MÁY CẮT ĐIỆN KHÔNG KHÍ VÀ BẢO VỆ QUẠT CÔNG NGHIỆP CÔNG CHẠY VỚI SUÂT LỚN Nhóm 01 I.Máy cắt điện không khí 1. Đặc điểm, cấu tạo 1. Tiếp xúc tĩnh 2. Tiếp xúc động 3. Buồng dập hồ quang 4. Pít tông 5. Xi lanh 6. Cực bắt dây ra tải 7. Tiếp xúc lăn 8. Cực bắt dây tới nguồn 9. Lỗ van xả khí 10. Nắp quy lát K1 van cắt K2 van đóng Hình 4. Máy cắt điện không khí Ở loại máy cắt này điều khiển truyền động và dập tắt hồ quang điện dùng không khí đã sấy khô lọc sạch nén ở áp suất cao ( từ 20 đến 40 at ) ) dùng để thổi hồ quang và thao tác cắt máy vì vậy máy cắt loại này được gọi là máy cắt không khí hay máy cắt khí nén . Do không cần thời gian tạo ra sản phẩm khí như ở các loại máy cắt dầu nên quá trình dập hồ quang rất nhanh. Thời gian cắt khoảng 0,17, công suất cắt có thể đạt tới 15000MVA. 2. Nguyên lý làm việc : Nếu máy cắt ở vị trí đóng thì van K2 mở, van K1 đóng, tiếp xúc động 2 đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh 1, đèn tín hiệu báo màu đỏ, dòng điện từ nguồn qua cực bắt dây 6 ra tải. Khi có tín hiệu cắt từ rơle hoặc khoá điều khiển, van K1 sẽ mở khí nén áp suất cao vào ngăn trên của xilanh đẩy pittông 4 chuyển động xuống phía dới kéo tiếp xúc động 2 rời khỏi tiếp xúc tĩnh 1. Hồ quang phát sinh giữa hai đầu tiếp xúc động và tĩnh đợc khí nén áp suất cao thổi trực tiếp dập tắt, sản phẩm khí cháy thoát ra ngoài qua lỗ 9. Khi đóng máy cắt, van K2 mở khí nén áp suất cao vào ngăn xilanh đẩy pitông 4 chuyển động lên trên đa tiếp xúc động đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh. Không khí nén khô và sạch được nén với áp suất cao thổi hồ quang và thao tác cắt. Nguyên lý kết cấu của máy cắt rất đa dạng phụ thuộc vào điện áp ,dòng điện định mức , phương thức truyền khí nén vào bình cắt và trạng thái tiếp điểm sau khi cắt. 3. Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng : -Ưu điểm chính của máy cắt loại này là khả năng cắt lớn , có thể cắt dòng điện tới 100 KA , thời gian cắt bé , có tuổi thọ cao , không gây nổ . -Nhược điểm là cồng kềnh vì phải có thêm hệ thống sấy, lọc và nén khí, nên mặt bằng lắp đặt đòi hỏi phải đủ lớn. Khi đóng cắt vẫn gây tiếng ồn lớn, giá thành còn cao. Loại máy cắt này chỉ thích hợp lắp đặt ở những trạm hoặc nhà máy điện có nhiều máy cắt không khí giống nhau dùng chung một hệ thống lọc, sấy và nén khí, mới có hiệu quả kinh tế, do đó loại máy cắt này có phạm vi sử dụng chưa rộng rãi. 4. Sơ đồ điều khiển và tín hiệu máy cắt không khí: Trên hình bên trình bày sơ đồ điều khiển bap ha của máy cắt không khí 110kv có kiểm tra mạch đóng cắt bằng ánh sang dung khóa điều khiển KCBФ và bộ khóa chống đóng cắt nhiều lần. Các nam châm đóng ba pha của máy cắt C đA , C đB , C đC được mắc nối tiếp với nhau. Trong mạch này người ta mắc nối tiếp ba tiếp điểm phụ thường đóng MC A , MC B , MC C của cả bap ha để không cho phép máy cắt đóng khi có hỏng hóc trong bất kì một pha nào. Đèn tín hiệu chỉ vị trí căt ĐC cũng là đèn báo tín hiệu đứt dây mạch đóng như đã xét