Show
CHƯƠNG III LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ3.1. Các dạng hư hỏng thường xảy ra đối với máy biến áp MBA.• Ngắn mạch nhiều pha trong các cuộn dây máy biến áp.• Sự cố một pha trong máy biến áp. Có hai trường hợp.+ Các vòng dây trong cùng một pha chạm nhau. + Chạm đất và ngắn mạch chạm đất chạm vỏ.• Cách điện giữa các lá thép của mạch từ bị phá huỷ, dòng điệnxốy q lớn đốt cháy lõi thép. •Vỏ máy biến áp hỏng dẫn đến mức dầu trong máy biến áp tụt quá mức cho phép gây nên phát nóng cục bộ.Dòng điện trong các cuộn dây tăng cao do ngắn mạch ngoài và quá tải, nếu dòng này tăng quá mức cho phép trong một thời gian dài sẽ làm lãohoá cách điện dẫn đến giảm tuổi thọ của máy biến áp. Các sự cố liên quan đến đầu máy biến áp.- Tác động nhanh: hệ thống bảo vệ tác động càng nhanh càng tốt nhằm loại trừ sự cố một cách nhanh nhất, giảm được mức độ hư hỏng củathiết bị. - Chọn lọc: Các bảo vệ cần phải phát hiện và loại trừ đúng phần tử hệsự cố ra khỏi hệ thống. - Độ nhạy: Các bảo vệ chính cần đảm bảo hệ số độ nhạy không thấphơn 1,5, các bảo vệ phụ dự phòng có độ nhạy khơng thấp hơn 1,2.Lớp HTĐ34- Độ tin cậy: Khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy ra trong phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ, khơng tác độngnhầm khi sự cố xảy ra ngồi phạm vi bảo vệ đã được xác định.Trạm biến áp cần bảo vệ là trạm phân phối với hai máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây 1103510kV làm việc song song, công suất mỗi máy là25MVA.1 Bảo vệ rơ le khí: Chống lại các hư hỏng bên trong thùng dầu như chạm chập các vòng dây đặt trong thùng dầu, rò dầu. Bảo vệ làm việc theomức độ bốc hơi và chuyển động của dòng dầu trong thùng. 2 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm tác động nhanh 87T∆ I đượcsử dụng làm bảo vệ chính cho máy biến áp, chống lại ngắn mạch một pha hoặc nhiều pha, chạm đất. Bảo vệ cần thoả mãn những điều kiện sau:. Làm việc ổn định đối với dòng khơng cần bằng xuất hiện khi đóng máy biến áp khơng tải vào lưới điện hoặc cắt ngắn mạch ngoài, bão hoàmạch từ của BI. . Đảm bảo độ nhạy với các sự cố trong khu vực bảo vệ.. Có biện pháp ngăn chặn tác động nhầm của bảo vệ so lệch khi dòng điện từ hố tăng cao.3 Bảo vệ q dòng điện: 51I 50I. Bảo vệ phía 110kV làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so lệch, làmviệc với 2 cấp tác động: cấp tác động cắt nhanh và cấp tác động có thời gian. Cấp tác động có thời gian phải phối hợp tác động với các bảo vệ phía35kV, 10kV. Bảo vệ q dòng đặt ở phía 35kV và 10kV làm việc có thời gian vàđược phối hợp với bảo vệ q dòng phía 110kV. 4 Bảo vệ chống quá tải.Lớp HTĐ35Bảo vệ được đặt ở các phía của máy biến áp nhằm chống quá tải cho các cuộn dây.Rơle làm việc với đặc