Cách đọc sơ đồ một sợi hệ thống điện trung thế

Các bạn sinh viên khoa điện thì chắc chắn đã học nhiều về các sơ đồ mạch điện tại trường, tuy nhiên, sơ đồ điện của hệ thống thực tế chắc chắn sẽ làm bạn ít nhiều bối rối vì sẽ có vô vàn kí hiệu khác ngoài những kí hiệu quen thuộc mà bạn đã học như điện trở, ampe kế, volt kế….vì hệ thống thực tế yêu cầu nhiều thiết bị hơn rất nhiều.

Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn cách diễn giải được sơ đồ một sợi của hệ thống điện thực tế.

Khi đọc một bản vẽ sơ đồ điện đúng chuẩn thiết kế, trang đầu tiên đập vào mắt bạn sẽ là trang giải thích các kí hiệu ( tất nhiên là nằm phía sau trang bìa và trang thông tin của dự án/công trình ). Mặc dù tên gọi thiết bị là chung đối với các nhà sản xuất, nhưng kí hiệu thì lại có nhiều kiểu khác nhau cho cùng một thiết bị, tùy vào đơn vị thiết kế.

Bên dưới là hình ảnh sơ đồ một sợi ví dụ cùng với một bảng kí hiệu thiết bị để chúng ta cùng làm quen.

Trước hết, chúng ta hãy phân tích tổng quát sơ đồ này nhé.

Đây là sơ đồ cấp điện mà bạn thường gặp rất nhiều ở các công trình hay nhà máy. Điện sẽ được đưa xuống từ lưới 22kV của điện lực. Thông thường sẽ có một dãy tủ gọi là tủ RMU (ring main unit ) để lấy điện từ lưới xuống. Nhưng ở đây tạm thời mình bỏ qua phần đó, xem như điện sẽ được đưa 1 line (nhánh 1) xuống nhà máy và sau đó phân phối ra các nhánh (2-3-4) khác nhau.

Phần thanh ngang ngay chính giữa bản vẽ

được gọi là busbar. Tại sao lại là “bar” (thanh cái) mà không phải là “cable” , trong khi trước giờ trong trường đại học, chúng ta luôn được dạy rằng điện được truyền trên dây dẫn ? trong thực tế, một hệ thống điện như trên bản vẽ này sẽ được bố trí thành một dãy tủ. Và việc kết nối giữa các tủ này , thay vì dùng cáp như bình thường, thì người ta sử dụng các thanh cái đồng, lắp cố định vào khung tủ giúp tăng khả năng kiểm soát ( bảo đảm khoảng cách pha, ổn định, dễ đấu nối, kiểm soát sự cố dễ dàng hơn… ). Thường busbar sẽ là thanh cái nằm ngang, và mỗi nhánh sẽ là các thanh cái dọc ( đối với các tủ trung thế như bản vẽ trên, trong trường hợp tủ hạ thế thì có thể sẽ khác )

Nhánh số 1 : Các thiết bị thuộc nhánh số 1, theo bản vẽ này sẽ bao gồm :

• Chống sét : là thiết bị quan trọng bảo vệ thiết bị điện khỏi dòng quá hạn trong trường hợp bị sét đánh. Chống sét cũng có hai loại là sét đánh trực tiếp và sét do lan truyền trên đường dây. Ở đây là chống sét lan truyền.
• Đèn báo : là đền chỉ thị hoặc cảnh báo sự cố trên thiết bị.
• Biến áp : Biến áp thường có 2 loại, biến áp lực để chuyển đổi cấp điện áp trong việc truyền tải hoặc phân phối, và biến áp phục vụ mục đích đo lường và bảo vệ. Biến áp ở vị trí này là biến áp đo lương bảo vệ.
• Máy cắt : ở đây là loại máy cắt rút kéo được (withdrawable). Loại máy cắt này giúp tiện lợi hơn trong việc sửa chữa, thay thế và kiểm tra. Còn một loại nữa là loại Fixed, trong kí hiệu sẽ không có 2 râu ở đầu. Mình sẽ đưa một ví dụ về loại Fixed ở một bài khác.

Nhánh số 2 : Các thiết bị thuộc nhánh số 2 sẽ bao gồm :

• Đèn báo
• Cầu chì bảo vệ biến áp đo lường
• Biến áp đo lường 3 pha : loại này gồm 1 ngõ vào điện áp cao từ bus bar, cho 2 ngõ ra điện hạ áp thấp ở hai cuộn dây phục vụ cho đo lường và bảo vệ.
• Chống sét

Nhánh số 3 và 4 tương tự nhánh số 1. Nhưng ở nhánh số 3, ngõ ra là một máy biến áp lực. Biến áp này dùng để chuyển công suất cao áp từ busbar xuống thành công suất hạ áp và phân phối xuống các phụ tải ở bên dưới. Còn nhánh số 4 có thể dùng để nối với các busbar, hoặc các nhánh khác phía dưới có cùng điện áp. Một số thiết bị công suất lớn cũng có thể sẽ dùng điện trực tiếp từ các nhánh như thế này.