ở trên. Các nam châm căt C CA, C CB, C CC cũng được mắc nối tiếp nhau trong mạch cắt, nhưng các tiếp điểm phụ thường mở của bap ha lại nối song song nhau để đảm bảo cắt tất cả các pha ngay cả trong trường hợp có một vài đầu tiếp xúc bị hỏng. Đèn ĐĐ vừa làm nhiệm vụ chỉ vị trí đóng của máy cắt, vừa làm nhiệm vụ kiểm tra mạch cắt. Áp lực không khí nén trong các bình chứa của máy cắt được kiểm tra nhờ role áp lực RP, tiếp điểm của nó mở ra khi áp lực khí nén nhỏ hơn cho phép và làm cho cuộn dây của role trung gian kiểm tra ap lực RG 2 hở mạch, tiếp điểm thường mở 1RG 2 của role này mở ra và làm hở mạch điều khiển, tiếp điểm thường đóng 2RG 2 đóng lại để báo tín hiệu áp lực thấp nhờ đèn ĐP. Nếu áp lực giảm trong thời gian thao tác, các thao tác vẫn được tiếp tục cho đến cuối quá trình nhờ tiếp điểm 1RG 2 có thời gian mở chậm. Đóng máy cắt bằng tay được hực hiện nhờ cặp tiếp điểm 11 của KĐK và tự động bằng tiếp điểm RTĐ của thiết bị tự động đóng lại TĐL hoặc tự động đóng nguồn dự phòng TĐD. Cắt máy cắt bằng tay được thực hiện nhờ đầu tiếp xúc 12 của khóa điều khiển và tự động nhờ tiếp điểm của role bảo vệ RBV và 3 tiếp điểm 3RG 1 của role trung gian RG 1. Khi đóng máy cắt đúng vào lúc có ngắn mạch trong mạng điện, bảo vệ role RBV tác động làm cho RG 1 có điện, tiếp điểm thường đóng 2RG 1 mở ra đảm bảo cho máy cắt không khí đóng trở lại được, tiếp điểm 1RG 1 đóng lại để giữ cho cuộn dây RG 1 có điện cho đến khi KĐK không ở vị trí đóng Đ 1 nữa. Các tiếp điểm phụ thường đóng MC A , MC B , MC C của bap ha trong mạch tín hiệu sự cố âm thanh được nối song song với nhau, do vậy sẽ có tín hiệu khi cắt sự cố dù chỉ 1 pha. Trong mạch tín hiệu một pha không làm việc ( tức không đóng hoặc không cắt ), người ta dung 2 nhóm các đầu tiếp xúc phụ của máy cắt nối tiếp nhau. Một nhóm đóng khi máy cắt đóng, nhóm khác đóng khi máy cắt mở. Nếu cả 3 pha đều đóng hoặc đều mở, mạch bị hở và đèn không sang, khi có hỏng hóc nào đó một hoặc hai pha không đóng cắt được, một hay hai đầu tiếp xúc phụ trong mỗi nhóm sẽ có các đầu tiếp xúc đóng lại, mạch nối kín và có tín hiệu đèn. Điện trở R trong mạch của các đèn để hạn chế dòng mạch nam châm đóng và cắt khi có ngắn mạch trong bản thân đèn. II.Bảo vệ những chiếc quạt công nghiệp chạy với công suất lớn 1.Khái quát hệ truyền động quạt gió công suất lớn Truyền động quạt gió công suất lớn như Hình 1. Hình 1: Truyền động quạt gió công suất lớn Trong đó: + Các can nhiệt 1 và 2 có tác dụng cảm biến nhiệt độ 2 gối đỡ trục; + Các áp kế 1 và 2 có tác dụng đo áp lực dầu bôi trơn. Các áp kế là loại có 3 kim được chế tạo có tiếp điểm gắn trên kim, trong đó một kim quay chỉ báo mức áp suất dầu, 2 kim còn lại được chỉnh và cố định tương ứng với áp suất dầu cao nhất (0,1Mpa) và thấp nhất (0,04Mpa) cần dừng hoặc bơm trong chế độ bơm dầu tự động, trong chế độ cho phép khởi động hệ truyền động (khi áp suất dầu ≥ 0,07Mpa) và tự dừng hệ (khi áp suất dầu ≤ 0,03Mpa); + Động cơ bơm dầu có công suất