BÀI 2 SƠ ĐỒ NỐI ĐIỆN VÀ TỰ DÙNG CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN VÀ TRẠM BIẾN ÁP
3.7. 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 khơng được nhỏ hơn 0,3MΩ đối với tồn 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 vơn kế và cái chuyển mạch ta biết được cực nào bị chạm đất để tìm cách khắc phục. Sơ đồ một vơn 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
Trong sơ đồ dùng 2 vơn 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, vơn 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 hồn tồn, vơn kế nối với cực đó sẽ chỉ 0, vơn kế cịn 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:
- Khơng cho phép đánh giá được điện trở cách điện của các cực đối với đất tại mỗi thời điểm và khơng 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 vơn 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 vơn 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 ngun lý của
tín hiệu và vơn 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 khơng khởi động, vơn 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 dịng 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 vơn kế có thang đo về cả 2 phía, nhìn vào chiều lệch của kim vơn 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 khơng 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 vơn kế phải có bộ đổi nối để có thể lần lượt đo được điện áp của cả 3 pha. Trong điều kiện làm việc bình thường các vơn kế chỉ điện áp pha, khi một pha chạm đất trực tiếp, vôn kế nối với pha đó chỉ khơng, các vơn kế cịn lại chỉ điện áp dây. Trường hợp một pha chạm đất qua một tổng trở nào đó, vơn kế nối
với pha đó chỉ điện áp nhỏ hơn điện áp pha, vơn kế của 2 pha cịn lại chỉ điện áp lớn hơn điện áp pha nhưng nhỏ hơn điện áp dây.
2. Đối với các lưới điện áp lớn hơn 500V
Trong các mạng điện áp cao, các vôn kế kiểm tra cách điện được nối với lưới qua các máy biến điện áp ba pha 5 trụ hoặc tổ ba máy biến điện áp một pha nối Y0/Y0/ (H.3-21). Như vậy các máy biến điện áp phải có 2 cuộn thứ cấp, cuộn
Hình.3-20. Sơ đồ kiểm tra cách điện lưới điện xoay
chiều điện áp thấp;
nối Y0 có điện áp định mức 100/√3V, cuộn nối tam giác hở có điện áp định mức 100/3V.
Khi làm việc bình thường các vơn kế đều chỉ điện áp pha, điện áp đặt vào rơle điện áp RU bằng 0. Khi có một pha chạm đất các vôn kế cũng chỉ giống như trường hợp đối với mạng hạ áp đã xét ở trên; điện áp đặt vào rơle điện áp là 3U0, rơle khởi động và đi báo tín hiệu chạm đất.
Trường hợp khơng cần đo điện áp thứ tự không U0 có thể dùng tổ ba máy biến điện áp một pha nối Yo/Y0, tức là chỉ cần có một cuộn thứ cấp, điện áp định mức 100/√3V.
Cần chú ý rằng để có điện áp thứ tự khơng U0 ở phía thứ cấp, cuộn sơ cấp của các máy biến điện áp được nối hình sao và trung tính của chúng nối đất trực tiếp, gọi là nối đất làm việc của máy biến điện áp (nối đất các cuộn dây thứ cấp là nối đất an toàn).
Câu hỏi và bài tập bài 3
1. Thế nào là hệ thống điều khiển và kiểm tra trong nhà máy điện? Những cơ
cấu chính của hệ thống này là gì.
2. Vì sao phải xây dựng các sơ đồ điều khiển và kiểm tra từ xa trong nhà
máy điện.
3. Giải thích các sơ đồ điều khiển từ xa.
Hình.3-21. Sơ đồ kiểm tra cách điện
trong lưới điện xoay chiều cao áp: a) Dùng máy biến điện áp 3 pha 5 trụ; b) Dùng ba máy biến điện áp một pha Hình.1-19.