TaiieudaotaomachnhithubanV1.1

TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC MIỀN BẮC
CÔNG TY LƯỚI ĐIỆN CAO THẾ MIỀN BẮC

TÀI LIỆU
HƯỚNG DẪN MẠCH NHỊ THỨ
Biên Soạn: Nguyễn Duy Huy
Soát Xét: Nghiêm Thanh Quang
Phê Duyệt: Đoàn Văn Sâm

Hà nội, Tháng 10 năm 2010
1


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

MỤC LỤC
I. GIỚI THIỆU CHUNG ........................................................................ 4
1. Khái niệm về mạch kiểm soát ........................................................... 4
1.1 Mạch điện nhất thứ là gì.............................................................. 4
1.2. Mạch nhị thứ( mạch điện kiểm soát).......................................... 4
2. Các chức năng của mạch điện kiểm soát trong trạm biến áp............ 5
2.1 Chức năng điều khiển.................................................................. 5
2.2 Chức năng đo đếm điện............................................................... 5
2.3 Chức năng bảo vệ rơle................................................................. 5
2.4 Chức năng chỉ thị trạng thái và báo hiệu sự cố ........................... 6
2.5 Chức năng truyền tín hiệu xa ...................................................... 6
2.6 Hệ thống cấp nguồn .................................................................... 6
3. Các ký hiệu thường dùng trong bản vẽ nhị thứ................................. 7
3.1 Các ký hiệu chức năng bảo vệ..................................................... 7
3.2 Các ký hiệu trong bản vẽ............................................................. 8
3.3 Cấu trúc của một bản vẽ và cách đọc bản vẽ ............................ 10

II. Các sơ đồ mạch dòng điện và mạch điện áp.................................. 11
1.

Sơ đồ đấu biến dòng điện .......................................................... 11
1.1 Sơ đồ đấu biến dòng điện kiểu Υ đủ ......................................... 11
1.2 Sơ đồ đấu biến dòng điện kiểu Y thiếu ..................................... 13
1.3 Cực tính của biến dòng điện...................................................... 13

2.

Sơ đồ đấu biến điện áp .............................................................. 14
2. 1 Sơ đồ đấu biến điện áp kiểu Υ đủ ............................................ 15
2.2 Sơ đồ đấu biến điện áp kiểu Y thiếu ......................................... 15
2.3 Sơ đồ đấu biến điện áp 3U0 (Tam giác hở) .............................. 16

III. Các mạch điều khiển, tín hiệu. đo lường ...................................... 16
1. Mạch điều khiển máy cắt ................................................................ 16
1.1 Nguyên lý làm việc chung......................................................... 16
1.2 Sơ đồ nội bộ máy cắt 110kV..................................................... 18
2. Mạch điều khiển dao cách ly........................................................... 20
2.1 Nguyên lý làm việc chung và sơ đồ logic ................................. 20
2.2 Ví dụ về mạch điều khiển dao cách ly ...................................... 21
1


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

3. Mạch giám sát mạch cắt .................................................................. 23
4. Mạch điều khiển bộ OLTC ............................................................. 24
5. Mạch điều khiển quạt mát. .............................................................. 24

6. Các mạch đo lường: ........................................................................ 27
6.1 Mạch đo nhiệt độ....................................................................... 27
6.2 Mạch đồng hồ chỉ thị nấc máy biến áp ..................................... 28
7. Mạch tín hiệu................................................................................... 29
8. Mạch Rơle lock out (Rơle khoá F86).............................................. 29
IV. Các hệ thống bảo vệ ........................................................................ 30
1. Công dụng và các yêu cầu của Rơle: .............................................. 30
1.1 Công dụng: ................................................................................ 30
1.2. Các yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơle: .................................. 31
1.3. Thế nào là bảo vệ chính, bảo vệ dự phòng?............................. 32
2. Bảo vệ so lệch máy biến áp............................................................. 32
2.1 Nguyên lý chung ....................................................................... 32
2.2 Nguyên lý làm việc của các bảo vệ so lệch kỹ thuật số............ 34
2.2.1 Sơ đồ đấu nối biến dòng điện................................................. 34
2.2.2 Tính toán hệ số bù về biên độ dòng điện: .............................. 35
2.2.3 Tính toán hệ số bù về góc pha và kiểu sự cố. ........................ 36
2.2.4 Đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch máy biến áp ................ 37
2.2.5 Chức năng hãm hài................................................................. 38
2.2.6 Thông số cài đặt của Rơle bảo vệ so lệch 7UT...................... 38
3. Bảo vệ khoảng cách......................................................................... 41
3.1 Nguyên lý chung ....................................................................... 41
3.2 Nguyên lý làm việc của các bảo vệ khoảng cách kỹ thuật số ... 44
3.2.1 Sơ đồ đấu nối biến dòng điện................................................. 44
3.2.2 Một số khái niệm trong Rơle bảo vệ khoảng cách................. 45
3.2.4 Các bảo vệ được tích hợp trong Rơle bảo vệ khoảng cách và
các lưu ý khi cài đặt Rơle bảo vệ khoảng cách. ........................................ 46
3.2.5 Thông số cài đặt của Rơle bảo vệ khoảng cách ..................... 47
4. Bảo vệ quá dòng.............................................................................. 55
4.1 Nguyên lý chung ....................................................................... 55
2

Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

4.1.1.Bảo vệ quá dòng không hướng .............................................. 55
4.1.2. Bảo vệ quá dòng có hướng.................................................... 57
4.1.3 Thông số cài đặt của Rơle bảo vệ quá dòng........................... 59
4.1.4 Thông số cài đặt của Rơle bảo vệ quá dòng có hướng. ......... 61
5. Chức năng tự động đóng lặp lại kèm kiểm tra đồng bộ.................. 65
5.1 Nguyên lý làm việc chung......................................................... 65
5.2 Các yêu cầu để tự động đóng lặp lại thành công ...................... 65
5.3 Thời gian trong chu kỳ tự động đóng lại................................... 66
5.4 Ví dụ về thông số cài đặt trong Rơle tự động đóng lặp lại ....... 66

