LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển kinh tế, nhu cầu về điện cũng tăng lên không ngừng đòi hỏi ngày càng cao về số lượng cũng như chất lượng điện năng Để đáp ứng với những thách thức đó thì hệ thống điện Việt Nam cũng không ngừng phát triển nhất là khi những thành tựu khoa học công nghệ hiện đại trong ngành điện được đưa vào ứng dụng Hệ thống điện bao gồm nhiều phân tử khác nhau từ máy phát điện, máy biến áp truyền tải, máy biến áp phân phối, các đường dây, các động cơ Tuy nhiên những hư hỏng và.
LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế, nhu cầu điện tăng lên khơng ngừng địi hỏi ngày cao số lượng chất lượng điện Để đáp ứng với thách thức hệ thống điện Việt Nam khơng ngừng phát triển thành tựu khoa học công nghệ đại ngành điện đưa vào ứng dụng Hệ thống điện bao gồm nhiều phân tử khác từ máy phát điện, máy biến áp truyền tải, máy biến áp phân phối, đường dây, động cơ…Tuy nhiên hư hỏng tượng không bình thường xảy lúc hệ thống điện, không phát kịp thời khắc phục cố làm cho HTĐ ổn định, chí làm tan rã lưới làm ảnh hưởng nghiêm trọng đời sống nhân dân, kinh tế quốc dân cần nhanh chóng phát cách ly phần tử hư hỏng khỏi lưới để ngăn chặn hạn chế thấp ảnh hưởng cố đến hệ thống Một thiết bị bảo vệ làm nhiệm vụ Rơle Đồ án mơn học bảo vệ Rơle hệ thống cung cấp cho chúng em nhìn tổng quan Rơle thiết bị bảo vệ hệ thống điện trước cố để HTĐ làm việc an toàn, phát triển liên tục bền vững Sinh viên thực Phan Thanh Giang CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP 1.1 Giới thiệu phần tử nguyên lí hoạt động trạm biến áp Sự phát triển đất nước, trước tiên phải cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước xã hội phát triển văn minh vấn đề lượng điện phải trước bước Nói đến lượng điện nói đến ngành lượng điện nói đến ngành điện lực, điện lực giữ vai trị quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến ngành khác như: công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ,… kể nhu cầu sinh hoạt người cần có điện Để xây dựng nhà máy, khu công nghiệp hay đô thị giải hệ thống cung cấp điện với chất lượng độ tin cậy cao, đáp ứng nhu cầu sử dụng điện vấn đề quan trọng phức tạp Một hệ thống điện hoàn chỉnh gồm nhà máy điện (NMĐ), trạm biến áp (TBA), đường dây tải điện, mạng phân phối hộ tiêu dùng Trong TBA giữ vai trị trung gian nguồn tải, đầu vào ra, biến đổi điện áp từ cấp sang cấp khác, khâu quan trọng khơng thể thiếu hệ thống điện Ngày với kỹ thuật đại, ngày có nhiều TBA với cơng suất lớn Việc giải đắn kinh tế kỹ thuật thiết kế vận hành phải mang lợi ích cho kinh tế quốc dân Trạm biến áp bảo vệ gồm hai máy biến áp (MBA) hai cuộn dây T1 T2 mắc song song với Hai MBA cung cấp từ hai nguồn Hai nguồn điện áp cung cấp đến hệ thống góp 121 kV trạm sau điện áp 121 kV biến đổi thông qua hai MBA giảm áp để cung cấp cho phụ tải phía hạ áp trạm có điện