Chương 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI RƠLE
2.1.2. Bảo vệ khi chạm chập các vòng dây, thùng dầu thủng hoặc bị rò rỉ
a) Bảo vệ bằng rơle hơi (96)
- Rơle hơi được áp dụng cho các máy biến áp có công suất trung bình và lớn với kiểu máy có thùng giãn nở dầu. Rơle hơi được lắp trên đoạn ống liên thông dầu từ thùng chính máy biến áp đến thùng giãn nở dầu của máy theo một chiều nhất định của đầu mũi tên trên rơle hơi phải chỉ về phía thùng giãn nở (cùng với chiều dòng chảy của dầu từ thùng chính qua rơle hơi đến thùng giãn nở dầu khi có sự cố trong máy biến áp). Đoạn ống liên thông dầu có độ nâng cao về phía thùng giãn nở với góc nghiêng (so với mặt phẳng ngang) khoảng 1100. Đoạn ống liên thông không được có góc, phần cong của ống có bán kính càng lớn càng tốt.
Hình 2.7: Vị trí lắp đặt rơle hơi và rơle mức dầu tại MBA - Rơle hơi hai phao có cấu tạo gồm:
* Một phao trên (phao 1) có hình cầu rỗng, nhẹ có thể tự nâng hạ theo mức dầu, trong phao có chứa một tiếp điểm thủy ngân được nối ra hộp nối dây tại mặt trên rơle. Khi sự cố nhẹ hoặc quá tải, hơi sinh ra tập trung ở phía trên, đẩy phao 1 về vị trí nằm ngang làm đóng tiếp điểm thủy ngân. Tiếp điểm này được nối vào mạch điện báo hiệu sự cố của máy biến áp (96-1).
* Một phao dưới (phao 2) có cấu tạo tương tự như phao 1 và được liên kết với một cánh chặn. Cánh chặn là một tấm kim loại mỏng được treo tại vị trí phía lỗ mặt bích của rơle hơi phía nối vào thùng chính máy biến áp. Do được treo để bề mặt tấm kim loại thẳng góc với hướng dòng chảy của dầu nên cánh chặn tác động theo lưu lượng của dòng chảy của dầu. Cánh chặn có thể điều chỉnh theo ba trị số lưu lượng dầu là 65, 100 và 150 cm/giây (rơle thường được nhà chế tạo đặt sẵn trị số 100cm/giây).
Khi máy biến áp vận hành bình thường, dầu chuyển động do giãn nở theo nhiệt độ không đủ để tác động cánh chặn. Khi có sự cố bên trong máy biến áp, luồng dầu và hơi sinh ra phụt mạnh từ thùng chính qua rơle hơi đến thùng giãn nở. Lưu lượng dầu lớn hơn trị số đã điều chỉnh sẵn sẽ đẩy cho cánh chặn quay, làm cho phao 2 chìm xuống, đóng tiếp điểm thủy ngân, cắt máy cắt (96-2).
Hình 2.8: Nguyên lý cấu tạo rơle hơi
- Dựa vào thành phần và khối lượng hơi sinh ra người ta có thể xác định được tính chất và mức độ sự cố. Do đó trên rơle hơi còn có thêm van để lấy hỗn hợp khí sinh ra nhằm phục vụ cho việc phân tích sự cố.
- Như vậy, tiếp điểm trên (phao 1) tác động khi có sự cố nhẹ. Nó được bố trí đi báo hiệu. Tiếp điểm dưới (phao 2) tác động khi có sự cố nặng. Nó được bố trí đi cắt ngay máy biến áp.
b) Rơle áp suất (63)
- Rơle áp suất 63 (rơle bảo vệ áp suất tăng cao trong máy biến áp) chỉ bảo vệ dự phòng cho máy biến áp. Khi có sự cố trong máy biến áp, hồ quang sinh ra làm dầu sôi và bốc hơi ngay tạo nên áp suất rất lớn trong máy biến áp. Thiết bị an toàn áp suất sẽ mở rất nhanh để thoát khí dầu từ thùng chính máy biến áp.
- Sơ đồ khối của rơle bảo vệ 63 tại trạm:
RÔLE 63 RÔLE 86
Tín hiệu từ BI Cắt máy cắt
- Ở trạng thái làm việc bình thường van được nén bởi lò xo nên làm kín thùng. Khi sự cố bên trong thùng làm tăng cao áp suất trong thùng khi đó van đĩa sẽ chuyển động thẳng lên làm khí thoát ra tại khe hở vòng đệm. Khi van đĩa di
trở lại bình thường, muốn tái lập lại máy biến áp thì phải nhấn cái chỉ thị cơ khí (đã bị bung lên) về vị trí cũ đồng thời đặt lại rơle áp suất bằng nút nhấn.
c) Bảo vệ áp suất tăng cao trong bộ đổi nấc MBA (63 OLTC) - Rơle bảo vệ tác động theo áp suất thùng điều áp dưới tải của máy biến áp điện lực, là bảo vệ dự phòng cho máy biến áp.
