Giáo trình Thực hành cung cấp điện

Sinh viên sẽ hoàn toàn tự tin khi tiếp cận với thực tiễn. Với mục tiêu là cung cấp một cách đầy đủ nhất các kiến thức cần thiết cho các sinh viên khi thực hành, giáo trình đƣợc trình bày một cách cô đọng, dễ hiểu, cố gắng chắt lọc các kiến thức cần thiết. Sinh viên muốn tìm hiểu thêm có thể tìm đọc trong các tài liệu liên quan. Với mong muốn các sinh viên phải cố gắng, nghiêm túc trong khi thực hành, các bài thực hành có những yêu cầu rất cao. Để thực hiện và hoàn thành tốt trong thời gian giới hạn, ngoài những nỗ lực cá nhân, các sinh viên phải có tinh thần làm việc tập thể, phân công công việc từng cá nhân trong nhóm hợp lý. Đó chính là tác phong công nghiệp của những sinh viên ngành điện. Giáo trình có thể đƣợc chỉnh sửa bổ sung cho phù hợp với thực tế và cập nhật các kiến thức mới phù hợp với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ. Giáo trình đƣợc biên soạn và hoàn thành trong thời gian ngắn, vì vậy không thể tránh đƣợc những thiếu sót. Mọi góp ý xin vui lòng gửi về khoa Điện- Điện tử/Bộ môn Kỹ thuật điều khiển. Các tác giả: Hà Thị Thịnh - Phí Văn Hùng MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU BÀI 01: MÔ HÌNH NHÀ MÁY ĐIỆN ........................................................................... 1 BÀI 02: MÔ HÌNH ĐƢỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP .......................................... 11 BÀI 03: MÔ HÌNH HỘ TIÊU THỤ.............................................................................. 26 BÀI 04: MÔ HÌNH RƠLE BẢO VỆ TRONG HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN ........ 32 BÀI 05: MÔ HÌNH CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG TRUNG ÁP .................... 47 BÀI 06: MÔ HÌNH CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP ..................................................... 64 BÀI 07: TỔ CHỨC THĂM QUAN THỰC TẾ ............................................................ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 92 NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 01: Mô hình nhà máy điện - 1 - BÀI 01: MÔ HÌNH NHÀ MÁY ĐIỆN Mục tiêu: Học xong bài học này sinh viên có khả năng phân tích sơ đồ nối dây chính của nhà máy điện (thuỷ điện, nhiệt điện). Từ sơ đồ nối dây chính biết đƣợc ƣu nhƣợc điểm của hệ thống điện nhà máy. Nắm bắt đƣợc các kiến thức nền tảng cho việc đi thăm quan thực tế ở bài số 7. PHẦN 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1. Nhµ m¸y ®iÖn Điện năng là một sản phẩm đƣợc sản xuất ra từ các nhà máy điện. Hiện nay các nhà máy điện lớn đều phát ra năng lƣợng dòng điện xoay chiều ba pha, rất ít nhà máy phát năng lƣợng dòng điện một chiều. Trong công nghiệp muốn dùng năng lƣợng dòng điện một chiều thì ngƣời ta dùng chỉnh lƣu để biến đổi năng lƣợng dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Nguyên lý chung để sản xuất ra điện ở các nhà máy điện là từ một dạng năng lƣợng sơ cấp nào đó muốn chuyển thành điện năng đều phải biến đổi qua một cấp trung gian là cơ năng làm quay máy phát điện để phát ra điện năng. Nguồn năng lƣợng thƣờng dùng trong đa số các nhà máy điện hiện nay vẫn là năng lƣợng các chất đốt và năng lƣợng nƣớc. Từ năm 1954, ở một số nƣớc tiên tiến đã bắt đầu xây dựng một số nhà máy điện dùng năng lƣợng nguyên tử. 1.1.1. Nhà máy nhiệt điện. Đây là một dạng nguồn điện kinh điển nhƣng đến nay vẫn còn đƣợc sử dụng rất phổ biến. Quá trình biến đổi năng lƣợng trong nhà máy nhiệt điện đƣợc mô tả nhƣ sau: Nhiệt năng - cơ năng - điện năng *Ưu điểm của nhà máy nhiệt điện: - Có thể xây dựng ở nhiều nơi trong lãnh thổ đất nƣớc. ~ Nƣớc Nƣớc làm lạnh Hơi nƣớc Điện Than nn Xỉ 1 2 3 4 5 6 Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý công nghệ của quá trình sản xuất điện trong các nhà máy nhiệt điện NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 01: Mô hình nhà máy điện - 2 - - Phát điện không phụ thuộc vào thời tiết, chỉ cần đủ nhiên liệu. - Thời gian xây dựng ngắn. - Diện tích cho xây dựng nhà máy không lớn . *Nhược điểm của nhà máy nhiệt điện: - Phải phải khai thác và vận chuyển nhiên liệu. - Hiệu suất thấp (0,30,6). - Thời gian khởi động nhà máy lâu (45) h và thời gian dừng máy kéo dài (612)h. - Thiết bị phức tạp nên khó tự động hoá, kém an toàn, số nhân công lao động trong quản lý vận hành nhiều (cao hơn thuỷ điện gấp khoảng 13 lần). 1.1.2. Nhà máy thuỷ điện. Nhà máy thuỷ điện sử dụng năng lƣợng của dòng nƣớc làm quay tuabin thuỷ lực dẫn đến quay máy phát điện. Đối với nhà máy thuỷ điện, quá trình biến đổi năng lƣợng đƣợc thực hiện nhƣ sau: Thuỷ năng - Cơ năng - Điện năng Động cơ sơ cấp của máy phát là tuabin nƣớc, nối dọc trục với máy phát. Công suất nguồn nƣớc của nhà máy thuỷ điện phụ thuộc chủ yếu vào hai yếu tố sau: Lƣu lƣợng dòng nƣớc Q và chiều cao cột nƣớc h, thể hiện qua biểu thức: h.Q.81,9P  (kW) (1-1) Trong đó: - Q: là lƣu lƣợng của dòng nƣớc: (m3/s). - h :là chiều cao cột nƣớc: (m). Công suất của nhà máy thuỷ điện đƣợc xác định theo biểu thức: BTMFTBF ...h.Q.81,9P  (1-2) Trong đó: - TB : là hiệu suất của tuabin. - MF : là hiệu suất của máy phát. - BT : là hiệu suất của bộ truyền. Từ biểu thức (1-1) và (1-2) ta thấy rằng để tăng công suất của thuỷ điện, có thể xây dựng loại đập chắn trên những đoạn tƣơng đối bằng phẳng của dòng nƣớc để tạo ra lƣu lƣợng Q lớn, hoặc xây dựng ở những đoạn có độ chênh lệch lớn giữa hai mức nƣớc để tạo độ cao h lớn. Hình 1.2. Mô hình sản xuất điện của các nhà máy thuỷ điện NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 01: Mô hình nhà máy điện - 3 - *Ưu điểm của nhà máy thuỷ điện: - Dùng năng lƣợng nƣớc để chạy máy phát điện nên không phải vận chuyển nhiên liệu nhƣ nhiệt điện, nguồn nƣớc thiên nhiên rất phong phú. - Hiệu suất cao (0,80,9). - Thời gian mở máy nhỏ (<2 phút), thời gian dừng máy nhỏ (<1 phút). - Dễ tự động hoá, an toàn, số công nhân quản lý vận hành không nhiều. - Công suất tự dùng của nhà máy nhỏ (khoảng (0,51)%). - Giá thành điện năng thấp hơn so với nhiệt điện. *Nhược điểm của nhà máy thuỷ điện: - Chỉ xây dựng đƣợc ở nơi có nguồn nƣớc. - Sản lƣợng điện năng phụ thuộc vào lƣợng nƣớc của nguồn nƣớc. - Thời gian xây dựng dài, vốn đầu tƣ xây dựng lớn. - Trƣờng hợp phải xây dựng hồ chứa nƣớc có thể làm ngập một diện tích đất đai lớn. Do những ƣu khuyết điểm nói trên, nhiệt điện và thuỷ điện phải hỗ trợ cho nhau. Nơi nào không có nguồn nƣớc hoặc cần thiết phải xây dựng nhanh chóng thì xây dựng nhà máy nhiệt điện. Ở những nơi có nguồn nƣớc và kết hợp với mục đích thuỷ lợi khác phải chú ý đến khả năng xây dựng nhà máy thuỷ điện. Thực tế việc xây dựng các nhà máy thuỷ điện có tác dụng tích cực cho phòng chống lũ lụt, thủy lợi, giao thông...Tuy nhiên cũng làm thay đổi căn bản hệ sinh thái của cả một vùng rộng lớn. 1.1.3. Nhà máy điện nguyên tử. Với tốc độ phát triển của đời sống xã hội và các ngành công nghiệp nhƣ hiện nay dẫn đến nhu cầu sử dung điện ngày một tăng, các nhà máy nhiệt điện phải chạy hết công suất sẽ làm cho nguồn dự trữ các chất đốt đã tìm thấy trên trái đất sẽ hao cạn dần, công việc khai thác ngày càng trở nên khó khăn hơn, giá thành sẽ cao hơn. Mặt khác các chất đốt đặc biệt là dầu lửa đƣợc sử dụng cho các mục đích khác. Vì vậy từ nửa đầu thế kỷ XX, một số nƣớc tiên tiến trên thế giới đã bắt đầu nghiên cứu sử dụng một nguồn năng lƣợng mới là năng lƣợng nguyên tử. Năm 1954, Liên Xô là nƣớc đầu tiên trên thế giới đã xây dựng thí nghiệm thành công nhà máy điện nguyên tử có công suất 5000 kW. Hiện nay các nƣớc phát triển trên thế giới nhƣ: Nga, Pháp, Anh, Đức, Thuỵ Điển, Nhật Bản... đã xây dựng những nhà máy điện nguyên tử lớn và ở nƣớc ta sẽ xây dựng nhà máy điện nguyên tử vào những năm 2010. Năng lƣợng nguyên tử đƣợc sử dụng từ nhiệt năng thu đƣợc khi phá vỡ liên kết hạt nhân nguyên tử của một số chất ở trong lò phản ứng hạt nhân. Vì vậy đối với nhà NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 01: Mô hình nhà máy điện - 4 - máy điện nguyên tử, quá trình biến đổi năng lƣợng cũng đƣợc thực hiện nhƣ ở nhà máy nhiệt điện: Nhiệt năng - Cơ năng - Điện năng Thực chất nhà máy điện nguyên tử là một nhà máy nhiệt điện, nhƣng lò đốt đƣợc thay bằng lò phản ứng hạt nhân. 1.2. Các ký hiệu thƣờng gặp trong bản vẽ nhà máy điện TT Ký hiệu Ý nghĩa 1 Máy cắt điện 2 Cầu dao cách ly 3 Cầu dao nối đất 4 Cầu chì 5 Máy cắt hợp bộ 6 Chống sét van ~ Nƣớc Nƣớc làm lạnh Hơi nƣớc Điện 1 8 10 4 6 Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý công nghệ nhà máy điện nguyên tử 7 Hơi nƣớc 9 11 5 1 Nƣớc NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 01: Mô hình nhà máy điện - 5 - 7 Biến dòng điện 8 Biến điện áp 2 cuộn dây 9 Biến điện áp 3 cuộn dây 10 Kháng điện 1.3. Một số sơ đồ một hệ thống thanh góp thƣờng dùng trong nhà máy điện  Sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn (hình 1.4a)  Sơ đồ một hệ thống thanh góp phân đoạn bằng dao cách ly (hình 1.4b)  Sơ đồ một hệ thống thanh góp phân đoạn bằng máy cắt (hình 1.4c) CL1 CL2 (Hình 1.4a) (Hình 1.4b) NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 01: Mô hình nhà máy điện - 6 - MC (Hình 1.4cb) - Ƣu điểm của sơ đồ một hệ thống thanh góp không phân đoạn là đơn giản, giá thành thấp. Nhƣợc điểm là khi sửa chữa, thay thế thanh góp hoặc dao cách ly thanh góp của một mạch bất kỳ thì phải cắt điện tất cả các phụ tải khác trong thời gian sửa chữa. Để sửa chữa máy cắt của đƣờng dây bất kỳ thì phụ tải đƣờng dây đó mất điện trong toàn bộ thời gian sửa chữa. Khi ngắn mạch trên thanh góp sẽ tự động cắt tất cả các nguồn cung cấp, do đó các thiết bị phải ngừng làm việc trong thời gian loại trừ sự cố - Để tăng cƣờng độ tin cậy cung cấp điện có thể thực hiện bằng cách phân đoạn thanh góp bằng dao cách ly hoặc máy cắt. Sơ đồ này đƣợc dùng rộng rãi trong các nhà máy điện. Nhƣợc điểm của sơ đồ là khi sửa chữa thanh góp hoặc dao cách ly thanh góp phân đoạn nào thì phân đoạn đó mất điện trong thời gian sửa chữa, còn khi sửa chữa máy cắt của đƣờng dây nào thì hộ tiêu thụ nối với đƣờng dây đó tạm thời mất điện NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 01: Mô hình nhà máy điện - 7 -  Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thanh góp đƣờng vòng (hình 1.4d), hệ thống thanh góp làm việc phân đoạn bằng máy cắt. Sơ đồ này khắc phục đƣợc nhƣợc điểm của các sơ đồ trên là sửa chữa máy cắt nào thì phụ tải đƣờng dây máy cắt đó bị mất điện. Hiện nay sơ đồ này đƣợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện có điện áp từ 110kV trở lên MCV (hình 1.4d) NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 01: Mô hình nhà máy điện - 8 - PHẦN 2: THỰC HÀNH PHÂN TÍCH BẢN VẼ PHẦN ĐIỆN NHÀ MÁY ĐIỆN 1. CHUẨN BỊ DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, VẬT TƢ Sinh viên thực hiện lập bảng kê thiết bị cho 1 nhóm thực tập theo bảng dƣới TT Tên thiết bị, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lƣợng Ghi chú 1 Bản vẽ nhà máy điện (photo) 2 Phiếu lập bảng kê thiết bị 3 Tài liệu tham khảo 4 ...... 