áp 24.5 kV 1.2 Tính tốn thơng số trạm biến áp 1.2.1 Tính tốn thơng số máy biến áp Kí hiệu Sơ đồ thay Thông số máy biến áp: Bảng 1.1: Thông số hai máy biến áp UdmkV Số MBA Sdm MBA 40 C 121 H Điều chỉnh UN% điện áp ∆PN (kW) 2.5x 150 24.5 ∆P0 (kW) 50 Thông số nguồn: Bảng 2: Thông số nguồn hệ thống STT Công suất ngắn mạch (MVA) SN Phụ tải 22 Kv Pmax (kW) Cos φ Pmin (kW) 2000 20 15 0.8 2000 25 15 0.8 Nguồn điện từ trạm biến áp 220kV i0 (%) 1.2.2 Tính tốn thơng số cân thiết sơ đồ - Sơ đồ thay Kí hiệu Sơ đồ thay X N ~ - Điện trở máy biến áp Từ thông số máy biến áp cho trước ta tính tổng trở máy biến áp RB = ΔPN U dm 103 () Sdm U N %.U dm XB = (Ω) 100.Sdm ZB = R B +X B (Ω) ( 0) Z%=ZB Tổng trở z tương đối : SBA (MVA) U dm (kV) Ta tính tốn giá trị trở MBA T1(110/24) Ta tính tốn tương tự cho T2 ta bảng sau BẢNG 1.3 điện trở điện kháng MBA T1 Tên biến áp T(110/24) RB(Ω) XB(Ω) ZB(Ω) Z% 1,13 29,3 29,32 9,69 BẢNG 1.4 điện trở điện kháng MBA T2 Tên biến áp T(110/24) RB(Ω) XB(Ω) ZB(Ω) Z% 0,0563 1,2 1,2 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 2.1 Khái niệm bản, nguyên nhân hậu quả ngắn mạch 2.1.1 Ngắn mạch Ngắn mạch dạng cố tiếp xúc trực tiếp thông qua tổng trở hai điểm hệ thống điện thơng thường có điện áp khác Ví dụ dây dẫn đường dây máy biến áp dây dẫn đất, dây dẫn phận cách điện có nối đất dây nối đất đường dây không khung vỏ máy điện Phân tích dịng ngắn mạch, điện áp liên quan công suất sử dụng cho: - Cài đặt thiết bị bảo vệ để phát cố phần tử đường dây, máy biến áp, máy phát, động - Kiểm tra (xác định) công suất ngắt máy cắt - Thay đổi cấu trúc lưới điện, hạn chế dòng ngắn mạch - Trong hệ thống có trung tính nối đất (hay dây) chạm chạp pha hay nhiều pha với đất (hay với dây trung tính) gọi ngắn mạch Trong hệ thống có trung tính cách điện hay nối đất qua thiết bị bù, tượng chạm chập pha với đất gọi chạm đất Dòng chạm đất chủ yếu điện dung pha với đất Các dạng ngắn mạch xét đến ngắn mạch pha đối xứng N (3), ngắn mạch hai pha N(2), ngắn mạch pha N(1) ngắn mạch pha chạm đất N(1,1) 2.1.2 Nguyên nhân gây ngắn mạch - Quá điện áp sét đóng cắt - Nứt sứ nóng, ẩm mơi trường - Tác động học (đứt dây dẫn, cố tiếp xúc điện hai dây dẫn) 2.1.3 Hậu ngắn mạch * Ở chỗ cố, phát sinh hồ quang điện, gây nên: - Hư hỏng cách điện - Nóng chảy dây dẫn - Cháy gây nguy hiểm cho người * Trong mạch cố: - Lực điện động tăng cao, làm biến dạng cái, phá hỏng cáp - Nhiệt độ tăng cao, gây nguy phá hỏng cách điện * Ở mạch khác hệ thống gần : - Điện áp bị giảm xuống thời gian cắt cố từ vài ms đến hàng trăm ms - Tan rã phần hệ thống, mức độ phụ thuộc vào thiết kế hệ thống mức chọn lọc thiết bị bảo vệ - Mất ổn định động đồng máy điện - Nhiễu loạn mạch điều khiển thiết bị hiển thị,… Thơng thường, dịng điện cực đại chạy vào hàng loạt phần tử hệ thống mạch vòng ngắn mạch Các dịng điện có giá trị cao có ảnh hưởng xấu đến phần