Đang tải... (xem toàn văn)
89 Chương 4 CÁC HÌNH THỨC BẢO VỆ KHÁC 4 1 Bảo vệ khoảng cách 4 1 1 Nguyên lý tác động Một trong những nguyên lý bảo vệ có tính chọn lọc cao là dựa trên đặc điểm phân bố điện áp khi ngắn mạch Điện áp t[.]
Chương CÁC HÌNH THỨC BẢO VỆ KHÁC 4.1 Bảo vệ khoảng cách 4.1.1 Nguyên lý tác động Một ngun lý bảo vệ có tính chọn lọc cao dựa đặc điểm phân bố điện áp ngắn mạch Điện áp điểm ngắn mạch N1 không tăng dần xa điểm ngắn mạch Nếu đo tỷ số U/IN biết tổng trở ngắn mạch, có nghĩa tổng trở ngắn mạch tỷ lệ khoảng cách đến điểm ngắn mạch Loại bảo vệ thực theo nguyên lý xác định khoảng cách từ nơi đặt bảo vệ đến điểm ngắn mạch gọi bảo vệ khoảng cách (BVKC) Thời gian trễ bảo vệ phụ thuộc vào khoảng cách lN, tăng dần với lN, có nghĩa bảo vệ đặt gần điểm ngắn mạch tác động trước, bảo vệ đặt xa tác động sau, điều cho phép trì chọn lọc bảo vệ mạng điện có cấu trúc Sơ đồ nguyên lý bảo vệ khoảng cách bố trí hình 4.1 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ khoảng cách Cơ cấu chủ yếu bảo vệ khoảng cách rơle khoảng cách hay cịn gọi rơle tổng trở, phản ứng theo tỷ lệ áp dòng chạy qua cuộn dây Trên sơ đồ (Hình 4.1) giả sử ngắn mạch xảy điểm N1 điện áp dư mạng U điểm ngắn mạch tăng dần phía nguồn, bảo vệ khoảng cách lN so với điểm ngắn mạch có giá trị điện áp pha là: 89 U I(3) N Z0 l N (4.1) Trong đó: I(3) N - dịng điện ngắn mạch ba pha; Z0 - suất tổng trở đơn vị chiều dài đường dây; lN - khoảng cách từ nguồn đến điểm ngăn mạch Điện áp đưa đến rơle UR U I(3) Z l N N kU kU (4.2) Trong đó: kU - hệ số biến áp Dòng điện đưa đến rơle IR I(3) N ki (4.3) Trong đó: ki - hệ số biến dòng Như tổng trở giả tưởng hay tổng trở ảo cực rơle là: ZR UR I(3) Z l k Z l k N (3)N i N i IR k U I N kU (4.4) Từ biểu thức (4.4) cho thấy ZR không phụ thuộc vào giá trị dòng áp mà xác định khoảng cách đến điểm ngắn mạch Trên sơ đồ hình 4.1 ngắn mạch xảy điểm N1 trước hết bảo vệ tác động, bảo vệ từ chối tác động lý bảo vệ tác động 4.1.2 Những phận bảo vệ khoảng cách tác động tương hỗ chúng Bộ phận khởi động làm nhiệm vụ bảo vệ xảy cố ngắn mạch: Thường dùng rơle dòng điện cực đại rơle tổng trở làm nhiệm vụ khởi động; Cơ cấu khởi động làm nhiệm vụ đo khoảng từ nơi đặt thiết bị bảo vệ đến nơi xảy ngắn mạch; Bộ phận tạo thời gian làm việc, trì khoảng thời gian trễ cho bảo vệ 90 Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý pha bảo vệ khoảng cách Bộ phận xác định chiều công suất xác định cho mạng điện kín làm nhiệm vụ ngăn chặn không cho bảo vệ tác động chiều công suất ngắn mạch từ đường dây vào Người ta thường dùng rơle hướng công suất làm nhiệm vụ xác định chiều công suất Sau hình 4.2, xét ví dụ bảo vệ khoảng cách có đặc tính thời gian ba cấp: Cấp I: Khi ngắn mạch xảy vùng 1, rơle RI; RZ1; RG; TH làm việc với thời gian t1 khơng lớn gửi tín hiệu cắt máy cắt MC Cấp II: Nếu ngắn mạch vùng thứ xa hơn, rơle RI; RZ2; Rt1; RG; TH làm việc với thời gian t2 gửi tín hiệu cắt máy cắt MC Cấp III: Nếu ngắn mạch vùng thứ 3, rơle RI; Rt2; RG; TH