3


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

I. GIỚI THIỆU CHUNG
1. Khái niệm về mạch kiểm soát
1.1 Mạch điện nhất thứ là gì.
Mạch điện nhất thứ là mạch điện tiếp nhận các nguồn điện cao áp đến
trạm, biến đổi điện áp của nguồn điện nhận được, sau đó phân phối đi nguồn
điện có điện áp đã biến đổi. Mạch điện nhất thứ gồm có các cáp dẫn điện đến
và đi (cáp trên không hoặc cáp ngầm) nối vào các thanh góp điện (thanh cái)
thông qua các máy cắt điện và dao cách ly; điện áp của nguồn điện nhận được
biến đổi nhờ các máy biến áp lực; có các thiết bị bảo vệ cao áp (cầu chì cao áp,
van chống sét); có các máy biến dòng điện để biến đổi dòng điện cao áp thành
dòng điện hạ áp có cường độ dòng điện nhỏ hơn (cung cấp tín hiệu dòng điện

cho thiết bị đo đếm điện và rơ le bảo vệ); có các máy biến điện áp để biến đổi
điện áp cao thành tín hiệu điện áp hạ áp (cung cấp tín hiệu điện áp cho thiết bị
đo đếm điện và rơ le bảo vệ); có máy biến áp tự dùng để biến đổi điện cao áp
thành điện hạ áp (nguồn điện hạ áp tự dùng để cung cấp cho mạch điện nhị thứ,
mạch điện thắp sáng…). Ngoài ra, trong mạch điện nhất thứ của trạm biến áp,
còn có thể các máy bù đồng bộ, các tụ điện bù. Mạch điện nhất thứ làm việc ở
điện áp cao (cấp điện áp 6kV, 10kV, 15kV, 22kV, 66kV, 110kV, 220kV,
500kV…).
1.2. Mạch nhị thứ( mạch điện kiểm soát)
Mạch nhị thứ (mạch điện kiểm soát) gồm các mạch điện có các chức
năng kiểm soát sự vận hành của mạch điện nhất thứ (điều khiển, chỉ thị trạng
thái, đo đếm thông số điện và bảo vệ mạch điện nhất thứ). Mạch điện nhị thứ có
các cáp điện kiểm soát, các dây dẫn điện, các thiết bị nhị thứ (thiết bị đo đếm
điện, thiết bị điều khiển, rơle bảo vệ,..) được nối mạch theo các trình tự nhất
định. Mạch điện nhị thứ làm việc ở điện áp thấp (dưới 220V), dùng điện áp một
chiều (chiếm phần lớn của mạng điện nhị thứ trong trạm) và điện áp xoay chiều
(chiếm phần nhỏ của mạng nhị thứ). Mạch điện nhị thứ được lắp đặt trong các
tủ bảng điện; trong các tủ truyền động điều khiển thiết bị điện, trong mương
cáp, ống cáp, hộp cáp.

4


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

Ngoài mạch điện nhị thứ, trong trạm biến áp còn có các mạch điện hạ áp
khác là mạch điện thắp sáng, mạch điện thiết bị thông tin liên lạc.
2. Các chức năng của mạch điện kiểm soát trong trạm biến áp
2.1 Chức năng điều khiển
Mạch điện kiểm soát dùng để điều khiển sự vận hành các thiết bị điện

nhất thứ. Thí dụ: mạch điện điều khiển đóng mở máy cắt điện, điều khiển đóng
mở dao cách ly; mạch điện điều khiển các thiết bị làm mát và bộ chuyển đổi
nấc có tải của máy biến áp. Nguồn điện cấp cho mạch điều khiển đóng mở các
máy cắt điện, dao cách ly thường dùng nguồn điện một chiều cung cấp độc lập
từ các dàn ắc quy 48V, 110V, 220V đặt tại trạm .Chỉ một số ít trường hợp dùng
nguồn điện xoay chiều cho mạch điện điều khiển.
2.2 Chức năng đo đếm điện
Mạch điện kiểm soát dùng để đo, đếm các thông số vận hành điện của
mạch điện nhất thứ. Có hai loại mạch điện thực hiện chức năng đo đếm điện,
đó là: mạch biến dòng điện và mạch biến điện áp. Hai mạch điện này riêng rẽ,
không nối liên kết điện với nhau, tuy có thể cùng nói đến để cấp hai tín hiệu
dòng, áp cho một thiết bị đo đếm. Mạch biến dòng điện mắc nối tiếp từ cuộn
dây thứ cấp của máy biến dòng điện đến các cuộn dây dòng điện nối liên tiếp
của các thiết bị đo đếm. Mạch biến điện áp mắc song song với cuộn dây thứ
cấp của máy biến điện áp với các cuộn dây điện áp của các thiết bị đo đếm.
2.3 Chức năng bảo vệ rơle
Mạch điện kiểm soát dùng để bảo vệ mạch điện nhất thứ bằng cách cung
cấp liên tục các thông số vận hành (tín hiệu dòng điện,điện áp) trạm cho các
rơle bảo vệ để các rơle tác động mở các máy cắt điện loại trừ các phần tử mạch
điện nhất thứ bị sự cố trong khi đang vận hành ra khỏi lưới điện và đảm bảo
cho các phần tử khác tiếp tục vận hành bình thường.
Mạch điện rơle bảo vệ gồm mạch biến dòng điện và mạch biến điện áp
cấp tín hiệu cho rơle và các tiếp điểm của rơle thì nối vào mạch điện tác động
mở máy cắt. Các rơle bảo vệ kiểu điện tử cần có mạch điện cấp nguồn nuôi.
Mạch biến dòng điện mắc nối tiếp cuộn dây thứ cấp của máy biến dòng
điện qua các cuộn dây dòng điện của rơle bảo vệ. Mạch biến điện áp nối song
5