tử khác hệ thống (các phần tử không liên quan trực tiếp với điểm ngắn mạch) hoạt động hệ thống Các ảnh hưởng là: - Các ảnh hưởng nhiệt, làm nhiệt độ dây dẫn tăng cao dẫn tới tăng tổn thất theo hướng Joule, ảnh hưởng tiêu cực dựa cường độ thời gian dòng điện - Tăng lực điện động dây dẫn phân tử (đường dây, máy biến áp, động cơ, máy phát) dựa khoảng cách chúng - Dao động công suất, mạch vòng ngắn mạch xảy nhiễu loạn lớn gây đồng hay nhiều máy phát, phân tách hệ thống điện thành hai hay nhiều phần 2.2 Tính tốn ngắn mạch 2.2.1 Mục đích yêu cầu tính ngắn mạch Khi thiết kế vận hành hệ thống điện, nhằm giải nhiều vấn đề kỹ thuật yêu cầu tiến hành hàng loạt tính tốn sơ đồ, có tính tốn ngắn mạch Tính tốn ngắn mạch thường tính tốn dịng, áp lúc xảy ngắn mạch số điểm hay số nhánh sơ đồ xét Những tính tốn cần thiết để giải vấn đề sau: - So sánh, đánh giá, chọn lựa sơ đồ nối điện - Chọn khí cụ, dây dẫn, thiết bị điện - Thiết kế chỉnh định loại bảo vệ - Nghiên cứu phụ tải, phân tích cố, xác định phân bố dịng Trong hệ thống điện phức tạp, việc tính tốn ngắn mạch cách xác khó khăn Do tùy thuộc u cầu tính tốn mà thực tế thường dùng phương pháp thực nghiệm, gần với điều kiện đầu khác để tính tốn ngắn mạch Chẳng hạn để tính chọn máy cắt điện, theo điều kiện làm việc ngắn mạch cần phải xác định ngắn mạch lớn có Muốn vậy, người ta giả thiết ngắn mạch xảy lúc hệ thống điện có số lượng máy phát làm việc nhiều nhất, dạng ngắn mạch gây nên dòng lớn … Để giải vấn đề liên quan đến việc chọn lựa chỉnh định thiết bị bảo vệ role thường phải tìm dịng ngắn mạch nhỏ Lúc cần phải sử dụng điều kiện tính tốn hồn tồn khác với điều kiện nêu 2.2.2 Các giả thiết tính tốn ngắn mạch Tiêu chuẩn IEC 60909 áp dụng để tính dịng điện ngắn mạch Để đơn giản hóa việc tính tốn dịng điện ngắn mạch số giả thiết sử dụng: - Ngắn mạch ba pha giả định xảy đồng thời ba pha - Trong ngắn mạch, số lượng pha liên quan không thay đổi - Trong suốt thời gian ngắn mạch, điện áp đóng vai trị phân bố dịng điện tổng trở khơng thay đổi - Bộ điều chỉnh điều áp hay ngăn điều áp máy biến áp giả thiết để nấc trung bình (nếu ngắn mạch xảy từ máy phát, vị trí thực tế điều chỉnh điện áp ngăn điều áp khơng cần đưa vào tính tốn) - Điện trở hồ quang khơng đưa vào tính tốn - Tất điện dung bỏ qua - Các dòng tải bỏ qua - Tất thành phần TTK đưa vào tính tốn 2.2.3 Dự kiến vị trí ngắn mạch Vì trạm biến áp có MBA T1 T2 làm việc Trong trường hợp làm việc song song máy cắt đóng Trong trường hợp MBA làm việc độc lập máy cắt mở Do thông số MBA giống nên ta dự kiến điểm ngắn mạch góp 1, 2, 2.2.3 Thiết lập sơ đồ tính tốn ngắn mạch phần mềm ETAP Từ sơ đồ thông số ta thiết lập cài đặt sơ đồ phần mềm ETAP hình 2.2 đây: Hình 2.2 Sơ đồ mơ mạng điện phần mềm ETAP Sử dụng công cụ tính ngắn mạch cái, xuất báo cáo tính tốn dịng ngắn mạch đây: - Tính ngắn mạch N1: + Ngắn mạch pha: - Tính