2.1.c: Tín hiệu vị trí không tương ứng
- Khi MC đóng, KĐK cắt
Đèn đỏ sáng nhấp nháy (hình 3.2.1.d)
2.2. Sơ đồ ngoài việc đóng cắt bằng tay còn phải đóng cắt tựđộng
Dùng tiếp điểm bảo vệ của rơ le RTĐ hoặc RBV. Thực hiện bằng cách nối song song tiếp điểm của bảo vệ rơ le với tiếp điểm ở các mạch khóa.
Khi MC ở trạng thái đóng thì MC2ở trạng thái đóng, 12 không thông vì KĐK ở vịtrí đóng tương ứng. Khi bẻkhóa KĐK về vị trí cắt 12 thì thông mạch do đó có dòng qua cuộn cắt làm cắt MC. Trường hợp không bẻ khóa về vị trí cắt mà rơ le tựtác động đóng RBV để cắt MC.
Ởđây công tắc tơ trung gian K làm nhiệm vụ khép mạch cuộn đóng của máy cắt khi mạch đóng có điện. Khải khép mạch cuộn đóng công
tắc tơ vì thường dòng điện đóng của máy cắt rất lớn, không cho phép khép mạch cuộn đóng qua tiếp điểm của KĐK.
2.3. Sơ đồ có khả năng kiểm tra thường xuyên mạch điều khiển
Để kiểm tra mạch điều khiển có thể chỉdùng đèn tín hiệu hoặc vừa dùng đèn và tín hiệu âm thanh.
Hình 3.2.3: Sơ đồ kiểm tra mạch đóng cắt bằng tín hiệu ánh sáng
Hình 3.2.1.d: Tín hiệu vị trí không tương ứng
Thông 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 than các đèn bị ngắn mạch.
* Khi MC ở trạng thái cắt tương ứng – Đèn cắt sáng sẽ kiểm tra mạch cuộn đóng (K) như hình 3.2.3.a
* Khi MC ở trạng thái đóng tương ứng (MC2đóng), đèn đóng ĐĐ sáng sẽ kiểm tra được mạch cắt CC như hình 3.2.3.b
2.4. Các cuộn dây đóng cắt chỉ chịu được dòng với thời gian ngắn (một vài phần giây) dòng với thời gian ngắn (một vài phần giây)
Nếu dòng điện đóng hoặc cắt tồn tại lâu cuộn dây sẽ bị cháy, nên yêu cầu sau khi máy cắt MC đã hoàn thành nhiệm vụ thì phải đóng dòng điều khiển qua các cuộn dây.
Việc này thực hiện bằng cách:
- Trong mạch cắt lắp tiếp điểm phụthường mở MC2. Khi máy cắt MC cắt xong tiếp điểm MC2 mở ra cắt dòng điện qua cuộn CC.
- Ở mạch đóng đưa tiếp điểm thường đóng MC1. Khi đóng xong tiếp điểm MC1 mở ra cuộn K mất điện, mở tiếp điểm K cuộn đóng CĐ mất điện.
2.5.Trong mạch điều khiển phải có khóa để tránh hiện tượng đóng cắt nhiều lần MC
Trong mạch bảo vệngười ta đưa thêm rơ le trung gian RG có 2 cặp tiếp điểm thường ở 1RG, 2RG và 1 cặp tiếp điểm thường đóng 3RG. Các tiếp điểm này được mắc như hình vẽ.
Hình 3.2.3. a Hình 3.2.3. b Hình 3.2.4.Cuộn dây đóng cắt với thời gian ngắn Hình 3.2.5.Sơ đồ bộ khóa chống đóng cắt nhiều lần liên tục
- Khi đóng máy cắt MC bằng KĐK mà trong mạch động lực cò ngắn mạch thì RBV đóng lại cấp điện cho RG sẽ làm mở3RG và đóng 1RG, 2RG:
+ 1RG đóng sẽ làm cắt máy cắt MC
+ 3RG mởra làm K không có điện dù MC1đóng máy cắt không thực hiện đóng được.
+ 2RG đóng để tự dữcho RG cho đến khi KĐK thay đổi vị trí (dời Đ1)
- MC cắt KĐK cắt MC1đóng, MC2 mở Cuộn RG không có điện: 1RG và 2RG mở, 3RG đóng (Hình 3.2.5.a)
- Đóng MC bằng KĐK 11 thông, Kcó điện, tiếp điểm K đóng CĐ có điện đi đóng máy cắt (hình 3.2.5.b) - MC1 mở, MC2 đóng. Nếu mạch động lực ngắn mạch RBV đóng, RG có điện 1RG và 2RG đóng, 3RG mở 1RG đóng, CC có điện đi cắt MC Hình 3.2.5.a Hình 3.2.5.b Hình 3.2.5.c
2.6. Trong sơ đồ ngoài tín hiệu ánh sáng còn phải có tín hiệu âm thanh báo sự cố
Hình 3.2.6. Sơ đồ mạch tín hiệu âm thanh sự cố
Trong sơ đồngười ta dùng hai cặp tiếp điểm 3 và 13 của KĐK để mắc nối tiếp nhau đểtránh trường hợp tín hiệu âm thanh phát đi nhầm khi có sựkhông tương ứng giữa máy cắt và khóa điều khiển trong quá trình thao tác đóng
Ở mỗi nhà máy hoặc TBA chỉ dùng một còi chung cho tất cả các máy cắt, mạch tín hiệu âm thanh sự cố của mỗi máy cắt đều được nối với còi thông qua thanh góp còi TGCO. Khi nghe còi kêu, nhìn vào tín hiệu đèn sự cố sẽ biết được mạch nào vừa được tựđộng cắt ra.