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

song cuộn dây thứ cấp của máy biến điện áp với các cuộn dây điện áp của các
rơle bảo vệ.
Mạch tác động của rơle được nối từ tiếp điểm của rơle đến mạch điều
khiển mở máy cắt điện để mở tự động máy cắt khi có sự cố. Mạch biến dòng
điện và biến điện áp là loại mạch cấp tín hiệu điện xoay chiều cho rơ le thì
mạch tác động của rơ le và mạch cấp nguồn nuôi cho rơ le là mạch dòng điện 1
chiều cấp từ giàn ắc quy của trạm biến áp.
2.4 Chức năng chỉ thị trạng thái và báo hiệu sự cố
Mạch điện kiểm soát dùng để chỉ thị trạng thái làm việc của các thiết bị
điện nhất thứ (mạch điện chỉ thị trạng thái) khi vận hành bình thường và báo
hiệu khi có sự cố (mạch điện báo hiệu sự cố).
Mạch điện chỉ thị trạng thái thường dùng đèn báo trạng thái thiết bị như:
+ Báo trạng thái của máy cắt (đóng/mở/ chế độ điều khiển tại chỗ hay từ
xa)
+ Báo trạng thái của dao cách ly (đóng/mở/ chế độ điều khiển tại chỗ hay
từ xa)
+ Báo trạng thái của dao tiếp địa (đóng/mở/)
+ Báo trạng thái, vị trí của bộ điều áp dưới tải.
+....vvv.
Mạch điện tín hiệu sự cố dùng âm thanh (chuông điện, còi điện) để báo
động khi có sự cố trong trạm (như sự cố làm rơle bảo vệ tác động mở máy cắt;
sự cố của các thiết bị điện nhất thứ: máy biến áp, máy cắt..) và dùng đèn báo
hiệu sự cố (hoặc dùng tín hiệu cờ của rơle cờ hiệu) để chỉ thị thiết bị có sự cố,
loại sự cố, pha(A,B hoặc C) bị sự cố...
2.5 Chức năng truyền tín hiệu xa
- Mạch kiểm soát có chức năng truyền tín hiệu xa như: tín hiệu bảo vệ,
tín hiệu đo lường tới đối tượng khác để thực hiện hiện chức năng liên động,
cắt....vvv.
2.6 Hệ thống cấp nguồn

Có hai dạng nguồn điện dùng trong hệ thống mạch nhị thứ là:

6


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

Hệ thống mạch nguồn điện xoay chiều: Bao gồm nguồn TU, TI, nguồn
tự dùng…vvv.
Hệ thống mạch điện một chiều: Cung cấp cho hệ thống mạch điều khiển,
bảo vệ, tín hiệu, tùy theo quan điểm thiết kế mà trong các bản vẽ sẽ có các
attomat cung cấp nguồn cho từng hệ thống riêng nhưng nói chung nó bao gồm
các hệ thông nguồn điện một chiều sau:
- Nguồn điện DC cấp cho hệ thống mạch điều khiển bảo vệ chính.
- Nguồn điện DC cấp cho hệ thống mạch điều khiển bảo vệ dự phòng.
- Nguồn điện DC cấp cho hệ thống tín hiệu chỉ thị trạng thái
- Nguồn điện DC cấp cho hệ thống tín hiệu sự cố
...vvv.
Tuy nhiên đối với các ngăn lộ trung thế thì mỗi một ngăn lộ sẽ được thiết
kế một nguồn cấp riêng.
(xem bản vẽ “Hệ thống cấp nguồn điện DC tại tủ điều khiển “)
3. Các ký hiệu thường dùng trong bản vẽ nhị thứ
3.1 Các ký hiệu chức năng bảo vệ
Các chức năng hoặc Rơle thường được ký hiệu bằng chữ cái F đầu tiên
(Function). Các Rơle kỹ thuật số hiện tại thường có nhiều chức năng bảo vệ
được tích hợp trong một Rơle.
- F21, 44: Rơle (chức năng) bảo vệ khoảng cách.
- F25: Rơle (chức năng) đồng bộ.
- F26: Rơle nhiệt độ.
- F27: Rơle (chức năng) bảo vệ điện áp thấp.

- F32: Rơle công suất
- F33: Rơle mức dầu.
- F50, 51: Rơle (chức năng) quá dòng theo đặc tính độc lập, phụ thuộc.
- F55: Rơle hệ số công suất.
- F59: Rơle (chức năng) bảo vệ quá áp.
- 62: Rơle thời gian.
- 63: Rơle áp suất.
- F64: Rơle (chức năng) bảo vệ chạm đất hạn chế.
7


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

- F67: Rơle (Chức năng) quá dòng có hướng.
- F79: Rơle (chức năng) tự động đóng lại.
- F81: Rơle (chức năng) bảo vệ tần số.
- 85: Rơle (Chức năng) truyền cắt bảo vệ
- F86: Rơle khoá.
- F87: Rơle so lệch dọc.
- 96: Rơle hơi.
Tuỳ theo phạm vi, mức độ và đối tượng được bảo vệ, chỉ danh Rơle có
thể có phần mở rộng. Sau đây là một số chỉ danh Rơle có phần mở rộng thông
dụng:
- 26W: Rơle nhiệt độ cuộn dây máy biến áp; 26O: Rơle nhiệt độ dầu.
- 50REF: Rơle quá dòng tức thì chống chạm đất trong thiết bị (thường
dùng cho máy biến áp).
- 67N: Rơle quá dòng chạm đất có hướng.
- 87T : Rơle so lệch dọc bảo vệ máy biến áp, 87B: Rơle so lệch dọc bảo
vệ thanh cái.
- 96-1: Rơle hơi cấp 1 dùng báo tín hiệu; 96-2: Rơle hơi cấp 2 tác động

cắt máy cắt.
Các ký hiệu khác hay dùng như:
CT: Biến dòng điện
PT hoặc VT: Biến điện áp
DS: Cầu dao cách ly
ES: Cầu dao tiếp đất
CB: Máy cắt
3.2 Các ký hiệu trong bản vẽ
Tiếp điểm thường đóng
Tiếp điểm thường mở
Rơle trung gian
Rơle trung gian 02 cuộn hút (lock out)

8


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

Động cơ
Cầu chì
MCB hoặc MCCB
Tiếp điểm thường mở (đóng) có thời
gian (mở chậm hoặc đóng chậm)
Điện trở sấy
Còi
Đèn chiếu sáng hoặc chỉ thị trạng thái
Khóa chuyển mạch hoặc điều khiển
máy cắt
Nút ấn