ngắn mạch N1: + Ngắn mạch pha: + Ngắn mạch pha nối đất: + Ngắn mạch pha nối đất: - Tính ngắn mạch N4: + Ngắn mạch pha: + Ngắn mạch pha nối đất: + Ngắn mạch pha: + Ngắn mạch pha nối đất: CHƯƠNG DỰ KIẾN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ RƠ LE CHO MÁY BIẾN ÁP VÀ HỆ THỐNG THANH CÁI 3.1 Chế độ làm việc bất thường loại sự cố thường gặp máy biến áp Sự cố máy biến áp thường chia thành loại chính: - Sự cố cuộn dây đầu cực - Sự cố lõi thép - Sự cố chạm vỏ - Sự cố đầu điều chỉnh điện áp tải Để đơn giản cho việc phân tích lựa chọn phương thức bảo bảo vệ, chia loại cố máy biến áp làm loại chính: Sự cố máy biến áp cố máy biến áp a) Sự cố * Sự cố chạm đất cuộn dây máy biến áp Độ lớn dòng điện ngắn mạch mức độ nguy hiểm loại cố gây phụ thuộc vào yếu tố sau: - Tổng trở nguồn - Tổng trở trung tính * Trung tính cuộn dây nối qua điện trở/tổng trở * Trung tính cuộn dây nối đất trực tiếp - Điện kháng rò - Điện áp ngắn mạch - Kiểu nối dây cuộn Độ lớn dòng điện chạm đất phụ thuộc vào kiểu tổ đấu dây máy biến áp (sao hay tam giác), phương thức nối đất điểm trung tính vị trí cố Người ta thường quy ước vị trí cố theo khoảng cách hay phần trăm cuộn dây tính từ điểm trung tính tới đầu cực máy biến áp Do vậy, điện áp cố xa điểm trung tính tăng nên dịng điện cố tỉ lệ với mức điện áp * Ngắn mạch vòng dây * Ngắn mạch pha-pha cuộn dây * Sự cố lõi thép thùng dầu b)Sự cố Là cố mối nguy hiểm tiềm ẩn xuất bên vùng bảo vệ máy biến áp Những nguy làm giảm tuổi thọ máy biến áp, bao gồm: Quá tải Quá tải máy biến áp cắt máy biến áp làm việc song song, phân bố tải máy biến áp làm việc song song không đồng hay cân tải pha Quá tải máy biến áp thường dẫn đến nhiệt máy biến áp có nguy hư hỏng vĩnh viễn làm giảm tuổi thọ phận bên Mỗi máy loại máy biến áp thường có khả chịu tải riêng, thời gian chịu tải dài vài hay tải lâu dài tùy điều kiện cụ thể Phần lớn trường hợp không cần trang bị bảo vệ cắt máy biến áp tải Tuy nhiên, cần phải trang bị cảnh báo tải như: đèn, còi… Quá điện áp Có thể điện áp tạm thời (ngắn hạn) điện áp khí gây điện áp nội (quá điện áp dài hạn) Quá áp nội cắt đường dây khơng tải điện áp cao, cắt đột ngột tải lớn dẫn đến điện áp tăng cao, dẫn đến từ lõi thép uy hiếp cách điện cuộn dây Quá từ lõi thép gây tăng tổn hao lõi thép tăng vọt dịng từ hóa gây nhiệt mạch từ máy biến áp Nếu biện pháp hạn chế hay bảo vệ gây lên hư hỏng cách điện lõi thép chí gây hư hỏng cách điện cuộn dây Tần số thấp Tần số giảm thấp gây cân lượng lớn công suất nguồn tải Cũng giống áp nội bộ, tình trạng gây tăng dịng từ hóa Phần lớn trường hợp, máy biến áp tiếp tục làm việc với hai trường hợp Tuy nhiên, tình trạng xuất đồng thời nguy hiểm Thông thường tỉ lệ điện áp tần số không vượt 1,1, thường gọi giới hạn “Vol Hertz” Ngắn mạch Các cố ngắn mạch có dịng lớn xảy ngồi vùng bảo vệ máy biến áp gây nguy hiểm cho cuộn dây máy biến áp