- Nguyên lý vận hành của rơle tương tự như rơle 63. Khi có sự cố bên trong thùng đổi nấc máy biến áp thì rơle sẽ tác động và tự động cắt máy cắt .
- Sơ đồ khối của bảo vệ 63 OLTC:
RÔLE 63
Tín hiệu từ BI Cắt máy cắt
RÔLE 86 OLTC
- Sơ đồ khối của rơle bảo vệ 63 OLTC Muốn tái lập lại máy biến áp sau khi rơle tác động phải đặt lại rơle khóa trung gian 86.
d) Rơle khoá trung gian (86)
- Rơle khóa trung gian có đặc điểm và các ứng dụng sau:
* Thiết bị dùng để ngắt mạch điện với độ an toàn cao, đặc biệt chúng có thể điều khiển các hoạt động đóng ngắt do tín hiệu được gửi tới từ các rơle khác, và có thể hoạt động ở chế độ tức thời hay có thời gian trì hoãn.
* Rơle có khả năng dập tắt được sự phóng điện do điện dung.
* Rơle có thể dùng để giám sát sự hoạt động của các loại rơle bảo vệ khác.
- Nguyên tắc hoạt động: Rơle chỉ hoạt động khi các rơle khác (có liên quan) đã làm việc. Khi rơle bảo vệ chính của thiết bị hoạt động thì cũng đồng thời tác động rơle 86 làm việc. Rơle 86 hoạt động sẽ cô lập nguồn điều khiển của các rơle điều khiển khác. Muốn tái lập lại sự làm việc bình thường của mạch điều khiển các thiết bị phải đặt lại rơle 86.
e) Rơle nhiệt độ (26)
* Rơle nhiệt độ dầu (26 OIL)
- Rơle nhiệt độ dầu gồm các tiếp điểm thường đóng, thường mở lắp bên trong một nhiệt kế có kim chỉ thị nhiệt độ. Nhiệt kế gồm có cơ cấu chỉ thị quay để ghi số đo, một bộ phận cảm biến nhiệt, một ống mao dẫn nối bộ phận cảm ứng nhiệt với cơ cấu chỉ thị. Bên trong ống mao dẫn là chất lỏng (dung dịch hữu cơ) được nén lại. Sự co giãn của chất lỏng (trong ống mao dẫn) thay đổi theo nhiệt độ mà bộ phận cảm biến nhiệt nhận được, sẽ tác động cơ cấu chỉ thị và các tiếp điểm.
Các tiếp điểm sẽ đổi trạng thái “mở” thành “đóng”, “đóng” thành “mở” khi nhiệt độ cao hơn trị số đặt trước. Bộ phận cảm biến nhiệt được lắp trong một lỗ trụ bọc kín, ở phía trên nắp máy biến áp, bao quanh lỗ trụ là dầu, để đo nhiệt độ lớp dầu trên cùng của máy biến áp. Thường dùng nhiệt kế có 2 (hoặc 4) vít điều chỉnh nhiệt độ để có thể đặt sẵn 2 (hoặc 4) trị số tác động cho 2 (hoặc 4) bộ tiếp điểm riêng rẽ lắp trong nhiệt kế. Khi nhiệt độ cao hơn trị số đặt cấp 1, rơle sẽ đóng tiếp điểm cấp 1 để báo hiệu sự cố “Nhiệt độ dầu cao” của máy biến áp. Khi nhiệt độ tiếp tục cao hơn trị số đặt cấp 2, rơle sẽ đóng thêm tiếp điểm cấp 2 để tự động cắt máy cắt, cắt điện máy biến áp, đồng thời cũng có mạch điện báo hiệu sự cố “cắt do nhiệt độ dầu cao”.
