giao trinh bao ve role va tu dong hoa 4762

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM Chương KHOA ĐIỆN KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1 NHIỆM VỤ CỦA BẢO VỆ Trong trình vận hành hệ thống điện xuất trình trạng cố chế độ làm việc không bình thường phần tử Phần lớn cố thường kèm theo tượng dòng điện tăng cao điện áp giảm thấp Các thiết bị có dòng điện tăng cao chạy qua bị đốt nóng mức cho phép dẫn đến hư hỏng Khi điện áp giảm thấp hộ tiêu thụ làm việc bình thường, tính ổn định máy phát làm việc song song toàn hệ thống bị giảm Các chế độ làm việc không bình thường làm cho áp, dòng tần số lệch khỏi giới hạn cho phép để kéo dài trình trạng xuất cố Có thể nói, cố làm rối loạn hoạt động bình thường hệ thống điện nói chung hộ tiêu thụ điện nói riêng Chế độ làm việc không bình thường có nguy xuất cố làm giảm tuổi thọ máy móc thiếc bị Muốn trì hoạt động bình thường hệ thống hộ tiêu thụ điện xuất cố cần phát nhanh tốt chỗ cố để cách ly khỏi phần tử không bị hư hỏng, có phần tử lại trì hoạt động bình thường, đồng thời giảm mức độ hư hỏng cố Như có thiết bị tự động bảo vệ thực tốt yêu cầu nêu Các thiết bị hợp thành hệ thống bảo vệ Các mạng điện đại làm việc thiếu hệ thống bảo vệ, theo dõi liên tục trình trạng làm việc tất phần tử hệ thống điện ♣ Khi xuất cố, bảo vệ phát cho tín hiệu cắt phần tử hư hỏng thông qua máy cắt điện (MC) ♣Khi xuất chế độ làm việc không bình thường, bảo vệ phát tuỳ thuộc theo yêu cầu tác động để khôi phục chế độ làm việc bình thường báo tín hiệu cho nhân viên trực Hệ thống bảo vệ tổ hợp phần tử rơle, nên gọi bảo vệ rơle 1.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG BẢO VỆ 1.2.1 Các yêu cầu chống ngắn mạch a) Tính chọn lọc Khả bảo vệ cắt phần tử bị cố cố xảy gọi tính chọn lọc Đối với ví dụ hình 1.1, yêu cầu thực sau: Khi ngắn mạch (NM) điểm N1, máy cắt 3(MC3 ) máy cắt gần chỗ cố cắt ra, nhờ phụ tải không nối vào đường dây hư hỏng nhận điện Khi ngắn mạch điểm N2 đường dây cố II cắt từ GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN hai phía nhờ MC1 MC2, đường dây I làm việc, toàn hộ tiêu thụ nhận điện Yêu cầu tác động chọn lọc yêu cầu để đảm bảo cung cấp điện an toàn cho hộ tiêu thụ điện Nếu bảo vệ tác động không chọn lọc cố lan rộng Hình 1.1 Cắt chọn lọc phần tử bị hư hỏng NM mạng điện b) Tác động nhanh Tính tác động nhanh bảo vệ yêu cầu quan trọng có ngắn mạch bên thiết bị Bảo vệ tác động nhanh thì: ♣ Đảm bảo tính ổn định làm việc song song máy phát hệ thống, làm giảm ảnh hưởng điện áp thấp lên phụ tải ♣ Giảm tác hại dòng ngắn mạch tới thiết bị ♣ Giảm xác suất dẫn đến hư hỏng nặng ♣ Nâng cao hiệu thiết bị tự đóng lại Thời gian cắt hư hỏng t bao gồm thời gian tác động bảo vệ (tbv ) thời gian cắt máy cắt (tmc ), tmc số máy cắt t= tbv + tmc Đối với hệ thống điện đại, thời gian cắt NM lớn cho phép theo yêu cầu đảm bảo tính ổn định nhỏ Ví dụ đường dây tải điện 300 ÷ 500 kV, cần phải cắt cố vòng 0.1 ÷ 0.12 giây (s) sau NM xuất hiện, mạng từ 110 ÷ 220 kV vòng 0.15÷ 0.3s Muốn giảm thời gian cắt NM cần giảm thời gian tác động bảo vệ thời gian cắt máy cắt Hiện dùng phổ biến MC có tmc = 0.15 ÷ 0.06 s Nếu cần cắt NM với thời gian t = 0.12 s MC có tmc = 0.08 s thời gian tác động bảo vệ không vựơt 0.04s (2 chu kỳ sóng dòng điện có tần số 50Hz) Bảo vệ có tác động 0.1s xếp vào loại tác động nhanh Loại bảo vệ tác động nhanh đại có tbv = 