Định nghĩa:
Tiếp điểm thường mở là: Trạng thái của tiếp điểm phụ trùng với trạng
thái của thiết bị (Dao cách ly ở trạng thái mở thì tiếp điểm thường mở sẽ ở
trạng thái mở và dao cách ly ở trạng thái đóng thì tiếp điểm phụ sẽ ở trạng thái
đóng)
Tiếp điểm thường đóng: Trạng thái của tiếp điểm phụ ngược với trạng
thái của thiết bị (Dao cách ly ở trạng thái mở thì tiếp điểm phụ sẽ ở trạng thái
đóng và ngược lại)
Rơle trung gian hai cuộn hút: Khác với Rơle trung gian một cuộn hút ở
chỗ khi mất điện Rơle trung gian hai cuộn hút không thể tự trở về trạng thái
được mà phải cấp cho một mạch điện để đưa trạng thái của Rơle về trạng thái
bình thường (Rơle lock out).

9


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

3.3 Cấu trúc của một bản vẽ và cách đọc bản vẽ
Thông thường một bản vẽ hiện nay người ta thường có nhiều trang bản
vẽ (không giống các bản vẽ của Trung Quốc hoặc Liên Xô chỉ có một trang bản
vẽ). Cấu trúc của bản vẽ thường được thiết kế như sau:
- Thiếu kế theo thiết bị trên tủ. (Các thiết bị của một ngăn lộ nằm trên
các tủ khác nhau và mỗi một tủ được đóng theo tập bản vẽ như: bản vẽ của tủ
điều khiển, bản vẽ của tủ bảo vệ)
- Thiết kế theo ngăn lộ (các thiết bị nằm trên các tủ khác nhau nhưng
được đóng chung một tập bản vẽ, bản vẽ của ngăn lộ 131…vvv)
Nội dung bản vẽ gồm các mục sau:
- Hệ thống mạch điện xoay chiều
- Hệ thống mạch điện một chiều

- Hệ thống mạch dòng điện
- Hệ thống mạch điện áp.
- Hệ thống mạch bảo vệ, điều khiển, liên động
- Hệ thống mạch tín hiệu
- Các giải nghĩa của biểu tượng
Một bản vẽ thường có các ký hiệu nhận dạng về mặt thiết bị mà trước khi
đọc bản vẽ người đọc phải quan sát đầu tiên. Các ký hiệu này sẽ được thống
nhất sử dụng trong bản vẽ. Mỗi một công ty, hãng khác nhau sẽ có một ký hiệu
khác nhau. Ví dụ như bản vẽ “ Mặt trước tủ điều khiển đường dây 35kV” sau:
QL01 là khóa điều khiển dao cách ly -1
QE01 là chỉ thị dao tiếp địa
Mute: Nút ấn dùng còi
ACK: Nút ấn xác nhận
Test: Nút ấn kiểm tra
Rst: Nút ấn giải trừ.
Ar1: khóa lựa chọn Ar on/off.
…..
Các ký hiệu trong bản vẽ “ Mặt trước tủ bảo vệ đường dây và so lệch
thanh cái” như:
10


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

F871: Bảo vệ so lệch 1
F872: Bảo vệ so lệch 2
F21: Bảo vệ khoảng cách
F67: Bảo vệ quá dòng
F74: Rơle giám sát mạch cắt
F86: Rơle khóa (lock out)

TB: Khối thử nghiệm dòng và áp.
Một trang bản vẽ thường gồm có những thông tin sau:
- Hàng ngang của bản vẽ là các ô ký hiệu bằng các con số.
- Hàng dọc của bản vẽ là các ô ký hiệu bằng chữ (A, B, C).
- ở góc bên trái của bản vẽ thường có các thông tin sau:
+ Trang bản vẽ hiện tại: C01, C02, C03
+ Tủ hiện tại: PP1, PP2
+ Ngăn lộ hiện tại: 171, 172
- Các bản vẽ đều có chú thích phía dưới về chức năng của bản vẽ như là
bản vẽ mạch tín hiệu, bản mạch dòng, mạch xoay chiều giúp người đọc dễ dàng
trong việc tra cứu
- Để liên kết các phần bản vẽ của nhiều trang với nhau, người ta thường
đánh địa chỉ. Ví dụ: ký hiệu: C02.6 Trang bản vẽ C02 vùng địa chỉ 6 sẽ được
nối tiếp với mạch mà có ký hiệu.
Nói chung để đọc được bản vẽ nhị thứ cần phải hiểu logic mạch và
nguyên lý hoạt động của mạch đó.
II. Các sơ đồ mạch dòng điện và mạch điện áp
1. Sơ đồ đấu biến dòng điện
1.1 Sơ đồ đấu biến dòng điện kiểu Υ đủ
Dòng vào mỗi Rơle bằng dòng pha, trong chế độ làm việc bình thường
thì IA+IB+IC=3I0=0. Khi xảy ra sự cố thì dòng điện trên bất cứ pha nào chạm
đất thì dòng điện I0 bằng dòng điện pha. Sơ đồ này thường được áp dụng trong
các hệ thống lưới điện trung tính nối đất trực tiếp.

11


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

IA

IB
IC
P1

S1

P2

S2

IN

Hình 1: Sơ đồ đấu nối mạch dòng điện kiểu Y đủ
Đối với các Rơle bảo vệ mà trong Rơle có 04 cuộn dòng như trên thì
dòng điện I0 trong Rơle được đo trực tiếp bằng cuộn dòng riêng của Rơle. Tuy
nhiên đối với một số Rơle chỉ có 03 cuộn dòng (7SJ600, 601 của Siemens) thì
người ta thường mắc cuộn dòng trong Rơle kiểu Y thiếu để nhằm mục đích
tăng cường độ nhậy của bảo vệ thứ tự không trong Rơle. Sơ đồ sẽ như sau:

IA
IB
IC
P1

S1

P2

S2

IN

Hình 2. Sơ đồ đấu nối mạch dòng điện kiểu Y thiếu (Trong Rơle)
12


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

1.2 Sơ đồ đấu biến dòng điện kiểu Y thiếu
Dòng vào mỗi Rơle bằng dòng pha, dòng trong dây trở về bằng Iv=(Ia+Ic). Khi xảy ra sự cố ngắn mạch một pha trên pha không được lắp TI thì
Rơle sẽ không làm việc. Sơ đồ này chỉ làm việc khi có sự cố ngắn mạch pha –
pha hoặc ngắn mạch hai pha với đất. Sơ đồ này thường được áp dụng trong hệ
thống lưới trung tính cách ly.