tính thời gian phụ thuộc và có nhiều cấp tác động: Cảnh báo, khởi động các mức làm mát bằng tăng tốc độ tuần hồncủa khơng khí hoặc dầu, giảm tải máy biến áp, cắt máy biến áp ra khỏi hệ thống nếu nhiệt độ của máy biến áp tưang quá mức cho phép.5 Bảo vệ q dòng thứ tự khơng đặt ở phía trung tính máy biến áp. Bảo vệ này dùng chống ngắn mạch đất phía 110kV. Thời gian tácđộng của bảo vệ chọn theo nguyên tắc bộc thay 51N.Hình 3.4: Sơ đồ phương thức bảo vệ MBA1: Quá dòng điện cắt nhanh 50 2: Q dòng có thời gian 513: Q dòng thứ tự khơng 51N 4: Bảo vệ so lệch có hãm 87T5: Bảo vệ rơle nhiệt 49 6,7: Bảo vệ rơle khí 1,2Lớp HTĐ36I. 3 I.I 1I 2∆ I4I I10KV 35KVI Iθ•5RK1 RK26 7110KVa. Nguyên lý hoạt động của rơle khí.Hình 3.4.1Rơ le khí làm việc theo mức độ bốc hơi và chuyển động của dầu trong thùng dầu. Rơle khí thường đặt trên đoạn nối từ thùng dầu đến bìnhgiãn dầu hình 3.4.1.. Tuỳ theo rơle có 1 cấp tác động hay hai cấp tác động mà nó có 1 cấp tác động hay hai cấp tác động mà nó có một hoặc hai phaokim loại mang bầu thuỷ tinh con có tiếp điểm thuỷ ngân hoặc tiếp điểm từ. Cấp một của bảo vệ thường tác động cảnh báo. Cấp hai tác động cắtmáy biến áp ra khỏi hệ thống. Ở trạng thái bình thường trong hình rơle đầy dầu, các phao nổi lơlửng trong dầu, tiếp điểm rơle ở trạng thái hở. Khi có sự cố bên trong thùng dầu như chạm chập cá vòng dây, cuộn dây, nhiệt độ hồ quang làm dầu bốchơi và chuyển động mạnh. Áp suất của hơi dầu và chuyển động của dầu nhấn chìm các phao xuống làm tiếp điểm của rơle đóng lại gửi tín hiệu đicảnh báo hoặc cắt máy biến áp ra khỏi hệ thống. Rơ le cũng tác động khi có hiện tượng rò dầu, do lúc đó mức dầutrong thùng tụt xuống vì thế các phao cũng bị tụt xuống theo mức dầu làm cho các tiếp điểm của rơle đóng lại. Nếu mức dầu giảm ít thì chỉ tiếp điểmcủa phao cấp một đóng lại gửi tín hiệu đi cảnh báo. Nếu mức dầu giảmLớp HTĐ37H ìn h3 .4 :B ảov ệk híM BAt ựn gẫ u.Chỗ đặt rơ le khíThùng biến áp Bình giãn dầunhiều thì tiếp điểm phao cấp hai đóng gửi tín hiệu đi cắt máy cắt tách máy biến áp ra khỏi hệ thống .c. Nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch dòng điện.Hình 3.5.2: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện.Bảo vệ so lệch dòng điện hoạt động trên nguyên tắc so sánh các giá trị biên độ dòng điện đi vào và đi ra của các phần tử được bảo vệ. Nếu sựsai khác giữa hai dòng điện vượt quá giá trị nào đó thì bảo vệ sẽ cảm nhận đó là sự cố trong khu vực bảo vệ và sẽ tác động.Khu vực bảo vệ được giới hạn bởi vị trí đặt của biến dòng ở hai đầu phần tử được bảo vệ, từ đó nhận tín hiệu dòng để so sánh.Khi làm việc bình thường hoặc ngắn mạch ngồi thì dòng so lệch ISLqua rơ le bằng khơng, rơ le không làm việc. Nếu bỏ qua sai số của BI thì khi làm việc bình thường hoặc ngắnmạch ngồi tại N1H.3.5.2 dòng so lệch qua rơ le sẽ là: ISL= ∆I=IT1-IT2= 0.Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ tại N2dòng một phía IT2sẽ thay đổi cả chiều lẫn trị số. Khi đó dòng so lệch qua rơ le sẽ là:ISL= ∆I = IT1- IT2Lớp HTĐ38ựn gẫ u.Phần tử được bảo vệ∆ II1+ I2BI1 IS1IT1IT2BI2 IS2N2N1Nếu ISL= ∆I lớn hơn một giá trị nào đó của IKđdòng khởi động thì bảo vệ sẽ tác động tách phần tử bị sự cố ra.Trên thực tế do sai số của BI, đặc biệt là sự bão hồ mạch từ, do đó trong chế độ bình thường cũng như ngắn mạch ngồi vẫn có dòng qua rơle,gọi là dòng khơng cân bằng Ikcb. Dòng khởi động của bảo vệ phải định sao cho lớn hơn dòng khơngcân bằng. IkđbvIkcbĐể tăng khả năng làm việc ổn định và tin cậy của bảo vệ, thường người ta sử dụng nguyên lý hãm bảo vệ. Rơ le so lệch có hãm so sánh haidòng điện, dòng làm việc ILVvà dòng hãm IH. Rơ le sẽ tác động khi ILVIH. Trong trường hợp ngắn mạch ngoài và chế độ làm việc bình thường,dòng điện làm việc sẽ bé hơn nhiều so với dòng điện hãm ILVIHbảo vệ không tác động.ILV= ISL≈ IH= IT1+ IT2. Khi ngắn mạch tại N2trong phạm vi bảo vệ lúc đó. ILV= ISL= IT1+ IT2. IH= IT1- IT2. Như vậy ILVIHbảo vệ tác động.Lớp HTĐ39 α2α1KH1KH2Tg α=IHILVminILVILVHình 3.5.2b: Đặc tính làm việc so lệch có hãmVùng tác động Vùng hãmVùng hãm bổ xungĐối với máy biến áp các thành phần sóng hài bậc cao bậc 2 bậc 5 được tách ra để tăng cường hãm nhằm tránh tác động nhầm của bảo vệ khiđóng cắt máy biến áp khơng tải, máy biến áp bị kích thích hoặc ngắn mạch ngồi. Do dòng điện từ hố xung kích, xuất hiện khi cắt máy biến áp khôngtải chứa một phân lượng rất lớn hài bậc cao bậc 2 và có thể đạt đến trị số cực đại khoảng 20÷ 30 trị số dòng sự cố. Còn khi máy biến áp qkích thích thì thành phần hài bậc 5 tăng lên đột ngột. d. Nguyên lý làm việc của bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh 50Ivà có thời gian 51I. Q dòng là hiện tượng dòng qua các phần tử tăng lên vượt quá giátrị lâu dài cho phép. Quá dòng điện xuất hiện khi có sự cố ngắn mạch hoặc quá tải.Khi làm việc bình thường dòng qua rơ le có giá trị nhỏ hơn giá trị dòng khởi động IKđcủa rơle, khi đó rơ le khơng làm việc. Khi có sự cố trong phạm vi bảo vệ của rơle, dòng qua sơ le tăng lên,nếu dòng này vượt quá dòng khởi động thì rơ le sẽ tác động. Đối với rơle quá dòng điện cắt nhanh: Khi dòng điện Ikđbvqua bảo vệ tăng đến I Ikđbvbảo vệ tác động cắt máy cắt tức thời với thời gian t ≈0s.Lớp HTĐ40 II t1I T2Đối với rơ le q dòng điện có thời gian: Khi dòng điện qua bảo vệ I tăng đến I Ikđbvthì bảo vệ sẽ hoạt động nhưng người ta sẽ khống chế thời gian đưa ra tín hiệu đi cắt máy cắt.Dòng khởi động của rơ le được chỉnh định theo biểu thức sau: INminIkđ=max. .LV vm atI KK