0.01 ÷ 0.04s ♣ Việc chế tạo bảo vệ vừa có tác động nhanh, vừa có tính chọn lọc vấn đề khó Các bảo vệ phức tạp đắt tiền Để đơn giản, thực GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN cắt nhanh NM không chọn lọc, sau dùng thiết bị tự đóng lại phần bị cắt không chọn lọc c) Độ nhạy Trên hình 1.1 ta thấy bảo vệ cần tác động cố xảy vùng bảo vệ (để bảo đảm vừa có bảo vệ vừa có bảo vệ dự trữ chỗ) Ví dụ bảo vệ cần tác động NM xảy đoạn DE Ngoài bảo vệ cần tác động cố xảy đoạn BC bào vệ (bảo vệ gọi bảo vệ dự trữ cho bảo vệ 3) Điều cần thiết để dự phòng trường hợp NM đoạn BC mà BV3 MC3 không làm việc Tác động BV đoạn gọi dự phòng xa Mỗi bảo vệ cần tác động không với trường hợp NM trực tiếp mà NM qua điện trở trung gian hồ quang điện Ngoài tác động NM xảy lúc hệ thống làm việc chế độ cực tiểu (ở chế độ này, số nguồn cắt dòng NM có gía trị nhỏ) Độ nhạy bảo vệ thường đánh giá hệ số nhạy knh Đối với bảo vệ cực đại tác động, đại lượng theo dõi tăng có cố hư hỏng (ví dụ dòng điện) knh xác định: k nh = I N I kdbv với INmin – dòng NM nhỏ nhất; Ikdbv – giá trị dòng nhỏ mà BV tác động Đối với bảo vệ cực tiểu tác động đại lượng theo dõi giảm hư hỏng (ví dụ điện áp cực tiểu) hệ số knh xác định ngược lại trị số điện áp khởi động chia cho điện áp dư lại lớn hư hỏng Bảo vệ cần có độ nhạy cho tác động chắn NM qua điện trở hồ quang cuối vùng giao bảo vệ chế độ cực tiểu hệ thống d) Độ tin cậy Độ tin cậy thể yêu cầu bảo vệ phải tác động chắn NM xảy vùng giao bảo vệ không tác động chế độ mà nhiệm vụ tác động Đây yêu cầu quan trọng Một bảo vệ không tác động tác động nhầm dẫn đến hậu số phụ tải bị điện nhiều làm cho cố lan tràn Ví dụ NM điểm N2 hình 1.1 mà bảo vệ không tác động cắt MC1 MC2 bảo vệ dự phòng xa cắt nguồn II MC4, MC5 trạm B bảo vệ không tin cậy, làm điện nhiều gây thiệt hại cho kinh tế ♣ Để bảo vệ có độ tin cậy cao cần dùng sơ đồ đơn giản, giảm số rơle tiếp xúc, cấu tạo đơn giản, chế độ lắp ráp đảm bảo chất lượng, đồng thời kiểm tra thường xuyên trình vận hành 1.2.2 Yêu cầu bảo vệ chống chế độ làm việc không bình thường GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN Tương tự bảo vệ chống NM, bảo vệ cần tác động chọn lọc, nhạy tin cậy Yêu cầu tác động nhanh không đề Thời gian tác động bảo vệ loại xác định theo tính chất hậu chế độ làm việc không bình thường Thông thường chế độ xảy chốc lát tự tiêu tán, ví dụ tượng tải ngắn hạn khởi động động không đồng Trường hợp cắt làm phụ tải điện Trong nhiều trường hợp, nhân viên vận hành có nhiệm vụ loại trừ chế độ không bình thường cần yêu cầu bảo vê báo tín hiệu 1.3 CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ Trong trường hợp tổng quát, sơ đồ bảo vệ gồm hai phần : phần đo lường phần lôgic (hình 1.2) Phần đo lường(PĐL) liên tục thu nhập tin tức tình trạng phần tử bảo vệ, ghi nhận xuất cố tình trạng làm việc không bình thường đồng thời truyền tín hiệu đến phần lôgic PĐL nhận thông tin đối tượng bảo vệ qua biến đổi đo lường sơ cấp máy biến dòng (BI)và máy biến điện áp (BU) - Phần lôgic tiếp nhận tín hiệu từ PĐL Nếu giá trị, thứ tự tổng hợp tín hiệu phù hợp với chương trình định trước phát tín hiệu điều khiển cần thiếc (cắt MC báo tín hiệu ) qua phận thực 1.3.1 Đo lường sơ cấp Máy biến dòng (BI), máy biến điện áp (BU) dùng để: - Giảm dòng điện điện áp đối tượng bảo vệ đến giá trị thấp đủ để hệ thống bảo vệ làm việc an toàn (dóng thứ cấp BI