5 6 7 2. QUI TRÌNH THỰC HIỆN TT Tên các bƣớc Công việc phải làm Kết quả đạt đƣợc Ghi chú 1 Nhận biết các cấp điện áp Xem sơ đồ nối điện chỉnh của nhà máy nhận biết các cấp điện áp (đầu cực máy phát, cấp cao áp, cấp trung áp) Ghi lại các cấp điện áp của nhà máy 2 Nhận biết sơ đồ hệ thống thanh góp Xem sơ đồ bản vẽ nhà máy điện, đối chiếu với tài liệu Nhận biết đúng sơ đồ hệ thống thanh góp của nhà máy 3 Phân tích ƣu nhƣợc điểm của sơ đồ Ƣu nhƣợc điểm của hệ thống thanh góp nhà máy đang sử dụng Ghi lại vào phiếu 4 Công suất của nhà máy Thống kê số lƣợng tổ máy, công suất mỗi tổ máy Nhận biết đƣợc tổng công suất của nhà máy NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 01: Mô hình nhà máy điện - 9 - 5 Nhận biết số lƣợng lộ ra cao áp, trung áp Đọc bản vẽ, căn cứ vào các ký hiệu để nhận biết số lƣợng lộ ra mà nhà máy điện sẽ cung cấp. Từ đó nhận xét tầm quan trọng, vị trí của nhà máy trong hệ thống điện quốc gia 6 Nhận biết hệ thống điện tự dùng của nhà máy Đọc bản vẽ, đối chiếu tài liệu Phân tích đƣợc hệ thống điện tự dùng của nhà máy 7 Lập bảng thống kê thiết bị Tiến hành lập bảng thống kê thiết bị theo mẫu Lập bản kê thiết bị đúng chủng loại và số lƣợng 3. MẪU LẬP BẢNG KÊ THIẾT BỊ TT Tên thiết bị Đơn vị Số lƣợng Ghi chú I Thiết bị cao thế 1 Máy cắt 110kV Cái 04 2 Dao cách ly 110kV Cái ... 3 Dao nối đất 110kV Cái ... 4 Chống sét 110kV ........ II Thiết bị trung thế 1 Máy cắt Bộ 09 loại hợp bộ 2 .... III Thiết bị hạ thế ... IV Thiết bị khác 1 Biến dòng điện ... .... 2 Biến điện áp 3 Kháng điện .......... ... .... NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 01: Mô hình nhà máy điện - 10 - 4. MÔ TẢ VẮN TẮT CHỨC NĂNG CÁC THIẾT BỊ TT Tên thiết bị Chức năng, nhiệm vụ 1 Máy cắt Đóng cắt dòng phụ tải và cắt dòng ngắn mạch 2 Dao cách ly Cách ly phần mang điện và không mang điện phục vụ sửa chữa 3 ............ ............. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 02: Mô hình đuờng dây và trạm biến áp - 11 - BÀI 02: MÔ HÌNH ĐƢỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP Mục tiêu: Sau bài học này sinh viên có khả năng:  Về đƣờng dây tải điện: - Nắm đƣợc nguyên lý hoạt động của tự đóng lại đƣờng dây và tự động đóng dự phòng đƣờng dây. - Lắp đặt vận hành thành thạo mạch tự động đóng nguồn dự phòng đƣờng dây.  Về trạm biến áp: - Nắm đƣợc công tác vận hành trạm biến áp của nhân viên vận hành - Thực hành việc ghi thông số và tính toán các đại lƣợng, vẽ đồ thị phụ tải. PHẦN 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Tự động đóng lại (TĐL) và tự động đóng dự phòng (TĐD) đƣờng dây. 2.1.1. Tự động đóng lại đƣờng dây. Theo kinh nghiệm thực tế có đến 80% sự cố trên đƣờng dây thuộc loại sự cố thoáng qua. Sau khi đƣợc cắt ra khỏi mạng điện, cách điện của phần tử bị sự cố lại nhanh chóng đƣợc phục hồi và có thể sẵn sàng làm việc bình thƣờng. Phƣơng pháp tự động đón lại đƣờng dây cho phép giảm đi đáng kể thiệt hại do sự cố gây nên. a) Tự đóng lại tốc độ cao Tự đóng lại tốc độ cao, đƣợc sử dụng kết hợp với bảo vệ loại trừ sự cố tốc độ cao, đƣợc sử dụng trong hệ thống truyền tải và phân phối để nâng cao độ ổn định. Cần lƣu ý các yếu tố sau khi ứng dụng tự đóng lại tốc độ cao: - Thời gian lớn nhất có thể để cắt và đóng lại hệ thống mà vẫn đảm bảo không mất đồng bộ (thời gian chết lớn nhất). Thời gian này phụ thuộc cấu hình hệ thống và công suất truyền tải. - Thời gian cần thiết khử ion để đảm bảo hồ quang sẽ không xuất hiện trở lại khi đóng máy cắt. Việc xác định thời gian này dựa vào công thức đƣợc phát triển từ kinh nghiệm. - Đặc tính bảo vệ. - Đặc tính và giới hạn của máy cắt. - Sự lựa chọn thời gian phục hồi. - Số lần đóng lại. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 02: Mô hình đuờng dây và trạm biến áp - 12 - b) Tự đóng lại tốc độ chậm Trong hệ thống truyền tải có kết nối chặt chẽ, việc sự cố 1 đƣờng dây không gây nên mất đồng bộ giữa hai đầu đƣờng dây, TĐL tốc độ chậm đƣợc sử dụng. Trong trƣờng hợp này, thời gian chết đủ lớn để dao động công suất trong hệ thống suy giảm trƣớc khi TĐL. Do đó thời gian vận hành máy cắt và thời gian khử ion không còn là vấn đề phải quan tâm. Phối hợp với TĐL tốc độ chậm còn có thêm rơle kiểm tra đồng bộ. Mặc dù việc cắt một đƣờng dây sự cố không gây nên mất đồng bộ, nhƣng có thể gây nên sự lệch pha và lệch điện áp giữa hai đầu đƣờng dây bị cắt, dẫn đến việc đóng lại lệch pha. Rơle kiểm tra đồng bộ sẽ kiểm tra độ lệch của góc pha, của điện áp và của tần số. Thƣờng thì sau khi cắt đƣờng dây hai phía, ngƣời ta cho TĐL một phía tác động trƣớc, quá trình này gọi là "live bus/dead line charging". TĐL phía kia đƣợc đặc tác động sau khi đã kiểm tra đồng bộ, quá trình này gọi là "live bus/live line reclosing". c) Tự đóng lại một pha Trong các lƣới điện cao áp và siêu cao áp có trung điểm trực tiếp nối đất thƣờng sử dụng thiết bị tự động đóng trở lại một pha vì trong các lƣới điện này ngắn mạch một pha là chủ yếu. Để loại trừ các sự cố một pha thoáng qua chỉ cần cắt pha bị ngắn mạch sau đó đóng nó trở lại. Hai pha không bị hƣ hỏng vẫn tiếp tục làm việc. So với tự đóng lại ba pha, TĐL 1 pha có các ƣu điểm chính sau: đối với các đƣờng dây nối giữa hai hệ thống khi cắt một pha sự cố trong chu trình tự đóng lại 1 pha, hai pha còn lại vẫn giữ đƣợc liên hệ giữa hai hệ thống, không làm mất ổn định của mạch truyền tải, đặc biệt đối với những dây đơn có chiều dài lớn. Ngoài ra, trong chu trình TĐL 1 pha, chế độ đồng bộ vẫn đƣợc duy trì nên khi đóng trở lại pha vừa bị cắt sẽ gây ra ít chấn động về dòng, áp và công suất trong hệ thống điện. Đối với các đƣờng dây có một nguồn cung cấp TĐL 1 pha đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho phụ tải quan trọng khi có sự cố. Nếu chế độ làm việc không toàn pha của đƣờng dây có thể chấp nhận đƣợc thì khi ngắn mạch một pha duy trì trên đƣờng dây có thể chuyển sang chế độ „hai pha-đất‟. Khi sử dụng TĐL 1 pha, số lần thao tác của máy cắt nói chung sẽ giảm rất đáng kể. Tuy nhiên TĐL1 pha cũng có nhƣợc điểm : - Sơ đồ điều khiển máy cắt, bảo vệ và TĐL phức tạp hơn vì phải thêm bộ phận lựa chọn pha sự cố và điều khiển máy cắt riêng từng pha. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 02: Mô hình đuờng dây và trạm biến áp - 13 - - Muốn chuyển dây sang làm việc ở chế độ „hai pha-đất‟ cần phải giải quyết hàng loạt vấn đề phức tạp liên quan đến chế độ không đối xứng làm cho thiết bị bảo vệ và tự động phức tạp thêm. Ngoài chức năng phát hiện, cắt và đóng trở lại pha sự cố khi có ngắn mạch một pha, TĐL1 pha còn phải thực hiện các nhiệm vụ sau: - Trong trƣờng hợp TĐL 1 pha không thành công thì hoặc phải tác động cả ba pha và cấm đóng trở lại, hoặc là chuyển sang chế độ „ hai pha-đất‟ nếu cho phép. - Tác động cắt ba pha và cấm đóng trở lại khi có ngắn mạch nhiều pha trong chế độ vận hành không toàn pha hoặc khi bộ phận lựa chọn pha sự cố bị trục trặc. - Đƣa các loại bảo vệ có thể làm việc sai trong chế độ không toàn pha ra khỏi sơ đồ bảo vệ trong quá trình TĐL 1 pha. Các bảo vệ này có thể phản ứng khi suất hiện các thành phần đối xứng của dòng và áp. - Khi TĐL 1 pha thời gian khử ion có thể kéo dài hơn khi TĐL 3 pha do ảnh hƣởng của điện dung và hỗ cảm giữa pha bị cắt điện với các pha còn lại đang mang điện. 2.1.2. Tự động đóng dự phòng đƣờng dây. TĐD là một trong những biện pháp hữu hiệu nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống. Sơ đồ tự động đóng dự phòng rất đa dạng, tuy nhiên với bất cứ loại sơ đồ nào cũng phải đảm bảo yêu cầu là tác động nhanh và tin cậy. a) Sơ đồ tự động đóng dự phòng đƣờng dây cao thế (hình 2.1) (Hình 2.1) NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 02: Mô hình đuờng dây và trạm biến áp - 14 - Sơ đồ gồm 02 máy biến điện áp BU trong đó một biến điện áp đƣợc mắc vào thanh cái trạm phân phối, một biến điện áp mắc vào đƣờng dây dự phòng. Biến điện áp thứ nhất cấp điện cho rơle điện áp RU< để kiểm tra điện áp trên thanh cái. Trong sơ đồ đƣợc bố trí 2 rơle điện áp RU< để tránh sự tác động nhầm của cơ cấu tự động đóng dự phòng trong trƣờng hợp cầu chảy bị cháy. Khi điện áp trên thanh cái bị mất, rơle RU sẽ tác động đƣa rơle thời gian vào mạch của biến điện áp 2BU. Rơle thời gian tác động tiếp điểm chính cấp điện cho cuộn cắt KC của máy cắt 2MC thực hiện cắt máy cắt 2MC. Tiếp điểm 1 của khoá liên động mở ra, tiếp điểm 3 đóng vào. Khi tiếp điểm 3 đóng thì nguồn đƣợc cấp cho cuộn đóng của máy cắt 4MC thực hiện đóng máy cắt đƣa nguồn dự phòng vào. b) Sơ đồ tự động đóng dự phòng đƣờng dây hạ thế (hình 2.2) - Sơ đồ nguyên lý (hình 2.2a) - Sơ đồ mạch điều khiển (hình 2.2b) Giới thiệu các thiết bị trên sơ đồ : - Aptomat (CB1) đóng cắt và bảo vệ mạch điện khi tải hoạt động với nguồn chính - Aptomat (CB2) đóng cắt và bảo vệ mạch điện khi tải hoạt động với nguồn dự phòng - Công tắc tơ K1 điều khiển đóng cắt mạch điện nguồn chính - Công tắc tơ K2 điều khiển đóng cắt mạch điện nguồn dự phòng - Rơle điện áp RU kiểm tra điện áp nguồn điện chính CB1 A1 LOAD K A1 B1 C1 CB2 K A2 B2 C2 B1 C1 N A2 B2 C2N RU Hình 2.2a. Sơ đồ nguyên lý Thuyết minh hoạt động của sơ đồ - UPS đƣợc viết tắt của cụm từ tiếng Anh: Uninterruptible Power System đƣợc hiểu nhƣ là hệ thống nguồn cung cấp liên tục hay đơn giản hơn là bộ lƣu trữ điện dự phòng nhằm làm tăng độ tin cậy cung cấp điện cho hệ thống. UPS có tác động duy trì hoạt động của mạch điều khiển khi mà nguồn điện chính mất điện. - Hai cầu chì đặt trƣớc và sau UPS có tác dụng bảo vệ cho UPS và bảo vệ mạch điều khiển. - Hai công tắc tơ 3 pha có khóa liên động, đảm bảo chỉ 1 trong hai đƣợc hoạt động. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 02: Mô hình đuờng dây và trạm biến áp - 15 - - Ở chế độ Manual (điều khiển bằng tay) : Muốn nối tải với nguồn điện chính ta ấn M1 cấp nguồn cho cuộn dây công tắc tơ K1. K1 có điện đóng tiếp điểm mạch động lực nối tải với nguồn điện chính. Tiếp điểm thƣờng mở K1 có vai trò duy trì cấp điện cho cuộn dây công tắc tơ K1. Khi nguồn điện chính mất điện, lúc này nguồn dự phòng đang có điện. Muốn tải hoạt động với nguồn dự phòng ta ấn M2 cấp nguồn cho cuộn dây công tắc tơ K2 nối mạch động lực nguồn dự phòng cấp điện cho tải hoạt động. Khi lƣới có điện trở lại thì ấn nút D2 để cắt nguồn phụ, ấn M1 để đóng lại lƣới điện vào tải. Lúc đó đèn Đ2 tắt và đèn Đ1 sáng báo hiệu mạch điện đang hoạt động với nguồn chính. - Ở chế độ Auto (tự động): Khi nguồn điện chính có điện, rơle điện áp RU đƣợc cấp nguồn, tiếp điểm 95- 98 đóng lại cấp nguồn cho cuộn dây công tắc tơ K1 ; tiếp điểm 95- 96 mở ra ngăn không cho công tắc tơ K2 làm việc. Cuộn dây K1 có điện đóng tiếp điểm mạch động lực cho tải hoạt động với nguồn mạch chính. Khi nguồn chính mất điện, rơle điện áp trả về đóng tiếp điểm 95- 96 nối nguồn cho cuộn dây K2. K2 có điện nối cấp nguồn cho mạch tải hoạt động với nguồn dự phòng. - Khi nguồn chính có điện trở lại, tiếp điểm thƣờng đóng 95- 96 mở ra cắt nguồn điện cuộn dây công tắc tơ K2 loại tải ra khỏi nguồn dự phòng, đồng thời tiếp điểm thƣờng mở 95- 98 đóng lại cấp điện cho cuộn dây công tắc tơ K1 đóng tiếp điểm động lực nối tải với nguồn chính. N Ð1 UPS K1 K2 K1 D1 M1 K2 K1 K2 D2 M2 AUTO Ð2 MANUAL 95 98 95 96 Hình 2.2b. Sơ đồ mạch điều khiển 2.2. Trạm biến áp phân xƣởng. 2.2.1. Khái quát Trạm biến áp phân xƣởng làm nhiệm vụ biến đổi điện áp (622)kV của mạng phân phối thành điện áp  1000 V cung cấp trực tiếp cho phụ tải. Việc chọn vị trí của trạm đƣợc tiến hành dựa trên một số nguyên tắc sau: - Gần trung tâm phụ tải. - Không ảnh hƣởng tới sản xuất. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 02: Mô hình đuờng dây và trạm biến áp - 16 - - Có thể thông gió, phòng cháy, phòng nổ tốt, trạm phân xƣởng có thể xây dựng bên ngoài, liền kề hoặc bên trong phân xƣởng. Trạm biến áp phân xƣởng thƣờng dùng máy biến áp cỡ nhỏ (1000 kVA), vì vậy để thông gió cho trạm ngƣời ta thƣờng dùng phƣơng pháp thông gió tự nhiên. Khi đặt trạm bên trong phân xƣởng cần chú ý tránh ảnh hƣởng tới các máy sản xuất khác, và cần tính đầy đủ các biện pháp phòng cháy, phòng nổ. Dung lƣợng và số lƣợng máy biến áp phải đƣợc chọn căn cứ vào phụ tải của phân xƣởng và các điều kiện khác. Theo kinh nghiệm thiết kế và vận hành lúc chọn số lƣợng và dung lƣợng trạm biến áp phân xƣởng cần chú ý những điểm sau:  Trong cùng một xí nghiệp nên chọn ít loại máy biến áp (về kiểu và dung lƣợng) nhằm mục đích thuận tiện trong vận hành, dễ thay thế lẫn nhau và không phải dự trữ nhiều loại phụ tùng thay thế khác.  Để tạo điều kiện đƣa máy biến áp vào gần phụ tải đồng thời xét đến khả năng hạn chế dòng điện ngắn mạch, ngƣời ta có xu thế phân nhỏ dung lƣợng của các trạm biến áp phân xƣởng. Thông thƣờng trong mỗi trạm biến áp nên đặt máy biến áp có công suất 1000 kVA.  Trong những trƣờng hợp sau đây ta phải xét đến việc đặt nhiều máy trong trạm biến áp phân xƣởng: - Do điều kiện vận chuyển khó khăn phải dùng nhiều máy có công suất nhỏ thay cho một máy có công suất lớn hơn. - Phụ tải của phân xƣởng thuộc loại I và loại II yêu cầu phải nâng cao độ tin cậy cung cấp điện. - Đồ thị phụ tải của phân xƣởng không bằng phẳng, cần đặt nhiều máy biến áp để khi non tải có thể cắt bớt máy biến áp, nhằm mục đích giảm tổn thất công suất. Theo kinh nghiệm thiết kế và vận hành thì mỗi trạm đặt hai máy biến áp là hợp lý, không nên đặt nhiều hơn (trừ trƣờng hợp đặc biệt). Trong những phân xƣởng và xí nghiệp có quy mô nhỏ và trung bình, có phụ tải loại II và loại III. Khi cần nâng cao độ tin cậy cung cấp điện không nhất thiết phải đặt hai máy biến áp cho trạm phân xƣởng mà có thể dùng đƣờng dây liên lạc phía hạ áp. Khi máy biến áp bị sự cố, ta dùng đƣờng dây liên lạc phía hạ áp lấy điện từ trạm bên cạnh để cung cấp cho những phụ tải quan trọng của phân xƣởng. Thông thƣờng đƣờng dây liên lạc nên chọn để có thể cung cấp từ (2530)% phụ tải của phân xƣởng. Để chú ý đến khả năng phát triển của phụ tải, thông thƣờng kích thƣớc và nền móng của trạm biến áp phân xƣởng đƣợc xây dựng sao cho có thể đặt đƣợc các máy biến áp có công suất liền kề nhau. Ví dụ trạm đặt máy 560 kVA cũng có thể đặt máy 750 kVA. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 02: Mô hình đuờng dây và trạm biến áp - 17 - Nhƣ vậy sau này khi phụ tải tăng thêm ta chỉ cần thay máy biến áp, chứ không cần xây dựng lại trạm. 2.2.2. Tủ phân phối hạ thế trạm biến áp phân xƣởng Tủ phân phối hạ thế trạm biến áp phân xƣởng làm nhiệm vụ nhận điện từ thứ cấp máy biến áp và phân phối đi các phụ tải. Trong tủ có đặt các thiết bị đo đếm để theo dõi dòng điện, điện áp, tần số, hệ số công suất, điện năng tiêu thụ và công suất phản kháng của hộ tiêu thụ. Sơ đồ nguyên lý tủ phân phối hạ thế (hình 2.3). Chức năng các thiết bị: - Cáp tổng: nhận điện từ máy biến áp và cấp điện cho aptomat tổng - Đồng hồ Volt: đo điện áp dây, điện áp pha - Đồng hồ Ampe: đo dòng điện các pha Hình 2.3 - Đồng hồ hữu công: đo điện năng tiêu thụ - Đồng hồ vô công: đo điện năng phản kháng - Biến dòng điện: cung cấp nguồn dòng điện cho các đồng hồ đo (đồng hồ đo dòng và đồng hồ đo đếm điện năng tác dụng, phản kháng). - Thanh cái: nhận điện từ Aptomat tổng và phân phối điện cho các aptomat nhánh - Aptomat tổng: đóng cắt, bảo vệ toàn mạng điện - Aptomat nhánh: đóng cắt bảo vệ từng phụ tải. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 02: Mô hình đuờng dây và trạm biến áp - 18 - PHẦN 2. THỰC HÀNH BÀI THỰC HÀNH 1: LẮP RÁP, SỬA CHỮA, VẬN HÀNH MẠCH TỰ ĐỘNG ĐÓNG DỰ PHÕNG ĐƢỜNG DÂY HẠ THẾ 1. CHUẨN BỊ DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, VẬT TƢ Sinh viên thực hiện lập bảng kê thiết bị cho 1 nhóm thực tập theo bảng dƣới TT Tên thiết bị, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lƣợng Ghi chú 1 Aptomat 3 pha cái 3 2 Cầu chì cái 1 3 Đèn báo .... .... 4 Bộ lƣu điện ... .... 5 Công tắc tơ 6 Rơle điện áp 7 Tải động cơ ....... 2. QUY TRÌNH THỰC HIỆN LẮP ĐẶT TT Tên các bƣớc Công việc phải làm Kết quả đạt đƣợc Ghi chú 1 Lựa chọn kiểm tra thiết bị Cấp nguồn thử tác động các công tắc tơ, khởi động từ, rơle các loại Hút không kêu, đo các tiếp điểm liền mạch 2 Gá lắp bố trí thiết bị Lắp thiết bị trên bo đúng vị trí bằng vít Thiết bị chắc chắn Hình 2.4 3 Lắp mạch điều khiển Gia công đầu cốt, bắt vào thiết bị Đi dây theo máng nhựa, tránh chồng chéo 4 Thử mạch điều khiển Cấp nguồn điều khiển và tắc động đóng , mở máy bằng các nút điều khiển Mạch tác động theo đúng yêu cầu điều khiển NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 02: Mô hình đuờng dây và trạm biến áp - 19 - 5 Lắp mạch động lực Gia công đầu cốt lắp dây động lực. Đấu dây vào tải Dây động lực phải đúng chủng loại, đi dây theo máng nhựa tránh chồng chéo Hình 2.4. Sơ đồ gá lắp thiết bị thực tập 3. KIỂM TRA, VẬN HÀNH - Trƣớc khi vận hành mạch điện phải đƣợc kiểm tra, trƣớc hết kiểm tra ngoại quan bằng mắt một cách tổng quát nhằm phát hiện những sai sót, chạm chập bên ngoài. Sau đó kiểm tra thông mạch bằng đồng hồ vạn năng. Tiếp theo là phải kiểm tra thứ tự pha để đảm bảo tránh ngắn mạch hoặc tránh trƣờng hợp động cơ quay ngƣợc lại khi đóng nguồn phụ vào (kiểm tra thứ tự pha có thể dùng đèn). - Vận hành chế độ bằng tay: + Quay khóa chuyển mạch về vị trí vận hành bằng tay + Lần lƣợt cấp nguồn CB1 ; CB2 + Bấm nút D1 cắt nguồn chính sau đó bấm M2 + Quan sát hiện tƣợng và ghi lại NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 02: Mô hình đuờng dây và trạm biến áp - 20 - - Vận hành chế độ tự động + Quay khóa chuyển mạch về vị trí vận hành tự động + Cắt tải ra khỏi mạch điện + Cắt nguồn chính và quan sát hiện tƣợng + Nếu nguồn phụ hoạt động tốt, đóng tải chạy thử 4. CÁC SAI HỎNG THƢỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC TT Hiện tƣợng Nguyên nhân dự đoán Kiểm tra, sửa chữa Kết quả (sinh viên ghi) 1 Ấn M2, K2 không đóng nguồn dự phòng Chƣa có nguồn tới cuộn hút công tắc tơ K2 Kiểm tra lại dây cấp nguồn cho mạch điều khiển 2 Ấn M2, khi bỏ tay thì mất nguồn phụ Mất duy trì Kiểm tra tiếp điểm duy trì của công tắc tơ K2 3 Chế độ tự động không hoạt động Chƣa có nguồn cho tiếp điểm của khóa chuyển mạch Kiểm tra tiếp điểm khóa chuyển mạch 4 Khi tải nối nguồn phụ, động cơ quay ngƣợc Sai thứ tự pha Kiểm tra thứ tự pha 5 Cắt nguồn chính, nguồn phụ không tự động đóng Hoạt động của rơle Kiểm tra hoạt động của rơle 5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Sinh viên ghi câu trả lời vào phiếu đánh giá - Vai trò của UPS trong mạch điều khiển - Nếu không sử dụng UPS thì hoạt động của mạch điều khiển nhƣ thế nào ? Vẽ sơ đồ mạch điều khiển khi không sử dụng UPS - Để tránh trƣờng hợp sự cố thoáng qua trên đƣờng dây cần đặt thời gian trễ cho việc đóng nguồn phụ, vẽ sơ đồ mạch điều khiển có dùng rơle thời gian - Tại sao phải kiểm tra thứ tự pha ? - Mô tả hoạt động của các đèn khi kiểm tra thứ tự pha và giải thích. NUTE THỰC............................................................................. ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 47 - BÀI 05: MÔ HÌNH CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG TRUNG ÁP Mục tiêu: Học xong bài học này sinh viên có khả năng nắm đƣợc cấu tạo, phƣơng pháp lắp đặt các thiết bị trung áp trong hệ thống cung cấp điện. PHẦN 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5.1. Máy cắt. 5.1.1. Công dụng: Máy cắt điện là một loại khí cụ điện cao áp, dùng để đóng cắt mạch điện cao áp tại chỗ hoặc từ xa, khi lƣới điện đang vận hành bình thƣờng, không bình thƣờng, hoặc khi bị sự cố ngắn mạch trong hệ thống điện. Ký hiệu máy cắt điện trên sơ đồ mạch (hình 5.1) Hình 5.1. 5.1.2. Phân loại máy cắt điện: a. Phân loại theo cấu tạo: Máy cắt một buồng dập hồ quang và máy cắt nhiều buồng dập hồ quang trên cùng một pha. Máy cắt có lò xo tích năng và máy cắt không có lò xo tích năng. b. Phân loại theo vị trí lắp đặt: Máy cắt lắp đặt trong nhà. Máy cắt lắp đặt ngoài trời, phải chịu khí hậu khắc nghiệt, chống đƣợc ăn mòn hoá học. c. Phân loại theo phƣơng pháp dập tắt hồ quang: Máy cắt điện nhiều dầu không có buồng dập tắt hồ quang. Máy cắt điện nhiều dầu có buồng dập tắt hồ quang. Máy cắt điện ít dầu Máy cắt điện không khí Máy cắt điện khí SF6 Máy cắt điện tự sinh khí Máy cắt điện chân không Máy cắt điện từ (dập tắt hồ quang bằng từ trƣờng). Hình ảnh một số loại máy cắt (Hình 5.2) 5.1.3. Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của máy cắt điện: Máy cắt điện phải có khả năng cắt lớn, thời gian cắt bé (cắt nhanh) tránh đƣợc hồ NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 48 - quang cháy phục hồi. Độ tin cậy cao: khi đóng cắt không đƣợc gây cháy nổ và các hƣ hỏng khác. Tuổi thọ cao, số lần đóng cắt nhiều Kích thƣớc gọn, trọng lƣợng nhẹ, kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt, dễ vận hành, giá thành hợp lý. (Hình 5.2 Các loại máy cắt) 5.1.