từ 0,8 đến 1,8kW và dùng nguồn 380V~; + Động cơ dẫn động là loại động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, có công suất từ 450 đến 800kW và dùng nguồn 6kV~. Sơ đồ khối-chức năng hệ TĐĐ của truyền động này như Hình 2. Hình 2:Sơ đồ khối chức năng hệ TĐĐ của truyền động Trong đó: + Tủ điều khiển tại chỗ và tủ điều khiển bơm dầu được bố trí trong xưởng gần quạt gió; + Tủ đo lường và điều khiển được bố trí tại phòng điều khiển (cách âm) trong xưởng quạt gió; + Tủ máy cắt trung áp MC được bố trí tại trạm phân phối nguồn 6kV của nhà máy (thường gọi là tổng hạ áp). Hệ điều khiển truyền động quạt gió phải thoả mãn một số yêu cầu về tự động bảo vệ như sau: - Chỉ cho phép khởi động hệ thống khi áp suất dầu bôi trơn ≥ 0,07Mpa; - Tự động dừng hệ truyền động khi áp suất dầu bôi trơn ≤ 0,03 Mpa và khi nhiệt độ gối đỡ trục ≥ 70C; - Tự động bơm dầu khi áp suất dầu bôi trơn ≤ 0,04 Mpa và tự động dừng khi ≥ 0,1Mpa. 2.Nguyên lý điều khiển cơ bản máy cắt trung áp MC Hình 3 mô tả nguyên lý cơ bản trong điều khiển “đóng-cắt” MC trong các chế độ tự động bảo vệ. Hình 3: Sơ đồ nguyên lí cơ bản điều khiển đóng-cắt máy cắt trung áp MC của TĐĐ quạt gió công suất lớn Trong đó: + Nguồn cấp cho mạch điều khiển là 2 nguồn một chiều có mức điện áp khác nhau (100V và 220V); + Các phần tử ở ô nét đứt đậm thuộc về tủ đo lường-điều khiển tại phòng điều khiển; + Các phần tử ở ô nét đứt thuộc về tủ điều khiển tại chỗ; + Các đèn Đ1 và Đ2 chỉ báo cho phép khởi động hệ (khi đèn sáng là thoả mãn các điều kiện để khởi động động cơ dẫn động); + Các đèn Đ3, Đ4, Đ5 chỉ báo động cơ dẫn động dừng; + Các đèn Đ6, Đ7, Đ8 chỉ báo động cơ dẫn động chạy; + Các nút ấn KĐ1, KĐ2 là các nút khởi động động cơ dẫn động; + Các nút D1, D2, D3 là các nút dừng động cơ dẫn động; + RLĐ, RLC là các cuộn dây của rơle “ĐÓNG” và “CẮT” máy cắt MC; + RLBV là rơle bảo vệ có chức năng tự động “CẮT” máy cắt MC trong trường hợp không đủ áp suất dầu bôi trơn và nhiệt độ gối đỡ trục quá trị số cho phép. Từ sơ đồ nguyên lý và mô tả chức năng, dễ dàng hiểu được nguyên lý hoạt động cơ bản của MC trong các chế độ khởi động, dừng. Chế độ tự động bảo vệ, cơ bản hoạt động như sau: Khi áp suất dầu nhỏ hơn 0,03Mpa hoặc nhiệt độ gối đỡ trục ≥ 70C thì các cặp tiếp điểm thường hở của R2 và R5 đóng lại, dẫn đến rơle RLBV tác động điều khiển “CẮT” MC. 3.Tự động bơm dầu Do truyền động bánh răng trung gian có tốc độ cao, nên hệ truyền động quạt gió phải có tự động bơm dầu thoả mãn các chỉ số kỹ thuật như đã nêu. Nguyên lý tự động bơm dầu thể hiện trên Hình 4. Hình 4: Sơ đồ nguyên lí tự động bơm dầu Trong đó: + Các phần tử ở ô nét đứt đậm thuộc tủ đo lường và điều khiển ở phòng điều khiển; + Các cặp tiếp điểm R3, R4 có chức năng đóng và cắt bơm dầu phụ thuộc áp suất dầu ≤ 0,04Mpa hay ≥ 0,1Mpa do các rơle R3 và R4 tác động. Hệ thống tự động bơm dầu có hai chế độ hoạt động: Auto và Hand, nguyên lý hoạt động đơn giản và dễ hiểu trên sơ đồ. 4.Tự động điều khiển bảo vệ hệ truyền