định mức 5A 1A, áp thứ cấp BU định mức 100V 120V) - Cách ly bảo vệ với đối tượng bảo vệ - GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN - Cho phép dòng áp chuẩn thích ứng với hệ thống bảo vệ Tổng trở thứ cấp BI thấp , ngược lại tổng trở BU cao Lõi BI chế tạo thép hay khe hở không khí, BI có lõi thép có công suất lớn có nhiều sai số chế độ làm việc bình thường hay độ BI có lõi không khí có công suất thấp thường không đủ cho rơle, vi mạch Chúng có đặc tính làm việc tuyến tính sai số chế độ độ Tiêu chuẩn chọn tỉ số BI theo dòng điện tải cực đại Các đối tượng bảo vệ có điện cao, sử dụng BU qua chia điện tụ điện, để điện BU 10% điện hệ thống (hình 1.3) U ht C1 L1 C2 U2 UT UT =(Uht C1)/(C1+C2) Uht –điện hệ thống C1,C2 –điện dung phân L1 – kháng trở UT – điện thứ cấp BU Hình 1.3 Mạch phân tụ điện MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN (ký hiệu BI, TI ,CT) Tỉ số biến đổi dòng điện BI theo lý thuyết nghịch với số vòng cuộn sơ cấp thứ cấp BI Nhưng thực tế dòng thứ cấp xác định : NI.IT =IS -Iµ Trong : IT , IS , Iµ dòng điện thứ cấp, dòng điện sơ cấp dòng điện từ hoá NI : hệ số biến đổi dòng điện Dòng từ hoá tỉ lệ với tổng trở mạch thứ cấp, sai số BI tỉ lệ với tổng trở thứ cấp (phụ tải BI) Các BI đảm bảo độ xác chúng làm việc tình trạng gần với tình trạng nối tắt phía thứ cấp BI, nghóa phụ tải thứ cấp BI bé lúc dòng từ hoá (Iµ ) bé Ví dụ, phụ tải 30VA dòng điện định mức 5A, ta có điện thứ cấp UT = 6V Khi điện trở phụ tải thay đổi phạm vi giới hạn, dòng điện thứ cấp IT thực tế không biến đổi Iµ bé so với dòng điện sơ cấp IS Vì phụ tải BI luôn nối tiếp, khác với phụ tải BU luôn ghép song song Nối tắt thứ cấp trường hợp làm việc bình thường BI Không cho GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA ĐIỆN ANH VIỆC ĐỐI CHIẾU VIẾT TẮT ACB ACR ADC AFC AGC TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT Air circuit breakers Automatic circuit recloser Analog digital converter Automatic frequency control Automatic generation control ATS Automatic transfer switch AVR Automatic voltage regulator Máy cắt không khí Máy cắt tự đóng lại Bộ biết đổi tương tự _số Điều khiển tần số tự động Đk phân phối công suất tự động Thiết bị chuyển nguồn tự động Bộ điều chỉnh điện áp tự động Sơ đồ tự đóng lại tự động máy cắt Hệ thống thu thập liệu Máy cắt chống dòng rò ARS CB DAS ELCB Autoreclosing schemes circuit breakers Data acquisition systems Earth leakage circuit breakers FCO Fusse cut out Cầu chì tự rơi PT Potential transformers Máy biến điện áp CT Current transformers Máy biến dòng điện PLC Programmable logic controller OCB Oil circuit breakers Máy cắt dầu EHV Extra high voltage Siêu cao áp Instantaneous overcurrent protection : bảo vệ dòng cắt nhanh Maximum overcurrent protection: bảo vệ dòng cực đại Back-up protection:bảo vệ dự trữ Differentical protection: bảo vệ so lệch Transverse Differentical protection:bảo vệ so lệch ngang GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 163 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM KHOA ĐIỆN Longitudinal Differentical protection: bảo vệ so lệch dọc Directional protection: bảo vệ có hướng Tài liệu tham khảo Bảo vệ rơle tự động hoá hệ thống điện-Ts NGUYỄN HOÀNG VIỆT Tự động hoá hệ thống điện – IA-D BARKAN 1981 Power system protection and switchgear- Badri Ram-1995 GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 164