KTrong đó: ILVmax: Dòng làm việc lớn nhất cho phép đối với phần tử được bảo vệ.Kat: Hệ số an tồn lấy Kat= 1,1 ÷1,2 Km: Hệ số mở máy Km= 2 ÷5 KV: Hệ số trở về KV= 0,8 ÷0,9 đối với rơ le cơ, KV= 1 đối với rơ le tĩnh.INmin: Dòng ngắn mạch cực tiểu đi qua bảo vệ đảm bảo cho bảo vệ tác động được.d. Nguyên lý làm việc của vảo vệ quá dòng điện thứ tự khơng đạt ở trung tính máy biến áp.Bảo vệ này dùng để chống các dạng ngắn mạch chạm đất phía 110kV H.3.4.2Trong chế độ bình thường, nếu hệ thống có 3 pha hồn tồn đối xứng và khơng có thành phần hài bậc cao thì dòng điện đi qua BIlà bằng khơng. Tuy nhiên điều này không thể thực hiện được nên qua BIln có dòng điện khơng cân bằng IKcbchạy qua. Do đó phải chỉnh định rơle có dòng khởi động IKđIKcb. Trong chế độ sự cố chạm đất lúc đó dòng thứ tự khơng đi qua bảo vệsẽ tăng lên. Nếu IOSC≥ IKđthì bảo vệ sẽ tác động.Lớp HTĐ41I BI35KV10KV 110KVHình 3.4.2e. Bảo vệ quá tải rơle nhiệt 49 θBảo vệ loại này phản ảnh mức tăng nhiệt độ ở những điểm kiểm tra khác nhau trong máy biến áp và tuỳ theo mức tăng nhiệt độ mà có nhiềucấp tác động khác nhau. Cấp 1: Cảnh báo khởi động các mức làm mát, tăng tốc độ tuần hồncủa khơng khí hoặc dầu, giảm tải máy biến áp. Cấp 2: Sau khi cấp 1 tác động không mang lại hiệu quả và nhiệt độcủa máy biến áp vẫn vượt quá giới hạn cho phép và kéo dài quá thời gian qui định thì máy biến áp sẽ được cắt ra khỏi hệ thống.Lớp HTĐ42ĐƯỢC SỬ DỤNGNhững thành tựu đạt được trong lịch sử phát triển ngành công nghiệp điện lực, đặc biệt là trong những năm gần đây, cho phép thiết kế và xâydựng các hệ thống điện lớn, gồm các máy phát điện, máy biến áp có cơng suất lớn, các đường dây tải điện cao áp và siêu cao áp, với các hệ thống bảovệ dùng thiết bị kỹ thuật số với những ưu việt rất lớn. . Tích hợp được nhiều chức năng vào một hộ bảo vệ nên kích thướcgọn gàng. . Độ tin cậy và độ sẵn sàng cao nhờ giảm được yêu cầu bảo trì cácchi tiết cơ khí và trạng thái cuả rơle ln được kiểm tra thường xun. . Độ chính xác cao.. Công suất tiêu thụ bé ≈0,1 VA. . Ngồi chức năng bảo vệ còn có thể thực hiện nhiều chức năngkhác: Đo lường, hiển thị, ghi chép các thông số trong hệ thống. . Dễ dàng liên kết với các thiết bị khác và với mạng thông tin đolường, điều khiển tồn hệ thống điện.§Để bảo vệ cho máy biến áp ở đây ta chọn loại rơle 7UT513 Siemens làm bảo vệ chính cho máy biến áp; loại SIPROTEC 7SJ600Siemens làm bảo vệ phụ và làm bảo vệ dự phòng.∆ I.Rơle 7UT513 là loại rơ le số dùng bảo vệ cho máy biến áp 3 cuộn dây. 7UT513 tác động nhanh và chọn lọc, chống lại các dạng ngắn mạchxảy ra trong phạm vi bảo vệ. Ngoài bảo vệ máy biến áp 3 cuộn dây, rơle còn được sử dụng để bảovệ các điểm phân nhánh có 3 nhánh hoặc phần tử có 3 đầu vào. Rơle cũngLớp HTĐ43 |