IA

IC
P1

S

P

S2

Hình 3: Sơ đồ đấu nối mạch dòng điện kiểu Y thiếu
1.3 Cực tính của biến dòng điện
Để xác định chiều hướng công suất (nhận công suất hay phát công suất)
thì biến dòng điện phải được đấu phù hợp với cực tính. Nếu không thì đối với
các Rơle bảo vệ quá dòng có hướng, hoặc khoảng cách, so lệch phản ứng của

Rơle sẽ không chính xác (Đối với bảo vệ quá dòng vô hướng không cần xác
định chính xác cực tính của Rơle). Đối với các Rơle kỹ thuật số hiện nay hầu
hết đều cho phép hiệu chỉnh đặt đấu cực tính của Rơle điều này sẽ rất thuận lợi
trong quá trình thí nghiệm.
Chiều công suất: Chiều công suất ra khỏi thanh cái là Rơle hiểu là công
suất dương, vào thanh cái là Rơle hiểu là công suất âm
Điểm đấu chụm: là điểm đấu chập phía nhị thứ của các biến dòng điện
(có thể đấu chập phần S1 hoặc S2)
Cực tính: Là điểm mà dòng điện đi vào.
13


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

Theo hình 1: Nếu dòng điện nhất thứ đi từ P1 tới P2 thì dòng điện nhị
thứ sẽ đi từ S2 sang S1. Nếu ta đấu chụm S2, S1 đấu vào điểm cực tính của
cuộn dòng Rơle thì sẽ nhận dòng điện vào Rơle sẽ là dòng điện +. Nếu ta đấu
chụm S1 , S2 đấu vào cực tính của Rơle thì dòng điện đi vào Rơle sẽ là -. Hay
nói cách khác nếu dòng điện nhất thứ đi từ thanh cái tới đường dây (P1-P2) để
phù hợp với chiều công suất dương thì điểm đấu chụm của biến dòng điện phải
là S2 (hướng về phía đường dây) và S1 phải là đầu cực tính. (Dòng điện đi
vào). Nếu Rơle nhận công suất âm thì phải đấu chụm về phía thanh cái. Trong
trường hợp mà dòng điện đi từ P2 tới P1 (P2 nằm về hướng thanh cái, P1 nằm
về hướng đường dây) thì phải tiến hành ngược lại.
Lưu ý:
Đối với trường hợp bảo vệ chạm đất trong hệ thống nối đất trực tiếp,
dòng điện I0 thông thường sẽ được đo qua cuộn dòng số 4 trong Rơle. Theo lý
thuyết thì dòng điện chạm đất sẽ bằng IA=-IN (ngược chiều với pha bị chạm
đất).Thực tế thì cuộn dòng số 4 của Rơle bằng I0=Ia+Ib+Ic (xem hình 1) như
vậy là dòng điện Io của cuộn dòng số 4 sẽ cùng chiều với dòng điện nhị thứ của

pha bị chạm đất, khác với thực tế tại nhất thứ là dòng điện I0 là ngược chiều
với dòng điện pha bị chạm đất.
2. Sơ đồ đấu biến điện áp
Theo như các cách đấu biến dòng ở trên sẽ có hai kiểu đấu biến dòng
kiểu Y thiếu: Y thiếu tại TI (có 02 TI) hoặc Y thiếu tại Rơle (dùng 02 cuộn
dòng của Rơle). Đối với hệ thống mạch áp thì để xác định chính xác chiều công
suất thì yêu cầu bắt buộc phải có 03 biến điện áp như vậy chỉ có khái niệm đấu
biến điện áp Y thiếu trong Rơle mà thôi (sử dụng 02 cuộn áp)

14


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

2. 1 Sơ đồ đấu biến điện áp kiểu Υ đủ

VA
VB
VC

Hình 4. Sơ đồ đấu nối mạch áp điện kiểu Y đủ
2.2 Sơ đồ đấu biến điện áp kiểu Y thiếu

VA

VC

Hình 5. Sơ đồ đấu nối mạch áp điện kiểu Y thiếu
Sơ đồ này sử dụng cho các Rơle hoặc công tơ có hai phần tử đo mạch áp

15


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

2.3 Sơ đồ đấu biến điện áp 3U0 (Tam giác hở)
VN

Hình 6. Sơ đồ đấu nối mạch áp 3U0
Sơ đồ này thường dùng để báo chạm đất trong lưới trung tính cách ly.
Khi hệ thống lưới làm việc bình thường thì điện áp VN=Va+Vb+Vc=0. khi một
pha chạm đất thì điện áp Vn bằng điện áp của pha bị chạm đất. Tỉ số của cuộn
U này thường là 100/3 do vậy điện áp đầu ra tại VN khi có một pha bị chạm
đất thường bằng 30V.
Trong một số trường hợp để báo chạm đất người ta không sử dụng mạch
tam giác hở như trên mà sẽ sử dụng phương án 3Vo=Va+Vb+Vc, việc tính toán
điện áp Vo sẽ do Rơle tự thực hiện. Phương án này chỉ áp dụng cho sơ đồ đấu
Y đủ.
III. Các mạch điều khiển, tín hiệu. đo lường
1. Mạch điều khiển máy cắt
1.1 Nguyên lý làm việc chung
Các máy cắt nói chung có 03 chế độ điều khiển:
+ Điều khiển tại chỗ.
+ Điều khiển từ xa.
+ Điều khiển bằng cơ khí.
Riêng chế độ điều khiển bằng cơ khí là không yêu cầu liên động điện còn
các chế độ điều khiển tại chỗ và điều khiển từ xa đều yêu cầu liên động về điện.
16

Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

Mục đích của chế độ điều khiển tại chỗ dùng cho công tác kiểm tra, thí
nghiệm hoặc sửa chữa, do vậy điều kiện liên động cho máy cắt điều khiển tại
chỗ là hai dao cách ly hai phía phải đang ở chế độ cắt (mở).
Từ nguồn

131-3

131-1

dương của

Đến cuộn
đóng của

nút ấn đóng

máy cắt

Mục đích của chế độ điều khiển từ xa là điều khiển đóng cắt trong khi
vận hành do vậy yêu cầu liên động như sau:
- Hai dao cách ly hai phía phải đóng. (hiện nay trong một số trường hợp
để tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình thí nghiệm người ta không còn quy
định bắt buộc là 02 dao cách ly phải đóng mà chỉ quy định hai dao cách ly phải
xác định chính xác trạng thái (hoặc đóng hoặc mở) là đã cho phép thao tác
đóng cắt máy cắt).
- Rơle lock out không được hút (nếu có nhiều Rơle lock out thì các tiếp
điểm của Rơle sẽ mắc nối tiếp với nhau)
- Rơle giám sát mạch cắt (mạch giám sát mạch cắt) còn tốt.

Từ nguồn

131-3

131-1

dương từ khóa
điều khiển

F74-1(2)

F86

Đến cuộn
đóng của
máy cắt

Phân tích mạch logic trên:
Nếu điều kiện dao cách ly 131-1 đóng, 131-3 đóng và Rơle lock our F86
không làm việc và Rơle giám sát mạch cắt tốt (F74 đóng) thì nguồn dương từ
khóa điều khiển đóng máy cắt sẽ được gửi tới cuộn đóng của máy cắt. Nếu một
trong các điều kiện:

17


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

- Dao cách ly (131-1 hoặc 131-3) mở tiếp điểm phụ của dao cách ly sẽ
không đóng lại hoặc

- Rơle lock out F86 làm việc, tiếp điểm F86 sẽ mở ra hoặc
- Mạch giám sát mạch cắt không tốt thì Rơle giám sát mạch cắt F74 mở
ra.
Nếu một trong các điều kiện trên sảy ra thì sẽ không đóng máy cắt tại vị
trí từ xa.
Mạch nội bộ máy cắt:
Nếu các điều kiện liên động trong chế độ điều khiển tại chỗ và điều
khiển từ xa đạt thì mà việc điều khiển máy cắt vẫn không thực hiện được thì
phải kiểm tra nội bộ máy cắt.
1.2 Sơ đồ nội bộ máy cắt 110kV
Phân tích sơ đồ mạch nội bộ máy cắt
Chế độ điều khiển tại tủ truyền động của máy cắt gồm 03 chế độ:
+ Điều khiển bằng cơ khí.
+ Điều khiển tại chỗ bằng điện (Chỉ thực hiện được khi điều kiện liên
động đảm bảo)
+ Điện khiển từ xa, từ phòng điều khiển trung tâm (Chỉ thực hiện được
khi các điều kiện liên động đảm bảo).
Điều khiển đóng máy cắt:
Khi có lệch điều khiển từ vị trí tại chỗ hoặc vị trí từ xa đến mạch đóng
của máy cắt, thì máy cắt chỉ đóng được khi các điều kiện sau đây:
+ Động cơ lò xo đã tích năng.
+ Áp lực khí SF6 đủ
+ Máy cắt đang cắt.
+ Rơle chống đóng lặp lại không làm việc.
Theo các điều kiện trên, nhìn vào sơ đồ nội bộ máy cắt của siemens ta
thấy (xem bản vẽ “ Nội bộ máy cắt 110kV”):
- Khóa S8 là khóa lựa chọn chế độ Tại chỗ/Từ xa.
- Nút ấn S9 là nút ấn đóng điều khiển tại chỗ.

18

Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

- S1 là tiếp điểm phụ của máy cắt, tiếp điểm thường đóng (nghĩa là trạng
thái máy cắt phải cắt).
- K75: Rơle chống đóng lặp lại (tiếp điểm thường đóng, Rơle chống
đóng lặp lại không làm việc).
- K10: Rơle khóa SF6 ( Tiếp điểm thường mở, ở đây thiết kế theo kiểu
tiếp điểm so với trạng thái là ngược, nghĩa là khi khí SF6 đủ thì Rơle khóa SF6
làm việc và ngược lại)
Như vậy với khi tất cả các trạng thái trên thỏa mãn thì khi có lệnh điều
khiển từ nút ấn tại chỗ hoặc là lệnh điều khiển từ xa thì nguồn điện + sẽ đến
cuộn đóng, nguồn điện âm đã có sẵn thì cuộn đóng sẽ hút, máy cắt sẽ đóng.
Nếu trường hợp máy cắt chưa tích năng, thì tiếp điểm S16 sẽ đóng (tiếp
điểm thường đóng) do vậy khi có lệch điều khiển thì nguồn dương sẽ vừa đến
cuộn đóng Y1 và Rơle chống đóng lặp lại K75 và theo lý thuyết thì Rơle K75
và cuộn đóng Y1 sẽ đồng thời làm việc. Tuy nhiên do thực tế người ta đã chủ
định chế tạo điện trở trong của Rơle K75 nhỏ hơn rất nhiều cuộn đóng Y1 do
vậy nếu máy cắt chưa được tích năng thì khi có lệnh đóng (nguồn dương) thì
Rơle K75 sẽ làm việc và cuộn đóng Y1 sẽ không làm việc.
Điều khiển cắt máy cắt.
Về chế độ điều khiển cắt máy cắt cũng thực hiện qua 03 chế độ trên.
Thông thường đối với máy cắt 110kV, để tăng cường độ tin cậy người ta
thường chế tạo 02 cuộn cắt.
Cuộn cắt 1 là cuộn cắt chính, lệnh điều khiển máy cắt tại vị trí tại chỗ chỉ
đến cuộn cắt 1, cuộn cắt 2 chỉ nhận lệnh điều khiển từ xa.
Điều kiện cho thể cắt được máy cắt là:
- Máy cắt phải đang ở trạng thái đóng.
- Áp lực khí SF6 đủ