động Các chế độ tự động bảo vệ của hệ TĐĐ dẫn động quạt gió công suất lớn được đo và phát tín hiệu điều khiển từ tủ đo lường-điều khiển trong phòng điều khiển. Sơ đồ nguyên lý của tủ này như Hình 5. Hình 5: Sơ đồ nguyên lí điều khiển-bảo vệ Trong đó, chú ý: + Áp kế1 có chức năng đo và phát tín hiệu cho phép khởi động động cơ dẫn động quạt gió khi áp suất dầu bôi trơn ≥ 0,07Mpa và phát tín hiệu tự động dừng động cơ dẫn động khi áp suất dầu ≤0,03Mpa thông qua các rơle R1 và R2; + Áp kế 2 có chức năng phát tín hiệu tự động bơm dầu khi áp suất dầu ≤0,04Mpa và tự động dừng bơm dầu khi áp suất dầu bôi trơn ≥ 0,1Mpa thông qua các rơle R4 và R3; + Bộ chỉ báo nhiệt độ và điều khiển quá nhiệt có chức năng chỉ báo nhiệt độ hai gối đỡ trục và phát tín hiệu tự động dừng động cơ dẫn động khi nhiệt độ gối đỡ (bất kỳ) vượt quá 70C (do cài đặt) thông qua khối rơle RLN và rơle R5. Bộ chỉ báo và điều khiển này dễ dàng tìm thấy trên thị trường, khi thiết kế chế tạo chỉ việc mua nguyên khối để sử dụng; + Các đèn Đ11, Đ12 có chức năng báo nguồn 24VDC và báo áp suất dầu (≥ 0,07Mpa) đủ điều kiện khởi động hệ thống (đồng thời là các đèn cho phép khởi động Đ1, Đ2 sáng); + Trên tủ này còn bố trí các nút ấn KĐ2 (nút ấn khởi động động cơ dẫn động), nút ấn D3 (nút ấn dừng động cơ dẫn động). và các đèn Đ7, Đ5 báo trạng thái chạy hay dừngđộng cơ dẫn động; + Ngoài ra, dễ dàng thiết kế thêm các đèn nhấp nháy và chuông báo sự cố vào trong mạch bằng cách tận dụng các cặp tiếp điểm còn lại của các rơle R2, R5, RLN. Qua việc mô tả chức năng các phần tử như trên, dễ nhận biết nguyên lý hoạt động của tủ này cũng như của toàn hệ TĐĐ động cơ dẫn động quạt gió, không nhất thiết phải mô tả chi tiết nữa. Trong thực tế sản xuất, việc điều khiển có thể được tiến hành ở hai vị trí: + Điều khiển tại chỗ: Sử dụng tủ điều khiển tại chỗ, trên tủ có bố trí các nút ấn khởi động Đ1 và dừng D2 cùng các đèn chỉ báo trạng thái động cơ dẫn động tương ứng; + Điều khiển tại phòng điều khiển: Sử dụng tủ đo lường và điều khiển tại phòng điều khiển. Trong thực tế sản xuất nên: Khi bắt đầu khởi động thì sử dụng tủ điều khiển tại chỗ để kiểm tra và quan sát được trạng thái của các áp kế, động cơ bơm dầu, tiếng động của toàn hệ truyền động. Sau đó thì theo dõi trạng thái hoạt động của hệ truyền động trên các đồng hồ và đèn chỉ báo ở tủ đo lường và điều khiển, khi cần điều khiển dừng khẩn cấp thì dùng nút ấn D3 để tránh tiếng ồn (khi hệ truyền động hoạt động, tiếng ồn rất lớn). Hệ thống tự động bảo vệ nêu trên đã được thiết kế, chế tạo và đưa vào sử dụng tại một số nhà máy công nghiệp, hoạt động rất tốt. Nâng cao rõ rệt mức độ an toàn kỹ thuật và sức khoẻ của công nhân vận hành. . MÁY CẮT ĐIỆN KHÔNG KHÍ VÀ BẢO VỆ QUẠT CÔNG NGHIỆP CÔNG CHẠY VỚI SUÂT LỚN Nhóm 01 I .Máy cắt điện không khí 1. Đặc điểm, cấu tạo 1 đóng và cắt khi có ngắn mạch trong bản thân đèn. II .Bảo vệ những chiếc quạt công nghiệp chạy với công suất lớn 1.Khái quát hệ truyền động quạt gió công