Nguy hiểm chủ yếu lực từ lớn xuất cuộn dây chu kỳ dòng điện ngắn mạch Với khoảng thời gian ngắn khó thiết kế vệ bảo rơ le đáp ứng được, mà thơng thường người ta tính tốn thiết kế máy biến áp 3.2 Các loại bảo vệ đặt cho máy biến áp Tương ứng với hư hỏng người ta thường đặt loại bảo vệ ứng với chức theo bảng sau: Loại bảo vệ Loại cố sử dụng Chức So lệch 87T BV NM pha phía bên CT Sự cố pha- pha Quá dòng 50/5 cuộn dây sơ cấp So lệch 87N Sự cố pha-đất cuộn dây sơ cấp Quá dòng 50N/51N BV NM cố vùng BV, dự phòng cho 87T BV NM chạm đất cuộn dây chạm chập vịng dây phía cuộn dây TT nối đất TT BV NM cố vùng BV, dự phòng cho 87N Sự cố pha-pha So lệch 87T BV NM pha phía bên BI cuộn dây thứ cấ p BV NM chạm đất cuộn dây chạm chập So lệch 87N vòng dây phía cuộn dây TT nối đất TT Sự cố pha-đất cuộn dây thứ Hạn cấ chế chạm đất BV NM pha phía bên BI p 51N So lệch 87T BV NM pha phía bên BI Sự cố vịng dây 63 BV rò rỉ, cạn dầu dự phòng cho 87N So lệch 87T BV NM pha phía bên BI 63 Sự cố thùng dầu BV rò rỉ, cạn dầu dự phòng cho 87N Chạm đất BV NM cố vùng BV, dự phòng thùng dầu 51N cho 87N Quá nhiệt Bảo vệ nhiệt 49 BV tải theo nhiệt độ 3.3 Cơ sở lựa chọn phương thức bảo vệ máy biến áp Việc lựa chọn phương thức bảo vệ thường sở sau: Kích cỡ máy biến áp: Công suất pha tới 2,5 MVA bảo vệ cầu chì (cầu chảy), Cơng suất pha từ 2,5 MVA tới MVA bảo vệ cầu chì cắt tức thời (cầu chì chảy nhanh) bảo vệ q dịng, Cơng suất pha từ MVA đến 10 MVA bảo vệ dòng nhiều cấp, Cơng suất 10 MVA sử dụng bảo vệ so lệch phối hợp với bảo vệ khoảng cách, dòng pha/đất bảo vệ rơ le hơi, rơ le nhiệt… Vị trí chức máy biến áp: Những vị trí quan trọng nguồn, trung gian có nhiều đường dây vào u cầu rơ le có độ tin cậy, độ dự phòng cao hơn, sơ đồ bảo vệ phức tạp, Các máy biến áp phân phối yêu cầu độ dự phòng thấp hơn, cần dùng bảo vệ so lệch làm bảo vệ cấp dự phịng, Yêu cầu hãm hài, khóa hài tỷ lệ X/R mạch vòng ngắn mạch mức cao,… Cấp điện áp máy biến áp Cấp điện áp cao đòi hỏi phương thức bảo vệ chặt chẽ hơn, phức tạp đắt tiền hơn, Cân nhắc đầu tư thiết bị bảo vệ với thiệt hại cố gây thời giảm ngừng cung cấp điện, sửa chữa thay máy biến áp, Tổ đấu dây chủng loại máy biến áp: Dựa sơ đồ đấu dây cuộn dây phía máy biến áp, Chú ý đến phương thức bảo vệ máy biến áp tự ngẫu, Qua tâm đến điểm trung tính máy biến áp Máy biến áp sơ đồ bảo vệ gồm hai máy biến áp cuộn dây có: - Công suất máy: Sđm = 40 MVA - Tỷ số biến đổi điện áp: 115/23 kV - Tổ đấu dây: Y/∆ - Vị trí: máy biến áp trạm biến áp phân phối 3.4 Dự kiến phương thức bảo vệ máy biến áp Từ nguyên tắc, MBA chế độ làm việc khơng bình thường hay chế độ cố biểu qua thông số trạng thái nào, BVRL thực kiểm soát liên tục trạng thái thơng số Nếu phát cố thay đổi mức cho phép, đạt tới giá trị cài đặt (khởi động) bảo vệ BVRL tác động nhằm ngăn chặn tiếp diễn cố, cô lập điểm cố Trong phần 3.1 nêu chế độ khơng bình