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy cắt điện: a. Điện áp định mức (Uđm): là điện áp cao nhất đặt vào máy cắt, mà máy cắt có thể vận hành an toàn (còn đƣợc gọi là điện áp danh định của máy cắt). b. Dòng điện định mức : Iđm là trị số hiệu dụng lớn nhất chạy qua máy cắt khi nó vận hành lâu dài, nhƣng vẫn đảm bảo giữ nhiệt độ các bộ phận của máy cắt thấp hơn nhiệt độ cho phép. c. Dòng điện cắt định mức (Icđm) đặt trƣng cho khả năng cắt của máy cắt, là dòng điện ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần mà máy cắt có thể cắt đƣợc an toàn. d. Dòng điện đóng định mức (Iđđm) trong vận hành có trƣờng hợp máy cắt đóng lúc mạch điện đang bị ngắn mạch (đóng lặp lại). Khả năng đóng của máy cắt khi mạch điện đang ngắn mạch, đƣợc đặc trƣng bởi Iđđm là dòng điện ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần lớn nhất chạy qua máy cắt, nó có thể đóng vào mà không làm h hỏng máy cắt. e. Dòng điện ổn định động định mức: Iôđđm là dòng điện lớn nhất chạy qua máy cắt mà lực điện động do nó sinh ra không làm hƣ hỏng máy cắt. Dòng điện ổn định nhiệt định mức: Iôđnđm là dòng điện ngắn mạch hiệu dụng lớn nhất không thay đổi theo thời gian, chạy qua máy cắt mà không làm nhiệt độ của máy cắt tăng quá trị số cho phép. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 49 - f. Thời gian cắt : Tc là khoảng thời gian tính từ khi cuộn dây nam châm điện điều khiển cắt có điện, đến khi hồ quang bị dập tắt hoàn toàn. Dƣới đây là bảng thông số kỹ thuật của máy cắt GL107 Mô tả Điện áp 24- 36kV Điện áp 25,8- 38kV Điện áp thử tần số công nghiệp 1 phút pha- pha; pha- đất 70kV 80kV Điện áp phóng điện xung 1,2/50s khô, pha- pha; pha- đất 170kV 200kV Tần số định mức 50/60Hz 60Hz Dòng điện định mức 800/1250/1600A 1200A Dòng ngắn mạch định mức 25kA 25kA Dòng ngắn mạch xung kích 62,5/67,5kA 67,5kA Dòng ổn định nhiệt 3s 25kA 25kA Dòng xung kích cho phép 62,5/67,5kA 67,5kA Dòng điện dung đƣờng dây cho phép 10A 5A Dòng điện dung cáp cho phép 50A 100A Thời gian cắt Thời gian thao tác Thời gian đóng 50ms 35ms 75ms 50ms 35ms 75ms Khoảng cách pha- đất 742mm 742mm Trọng lƣợng 360kg 360kg 5.1.5. Lắp đặt máy cắt điện Trƣớc đây để lắp đặt cho các thiết bị phân phối điện ngoài trời thƣờng dùng các loại máy cắt điện ít dầu, nhiều dầu và máy cắt điện không khí do Liên Xô chế tạo. Nhƣợc điểm chính của các máy cắt này là khối lƣợng, kích thƣớc cồng kềnh nên ít đƣợc sử dụng. Ngày nay các máy cắt thế hệ mới dùng khí SF6 vừa làm nhiệm vụ cách điện vừa làm nhiệm vụ dập hồ quang có khối lƣợng và kích thƣớc nhỏ gọn đang đƣợc sử dụng để thay thế dần các máy cắt thế hệ cũ. Việc lắp đặt máy cắt tuỳ thuộc vào chủng loại máy cắt theo kích thƣớc lắp đặt của nhà sản xuất. 5.2. Dao cách ly 5.2.1. Công dụng : Dao cách ly là một loại khí cụ điện cao áp, đƣợc sử dụng để đóng cắt mạch điện cao áp khi không có điện, tạo ra khoảng cắt an toàn trông thấy đƣợc giữa các bộ phận NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 50 - mang điện và bộ phận đã cắt điện. Khi cần kiểm tra sữa chữa, bảo dƣỡng bộ phận không mang điện. Trong điều kiện nhất định có thể dùng dao cách ly đóng cắt đƣờng dây hoặc máy biến áp không mang tải công suất nhỏ, hoặc đóng cắt mạch điện đẳng thế để đổi nối phƣơng thức kết dây của sơ đồ. Vì dao cách ly không có bộ phận dập tắt hồ quang cho nên nghiêm cấm dùng dao cách ly đóng cắt mạch điện mang tải. Ký hiệu trên bản vẽ điện (hình 5.3) 5.2.2. Yêu cầu kỹ thuật đối với dao cách ly: Dao cách ly phải làm việc tin cậy, tiếp xúc phải đảm bảo chắc chắn. Phải đảm bảo ổn định động và ổn định nhiệt khi có dòng điện ngắn mạch cực đại chạy qua. Kết cấu dao cách ly phải gọn nhẹ, đơn giản, dễ lắp đặt, dễ thao tác, phải liên động với máy cắt để dao cách ly đã cắt điện và chỉ đóng đƣợc cách ly trƣớc khi đóng điện cho máy cắt. Khoảng cách giữa các lƣỡi dao sau khi cắt hết hành trình phải đủ lớn, để đảm bảo không bị phóng điện khi có xung điện áp. 5.2.3. Phân loại: Phân loại theo vị trí lắp đặt có dao cách ly lắp đặt trong nhà và dao cách ly lắp đặt ngoài trời. ở cùng cấp điện áp vận hành thì yêu cầu kỹ thuật của dao cách ly ngoài trời cao hơn, vì dao cách ly ngoài trời phải chịu đƣợc tác động của môi trƣờng khắc nghiệt nhƣ mƣa, nắng, bức xạ, tác nhân hoá học, bụi bẩn ... Phân loại theo cấu tạo: - Loại dao cách ly có lƣỡi dao tiếp đất và dao cách ly không có lƣỡi dao tiếp đất. - Loại dao cách ly có lƣỡi dao động quay trên mặt phẳng ngang và loại dao cách ly có lƣỡĩ dao động quay trên mặt phẳng thẳng đứng. - Loại dao cách ly có bộ liên động lắp kèm với máy cắt và cách ly không có bộ liên động (cách ly phân đoạn). Hình ảnh của dao cách ly ngoài trời đƣợc cho ở hình 5.4 DS Hình 5.3 NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 51 - Hình 5.4 5.2.4. Các thông số kỹ thuật cơ bản của dao cách ly Các thông số kỹ thuật cơ bản của dao cách ly bao gồm dòng điện định mức, điện áp định mức, dòng ngắn mạch định mức và điện áp phóng điện tần số công nghiệp. Bảng thông số một số loại dao cách ly trung thế Điện áp định mức Ur(kV) 12 17.5 24 36 Điện áp thử tần số công nghiệp - Pha- Pha Ud(kV) 28 38 50 70 - Pha- đất Ud(kV) 32 45 60 80 Điện áp phóng điện xung - Pha- Pha Up(kV) 75 95 125 170 - Pha- đất Up(kV) 85 110 145 195 Dòng điện định mức Ir(A) 4000 Dòng ngắn mạch định mức Ik(kA) 50kA/3s Giới hạn chịu dòng ngắn mạch Ip(kA) 125 5.2.5. Lắp đặt dao cách ly Dao cách ly đƣợc lắp đặt theo chủng loại và kích thƣớc khác nhau phù hợp tiêu chuẩn ngành điện và kích thƣớc của nhà chế tạo Các kích thƣớc lắp đặt dao cách ly trung thế cho trong bảng dƣới NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 52 - Hình 5.5. Dao cách ly Kích thước (mm) Chủng loại A B(**) C(*) D(*) E(**) F(*) G(*) H L(**) HA12 430 380 355 540 926 620 - - HA17.5 540 380 395 620 926 730 - - HA24 585 420 445 750 1006 775 - - HA36 630 490 585 970 1146 820 - - HA52 800 630 700 1315 1426 990 HT12 430 380 355 540 926 620 370 - HT17.5 540 380 395 620 926 730 420 - HT24 585 420 445 750 1006 775 460 - HT36 630 490 585 970 1146 820 600 - HT52 800 630 700 1315 1426 990 715 HS12 430 380 355 540 926 870 - 250 1140 HS17.5 540 380 395 620 926 1130 - 400 1140 HS24 585 420 445 750 1006 1175 - 400 1250 HS36 630 490 585 970 1146 1315 - 500 1580 HS52 800 630 700 1315 1426 1485 500 1860 HST12 430 380 355 540 926 870 370 250 1140 HST17.5 540 380 395 620 926 1130 420 400 1140 HST24 585 420 445 750 1006 1175 460 400 1250 HST36 630 490 585 970 1146 1315 600 500 1580 HST52 800 630 700 1315 1426 1485 715 500 1860 5.3. Chống sét 5.3.1. Chống sét van: Công dụng: Chống sét van là một loại thiết bị điện cao áp đƣợc sử dụng để bảo vệ chống sét xâm nhập từ đƣờng dây vào trạm biến áp hoặc nhà máy điện, chống quá điện áp cho trạm biến áp và nhà máy điện. Ký hiệu trên bản vẽ điện Hình 5.6. Ký hiệu chống sét van NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 53 - Đặc điểm cấu tạo: Loại chống sét van có khe hở dập hồ quang nhƣ hình vẽ 1. Đầu cực bắt dây ra 2. nắp và đệm trên 3. Lò xo 4. Khe hở dập hồ quang 5. Điện trở vilit 6. Vỏ sứ 7. Nắp và đệm dới 8. Bulông bắt dây nối đất 9. Bách bắt xà (đai ôm) Cấu tạo chính của loại chống sét van này là điện trở vilit và khe dập hồ quang. Hai bộ phận này đặt nối tiếp nhau, dòng sét qua khe dập tia lửa qua điện trở vilit xuống đất. Điện trở vilit đƣợc chế tạo từ bột kim cƣơng hoặc graphic đúc thành hình trụ có bề dày từ 20-30 mm, đƣờng kính từ 75-100mm chịu đƣợc dòng điện cƣờng độ từ 30-40 KA chạy qua mà không hƣ hỏng. Điện trở vilit là loại điện trở phi tuyến có đƣờng đặc tính nhƣ hình vẽ : Khi đặt điện áp vào điện trở là điện áp lới (Uvh ≈ Uđm) thì điện trở vilit có điện trở rất lớn (Rvl ≈ ∞ ) ngăn không cho dòng tải trên đƣờng dây tháo xuống đất. Khi đặt lên điện trở là điện áp sét, có trị số rất lớn thì điện trở vilit tự động giảm về gần bằng không. Mỗi khe hở dập hồ quang gồm hai đĩa đồng mỏng dập định hình ép vào tấm mica dày từ (0.5-1)mm dạng hình vàng khăn nh hình vẽ, chính tấm mica này tạo nên khe dập tia lửa hồ quang. Nguyên lý làm việc : Chống sét van đƣợc lắp đặt song song với máy phát điện hoặc máy biến áp nhƣ hình vẽ (hình 5.8). Khi có sét đánh trên trên đƣờng dây hoặc cảm ứng vào đƣờng dây tải điện, thì dòng điện sét sẽ lan truyền trên đƣờng dây dới dạng sóng chạy. Sóng sét là loại sóng xung cao tần, độ dốc lớn tốc độ biến thiên nhanh, khi xâm nhập vào thanh góp của nhà U Uđm 0 R Hình 5.8. Điện trở vilit Hình 5.7. Chống sét van có khe hở dập hồ quang NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 54 - máy điện hoặc trạm biến áp thì điện áp đặt vào máy biến áp và chống sét van sẽ là điện áp sét có trị số rất lớn (nếu không có chống sét van bảo vệ thì máy biến áp sẽ bị hƣ hỏng). Khi điện áp đặt vào điện trở vilit là điện áp sét thì điện trở vilit tự động giảm về không. Cho nên dòng điện sét đƣợc tháo qua van chống sét xuống hệ thống nối đất. Khi đó xem nhƣ chống sét van trở thành một dây dẫn nối đất, đấu song song với máy biến áp, vì vậy triệt tiêu đƣợc điện áp dƣ trên máy biến áp bảo vệ an toàn cho máy biến áp. Sau khi dòng điện sét đƣợc tháo xuống đất, điện áp đặt vào van chống sét giảm dần về gần điện áp lƣới, do đó điện trở vilit lại tự động tăng dần trị số, làm cho dòng điện phóng qua các khe hở dập hồ quang giảm xuống rất nhỏ, vì vậy hồ quang nhanh chóng bị dập tắt hoàn toàn trong các khe hẹp. Khi điện áp đặt vào chống sét van giảm dần về bằng điện áp lƣới thì điện trở vilit tăng lên trị số vô cùng lớn, ngăn không cho dòng điện tải tháo xuống đất. Vì vậy chống sét van có tính lựa chọn chỉ tháo dòng điện sét xuống đất, ngăn không cho dòng điện tải xuống đất, nên còn đƣợc gọi là van thu sét. Khi lắp đặt chống sét van không đƣợc để hơi nƣớc lọt vô trong làm thay đổi đặc tính của điện trở vilit sẽ mất tác dụng chống sét. Hình ảnh của chống sét van trung thế (Hình 5.9) Hình 5.9 Chống sét van trung thế 5.3.2.Chống sét ống: Công dụng: Là một loại khí cụ điện cao áp đƣợc sử dụng để bảo vệ chống quá điện áp do sét đánh vào đƣờng dây tải điện trung thế cấp điện áp từ (3-35)KV. Đặc điểm cấu tạo: Các bộ phận chính nhƣ hình vẽ (hình 5.10): NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 55 - 1. Nắp kim loại 2. Ống sinh khí 3. Điện cực kim loại 4. Điện cực kim loại 5. Lỡi gà chỉ thị 6. Điện cực hình xuyến 7. Điện cực kim loại 8. Cực bắt dây nối đất Hình 5.10. Chống sét ống Là loại chống sét có khe hở. Bộ phận dập hồ quang gồm : Khe hở trong d1 đƣợc bao bọc xung quanh bằng vật liệu sinh khí, đặt trong ống sinh khí 2 chế tạo từ chất phi brôbakêtit hoặc chất dẻo viniplast. Một đầu ống có nắp kim loại giữ điện cực thanh 7 đầu còn lại lắp điện cực hình xuyến 6, trên điện cực hình xuyến có gắn lá thép lƣỡi gà 5 để chỉ thị tình trạng làm việc của chống sét