* Rơle nhiệt độ cuộn dây (26 W)
- Rơle nhiệt độ cuộn dây gồm bốn bộ tiếp điểm (mỗi bộ có một tiếp điểm thường mở, một tiếp điểm đóng với cực chung) lắp bên trong một nhiệt kế có kim chỉ thị. Nhiệt kế gồm có: có cấu chỉ thị quay để ghi số đo, một bộ phận cảm biến nhiệt, một ống mao dẫn nối bộ phận cảm biến nhiệt với cơ cấu chỉ thị. Bên trong ống mao dẫn là chất lỏng được nén lại. Sự co giãn của chất lỏng trong ống mao dẫn thay đổi theo nhiệt độ mà bộ cảm biến nhận được, tác động cơ cấu chỉ thị và bốn bộ tiếp điểm. Tác động lên cơ cấu chỉ thị và các tiếp điểm, còn có một điện trở nung. Cuộn dây thứ cấp của một máy biến dòng điện đặt tại chân sứ máy biến áp được nối với điện trở nung. Nối song song với điện trở nung là một biến trở để hiệu chỉnh. Tác dụng của điện trở nung (tùy theo dòng điện qua cuộn dây máy biến áp) và tác dụng của bộ cảm biến nhiệt lên cơ cấu đo cùng các bộ tiếp điểm sẽ tương ứng với nhiệt độ điểm nóng: nhiệt độ của cuộn dây.
- Có 4 vít điều chỉnh nhiệt độ để đặt trị số tác động cho bốn bộ tiếp điểm. Tùy theo thiết kế, các tiếp điểm rơle nhiệt độ có thể được nối vào các mạch:
báo hiệu sự cố “nhiệt độ cuộn dây cao”, mạch tự động mở máy cắt để cô lập máy
Hình 2.9: Thiết bị chỉ thị nhiệt độ cuộn dây f) Rơle mức dầu (71)
- Rơle mức dầu gồm hai bộ tiếp điểm lắp bên trong thiết bị chỉ thị mức dầu. Đối với máy biến áp có bộ đổi nấc điện áp có tải, thùng giãn nở dầu được chia làm hai ngăn. Ngăn có thể tích chiếm phần lớn thùng giãn nở, được nối ống liên dầu thông qua rơle hơi đến thùng chính máy biến áp (để có thể tích giãn nở dầu cho máy biến áp). Ngăn có thể tích chiếm phần nhỏ hơn nhiều của thùng giãn nở, sẽ được nối ống liên dầu đến thùng chứa bộ đổi nấc có tải. Thùng chính máy biến áp và thùng bộ đổi nấc được thiết kế riêng rẽ, không có liên thông dầu với nhau. Vì vậy, có hai thiết bị chỉ thị mức dầu lắp tại hai đầu thùng giãn nở để đo mức dầu của hai ngăn: thiết bị chỉ thị mức dầu máy biến áp và thiết bị chỉ thị mức dầu bộ đổi nấc có tải.
Thieát bò chổ thũ mức dầu
bộ đổi nấc thân máy
mức dầu chổ thũ Thieát bò
daàu
ống dầu nối đến thân máy ống thở có bình Silicagel
oáng daàu nối đến bộ đổi nấc
Hình 2.10: Vị trí lắp rơle mức dầu tại máy biến áp.
- Cấu tạo của thiết bị chỉ thị mức dầu gồm hai phần: bộ phận điều khiển và bộ chỉ thị. Bộ phận điều khiển có một phao (3), thanh quay (8), trục quay (9), có lắp nam châm vĩnh cửu (4). Bộ phận điều khiển lắp trên vỏ máy (đầu thùng
giãn nở) có vòng đệm. Bộ phận chỉ thị gồm kim chỉ (6) lắp trên trục mang một nam châm vĩnh cửu (5). Bộ phận chỉ thị được làm bằng nhôm để tránh bị ảnh hưởng từ trường nam châm và chống ảnh hưởng của nước.
1- Vỏ máy 2- Vòng điệm 3- Phao
4,5- Nam châm vĩnh cửu 6- Kim chỉ thị
7- Mặt chỉ thị 8- Thanh quay 9- Trục quay
Hình 2.11: Cấu tạo của thiết bị chỉ thị mức dầu
- Khi mức dầu nâng hạ thì phao (3) nâng hạ theo. Chuyển động nâng hạ của phao được chuyển thành chuyển động quay của trục (9) nhờ thanh quay (8).
Khi quay, từ trường do nam châm (4) sẽ điều khiển cho nam châm (5) quay sao cho hai cực khác tên (N và S) của hai nam châm đối diện nhau (hai cực cùng tên có lực đẩy, hai cực khác tên có lực hút nhau). Do vậy kim chỉ thị quay theo nam châm (5), ghi được mức dầu trên mặt chỉ thị.
- Bộ phận chỉ thị cũng tác động đóng mở các tiếp điểm rơle mức dầu để đưa tín hiệu vào mạch báo động hoặc mạch cắt tùy theo từng thiết kế.