thường cố máy biến áp trải qua Từ đó, tùy theo cơng suất máy biến áp, vị trí vai trị máy biến áp hệ thống ta lựa chọn phương thức bảo vệ thích hợp cho máy biến áp Hai máy biến áp T1 T2 có thơng số giống nahu nên ta dự kiến phương thức bảo vệ cho máy Ta đấu riêng CT cho rơ le để dự phịng tốt Sơ đồ bố trí dự kiến bảo vệ thể hình 3.1: Hình 1: Phương thức dự kiến bảo vệ cho máy biến áp Lý đưa sơ đồ: Các bảo vệ chính: 87T: Bảo vệ so lệch chống ngắn mạch pha vùng CT2 87N: Bảo vệ so lệch trung tính chống ngắn mạch chạm đất cuộn dây, chạm chập vịng dây phía cuộn dây 110kV 22kV cố thùng dầu 50: Bảo vệ dự phòng cho 87T, cắt nhanh cho cuộn dây 110kV chống cố có dịng lớn 51: Bảo vệ dòng cực đại dự phòng, chống ngắn mạch vùng bảo vệ 51N: Bảo vệ dòng chạm đất, dự phòng cho 87N 49: Bảo vệ rơle khí (Buchholz), chống rị rỉ, cạn dầu dự phịng cho 87N 3.5 Ngun lí loại bảo vệ 3.5.1 Những yêu cầu thiết bị BVRL Để thực chức nhiệm vụ quan trọng mình, BVRL phải thỏa mãn yêu cầu sau đây: Tác động nhanh, chọn lọc, nhạy, tin cậy, độc lập an toàn, đơn giản kinh tế Tác động nhanh: hệ thống bảo vệ tác động nhanh tốt nhằm loại trừ cố cách nhanh nhất, giảm mức độ hư hỏng thiết bị Chọn lọc: Các bảo vệ cần phải phát loại trừ phần tử hệ cố khỏi hệ thống Độ nhạy: Các bảo vệ cần đảm bảo hệ số độ nhạy không thấp 1,5, bảo vệ phụ (dự phịng) có độ nhạy khơng thấp 1,2 Độ tin cậy: Khả bảo vệ làm việc có cố xảy phạm vi xác định nhiệm vụ bảo vệ, không tác động nhầm cố xảy phạm vi bảo vệ xác định - Độc lập an toàn: + Cuộn dây rơle độc lập với mạch động lực điểm cố +Nguồn thao tác độc lập với lưới - Đơn giản kinh tế: + Sơ đồ kết nối rõ ràng + Sử dụng rơle mà đảm bảo yêu cầu 3.5.2.Bảo vệ so lệch dòng điện _87 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ: Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện - Khi làm việc bình thường ngắn mạch ngồi N2, dòng I1S I2S phương, chiều độ lớn: Dòng điện làm việc (IOp): ISL I I1S I2S Dòng điện hãm (IRes): I H I1S I 2S 2I1S Khi ISL I H rơle khơng tác động - Khi ngắn mạch vùng bảo vệ (tại N1) dịng phía (I2S) thay đổi chiều lẫn trị số Dòng điện làm việc (IOp): ISL I I1S I2S 2I 2S Dòng điện hãm (IRes): I H I1S I 2S 2I1S Khi ISL I H rơle tác động Ta có độ dốc đường đặc tính là: SL ISL 100% IH Đường đặc tính bảo vệ thể hình: Hình 3.2 Đường đặc tính bảo vệ so lệch 87 Đối với máy biến áp thành phần sóng hài bậc cao (bậc bậc 5) tách để tăng cường hãm nhằm tránh tác động nhầm bảo vệ đóng cắt máy biến áp khơng tải, máy biến áp bị kích thích ngắn mạch ngồi Do dịng điện từ hố xung kích, xuất cắt máy biến áp không tải chứa phân lượng lớn hài bậc cao (bậc 2) đạt đến trị số cực đại khoảng 20% 30% trị số dòng cố Cịn máy biến áp q kích thích thành phần hài bậc tăng lên đột ngột Bảo vệ 87B Để khắc phục dịng khơng cân lớn bảo vệ so lệch góp dùng rơle dịng điện ta dùng rơle so lệch có hãm Loại rơle cung cấp đại lượng hãm thích hợp để khống chế dịng khơng cân ngắn mạch ngồi có dịng khơng cân lớn Dòng điện so lệch ISL(dòng làm việc): ISL = Ilv = I1S – I2S Dòng điện hãm: IH = K.