ống. Khe hở ngoài d2 giữa điện cực kim loại 3 và 4 có tác dụng cách ly thân ống chống sét với đƣờng dây để không bị hƣ hỏng và tổn hao do dòng điện rò. Nguyên lý làm việc : Ở trạng thái bình thƣờng đƣờng dây dẫn điện cách điện với đất nhờ khe hở trong d1 và khe hở ngoài d2. Khoảng cách giữa các điện cực của các khe hở d1 và d2 phụ thuộc vào loại chống sét ống và cấp điện áp của đƣờng dây. Khi có sét đánh trực tiếp vào đƣờng dây hoặc sóng sét cảm ứng vào đƣờng day tải điện, thì điện áp giữa đƣờng dây và mặt đất tăng lên gấp nhiều lần điện áp định mức làm cho điện trƣờng giữa các khe hở tăng d1 và d2 lên rất lớn Khi E ≥ Ei (Ei là giới hạn điện trƣờng ion hoá) thì lớp không khí giữa các khe hở d1, d2 bị ion hoá do va chạm, gây ra phóng điện qua các khe hở d1 và d2. Vì vậy năng lƣợng sét trên đƣờng dây đƣợc tháo xuống đất làm cho biên độ sóng sét trên đờng dây giảm đi nhanh chóng, trở về trạng thái bình thƣờng, do đó cách điện của đƣờng dây với đất không bị hƣ hỏng. Trong quá trình phóng điện qua khe hở d1 hồ quang đốt nóng chất sinh khí làm cho chất sinh khí bị phân tích do nhiệt, chuyển từ thể rắn sang thể hơi do đó áp suất trong ống sinh khí tăng lên rất lớn, có thể đạt tới hàng chục at thổi dập tắt tia hồ quang. Sản phẩm cháy khí màu đỏ phụt ra ngoài theo lỗ hở của cực điện hình xuyến, đẩy lá thép lỡi gà 5 bật khỏi vị trí đóng. Khi đi kiểm tra đƣờng dây thấy lá thép lƣỡi gà bật lệch ra ngoài, thì ngƣời quản lý biết đƣợc chống sét ống đã tác động. Thời gian phóng điện và dập hồ quang của chống sét ống không quá 0,02s. Sau nhiều lần chống sét ống tác động, lớp vật liệu sinh khí sẽ bị mòn dần. Khi kiểm tra nếu thấy mòn quá giới hạn cho phép thì phải thay chống sét ống mới. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 56 - Phạm vi sử dụng : Chống sét ống chủ yếu dùng để bảo vệ chống sét cho đƣờng dây trung thế có điện áp từ 3-35kV. Ngoài ra chống sét ống còn đƣợc chế tạo đến cấp điện áp 110KV để sử dụng chống sét tăng cƣờng cho trạm biến áp hoặc nhà máy điện có cấp điện áp tƣơng ứng, ở những vùng có mật độ sét lớn, nhằm mục đích giảm biên độ sóng sét lan truyền trên đƣờng dây vào trạm biến áp hoặc nhà máy điện, để hạn chế tình trạng làm việc quá tải cho chống sét van. Ưu nhược điểm: Ƣu điểm: cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, dễ lắp đặt, dễ kiểm tra và quản lý. Nhƣợc điểm: do khe hở d1 và d2 nên chỉ khi E ≥ Ei thì chống sét mới tác động vì vậy điện áp dƣ trên đờng dây vẫn còn khá lớn. Trong quá trình vận hành điện cực 3 và 4 có thể bị xê dịch do nhiều nguyên nhân làm thay đổi khoảng cách d2 dẫn tới làm tăng giá trị điện áp dƣ khi quá điện áp trên đƣờng dây. Vì những nhƣợc điểm cơ bản trên cho nên chống sét ống không đƣợc dùng để bảo vệ chống sét lan truyền từ đƣờng dây vào trạm biến áp hoặc nhà máy điện là những thiết bị quan trọng và nhạy cảm. 5.4. Các thiết bị trung thế trong trạm biến áp phân xƣởng  Sơ đồ nối dây trạm biến áp phân xƣởng  Giới thiệu các thiết bị trên sơ đồ - Phía cao áp có đặt: dao cách ly, cầu chì tự rơi và chống sét van (lƣu ý vị trí đặt chống sét van) - Phía hạ áp đặt tủ phân phối hạ thế tổng  Chức năng nhiệm vụ các thiết bị: - Dao cách ly: làm nhiệm vụ cách ly giữa đƣờng dây trung áp và trạm biến áp phục vụ cho việc kiểm tra, bảo dƣỡng, sửa chữa thay thế các thiết bị trong trạm biến áp nhƣ máy biến áp, chống sét van, cầu chì, cáp tổng, hệ thống tiếp địa. Hình 5.11 Y Y0 DCL CCCA CSV 22KV 0,4KV CC CD ATM BI NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 57 - - Chống sét van: làm nhiệm vụ chống sét đánh từ ngoài đƣờng dây trên không truyền vào trạm. - Cầu chì tự rơi: bảo vệ ngắn mạch cho mạng điện - Cáp tổng: Làm nhiệm vụ dẫn điện từ máy biến áp vào tủ phân phối hạ áp (cũng có thể dùng thanh cái thay cho cáp tổng). - Tủ phân phối hạ thế lấy điện từ trạm biến áp và cấp điện trực tiếp cho phụ tải hạ áp - Hệ thống nối đất: làm 3 chức năng nối đất an toàn, nối đất làm việc, nối đất chống sét. * Phạm vi áp dụng: Sơ đồ nối dây này thƣờng sử dụng cho các trạm biến áp có công suất nhỏ (S ≤ 320 KVA), cấp điện cho các hộ loại 2 và loại 3. - Ƣu điểm: đơn giản, thiết bị rẻ tiền - Nhƣợc điểm: Hoạt động với độ tin cậy không cao, không đóng cắt đƣợc dòng điện phụ tải. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 58 - PHẦN 2. THỰC HÀNH Thực hành lắp đặt mô hình trạm biến áp phân xƣởng. 1. CHUẨN BỊ DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, VẬT TƢ Sinh viên thực hiện lập bảng kê thiết bị cho 1 nhóm thực tập theo bảng dƣới TT Tên thiết bị, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lƣợng Ghi chú 1 Mô hình cột điện, xà đỡ dựng sẵn .. .. 2 Dao cách ly 24kV .. .. 3 Cầu chì tự rơi 24kV .. 4 Chống sét van 27kV 5 Máy biến áp 50kVA- 22/0,4kV 6 Cáp điện, dây nối đất 7 Dụng cụ trang thiết bị an toàn điện 8 Bộ đồ nghề thợ điện 2. QUI TRÌNH THỰC HIỆN LẮP ĐẶT Sơ đồ lắp đặt trạm (hình 5.12) Sinh viên thực hiện lắp đặt theo trình tự sau :  Lắp đặt sứ đỡ: Sứ đỡ đƣợc dùng để kẹp giữ và đỡ các thanh dẫn điện (thanh góp, thanh dẫn) đảm bảo cách điện tốt với đất hoặc với các phần tử khác của thiết bị khi chúng mang điện áp. Việc lắp đặt sứ đỡ phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật sau: - Sứ cách điện không đƣợc mẻ hoặc rạn nứt, không có vết đốm đổi màu, bề mặt sứ không đƣợc có vết lồi lõm, lớp men sứ không đƣợc có vết rạm chân chim. - Chụp mũ và đế sứ phải đảm bảo độ bền xiết, vặn vít và bulông kẹp. - Mặt chụp phải đảm bảo song song với mặt bích, độ nghiêng cho phép không đƣợc quá 1mm, trục sứ và trục chụp phải trùng nhau, độ lệch các trục không quá 1mm. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 59 - Các bƣớc lắp đặt: 1) Lắp đặt sứ với ti sứ bằng cách vặn ren, khi vặn không nên vặn quá chặt gây rạn vỡ sứ. 2) Lấy dấu vị trí lắp đặt sứ trên xà hoặc xác định vị trí nếu xà đã khoan lỗ sẵn 3) Lắp ráp các chi tiết cài đặt và kết cấu đỡ 4) Lắp sứ vào vị trí (bắt bulông của ti sứ vào vị trí đã xác định) 5) Kiểm tra, hiệu chỉnh và tiến hành kẹp chặt sứ. Thông số kỹ thuật và kích thƣớc lắp đặt nhƣ dƣới (hình 5.13). Hình 5.12. Sơ đồ lắp đặt mô hình trạm biến áp phân xưởng NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 60 - Hình 5.13 Thông số kỹ thuật và kích thƣớc lắp đặt sứ đỡ Mô tả Đơn vị Thông số Điện áp định mức kV 24 Điện áp làm việc kV 22 Chiều dài đƣờng rò mm 432 Điện áp phóng điện kV 18 Tải trọng cơ khí kN 10 Điện áp thử tần số công nghiệp Ƣớt kV 55 Khô kV 65 Khả năng chịu xung Xung dƣơng kVp 140 Xung âm kVp 150 Điện áp chọ thủng kV 140 Trọng lƣợng kg. 4.5  Lắp đặt dao cách ly. Kiểm tra dao cách ly trƣớc khi lắp đặt, các bề mặt tiếp xúc phải nhẵn nhụi, không có màng ôxit và không đƣợc cong vênh. Cách điện của dao cách ly không đƣợc nứt vỡ. Kiểm tra góc quay của các má động dao cách ly phải phù hợp với số liệu của nhà máy chế tạo, điều chỉnh góc quay bằng cách thay đổi độ dài thanh đỡ của sứ chống hoặc kéo thanh liên kết giữa dao cách ly và tay truyền động. Cùng với việc điều chỉnh góc quay cần kiểm tra khả năng đóng đồng thời tất cả các pha. Các bƣớc lắp đặt: 1) Lấy dấu vị trí lắp đặt dao cách ly 2) Lắp đặt các chi tiết kẹp giữ hoặc kết cấu đỡ 3) Nâng dao cách ly lên độ cao lắp đặt và đặt vào vị trí làm việc 4) Kiểm tra dao cách ly bằng mắt và tiến hành bắt bulông vào giá đỡ, bệ đỡ 5) Điều chỉnh hành trình lƣỡi dao và kiểm tra các mối tiếp xúc 6) Lắp đặt các bộ phận, chi tiết truyền động 7) Lắp đặt các bộ tiếp điểm (các đầu nối) NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 61 - 8) Cài nối các khớp động của dao cách ly với bộ truyền động và các bộ phận tiếp điểm 9) Nối đất dao cách ly và bộ phận truyền động 10) Kiểm tra, hiệu chỉnh tổng thể Thông số và kích thƣớc lắp đặt xem mục 5.2.5 a. Lắp đặt chống sét van Các chống sét van đƣợc lắp đặt theo hai phƣơng pháp cơ bản. Có thể treo chống sét van bằng đai ôm làm bằng thép dẹt 30x3mm hoặc loại có chân đế thì đƣợc đặt trực tiếp trên các kết cấu đỡ bằng kim loại và đƣợc kẹp chặt bằng bulông. Trình tự lắp đặt 1) Lấy dấu vị trí lắp đặt 2) Bắt bulông đế chống sét với xà đỡ 3) Lắp đặt thân chống sét với đế 4) Lắp đặt dây tiếp đất. Kích thƣớc lắp đặt chống sét van nhƣ hình vẽ (hình 5.14) b. Lắp đặt cầu chì tự rơi. Cầu chì tự rơi có hai chức năng chính vừa làm nhiệm vụ bảo vệ vừa làm nhiệm vụ cách ly (khi dây chảy đứt cầu chì tự bật ra và làm nhiệm vụ của dao cách ly). Thao tác đóng cắt cầu chì tự rơi đƣợc thực hiện theo từng pha bằng sào cách điện thao tác bằng tay. Việc lắp đặt cầu chì tự rơi thực hiện tƣơng tự nhƣ lắp đặt dao cách ly với kích thƣớc lắp đặt cho trên bảng thông số và hình vẽ. Mã hiệu Điện áp danh định Kích thƣớc (mm) A B C D L4B1E1A 27kV 288 343 207 292 Hình 5.14. Sơ đồ lắp đặt chống sét van NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 62 - c. Lắp đặt máy biến áp 1) Cố định thân máy vào xà đỡ 2) Lắp đặt cánh tản nhiệt 3) Lắp các sứ đầu cực máy biến áp 4) Lắp bình dãn dầu và rơle hơi 5) Lắp đặt ống xả và phụ kiện 6) Đổ dầu vào máy biến áp và chuẩn bị đóng điện Các kích thƣớc lắp đặt xem hình vẽ và bảng số liệu: 1. Ống nhiệt kế 2. Điều chỉnh điện áp 3. Sứ hạ thế 4. Sứ cao thế 5. Bầu dầu 6. Chỉ thị dầu 7. Bình hút ẩm 8. Vỏ máy 9. Bộ tản nhiệt 10. Nhãn máy 11. Van sả dầu 12. Tiếp địa 13. Khung bánh xe 14. Bánh xe Hình 5.15. Sơ đồ lắp đặt cầu chì tự rơi Hình 5.16. Sơ đồ lắp đặt máy biến áp NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài số 05: Mô hình các thiết bị điện trong hệ thống trung áp - 63 - Bảng ghi kích thƣớc máy biến áp NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài số 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 64 - BÀI 06: MÔ HÌNH CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP Mục tiêu: Học xong bài học này sinh viên có khả năng sử dụng thành thạo một số thiết bị hạ áp đúng qui cách, đúng công dụng. Từ việc thực hành lắp đặt theo hƣớng dẫn của giáo viên có thể phát triển thêm các sơ đồ mạch mới có tính sáng tạo. Phát triển tƣ duy của sinh viên. PHẦN 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6.1. Cầu chì. 6.1.1. Công dụng Cầu chì là KCĐ dùng bảo vệ thiết bị điện và lƣới điện tránh khỏi dòng điện ngắn mạch. Cầu chì là loại khí cụ điện bảo vệ phổ biến và đơn giản nhất đƣợc dùng bảo vệ cho mạch điện, động cơ điện, mạng điện gia đình.. Trƣờng hợp mạch điện bị quá tải lớn và dài hạn cầu chì cũng tác động, nhƣng không nên phát huy tính năng này của cầu chì, vì khi đó thiết bị sẽ bị giảm tuổi thọ, ảnh hƣởng nghiêm trọng đến đƣờng dây. 6.1.2. Phân loại, ký hiệu a. Phân loại o Loại hở: Loại này không có vỏ bọc kín, thƣờng chỉ gồm dây chảy. Đó chỉ là những phiến làm bằng chì