Theo các điều kiện trên, nhìn vào sơ đồ nội bộ máy cắt của siemens ta
thấy (xem bản vẽ “ Nội bộ máy cắt 110kV”):
- S3 là nút ấn cắt máy cắt.
- Tiếp điểm S1: Trạng thái của máy cắt (máy cắt đóng thì tiếp điểm khép
lại)
19


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

- K10 Rơle khóa SF6 ( Tiếp điểm thường mở, ở đây thiết kế theo kiểu
tiếp điểm so với trạng thái là ngược, nghĩa là khi khí SF6 đủ thì Rơle khóa SF6
làm việc và ngược lại)
- R47, R48: Hai điện trở này được mắc nối tiếp với các tiếp điểm thường
đóng của máy cắt với mục đích là giám sát cuộn cắt máy cắt khi máy cắt ở
trạng thái cắt. (Máy cắt chỉ đóng khi cuộn cắt của máy cắt tốt).
Mạch điều khiển động cơ lên cót của máy cắt:
- Hiện nay đối với các máy cắt mới, động cơ thường dùng loại đa năng
nghĩa là nguồn cấp có thể là một chiều hoặc xoay chiều:
Phân tích sơ đồ ta thấy, nếu tiếp điểm Rơle trung gian K9 khép thì động
cơ sẽ quay và lên cót.
Rơle K9 chỉ làm việc khi: Tiếp điểm hành trình của lò xo lên cót S16
đóng và tiếp điểm thường đóng của Rơle K67 đóng, nghĩa là khi hết cót S16
khép động cơ sẽ quay, khi cót căng thì tiếp điểm S16 sẽ mở ra và động cơ sẽ
dừng. Tuy nhiên vì một lý do nào đấy khi cót căng mà tiếp điểm S16 vẫn không
chuyển trạng thái thì động cơ sẽ tiếp tục quay, điều này rất nguy hiểm và để
hạn chế người ta đặt một Rơle thường đóng mở chậm. Thời gian đặt của Rơle
này phải lớn hơn thời gian lên cót của máy cắt. Nếu khi tiếp điểm S16 không
mở ra thì sau thời gian đặt tiếp điểm K67 sẽ tự mở và K9 sẽ mất điện và động
cơ sẽ dừng lại.

2. Mạch điều khiển dao cách ly
2.1 Nguyên lý làm việc chung và sơ đồ logic
Chế độ làm việc của Dao cách ly gồm:
- Điều khiển bằng tay, thông qua điều khiển cuộn hút chốt
- Điều khiển tại chỗ.
- Điều khiển từ xa (từ phòng điều khiển trung tâm).
Nhiệm vụ chính của Dao cách ly là tạo khoảng cách nhìn thấy phục vụ
cho công tác sửa chữa lên yêu cầu liên động của dao cách ly trong các chế độ
điều khiển tại chỗ, điều khiển bằng tay (thông qua điều khiển cuộn hút chốt) là
giống nhau. Phụ thuộc vào vị trí của dao trong sơ đồ mà chúng có các điều kiện
liên động khác nhau, nhưng sẽ tuân theo nguyên tắc sau:
20


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

- Tiếp địa gắn với má dao cách ly gần nhất phải ở chế độ cắt.
- Máy cắt có liên quan phải ở trạng thái cắt.
Xét đối với sơ đồ cầu ngoài (xem bản vẽ Sơ đồ một sợi trạm 110kV):
- Điều kiện liên động cho dao cách ly -7: Tiếp địa -74 cắt (hoặc -24(14)),
tiếp địa -76 cắt.
- Điều kiện liên động cho dao cách ly -1: Tiếp địa -14, -15 cắt, máy cắt
131 cắt.
- Điều kiện liên động cho dao cách ly -3: Tiếp địa -38 của các phía
MBA, -35, máy cắt 131 phải cắt.
Xét đối với sơ đồ cầu trong:
- Điều kiện liên động cho dao cách ly -7: Tiếp địa -75, tiếp địa -76 cắt,
máy cắt 171 cắt
- Điều kiện liên động cho dao cách ly -1: Tiếp địa -14, -15 cắt, máy cắt
171 cắt.

- Điều kiện liên động cho dao cách ly -3: Tiếp địa -38 của các phía
MBA, -35.
Từ nguồn

131-38

131-35

dương từ khóa
điều khiển

431-38 (331-38)

131

Đến mạch
điều khiển
dao cách ly

Mạch điều khiển dao cách ly 131-3
2.2 Ví dụ về mạch điều khiển dao cách ly
Phân tích một sơ đồ nội bộ của dao cách ly như sau:
- Động cơ lên điều khiển dao cách ly có thể một chiều hoặc xoay chiều
ba pha (không sử dụng động cơ một pha). Để đảo chiều động cơ (chiều đóng và
chiều mở), đối với động cơ điện một chiều người ta đảo chiều cực tính, đối với