( I1S + I2S) Với K hệ số hãm (K IH 3.5.3 Bảo vệ dòng cắt nhanh (50) dòng trễ thời gian (51) Sơ đồ nguyên lí bảo vệ: Hình 3.3 Sơ đồ ngun lí bảo vệ 50, 51 Quá dòng tượng dòng qua phần tử tăng lên vượt giá trị lâu dài cho phép xuất có cố ngắn mạch tải - Khi làm việc bình thường dịng qua rơ le có giá trị nhỏ giá trị dòng khởi động (Ikđ) rơle, rơ le khơng làm việc - Khi có cố phạm vi bảo vệ rơle, dòng qua rơle tăng lên, dòng vượt dòng khởi động rơle tác động - Đối với rơle dòng điện cắt nhanh: dòng điện Ikđbv qua bảo vệ tăng đến I > Ikđbv, bảo vệ tác động cắt máy cắt tức thời với thời gian t 0s - Đối với rơ le dòng điện có thời gian: dịng điện qua bảo vệ (I) tăng đến I > Ikđbv bảo vệ hoạt động người ta khống chế thời gian đưa tín hiệu cắt máy cắt - Dịng khởi động rơ le chỉnh định theo biểu thức sau: INmin > Ikđ = kdt Ilvmax Trong đó: Ilvmax: dịng làm việc max cho phép phần tử bảo vệ INmin: dòng ngắn mạch qua bảo vệ đảm bảo cho bảo vệ tác động kdt = 1,5÷4 Bảo vệ 50 Yêu cầu: - Không làm việc với cố cuối vùng bảo vệ - Cắt tức thời đối tượng bị cố khỏi mạng điện dòng điện ngắn mạch lớn xẩy cuối vùng bảo vệ - Tác động với nhiều loại cố có thể, phải chọn lọc Nguyên tắc tác động: đo lường dòng điện dư (dòng điện ngắn mạch) đầu đối tượng bảo vệ Bảo vệ tác động dòng điện dư lớn dòng khởi động bảo vệ Đặc điểm: - Làm việc dòng điện qua chỗ đặt bảo vệ lớn dòng đặt trước - Chỉ bảo vệ phần đối tượng - Thời gian làm việc cố định (nhỏ 0,1 giây) - Dòng khởi động bảo vệ 50: Trong đó: Ikđ = Iđặt = kdt IN1max Kdt: = 1,2 ÷ 1,3 hệ số dự trữ IN1max: dịng điện ngắn mạch lớn góp Bảo vệ 51 Yêu cầu: - Cắt đối tượng bị cố khỏi mạng điện sau khoảng thời gian trễ - Tác động với nhiều loại cố có thể, phải chọn lọc - Khơng làm việc với dịng điện khởi động tải, dòng cho phép, dòng xung, … Nguyên tắc tác động: làm việc dòng điện qua chỗ đặt bảo vệ lớn dòng đặt trước Đặc điểm: - Tác động với dòng điện ngắn mạch lớn dòng tải cực đại - Thường phối hợp với bảo vệ q dịng lân cận cầu chì - Dịng khởi động bảo vệ 51: Ikđ = IH = kdt Ilvmax Với Ilvmax la dòng làm việc max cho phép phần tử bảo vệ điều kiện làm việc bình thường Với bảo vệ cho máy biến áp phải quy đổi dịng điện ngắn mạch phía thứ cấp phía sơ cấp 3.5.4 Bảo vệ dòng chạm đất (51N) - Làm việc dựa dòng điện dư (Io) hệ thống pha đo - Làm việc độc lập với dòng tải kể tải không cân pha - Tác động với dòng điện chạm đất nhỏ (dòng điện dung), dòng điện ngắn mạch chạm đất pha pha - Dòng khởi động rơ le chỉnh định theo biểu thức sau: Ikđ = kdt Imax 1,3IRmax ≤ Ikđ ≤ 0,7IEmin Trong đó: kdt = 0,3÷0,4 hệ số dự trữ Imax : dịng điện tồn tải IRmax: dịng điện dư cho phép cực đại điều kiện làm việc IEmin: dòng điện