lá, kẽm, hợp kim của chì và thiếc, nhôm hay đồng lá mỏng đƣợc dập cắt thành những hình dạng nhƣ hình vẽ 6.1 sau đó dùng vít bắt chặt vào các đầu cực dẫn điện đặt trên các bản cách điện bằng đá hay bằng sứ... Dây chảy cũng còn có dạng hình tròn làm bằng chì. o Loại vặn Dây chảy 1 nối với nắp 2 phía trong. Nắp có dạng răng vít để vặn chặt vào đế. Dây chảy bằng đồng, có khi dùng bạc. Có các cỡ dòng điện định mức 6A, 15A, 20A, 25A, 30A, 60A ở điện áp 500V. o Loại hộp Hộp và nắp đều làm bằng sứ cách điện đƣợc bắt chặt trên các tiếp điểm bằng đồng. Dây chảy đƣợc bắt bằng vít vào các tiếp điểm, thƣờng dùng dây chảy là dây chì tròn hoặc chì lá có kích thƣớc thích hợp. Cầu chì đƣợc chế tạo theo các cỡ dòng điện định mức: 5, 10, 15, 20, 30, 80, 100A ở điện áp 500V. o Loại kín không có chất nhồi Dây chảy đƣợc đặt trong ống kín bằng phíp, hai đầu có nắp bằng đồng có răng vít NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 65 - để vặn chặt kín. Dây chảy đƣợc nối chặt với các điện cực tiếp xúc bằng các vít và vòng đệm .Dây chảy của cầu chì này đƣợc làm bằng kẽm là vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp, lại có khả năng chống rỉ. Khi nóng chảy dây chảy sẽ cháy đứt ở chỗ có tiết diện hẹp và phát sinh hồ quang điện. Dƣới tác dụng của nhiệt độ cao do hồ quang điện sinh ra, vỏ xenlulô của ống bị đốt nóng sẽ bốc hơi, làm áp lực khí trong ống tăng lên rất lớn, sẽ dập tắt hồ quang điện. o Loại kín có chất nhồi Loại này có đặc tính bảo vệ tốt hơn loại trên thƣờng gọi là cầu chì ống sứ. Vỏ của cầu chì làm bằng sứ hoặc stealít, có dạng là hình hộp chữ nhật. Trong vỏ có trụ tròn và rỗng để đặt dây chảy hình lá, sau đó đổ đầy cát thạch anh. Dây chảy đƣợc hàn dính vào đĩa và đƣợc bắt chặt vào phiến có điện cực tiếp xúc, các phiến đƣợc bắt vào ống sứ bằng phíp. Dây chảy đƣợc chế tạo bằng đồng lá dày 0,1 đến 0,2 mm, có dập các lỗ dài để tạo tiết diện hẹp. Để giảm nhiệt độ chảy của đồng ngƣời ta hàn các giọt thiếc vào các đoạn có tiết diện hẹp. b. Ký hiệu c. Nguyên lý làm việc o Nguyên lý: Dòng điện trong mạch đi qua dây chảy sẽ làm dây chảy nóng lên, nếu dòng điện qua mạch bình thƣờng, nhiệt lƣợng sinh ra còn trong phạm vi chịu đựng của dây chảy thì mạch phải hoạt động bình thƣờng. Khi ngắn mạch (hoặc bị quá tải lớn) dòng điện tăng rất cao, nhiệt lƣợng sinh ra sẽ làm dây chảy bị đứt và mạch điện bị cắt, thiết bị đƣợc bảo vệ. Trị số dòng điện mà dây chảy bị đứt đƣợc gọi là dòng điện giới hạn, dòng điện giới hạn phải lớn hơn dòng điện định mức để dây chảy không bị đứt khi làm việc ở chế độ định mức. Thông thƣờng có thể chọn dòng điện của dây chảy nhƣ sau: Đối với dây chảy chì: Igh = (1,25- 1,45) Iđm Đối với dây chảy hợp kim thiếc: Igh = 1,15Iđm Đối với dây chảy đồng: Igh = (1,6- 2,0) Iđm NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 66 - Hình 6.1. Một số loại cầu chì 6.2. Cầu dao 6.2.1. Công dụng Cầu dao là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt dòng điện bằng tay đơn giản nhất đƣợc sử dụng trong các mạch điện có điện áp đến 220VDC hoặc 380VAC. Cầu dao cho phép thực hiện hai chức năng chính sau: - An toàn cho ngƣời: cầu dao thực hiện nhiệm vụ ngăn cách giữa phần mang điện và phần không mang điện của một mạng điện phục vụ cho việc sửa chữa thiết bị. - An toàn cho thiết bị: khi mà cầu dao có thể bố trí vị trí hay làm trụ cột để lắp thêm các cầu chì, thì các cầu chì đó đƣợc sử dụng để bảo vệ các trang thiết bị đối với hiện tƣợng ngắn mạch. Trạng thái của dao cách ly đƣợc đóng hay mở dễ dàng đƣợc nhận thấy khi ta đứng nhìn từ phía ngoài. Khả năng cắt điện của cầu dao: Các cực của cầu dao có công suất cắt rất hạn chế. Cầu dao thƣờng đƣợc dùng để đóng ngắt và đổi nối mạch điện, với công suất nhỏ và những thiết bị khi làm việc không cần thao tác đóng cắt nhiều lần. Nếu điện áp cao hơn hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao thƣờng chỉ làm nhiệm vụ đóng cắt không tải. Vì trong trƣờng hợp này khi ngắt mạch hồ quang sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xúc sẽ bị phá hỏng trong một thời gian rất ngắn và khơi mào cho việc phát sinh hồ quang giữa các pha, từ đó vật liệu cách điện sẽ bị phá hỏng, gây nguy hiểm cho thiết bị và ngƣời thao tác. 6.2.2 Phân loại, ký hiệu a. Phân loại: Tùy theo đặc tính kết cấu và nhu cầu sử dụng của cầu dao mà ngƣời ta phân cầu dao theo các loại sau: Theo kết cấu: chia cầu dao làm loại 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực, ngƣời ta cũng chia cầu dao ra loại có tay nắm ở giữa hay tay nắm bên. Ngoài ra còn có cầu dao 1 ngả và NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 67 - cầu dao 2 ngả. - Theo điện áp định mức: 250V và 500V. - Theo dòng điện định mức: loại 15, 25, 60, 75, 100, 200, 300, 600, 1000A.... - Theo vật liệu cách điện: có loại đế sứ, đế nhựa ba kê lít, đế đá. - Theo điều kiện bảo ... gắn chặt hai đầu nên thanh kim loại kép sẽ bị uốn cong về phía thanh kim loại có độ giản nở nhỏ. 6.4. Áp tô mát 6.4.1. Công dụng Aptomat là một thiết bị bảo vệ đa năng, tuỳ theo cấu tạo aptomat có thể bảo vệ sự cố ngắn mạch, sự cố quá tải, sự cố dòng điện dò, sự cố quá áp... H×nh 6.4. R¬le nhiÖt 3 pha a. Cấu tạo 1 2 4 3 A B b. Hình dạng thực tế rơle nhiệt 3 pha NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 71 - Trong thực tế ngƣời ta dùng phổ biến là aptomat bảo vệ sự cố ngắn mạch, trong công nghiệp để bảo vệ sự cố ngắn mạch và sự cố quá tải cho các động cơ điện ngƣời ta còn tích hợp thêm rơle nhiệt vào aptomat. Trong dân dụng, để tránh sự cố điện giật nguy hiểm cho tính mạng con ngƣời, ngƣời ta thƣờng trang bị cho hệ thống điện trong nhà aptomat bảo vệ sự cố dòng điện dò (aptomat chống giật). Nguyên lý của aptomat bảo vệ sự cố ngắn mạch. 6.4.2. Ký hiệu 6.4.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc 1. Nam châm điện; 5. Lò xo; 2. Móc răng; A: Cực nối nguồn; 3. Thanh truyền động; B: Cực nối tải. 4. Tiếp điểm; 6.5. Công tắc tơ 6.5.1. Công dụng Công tắc tơ là một loại khí cụ điện đóng cắt hạ áp dùng để khống chế tự động và điều khiển từ xa các thiết bị điện có điện áp đến 500V với sự hỗ trợ của nút ấn. Công tắc tơ có 2 trạng thái: đóng và cắt, có số lần đóng cắt lớn, tần số đóng cắt 3 1 2 4 5 5 A B a. Cấu tạo b. Hình dạng thực Aptomat 1 pha H×nh 6.5: Aptomat 1 pha NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 72 - cao có thể tới 1500 lần /giờ. 6.5.2 Phân loại, ký hiệu a. Phân loại: Theo nguyên lý truyền động có: công tắc tơ kiểu điện từ, kiểu hơi ép, kiểu thuỷ lực. Theo dạng dòng điện ta có: công tắc tơ điện một chiều, công tắc tơ điện xoay chiều b. Ký hiệu Tiếp điểm chính Tiếp điểm phụ Cuộn dây Trong công tắc tơ chính, 3 tiếp điểm đầu tiên bên tay trái luôn luôn là tiếp điểm chính, những tiếp điểm còn lại là tiếp điểm phụ. Thƣờng đƣợc ký hiệu bởi 2 ký số: Ký số thứ nhất: Chỉ vị trí tiếp điểm (số thứ tự, đánh từ trái sang). Ký số thứ hai: Chỉ vai trò tiếp điểm: 1 - 2 (NC): Thƣờng đóng; 3 - 4 (NO): Thƣờng mở. 6.5.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc a. Cấu tạo: Mạch từ: là các lõi thép có hình dạng EI hoặc chữ UI. Nó gồm những lá tôn silic, có chiều dầy 0,35mm hoặc 0,5mm ghép lại để tránh tổn hao dòng điện xoáy. Mạch từ thƣờng chia làm hai phần, một phần đƣợc kẹp chặt cố định (phần tĩnh), phần còn lại là nắp (phần động) đƣợc nối với hệ thống tiếp điểm qua hệ thống tay đòn. Hình 6.6 Cấu tạo lõi thép K 1 3 5 6 4 2 13 51 52 14 Tiếp điểm thƣờng đóng Tiếp điểm thƣờng mở Tiếp điểm chính Cuộn dây NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 73 - Cuộn dây: cuộn dây có điện trở rất bé so với điện kháng. Dòng điện trong cuộn dây phụ thuộc vào khe hở không khí giữa nắp và lõi thép cố định. Vì vậy, không đƣợc phép cho điện vào cuộn dây khi nắp mở. Cuộn dây có thể làm việc tin cậy (hút phần ứng) khi điện áp cung cấp cho nó nằm trong phạm vi (85-100)% Uđm Hệ thống tiếp điểm: - Tiếp điểm chính: chỉ có ở công tắc tơ chính, 100% là tiếp điểm thƣờng mở, làm việc ở mạch động lực, vì thế dòng điện đi qua rất lớn (10 - 2250)A. - Tiếp điểm phụ: có cả thƣờng đóng và thƣờng mở, làm việc ở mạch điều khiển. Cơ cấu truyền động: phải có kết cấu sao cho giảm đƣợc thời gian thao tác đóng ngắt tiếp điểm, nâng cao lực ép tiếp điểm và giảm đƣợc tiếng va đập. b. Nguyên lý làm việc: Sự làm việc của công tắc tơ điện từ dựa trên nguyên tắc lực điện từ, khi ta cung cấp một điện áp U = (85 - 100)% Uđm vào cuộn dây, nó sẽ sinh ra từ trƣờng, từ trƣờng này sẽ tạo ra lực từ có lực lớn hơn lực kéo lò xo của hệ thống truyền động. Nó sẽ hút lõi sắt phần động để khép kín mạch từ. Hệ thống tiếp điểm sẽ thay đổi trạng thái. Nếu nhƣ ở điều kiện bình thƣờng (khi cuộn dây chƣa có điện), tiếp điểm là đóng thì khi cho điện vào cuộn dây, tiếp điểm sẽ mở ra. Ngƣợc lại, nếu nhƣ ở điều kiện bình thƣờng (khi cuộn dây chƣa có điện), tiếp điểm là mở thì khi cho điện vào cuộn dây, tiếp điểm sẽ đóng lại. 6.6. Các rơle (Relay) Rơle là loại khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điều khiển hoặc mạch bảo vệ để liên kết giữa các khối điều khiển khác nhau, thực hiện thao tác logic theo một quá trình công nghệ. Rơle có rất nhiều loại với các nguyên lý làm việc và chức năng khác nhau. Các rơle đƣợc phân loại theo nhiều cách sau: - Theo nguyên lý làm việc có: rơle điện từ, rơle từ điện, rơle điện động, rơle cảm ứng, rơle nhiệt, rơle điện tử, rơle bán dẫn, rơle quang - Theo đại lƣợng điện đầu vào có: rơle dòng điện, rơle điện áp, rơle công suất, rơle tổng trở, rơle tần số, rơle góc lệch pha.. - Theo loại dòng điện có: rơle một chiều, rơle xoay chiều - Theo nguyên lý tác động của cơ cấu chấp hành có: rơle tiếp điểm và rơle không tiếp điểm - Theo trị số và chiều đại lƣợng đầu vào có: rơle cực đại, rơle cực tiểu, rơle sai lệch, rơle hƣớng. Trong phạm vi chƣơng trình ta xem xét một số loại rơle phổ biến nhất trong hệ thống NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 74 - cung cấp điện thƣờng dùng hiện nay. 6.6.1. Rơle điện từ Cấu tạo 0. Tiếp điểm chung (com); 1. Tiếp điểm thƣờng đóng (NC); 2. Tiếp điểm thƣờng mở (NC); 3. Cuộn dây (phần cảm); 4. Mạch từ (phần cảm); 5. Nắp (phần ứng); 6. Lò xo; A, B: Nguồn nuôi cho rơle. - Mạch từ: có tác dụng dẫn từ. Đối với rơle điện từ 1 chiều, gông từ đƣợc chế tạo từ thép khối thƣờng có dạng hình trụ tròn (vì dòng điện một chiều không gây nên dòng điện xoáy do đó không phát nóng mạch từ). Đối với rơle điện từ xoay chiều, mạch từ thƣờng đƣợc chế tạo từ các lá thép kỹ thuật điện ghép lại (để làm giảm dòng điện xoáy fuco gây phát nóng). - Cuộn dây: Khi đặt một điện áp đủ lớn vào hai đầu A và B, trong cuộn dây sẽ có dòng điện chạy qua, dòng điện này sinh ra từ trƣờng trong lõi thép để rơle làm việc. - Lò xo: Dùng để giữ nắp. Hình 6.8: Dạng thực tế một số loại rơle điện từ Hình 6.7: Cấu tạo rơle điện từ 0 1 2 A B 3 4 5 6 NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 75 - - Tiếp điểm: Thƣờng có một hoặc nhiều cặp tiếp điểm, 0 - 1 là tiếp điểm thƣờng mở, 0 - 2 là tiếp điểm thƣờng đóng. Nguyên lý Khi chƣa cấp điện vào hai đầu A - B của cuộn dây, lực hút điện từ không sinh ra. Khi đặt một điện áp đủ lớn vào A - B, dòng điện chạy trong cuộn dây sinh ra từ trƣờng tạo ra lực hút điện từ. Nếu lực hút điện từ thắng đƣợc lực đàn hồi của lò xo thì nắp đƣợc hút xuống. Khi đó tiếp điểm 0 - 1 mở ra và 0 - 2 đóng lại. Khi mất nguồn cung cấp, lò xo sẽ kéo các tiếp điểm lại trở về trạng thái ban đầu. Công dụng Rơle điện từ đƣợc sử dụng rộng rãi trong hệ thống điều khiển có tiếp điểm. Nhiệm vụ chính là để cách ly tín hiệu điều khiển, nhằm đảm bảo cho mạch hoạt động tin cậy, đúng qui trình... 