- Bình thường nếu KĐK đóng và MC đóng (tương ứng) mạch 3 và 13 kín nhưng TG sự cố vẫn không có điện vì tiếp điểm MC1 mở ra còi không kêu (hình 3.2.6.a).
Hình 3.2.6. a
- Khi MC cắt tựđộng (không tương ứng) thì tiếp điểm MC1đóng lại TGCO có điện còi kêu (Hình 3.2.6. b)
.
2.7. Mạch điều khiển phải có khí cụđiện bảo vệriêng như cầu chì hoặc áp tô mát
Hình 3.2.7. Sơ đồ mạch tín hiệu có bảo vệ bằng khí cụđiện
3. Tín hiệu
Trong các nhà máy điện và TBA người ta thường phân biệt các loại tín hiệu chính sau đây:
- Tín hiệu chỉ vị trí: chỉ vị trí của các thiết bịđóng mởnhư máy cắt điện, dao cách ly, áp tô mát và vị trí nấc làm việc của các đầu phân áp của các MBA 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 chếđộ hoặc trạng thái làm việc không bình thường của các thiết bị;
- Tín hiệu chỉhuy: dùng để truyền các mệnh lệnh chính và liên lạc giữa phòng điều khiển trung tâm với vị trí khác;
- Ngoài các tín hiệu trên còn có các tín hiệu khác như: tín hiệu báo hiệu báo động của rơ le (dùng rơ le tín hiệu), tín hiệu chie sựtác động của bộ tựđộng …
3.1. Tín hiệu chỉ vị trí
Cho biết vị trí đóng cắt của MC, DCL, áp tô mát …
- Máy cắt: Dùng các đèn tín hiệu đỏ (đóng), xanh (cắt) và nhấp nháy (chỉ tín hiệu sự cố)
a) Đóng b) Cắt c) Đóng, cắt Hình 3.3.1. Sơ đồ chỉ tín hiệu vị trí
a) Vịtrí đóng trên 1 thanh góp; b)Vị trí cắt trên 1 thanh góp; c) Vịtrí đóng - cắt trên 2 thanh góp;
3.2 Tín hiệu sự cố
Trong nhà máy và TBA có hai loại tín hiệu sự cố:
- Tín hiệu âm thanh (còi) dùng chung trong toàn nhà máy;
- Tín hiệu ánh sáng sự cố(đèn nhấp nháy) dùng riêng cho từng mạch.
Hai tín hiệu này thực hiện trên nguyên tắc không tương ứng giữa MC và KĐK, do đó nhân viên phải sử lý khử còi và ánh sáng. Khi nghe còi kêu người trực nhật phải tiến hành khử còi. Có thể khử còi riêng hoặc còi tập chung như sau:
3.2.1. Khử còi riêng
Đối với các thiết bị có tí 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 vịtrí tương ứng của máy cắt (hình 3.2.6). Song khử còi như vậy, khi quay KĐK về vịtrí tương ứng với máy cắt, cả tín hiệu âm thanh và ánh sáng sẽ mất đồng thời nên không thuận lợi khi vận hành các thiết bị lớn có nhiều mạch. Để khắc phục người ta đưa ra phương pháp khử còi tập trung.
3.2.2. Khử còi tập trung
Khi nghe còi kêu, người trực nhật ấn vào nút khử còi tập trung làm cho còi tắt, do đó vẫn còn ánh sáng sự cố riêng, cho phép dễ dàng biết được mạch nào vẫn còn sự cố.
Sơ đồ khử còi tập trung có thể thực hiện tác động lặp lại và không lặp lại. a) Sơ đồ khử còi tập trung không lặp lại.
Khi nghe còi kêu ấn nút khử còi (NK), tín hiệu âm thanh sẽ mất, rơ le trung gian RG được tự dữở trạng thái có điện cho đến khi quay KĐK về vị trí cắt tương ứng với máy cắt.
Nhược điểm của sơ đồ trong thời gian KĐK chưa quay được về vị trí cắt, nếu một máy cắt khác bị sự cố bộ phận tín hiệu âm thanh báo hiệu sự cố không có tín hiệu, người trực nhật không biết có sự cố thứhai đó. Do đó sơ đồ này chỉ thích hợp trong nhà máy có ít mạch.
- MC và KĐK đóng, các tiếp điểm MC1 mở, 3 cặp tiếp điểm 3 và 13 thông, RG không có điện, 1RG đóng, 2RG mở (không có sự cố - hình 3.3.2)
Hình 3.3.2. Sơ đồ khử còi tập trung không lặp lại
- Nếu có sự cố MC cắt, MC1đóng (ví dụ MC1 đóng), 1RG đóng Còi kêu ĐX sáng nhấp nháy ở vị trí MC (hình 3.2.2.a)
- Nhấn nút khử còi NK RG có điện 1RG mất điện, còi hết kêu, tín hiệu sáng nhấp nháy vẫn còn, 2RG đóng tự giữ cho cuộn dây RG (hình 3.2.2.b).
- Nếu muốn khử tín hiệu ánh sáng ta phải xoay KĐK về vị trí cắt. b) Sơ đồ khử còi tập trung có tác động lặp lại
Hình 3.3.2.a
Sơ đồnày được thực hiện bằng cách sử dụng rơ le tín hiệu xung đặc biệt RTX, nó bao gồm 1 biến áp BU, 1 rơ le phân cực RPC. Rơ le này có hai cuộn dây, 1 cuộn dây nối với thứ cấp máy biến điện áp, cuộn 2 nối trong mạch nút khử tín hiệu tập trung.
Hình 3.3.3: Sơ đồ khử còi tập trung có tác động lặp lại
Khi có sự cố MC mở cuộn sơ cấp của máy biến điện áp được nối với nguồn một