21


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

động cơ xoay chiều ba thay đổi các pha đặt vào động cơ. Phải sử dụng các công
tắc tơ để tiến hành đảo chiều.
- Mạch điều khiển đóng cắt các công tắc tơ có thể là mạch xoay chiều
hoặc là mạch một chiều.
Phân tích trên sơ đồ ta thấy:
- Công tắc tơ K1E là dùng để mở cầu dao cách ly:
- Công tắc tơ K2A là dùng để đóng cầu dao cách ly.
- Động cơ là loại một chiều.
- Mạch điều khiển công tắc tơ là xoay chiều.
- Tiếp điểm đầu ra của hai công tắc tơ này được đấu vào hai cực của
động cơ là ngược nhau.
- Khóa 43SS là khóa điều khiển local/remove.
- PB1E nút ẩn mở (điều khiển công tắc tơ K1E). Nút ấn có phản hồi,
nghĩa là khi thả tay nút ấn ra thì tiếp điểm cũng mở ra theo.
- PB2A nút ấn đóng (điều khiển công tắc tơ K2A). Nút ấn có phản hồi,
nghĩa là khi thả tay nút ấn ra thì tiếp điểm cũng mở ra theo.
- S2A là công tắc hành trình cho trạng thái đóng. Khi dao đang ở trạng
thái mở thì S2A đóng, đến khi dao ở trạng thái đóng hoàn toàn khi S2A mở ra.
- S1E là công tắc hành trình cho trạng thái mở. Khi dao đang ở trạng thái
đóng thì tiếp điểm S1E đóng , đến khi dao mở hoàn toàn thì S1E sẽ mở ra.
Người ta sử dụng hai tiếp điểm này để điều chỉnh hành trình của động
cơ.
- Các tiếp điểm U là tiếp điểm phụ của Dao cách ly.
- S3 là tiếp điểm cách cửa của tủ dao cách ly.
Nguyên lý làm việc như sau:
- Trong chế độ điều khiển tại chỗ khóa 43S chuyển sang chế độ Local.
Nếu dao cách ly đang ở trạng thái mở, tiếp điểm S2A đóng, khi thực hiện ấn
nút ấn PB2A công tắc tơ K2A hút, động cơ quay, tiếp điểm K2A hút và tự giữ
do vậy khi nút ấn K2A thả ra, công tắc tơ K2A vẫn duy trì điện và động cơ vẫn

quay. Công tắc tơ K2A mất điện (động cơ dừng) khi tiếp điểm hành trình S2A
tác động.
22


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

3. Mạch giám sát mạch cắt
- Việc giám sát mạch cắt là cần thiết, theo logic đóng máy cắt ở trên để
có thể đóng được máy cắt thì cuộn cắt của máy cắt phải tốt. Để xác định cuộn
cắt tốt hay không cần giám sát cuộn cắt. Giám sát được thực hiện cả hai trường
hợp: Trạng thái máy cắt đang cắt, trạng thái máy cắt đóng. Hiện nay người ta
thường sử dụng Rơle giám sát mạch cắt của Siemens loại 7PA30 để thực hiện
giám sát mạch cắt. Sơ đồ chân có cấu trúc như sau:
Chân số 1: Chân nguồn chung
Chân số 12: Chân giám sát trạng thái máy cắt ở trạng thái đóng
Chân số 8: Chân giám sát trạng thái máy cắt ở trạng thái cắt.
Nguyên lý làm việc của mạch giám sát mạch cắt như sau:

Cuộn dây của
Rơle giám sát
mạch cắt

Cuộn cắt của
máy cắt

-

+

Tiếp điểm gửi báo tín hiệu hoặc liên động

- Mắc một cuộn dây của Rơle giám sát mạch cắt nối tiếp với cuộn cắt của
máy cắt, sao cho dòng điện đi qua cuộn cắt của máy cắt nhỏ không đủ làm cuộn
cắt của máy cắt làm việc, nhưng vẫn đảm bảo cho Rơle giám sát mạch cắt làm
việc. Trong một số trường hợp người ta còn mắc thêm cả điện trở hạn chế dòng
điện nối tiếp với cuộn dây Rơle giám sát mạch cắt.
- Khi xảy ra sự cố (như mất mạch âm, đút, hỏng cuộn cắt, dây đấu từ
nguồn dương tới nguồn âm) thì cuộn dây của Rơle giám sát mạch cắt sẽ không
có dòng điện chạy qua, khi đấy tiếp điểm của cuộn dây Rơle giám sát mạch cắt
sẽ gửi đi báo tín hiệu “hư hỏng cuộn cắt”. Như đã nói ở trên đối với mạch đóng
của máy cắt, người ta sử dụng tiếp điểm thường mở mắc nối tiếp trong mạch
liên động, nghĩa là khi cuộn cắt của máy cắt tốt -> Rơle giám sát mạch cắt làm
việc -> tiếp điểm đầu ra của Rơle giám mạch cắt đóng.
23


Tài liệu hưỡng dẫn mạch nhị thứ

(xem bản vẽ “ Mạch giám sát mạch cắt”)
4. Mạch điều khiển bộ OLTC
Để thực hiện việc tăng giảm nấc MBA người ta tiến hành điều khiển bộ
OLTC. Nguồn điện cấp cho bộ OLTC là nguồn xoay chiều ba pha, để đảo
chiều quay (tăng/giảm) bằng cách đảo các pha đặt vào động cơ.
Để thực hiện điều khiển bộ OLTC thì phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Máy biến áp không bị quá tải nặng hoặc đang bị sự cố.
- Trong chế độ giảm nấc (Bảo vệ kém áp không làm việc)
- Trong chế độ tăng nấc ( Bảo vệ quá áp không làm việc)
Để nhận dạng được chế độ quá dòng điện và kém áp và quá áp, người ta
phải đưa các tín hiệu này vào Rơle dòng điện hoặc Rơle điện áp hoặc Rơle tự

động điều chỉnh điện áp.
Các chế độ điều khiển của bộ OLTC như sau:
- Quay tay.
- Điều khiển tại tủ điều khiển OLTC (thông qua khóa điều khiển tại
chỗ/từ xa).
- Điều khiển từ tủ điều khiển từ xa (thông qua khóa điều khiển tại chỗ/từ
xa).
- Tự động điều chỉnh điện áp thông qua Rơle điều chỉnh điện áp.
- Dừng khẩn cấp OLTC khi có sự cố trong qua chuyển mạch (kẹt động
cơ..vvv) Đối với trường hợp này thì sẽ cho phép cắt toàn bộ máy biến áp.
- Việc chuyển đổi chiều quay của động cơ (tăng nấc/giảm nấc) bằng cách
đảo pha.
5. Mạch điều khiển quạt mát.
Nguồn điện cung cấp cho các quạt mát thường sử dụng nguồn điện ba
pha thông qua việc đóng công tắc tơ. Mỗi một máy biến áp gồm từ 1-2 nhóm
quạt khác nhau, có thể điều khiển riêng lẻ cho từng nhóm quạt một.
Chế độ điều khiển quạt mát gồm các chế độ sau:
Chế độ điều khiển bằng tay:
- Điều khiển tại tủ điều khiển tại chỗ.
- Điều khiển tại tủ điều khiển từ xa.
24