6.6.2. Rơle thời gian Cấu tạo Rơle thời gian trong thực tế có rất nhiều loại: rơle thời gian cơ khí, rơle thời gian thuỷ lực, rơle thời gian điện từ, rơle thời gian điện tử. Hiện nay trong công nghiệp ngƣời ta thƣờng dùng rơle thời gian điện tử (có độ chính xác cao). Cấu tạo của rơle thời gian điện tử bao gồm một mạch trễ thời gian điện tử cấp nguồn cho một rơle trung gian để điều khiển hệ thống tiếp điểm đóng cắt sau một khoảng thời gian trễ nào đó. Tùy vào trạng thái ban đầu của tiếp điểm mà sẽ có các loại tiếp điểm khác nhau của rơle thời gian nhƣ: thƣờng mở - đóng chậm hoặc thƣờng đóng - mở chậm... Hình 6.9: Sơ đồ khối của rơle thời gian Mạch trễ thời gian điện tử. Hệ thống tiếp điểm Cuộn dây rơle Nguồn cung cấp NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 76 - Công dụng Rơle thời gian đƣợc sử dụng phổ biến trong mạch tự động khống chế nhằm tạo ra những khoảng thời gian trễ cần thiết để khống chế mạch hoạt động đúng qui trình. Nó là khí cụ chủ lực để thực hiện tự động khống chế theo nguyên tắc thời gian. 6.7. Các thiết bị hạ thế trong lắp đặt tủ tự động điều chỉnh dung lƣợng bù. 6.7.1. Khái quát Các xí nghiệp công nghiệp sử dụng nhiều động cơ điện và các cuộn dây có lõi thép khác đều làm cho cos xuống thấp, đặc biệt vận hành các thiết bị non tải lại càng làm cho cos thấp hơn. Để nâng cao hệ số công suất cos cho xí nghiệp trƣớc hết phải sử dụng phƣơng pháp bù tự nhiên với chi phí thấp. Nếu thực hiện bù tự nhiên không đạt đƣợc trị số cos mong muốn thì phải tiến hành bù nhân tạo. Do yếu tố sản xuất phụ tải xí nghiệp thay đổi liên tục do đó cos cũng thay đổi theo, để đáp ứng đƣợc sự thay đổi này cần phải có biện pháp tự động hoá quá trình bù với đạt hiệu quả kinh tế cao. Việc thực hiện bù công suất phản kháng bằng tụ bù có ƣu điểm là giá thành rẻ, lắp đặt vận hành dễ dàng, thuận tiện cho việc chia nhỏ thành từng nhóm, chi phí bảo dƣỡng nhỏ. Nhƣợc điểm của việc bù bằng tụ điện là việc thay đổi công suất phản kháng không đƣợc bằng phẳng do đó thƣờng chia nhỏ số tụ điện cần bù sau đó lần lƣợt đóng vào lƣới để đạt đƣợc cos mong muốn. Tùy theo công suất phản kháng cần bù có thể chia số tụ thành 3 nhóm, 6 nhóm, 9 nhóm, 12 nhóm sau đó thực hiện điều khiển đóng cắt từng nhóm tụ vào lƣới điện. Khi cos cao hơn yêu cầu thì tự động cắt bớt từng nhóm tụ đã đóng vào trƣớc đó. Hình 6.10: Một số loại rơle thời gian a. Rơ le thời gian tƣơng tự b. Rơ le thời gian số NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 77 - 6.7.2. Bộ tự động điều khiển bù cos (PFR)  Thông số kỹ thuật - Điện áp nguồn cấp: 220/380VAC (chênh lệch: -15% +10%) - Công suất tiêu thụ: 10VA - Dòng điện định mức: 5A - Ngƣỡng hoạt động: 0,15- 6,5A - Tần số: 50Hz/60Hz - Số tiếp điểm đầu ra: 06 - Kiểu tiếp điểm: NO - Dòng định mức: 5A - Dòng điện cực đại: 12A - Phạm vi cài đặt giá trị cos: 0,8- 0,99 - Tỉ số C/K: 0,03- 1,00 - Thời gian cắt: 5- 600s/bƣớc - Thời gian đóng lại: 5- 240s - Ngƣỡng tác động so với tổng nhiễu: 0,20- 3,00 - Kích thƣớc (h x w x d): 144x144x91mm  Mô tả chung. Hình 6.11.Sơ đồ bộ tự động điều khiển bù cos (PFR) Bộ PFR đƣợc cài đặt một cách dễ dàng, nó sử dụng kỹ thuật số trong việc tính toán về sự sai lệch dòng điện và điện áp giữa các pha, do đó công suất đo đƣợc chính xác ngay cả khi có sóng hài. Bộ PFR đƣợc thiết kế tối ƣu hóa cho việc điều khiển bù công suất phản kháng, công suất bù đƣợc tính bằng cách đo liên tục công suất phản kháng của hệ thống sau đó đƣợc bù bằng cách đóng ngắt các bộ tụ. Quá trình đóng ngắt giữa các tụ bù đƣợc phân bố đồng đều do đó đảm bảo đƣợc sự già hóa của các tụ và contactor là nhƣ nhau. a. Màn hình hiển thị b. Đèn báo tình trạng tải “dung” hay “kháng” c. Đèn hiển thị bước d. Nút điều chỉnh tăng “up” e. Nút “MODE/Scroll” f. Nút điều chỉnh giảm “dow” g. Nút “Programe” h. Đèn hiển thị chế độ “Auto/Manual” NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 78 - Sóng hài trong hệ thống có thể ảnh hƣởng đến tụ bù, PFR có thể đo đƣợc độ méo dạng tổng do sóng hài (THD) trong hệ thống và sẽ báo tín hiệu khi giá trị THD đo đƣợc cao hơn giá trị cài đặt. Ngoài ra PFR còn nhận biết và báo tín hiệu khi quá/thấp áp; quá/ thấp dòng và khi hệ số công suất trên/dƣới giá trị cài đặt. Ngoài ra PFR có thể tự động xác định cực tính của biến dòng điện ngay cả trong trƣờng hợp cực tính bị sai.  Cài đặt PFR Theo chức năng có thể chia thành 3 nhóm - Chức năng đo: đo hệ số công suất, dòng điện và độ méo dạng dòng THD - Chức năng cài đặt và điều chỉnh thông số: hệ số công suất, hệ số C/K, độ nhậy, thời gian đóng lập lại, số cấp, lập trình đóng ngắt và giới hạn THD - Chức năng cảnh báo Để truy cập các chức năng trên, nhấn phím “MODE/SCROLL” để hiển thị các chức năng cần cài đặt trên màn hình hiển thị. Để cài đặt các giá trị của chức năng đó sử dụng phím Programe, sau khi ấn phím programe màn hình sẽ hiển thị thông số cài đặt, để tăng giảm tham số dùng các phím Up/Dow.  Qui trình cài đặt (hình 6.12)  Các thông số cài đặt - Hệ số công suất đặt: Cài đặt hệ số công suất yêu cầu, PFR sẽ tự động đóng hay ngắt tụ để đạt đƣợc hệ số công suất đặt - Hệ số C/K: đƣợc tính theo công thức Trong đó Q là cấp tụ nhỏ nhất (VAR); V là điện áp danh định hệ thống (V); I là dòng điện danh định phía sơ cấp của biến dòng điện (A). - Độ nhạy (Sensitivity) Thông số này dùng để cài đặt tốc độ đóng cắt. Độ nhạy lớn tốc độ đóng sẽ chậm và ngƣợc lại. Độ nhạy này hiệu ứng cho cả thời gian đóng và ngắt tụ Ví dụ: - Giá trị bƣớc đóng nhỏ nhất Q1st = 15kVAr - Độ nhạy cài đặt 60s/bƣớc - Công suất yêu cầu để đạt hệ số công suất mong muốn là Qrq= 15kVAr - ==> Số bƣớc yêu cầu để đạt đƣợc hệ số công suất mong muốn = Qrq/Q1st = 1 step ==> thời gian tác động = 60/1 = 60 sec NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 79 - Hình 6.12 Qui trình cài đặt Đo hệ số công suất Đo dòng Đo độ méo dạng THD Cài đặt hệ số công suất Cài đặt tỉ số C/K Cài đặt độ nhạy Cài đặt thời gian đóng lại Cài đặt số cấp định mức Cài đặt chƣơng trình Cài đặt giới hạn THD Báo sự cố Hệ số bƣớc 1 Hệ số bƣớc 2 Hệ số bƣớc 3 Hệ số bƣớc 4 Hệ số bƣớc 5 Hệ số bƣớc 6 Tín hiệu sự cố 1 Tín hiệu sự cố 7 NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 80 - Thời gian đóng lập lại (Reconnection time) Đây là khoảng thời gian an toàn để ngăn chặn việc đóng lại tụ của cùng một cấp khi tụ này chƣa xả điện hoàn toàn. Thông số này thƣờng phải đặt lớn hơn thời gian xả của tụ lớn nhất đang sử dụng Cấp định mức (Rated step) Các bƣớc của PFR đều đƣợc lập trình ngoại trừ bƣớc 1. Bƣớc 1 đƣợc đặt “1” và nó là bƣớc tụ nhỏ nhất sử dụng. Các bƣớc còn lại lập trình là bội số của bƣớc 1. Ví dụ nếu các bƣớc tụ đƣợc sử dụng bắt đầu từ bƣớc 1 là 10kVAr; 10kVAr; 20kVAr; 20kVAr; 30kVAr; 30kVAr thì các bƣớc định mức là 1/1/2/2/3/3 Các bƣớc không sử dụng đặt là “000”. Bƣớc cuối cùng có thể đặt thành đầu ra báo sự cố khi đặt là “ALA”. Trong thời gian lập trình của “step” đèn tƣơng ứng của các bƣớc chọn sẽ sáng lên Chƣơng trình đóng ngắt (Switch prog) Cho phép lựa chọn một trong bốn phƣơng thức điều khiển đóng ngắt. - Chƣơng trình Manual (n-A): Khi chƣơng trình này đƣợc chọn, các cấp của tụ sẽ đƣợc điều khiển bằng tay bằng cách nhấn phím “UP” hay “DOWN”. Khi nhấn “UP” bƣớc tụ sẽ đƣợc đóng vào và khi nhấn “DOWN” bƣớc tụ sẽ đƣợc cắt ra - Chƣơng trình Rotation (rot): Chƣơng trình này thực hiện phƣơng thức đóng ngắt giống chƣơng trình điều khiển bằng tay nhƣng khác chƣơng trình điều khiển bằng tay là chƣơng trình sẽ tự động đóng ngắt các cấp tụ theo hệ số công suất đặt, cài đặt độ nhạy và thời gian đóng lập lại đã đặt trƣớc. - Chƣơng trình Automatic (Aut): Sử dụng phƣơng thức đóng ngắt thông minh. Trình tự đóng ngắt không cố định, chƣơng trình sẽ tự động lựa chọn những cấp đóng ngắt thích hợp nhất để đóng hay ngắt với thời gian tác động ngắn nhất và số cấp tụ nhỏ nhất. Để đảm bảo tuổi thọ các tụ điện và contactor là tƣơng đƣơng nhau chƣơng trình sẽ tự động chọn nhóm tụ ít sử dụng nhất để đóng ngắt trong trƣờng hợp có hai bƣớc tụ giống nhau. Với chƣơng trình này PFR sẽ tự động phát hiện cực tính của CT, trƣờng hợp phát hiện thấy có hiện tƣợng phát công suất trở lại tất cả các nhóm tụ sẽ tự động đƣợc cắt ra. - Chƣơng trình Four- quadrant (Fqt): tƣơng tự chƣơng trình Automatic, tuy nhiên chƣơng trình này cho phép hoạt động ở chế độ thu và phát công suất. Ở chế độ phát công suất, nguồn hoạt động đƣợc đƣa trở lại lƣới bởi một nguồn năng lƣợng khác. Nếu chƣơng trình này đƣợc chọn thì phải chắc chắn mắc đúng cực tính của CT, nếu mắc sai cực tính của CT chƣơng trình trên sẽ không thực hiện đƣợc. Thủ tục cài đặt các thông số điều khiển: NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 81 - - Bƣớc 1: Chọn tham số cần cài đặt bằng cách nhấn phím “mode/scrol” đến tham số nào đèn tƣơng ứng sẽ hiển thị. Để cài đặt cho mục “Rated step” từng cổng ra đƣợc chọn nhờ phím “UP” hay “DOWN” khi cổng nào đƣợc chọn thì đèn hiển thị cổng đó sẽ sáng lên. - Bƣớc 2: Nhấn phím “Program”, đèn của tham số đƣợc chọn sẽ nhấp nháy sẵn sàng cho việc cài đặt giá trị mới. - Bƣớc 3: Sử dụng các phím “UP” hay “DOWN” để tăng/giảm giá trị - Để lƣu giá trị vừa cài đặt, nhấn phím “Program” một lần nữa, đèn hết nhấp nháy và thông số vừa đăt đã đƣợc lƣu. - Để không lƣu giá trị vừa cài đặt nhấn phím “MODE/SCROLL” Thông số điều khiển LED hiển thị LED của bƣớc Phạm vi cài đặt Thông số mặc định Cos mong muốn Set cos 0,8- 0,99 Tỉ số C/K C/K 0,03-1,00 Độ nhạy SENSITIVITY 5-300s/step Thời gian đóng lập lại Recon time 5-240s Cấp định mức - Cấp 1 - Cấp 2 - . - . - Cấp 6 RATE STEPS 1 2 6 001- 002- 003- 004- 006- 000- Không làm việc ALA đầu ra báo tín hiệu Chƣơng trình điều khiển Switch prog n-A/rot/Aut/Fqr Giá trị