Trong thực tế, nhánh số 1 thường được gọi là lộ vào (Incoming) ( Lộ nhận công suất đến luôn được gọi là lộ vào ). Nhánh số 3 được gọi là lộ ra (feeder) máy biến áp, vì đây là nhánh cấp công suất cho máy biến áp. Nhánh số 4 cũng được gọi là lộ ra. Nhánh số 2 được dùng cho mục đích đo lường. Các tín hiệu đi ra từ biến áp đo lường này sẽ được dùng để theo dõi điện áp thanh cái, theo dõi sự cố nếu có quá áp hoặc sụt áp. Khi có sự cố, các tín hiệu áp sẽ được truyền đến các thiết bị được gọi là Relay bảo vệ. Các relay này sẽ điều khiển các máy cắt để cắt dòng điện ở mỗi nhánh, tùy theo vị trí sự cố và thiết lập (setting) của người vận hành tại bộ điều khiển trung tâm relay. Chi tiết về hệ thống relay này thuộc mảng tự động hóa, sẽ được đề cập sâu hơn ở một bài khác.

Chúng ta đã hiểu cơ bản chức năng của mỗi nhánh. Ý nghĩa của từng thiết bị. Tuy nhiên, cần nói them một chút về máy cắt tại mỗi nhánh. Về nguyên tắc, tại mỗi lộ vào và lộ ra đều phải có thiết bị đóng cắt để điều khiển tùy vào nhu cầu và mục đích hệ thống. Một số trường hợp, lộ vào chỉ cần dùng dao cắt tải (Load break switch, thường được gọi tắt là LBS). LBS cũng là thiết bị đóng cắt, nhưng không có khả năng cắt dòng ngắn mạch, và vì vậy chỉ sử dụng ở những vị trí ít yêu cầu về điểu khiển đóng mở. Nếu có yêu cầu bảo vệ ở những vị trí lắp đặt LBS này, người ta có thể sử dụng kết hợp LBS và chì.

Như vậy, bạn đã biết sơ qua về định tính và nguyên lý của một hệ thống điện trung thế cơ bản. Tuy nhiên, định tính phải đi kèm với định lượng. Khi thiết kế, cần tính đến các thông số của thiết bị. Bản vẽ này đã được lược bớt các thống để bạn đỡ bị rối nếu chưa quen hình sơ đồ một sợi. Một số thông số cần quan tâm :

• Busbar : cấp điện áp(V), dòng định mức tối đa(A), khả năng chịu đựng ngắn hạn (kA/s) (kA/3s)
• Máy cắt : cấp điện áp(V), dòng định mức tối đa(A), khả năng chịu đựng ngắn hạn (kA/s) (kA/3s)
• Biến áp đo lường : tỉ số biến, khả năng chịu đựng, công suất ra (kVA), cấp chính xác
• Biến áp lức : điện áp vào, điện áp ra, công suất, hệ số công suất.

Các thông số này thì bạn cũng đã biết ít nhiều, những thông số còn lại bạn đều có thể tìm hiểu sơ thông tin trên mạng. Về nguyên tắc thì điện áp thiết bị phải giống nhau, khả năng chịu đựng phải giống nhau, Dòng định mức thì cao nhất là trên busbar, còn lại sẽ khác nhau tùy theo tải mỗi nhánh.

Ví dụ : với cấp điện áp 6,3kV/24kV, dòng định mức thanh cái thường là 630A hoặc 1200A, khả năng chịu đựng ngắn hạn là 25kA/s hoặc 20kA/s, với cấp điện áp hạ áp 600V, dòng thường cao hơn ( tất nhiên, vì với cùng công suất P=UI, U và I tỉ lệ nghịch với nhau, may quá, có cái áp dụng lý thuyết được rồi J ), dòng ở hạ áp phụ thuộc vào tải và công suất, nhưng những thanh cái hạ áp phổ thông ở mức khoảng 1200A.

Nội dung bài này đến đây là hết. Hẹn bạn ở một bài khác, chúng ta sẽ cùng phân tích một hệ thống phức tạp hơn với đầy đủ các thông số thiết bị nhé.