chạm đất dư nhỏ mà rơle giải trừ 3.5.5 Bảo vệ chống tải (49) Quá tải làm tăng nhiệt độ máy biến áp Nếu mức tải cao kéo dài máy biến áp bị tăng nhiệt độ mức cho phép, tuổi thọ máy biến áp bị suy giảm nhanh chóng Để bảo vệ chống tải máy biến áp có cơng suất bé sử dụng bảovệ q dịng thơng thường ,tuy nhiên rơle q dịng khơng thể phản ánh chế độ mang tải máy biến áp trước xảy tải Vì máy biến áp cơng suất lớn người ta sử dụng nguyên lý hình ảnh nhiệt để thực bảo vệ chống tải Bảo vệ loại phản ánh mức tăng nhiệt độ điểm kiểm tra khác máy biến áp tuỳ theo mức tăng nhiệt độ mà có nhiều cấp tác động khác : cảnh báo, khởi động mức làm mát tăng tốc độ tuần hoàn khơng khí dầu, giảm tải máy biến áp Nếu cấp tác động không mang loại hiệu nhiệt độ máy biến áp vượt giới hạn cho phép kéo dài thời gian qui định máy biến áp cắt khái hệ thống 3.5.6 Bảo vệ rơle (96B) Rơle hoạt động dựa vào bốc dầu máy biến áp bị cố mức độ hạ thấp dầu q mức cho phép Hình 3.4 Ngun lí cấu tạo (a) vị trí bố trí rơle MBA (b) Rơle khí đặt đoạn ống nối từ thùng dầu đến bình dãn dầu cảu MBA Rơle có hai cấp tác động gồm có hai phao kim loại mang bầu thủy tinh có tiếp điểm thủy ngân hay tiếp điểm từ Ở chế độ làm việc bình thường bình đầy dầu, phao lơ lửng dầu, tiếp điểm rơle trạng thái hở Khi khí bốc yếu (ví dụ dầu nóng q tải), khí tập trung lên phía bình rơle đẩy phao số cuống, rơle gửi tín hiệu cấp cảnh báo Nếu khí bốc mạnh (chẳng hạn ngắn mạch cuộn dây MBA đặt thùng dầu) luồng khí di chuyển từ thùng dầu lên bình dãn dầu dẩy phao số xuống gửi tín hiệu cắt máy cắt MBA Một van thử lắp rơle Khi thử nghiệm rơle, lắp máy bơm khơng khí nén vào đầu van thử Mở khóa van, khơng khí nén bên rơle phao hạ xuống dóng tiếp điểm Một nút nhấn thử để kiểm tra làm việc phao Khi nhấn nút thử đến nửa hành trình, tác động khí cho phao hạ xuống (lúc phao nâng lên rơle chứa đầy dầu) đóng tiếp điểm báo hiệu (cấp 1) phao Tiếp tục nhấn nút thử đến cuối hành trình, tác động khí cho phao bị hạ xuống (do phao hạ xuống rồi) đóng tiếp điểm mở máy cắt (cấp 2) phao Dựa vào thành phần khối lượng sinh người ta xác định tính chất mức độ cố Do rơle cịn có thêm van để lấy hỗn hợp khí sinh nhằm phục vụ cho việc phân tích cố Rơle tác động chậm thowig gian làm việc tối thiểu 0,1s; trung bình bà 0,2s ... từ trạm biến áp 220kV i0 (%) 1.2.2 Tính tốn thơng số cân thiết sơ đồ - Sơ đồ thay Kí hiệu Sơ đồ thay X N ~ - Điện trở máy biến áp Từ thơng số máy biến áp cho trước ta tính tổng trở máy biến áp. .. MBA giảm áp để cung cấp cho phụ tải phía hạ áp trạm có điện áp 24.5 kV 1.2 Tính tốn thơng số trạm biến áp 1.2.1 Tính tốn thơng số máy biến áp Kí hiệu Sơ đồ thay Thông số máy biến áp: Bảng 1.1:... biến áp Máy biến áp sơ đồ bảo vệ gồm hai máy biến áp cuộn dây có: - Cơng suất máy: Sđm = 40 MVA - Tỷ số biến đổi điện áp: 115/23 kV - Tổ đấu dây: Y/∆ - Vị trí: máy biến áp trạm biến áp phân phối