tới hạn THD THD LIMIT 0,2-300/oFF Xác lập lại thông số mật định của hãng: Để lấy lại thông số mật định của hãng, trƣớc tiên phải cắt nguồn cung cấp sau đó giữ đồng thời phím “UP & DOWN” và đóng nguồn trở lại sau 5s. Khi màn hình hiển thị chữ “dEF” là PFR đã lấy lại thông số mật định ban đầu của hãng. Báo tín hiệu sự cố: Khi PFR phát hiện thấy sự cố, đèn “ALARM” sẽ sán nhấp nháy. Để xem tình trạng sự cố nhấn phím “MODE/SCROLL” đến khi chức năng “ALARM” đƣợc chọn màn hình sẽ hiển thị tình trạn sự cố. Nếu có nhiều sự cố cùng một lúc thì nhấn phím “UP/DOWN” để xem các sự cố khác nhau. Đèn báo sự cố sẽ trở lại trạng thái bình thƣờng khi sự cố đƣợc loại trừ. NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 82 - Tình trạng hiển thị của đèn báo sự cố trong bảng sau: Hiển thị Mô tả Thời gian hoạt động Kết quả Đầu ra Hoạt động Ngừng THD THD lớn hơn giá trị cho phép 5 phút 2,5 phút Ngắt tụ Đèn báo sự cố Lol Dòng điện nhỏ hơn 3% định mức 10s 5s Ngắt tụ Hil Dòng điện lớn hơn 110% định mức 2 phút 1 phút - LoU Điện áp thấp hơn 85% định mức 5s 5s Ngắt tụ HiU Điện áp cao hơn 110% định mức 15 phút 7,5 phút - Uco Đã đóng tất cả các tụ nhƣng hệ số công suất vẫn nhỏ hơn giá trị cài đặt 15 phút 7,5 phút - OCo Tất cả các tụ đã ngắt nhƣng hệ số công suất vẫn lớn hơn giá trị cài đặt 15 phút 7,5 phút - Khóa chƣơng trình cài đặt PFR có chức năng khóa chƣơng trình cài đặt để tránh những sự thay đổi thông số không mong muốn. Khi đã khóa tất cả các thông số không thay đổi đƣợc. Để khóa hay mở khóa, nhấn phím “Program” ngay sau đó nhấn phím “Down” và giữ phím này cho đến khi màn hình xuất hiện “LOC” hay “CLr” ứng với các chế độ khóa/mở khóa 6.7.3. Sơ đồ nguyên lý mạch tự động điều chỉnh dung lƣợng bù 5A AC380V Bộ điều khiển K1 K3 K5 K2 K4 K6 30kVAr K1 A B C N 60kVAr K2 60kVAr K6 Hình 6.13.Sơ đồ nguyên lý mạch điện tự động điều chỉnh dung lƣợng bù NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 83 - PHẦN 2. THỰC HÀNH 1. CHUẨN BỊ DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, VẬT TƢ Sinh viên thực hiện lập bảng kê thiết bị cho 1 nhóm thực tập theo bảng dƣới TT Tên thiết bị, thông số kỹ thuật Đơn vị Số lƣợng Ghi chú 1 Vỏ tủ sơn tĩnh điện dựng sẵn 2 Bộ điều khiển tự động điều chỉnh dung lƣợng bù cos 3 Aptomat 3 pha ; 1 pha 4 Cầu chì hạ áp 5 Contactor 6 Tụ bù 30KVAR; 60KVAR 7 Dây dẫn, cầu đấu 8 Dụng cụ, đồ nghề thợ điện (kìm, kéo, tovit, đồng hồ đo..) 2.QUY TRÌNH THỰC HIỆN LẮP ĐẶT TT Tên các bƣớc Công việc phải làm Kết quả đạt đƣợc Ghi chú 1 Lựa chọn kiểm tra thiết bị Cấp nguồn thử tác động các công tắc tơ , khởi đông từ, rơ le các loại Hút không kêu, đo các tiếp điểm liền mạch 2 Gá lắp bố trí thiết bị Lắp thiết bị lên tủ đúng vị trí bằng vít Thiết bị chắc chắn Hình 6.14 3 Lắp mạch động lực Gia công đầu cốt lắp dây động lực. Dây động lực phải đúng chủng loại, đi dây theo máng nhựa tránh chồng chéo 4 Lắp mạch điều khiển Gia công đầu cốt, bắt vào thiết bị Đi dây theo máng nhựa, tránh chồng chéo NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 84 - 5 Vận hành chế độ bằng tay Bấm D1, cắt nguồn chính, sau đó bấm M2 Nguồn phụ hoạt động tốt 6 Vận hành chế độ tự động - Chuyển mạch sang chế độ tự động - Cắt tải - Cắt nguồn chính và quan sát tình trạng hoạt động của mạch điện - Đóng tải Nguồn phụ hoạt động tốt Hình 6.14. Sơ đồ gá lắp thiết bị trên tủ NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 85 - Hình 6.15 Sơ đồ nối dây mạch điều khiển NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 86 - Hình 6.16 sơ đồ nối dây mạch đèn báo NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 06: Mô hình các thiết bị điện hạ áp - 87 - 3. KIỂM TRA, VẬN HÀNH GHI KẾT QUẢ - Nối ngõ ra các Aptomat nhánh đến các bàn tải - Bật Aptomat tổng lên, đèn báo các pha sáng báo thanh cái tụ có điện - Lần lƣợt đóng các Aptomat 1; 2; 3; 4 cấp điện cho tải hoạt động - Cài đặt các thông số theo yêu cầu - Để chế độ vận hành bằng tay, đóng lần lƣợt các tụ sau đó cắt lần lƣợt các tụ, ghi nhận hệ số công suất tƣơng ứng với thứ tự đóng cắt - Sử dụng chuyển mạch bật sang chế độ vận hành tự động. Quan sát tình trạng đóng cắt và hệ số công suất tƣơng ứng - Sau khi chế độ vận hành tự động kết thúc, chuyển sang chế độ vận hành bằng tay và đóng thêm một cấp tụ. Ghi nhận tình trạng đóng cắt và hệ số công suất tƣơng ứng.  Kết quả. Hệ số công suất: Cấp 1: ..................................................................................................................... Cấp 2: ..................................................................................................................... Cấp 3: ..................................................................................................................... Cấp 4: .....................................................................................................................  Nhận xét: ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ......................................................................................................................................  Giải thích về tình trạng đóng cắt và hệ số công suất khi thực hiện bƣớc cuối cùng trong phần thực hành ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 07: Tham quan thực tế - 88 - BÀI 07: TỔ CHỨC THĂM QUAN THỰC TẾ 7.1. Tổ chức lập kế hoạch 7.2. Cam kết đảm bảo an toàn, chấp hành nội qui, qui chế sinh viên 7.3. Xin ý kiến Khoa, Phòng đào tạo, Ban giám hiệu nhà trƣờng 7.4. Thực hiện theo kế hoạch 7.5. Kết thúc chuyến đi tham quan lập báo cáo 7.6. Nội dung chính trong báo cáo: + Mục đích - Ý nghĩa chuyến đi tham quan + Tóm tắt sơ lƣợc địa điểm tham quan + Mô tả đƣợc các thiết bị chính của điểm tham quan + Vị trí, vai trò của sinh viên phải tìm hiểu về trạm biến áp, hệ thống mạng lƣới điện quốc gia. + Vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống cung cấp điện cho trạm biến áp (theo địa điểm tham quan) + Giới thiệu chức năng nhiệm vụ các thiết bị trong sơ đồ 7.7. Các mẫu biểu kèm theo Tờ trình về việc sinh viên đi tham quan thực tế Danh sách sinh viên ký cam kết Mẫu cam kết sinh viên thực hiện nội qui, qui định đi tham quan Mẫu 1: Đơn đề nghị về việc sinh viên đi tham quan thực tế Mẫu 2: Danh sách sinh viên Mẫu 3: Mẫu cam kết sinh viên thực hiện nội qui, qui định đi tham quan NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 07: Tham quan thực tế - 89 - Mẫu 1 TRƢỜNG ĐẠI HỌC S.P.K.T NAM ĐỊNH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Nam Định, ngày tháng năm 20 ĐƠN ĐỀ NGHỊ (V/v đi kiến tập tại nhà máy .......................) Kính gửi: - Ban giám hiệu - Phòng đào tạo - Khoa Điện - Điện tử - Bộ môn kỹ thuật điều khiển Trƣờng Đại học sƣ phạm kỹ thuật Nam Định Chúng em là sinh viên lớp ...., chuyên ngành ..... Theo kế hoạch học tập chúng em đang thực tập môn Thực hành Cung cấp điện tại xƣởng Điện, trong chƣơng trình môn học có nội dung đi tham quan các nhà máy điện. Chúng em muốn tiếp cận với thực tế chuyên môn về hệ thống cung cấp điện trong nhà máy thủy điện, phục vụ cho việc nâng cao kiến thức hiện tại cũng nhƣ đồ án tốt nghiệp sau này. Tập thể lớp chúng em có nguyện vọng đi thực tập thực tế trong thời gian ................. tại: Nhà máy ........................ Chúng em sẽ chủ động phƣơng tiện đi lại, ăn nghỉ, công tác tổ chức thăm quan nhà máy và chúng em tự chịu trách nhiệm đảm bảo an toàn cho ngƣời và thiết bị, nghiêm chỉnh chấp hành tốt các quy định của nhà máy đề ra. Kính mong Các quý Phòng, Ban xem xét, giúp đỡ và giải quyết cho chúng em đi thực tập đúng thời hạn, thu đƣợc kết quả tốt. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nam Định ngày .... tháng .... năm 2010 BỘ MÔN KTĐK TMCB LỚP . . BAN GIÁM HIỆU PHÒNG ĐÀO TẠO KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 07: Tham quan thực tế - 90 - Mẫu 2 TRƢỜNG ĐẠI HỌC S.P.K.T NAM ĐỊNH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Nam Định, ngày tháng năm 20 DANH SÁCH CAM KẾT THỰC HIỆN NỘI QUI, QUI ĐỊNH KHI ĐI THAM QUAN THỰC TẾ STT Họ và tên Chữ ký Ghi chú 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 . . . . . GIÁO VIÊN CHỦ NHIỆM LỚP TRƢỞNG NUTE THỰC HÀNH CUNG CẤP ĐIỆN Trang Bài 07: Tham quan thực tế - 91 - Mẫu 3 TRƢỜNG ĐẠI HỌC S.P.K.T NAM ĐỊNH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc Nam Định, ngày tháng năm 20 CAM KẾT THỰC HIỆN NỘI QUI, QUI ĐỊNH KHI ĐI THAM QUAN THỰC TẾ Kính gửi: Ban giám hiệu Phòng Đào tạo Khoa: Bộ môn: Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Nam Định Thực hiện kế hoạch của Nhà trƣờng về việc cho sinh viên lớp ................đƣợc đi thực tập thực tế ngoài trƣờng. Địa điểm tham quan: .............................................................................................. Thời gian: từ ngày........./........../............đến ngày........./........../............ Tập thể và cá nhân mỗi sinh viên trong lớp.................. chúng em xin cam kết chấp hành nghiêm chỉnh các nội quy, quy định của đơn vị tiếp nhận, chấp hành pháp luật của Nhà nƣớc, các quy định của Nhà trƣờng với nội dung cụ thể nhƣ sau: 1. Tuyệt đối chấp hành luật lệ giao thông, thực hiện nghị quyết 32/2007/NĐ- CP của Chính phủ về “ Một số biện pháp cấp bách nhằm hạn chế tai nạn giao thông và ùn tắc giao thông” trong thời gian đi thực tập 2. Tuyệt đối chấp hành nghiêm chỉnh các nội quy, quy định của đơn vị tiếp nhận thực tập 3. Chấp hành sự phân công điều động của đơn vị phụ trách thực tập, không tự ý vận hành điều khiển các máy móc và thiết bị sản xuất, thực hiện các nội quy an toàn trong Nhà máy 4. Thực hiện tốt quy chế học sinh, sinh viên Chúng em xin cam kết thực hiện tốt các nội dung nêu trên, nếu để xảy ra vi phạm em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trƣớc pháp luật, tự đền bù những thiệt hại do bản thân gây ra theo quy định của đơn vị thực tập và chịu hình thức kỷ luậnt của Nhà trƣờng Kèm theo nội dung cam kết này, lớp em lập danh sách HSSV ký cam kết thực hiện. TM CÁN BỘ LỚP TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Đào Quang Thạch. Phần điện trong nhà máy điện và trạm biến áp. NXB Khoa học và kỹ thuật – 2004 2- Nguyễn Hữu Khái. Thiết kế nhà máy điện và trạm biến áp. NXB Khoa học và kỹ thuật – 2004 3- Nguyễn Xuân Phú. Cung cấp điện. NXB Khoa học và kỹ thuật – 2000 4- Ngô Hồng Quang. Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện. NXB Khoa học và kỹ thuật – 2002 5- Trần Quang Khánh. Bảo vệ rơ le và tự động hoá hệ thống điện. NXB Giáo dục – 2005 6- Phan Đăng Khải. Kỹ thuật lắp đặt và vận hành trạm biến áp. NXB Giáo dục 7- Hƣớng dẫn thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn quốc tế IEC- NXB Khoa học và kỹ thuật- 2001