làm việc với thời gian t3 gửi tín hiệu cắt máy cắt MC Các rơle tổng trở khơng kiểm sốt vùng thứ bảo vệ trường hợp làm việc bảo vệ theo chiều dịng điện 4.1.3 Đặc tính thời gian làm việc vùng tác động bảo vệ khoảng cách 4.1.3.1 Đặc tính thời gian Đặc tính thời gian bảo vệ khoảng cách phụ thuộc thời gian tác động khoảng cách đến điểm ngắn mạch Hiện người ta thường dùng loại bảo vệ khoảng cách có đặc tính thời gian cấp số lượng vùng bảo vệ cấp thời gian thường Chiều dài vùng bảo vệ thời gian vùng điều chỉnh 91 Hình 4.3 Đặc tính thời gian bảo vệ khoảng cách Vùng bảo vệ 1: Thời gian tác động t1 bé (gồm thời gian làm việc thân rơle máy cắt), chiếm 8085% chiều dài đoạn dây để bảo vệ tác động chọn lọc ngắn mạch đoạn đường dây sau Vùng bảo vệ 2: Thời gian tác động t2, chiếm khoảng 3040% chiều dài đoạn dây sau (để phối hợp với vùng thứ đoạn chọn lọc) t2= t1+ t Vùng bảo vệ 3: Thời gian tác động t3 dùng làm bảo vệ dự trữ cho đoạn bọc lấy toàn đoạn t3= t2+ t 4.1.3.2 Vùng tác động bảo vệ khoảng cách ba cấp Bảo vệ khoảng cách ba cấp dạng bảo vệ thường dùng đường dây Các vùng bảo vệ cấp cấp thiết lập theo hiệu chỉnh rơle tổng trở với điều kiện tổng trở giả tưởng cực rơle nhỏ tổng trở đường dây bảo vệ ZR< Zdd Nguyên tắc xây dựng vùng bảo vệ thể hình 4.4 Trong vùng rơle tác động tức thời khơng có thời gian trễ để đảm bảo điều kiện làm việc chọn lọc bảo vệ tổng trở khởi động bảo vệ vùng phải nhỏ tổng trở đoạn dây bảo vệ: ZIA ZAB ZIA K1.ZAB (4.5) Trong đó: K1- hệ số dự trữ kể đến tác động thiếu xác rơle ảnh hưởng điện trở độ nơi ngắn mạch, thường có giá trị khoảng 0,8 0,85 ZAB - tổng trở đoạn dây AB 92 Hình 4.4 Vùng tác động bảo vệ khoảng cách Trên hình 4.4 vùng bảo vệ đường dây AB đường dây BC phủ phần chiều dài đường dây Bảo vệ cấp đường dây AB đường dây BC có thời gian trễ (t2.A= t2.B) để đảm bảo chọn lọc cần phải có kết hợp bảo vệ theo điều kiện khởi động là: ZIIA K (ZAB K1.ZBC ) (4.6) Trong đó: ZIIA - Tổng trở khởi động bảo vệ cấp đường dây AB; ZBC- Tổng trở đường dây BC liền sau đường dây AB; K2- hệ số dự trữ lấy khoảng 0,70,8 Trong trường hợp liền sau đoạn AB có nhiều nhánh dây khác ZBC lấy giá trị nhỏ số tổng trở nhánh Ngoài giá trị tổng trở khởi động vùng xác định theo biểu thức sau: ZIIA Zmin 1 (4.7) Trong đó: Zmin - tổng trở nhỏ từ điểm đặt bảo vệ A đến điểm cuối mạng điện; - hệ số tính đến sai số rơle khoảng cách, thường lấy giá trị khoảng = (0,050,1); - hệ số tính đến sai số máy biến dòng máy biến áp đo lường, thường lấy 0,1 93 Vùng bảo vệ cấp bao trùm phần lại đường dây ĐD1 (1520)% (3040)% chiều dài đoạn dây Tính tương tự tổng trở khởi động vùng là: ZIII A K Z AB K (Z BC K1.ZCD ) (4.8) Ngoài tổng trở khởi động vùng xác định theo biểu thức: ZIII A k at ZAB k at 1 II ZB kP (4.9) Trong đó: - hệ số tính đến khoảng an toàn vùng biên, thường lấy 0,1; kat- hệ số an toàn, thường lấy 1,2; kP- hệ số phân dịng, tính đến ảnh hưởng phụ tải nhánh dây; Z IIB - tổng trở khởi động vùng bảo vệ B Giá trị tổng trở khởi động rơle vùng bảo vệ A: ZIR.A ZIA ki k k1.ZAB i ku ku (4.10) Trong đó: ZAB- tổng trở đường dây Ab cần bảo vệ; Căn vào giá trị dòng khởi động rơle ZIR.A ta chọn nấc chỉnh định gần phía Z dI A xác định tổng trở khởi động thực tế bảo vệ khoảng cách: I Z Ikd.A Zd.A nu ni (4.11) Hệ số nhạy rơle vùng xác định theo biểu thức: k nh ZAB 1,5 ZIkd.A (4.12) Trong đó: ZIkd.A - tổng trở khởi động bảo vệ khoảng cách Đối với vùng khác q trình tính tốn thực tương tự Với việc thực nhiều vùng bảo vệ, cho phép nâng cao độ tin cậy nhờ kết hợp hỗ trợ vùng bảo vệ Chẳng hạn có cố ngắn mạch xảy vùng đoạn dây AB (điểm N1 hình 4.4) bảo vệ vùng tác động cắt máy cắt MCA với thời gian t1.A0, lý bảo vệ vùng từ chối tác động 94 bảo vệ vùng tác động với thời gian trễ t2.A vùng lại từ chối tác động bảo vệ vùng tác động với thời gian trễ t3.A Nếu ngắn mạch xảy điểm N2 thuộc vùng ĐD2 bảo vệ vùng tác động cắt MCB với thời gian t2.B, lý mà bảo vệ vùng 2B khơng tác động bảo vệ vùng 3A tác động cắt máy cắt MCA với thời gian trễ t3A 4.1.4 Yêu cầu sơ đồ nối phận khoảng cách Để bảo vệ làm việc đúng, phận khoảng cách cần phải làm việc cách rành rọt tổng trở từ chỗ đặt rơle đến chỗ ngắn mạch ZN< Zđặt không làm việc ZN> Zđặt, tổng trở khơng phụ thuộc vào giá trị dịng điện điện áp đặt vào cực rơle Đối với rơle nối vào điện áp dòng điện điều thực đảm bảo ZR cực chúng tỷ lệ với khoảng cách đến chỗ ngắn mạch Nếu phận khoảng cách dùng để bảo vệ chống nhiều dạng ngắn mạch khác nhau, chúng cần phải làm việc độc lập với dạng ngắn mạch Khi khơng thực điều kiện bảo vệ cắt không chọn lọc vùng bảo vệ bị thu hẹp lại 4.1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhạy bảo vệ khoảng cách 4.1.5.1 Ảnh hưởng điện trở độ Điện trở độ làm tăng tổng trở đầu cực rơle làm cho điểm ngắn mạch dường lùi xa bảo vệ tác động với thời gian trễ lớn khơng tính chọn lọc Giá trị tổng trở đo đến chỗ ngắn mạch Z d' có tính đến điện trở q độ là: Z'd Zd 0,5R qd (4.13) Trong đó: Zd- tổng trở thực tế đường dây; Rqd- giá trị điện trở siêu độ (điện trở hồ quang) Sở dĩ có hệ số 0,5 điện trở độ chỗ ngắn mạch chia cho hai pha Giá trị điện trở độ thường khó xác định, thực tế người ta áp dụng số biểu thức thực nghiệm biểu thức Warringtion: 95 R qd 28700(a v.t N ) I1,4 N (4.14) Trong đó: a - khoảng cách trung bình pha, m; v- vận tốc gió cực đại tác động đến đối tượng bảo vệ, m/s; tN- thời gian cắt dòng ngắn mạch, s; IN- dòng điên ngắn mạch, A; 4.1.5.2 Ảnh hưởng dòng điện bổ sung từ trạm biến áp Trong trường hợp chỗ đặt bảo vệ điểm ngắn mạch có thêm nguồn phụ (Hình 5.5a) Điện áp cực rơle lúc là: UR= IAC.ZAC+ ICN.ZCN (4.15) Trong đó: ICN= IAC+IBC Vậy: UR= IAC.ZAC+ (IAC+IBC).ZCN (4.16) Dòng điện vào rơle trường hợp IR= IAC Hình 4.5 Sơ đồ giải thích ảnh hưởng dịng điện bổ xung bảo vệ khoảng cách Vậy tổng trở đầu cực rơle: ZR UR I Z AC BC ZCN Z AC k P Z CN (4.17) IR I AC Trong đó: kP - hệ số phân dịng kP 1 I BC 1 I AC (4.18) Như có nguồn điện bổ sung điểm ngắn mạch dường xa tổng trở đầu cực rơle lớn Trường hợp có phân dịng sơ đồ hình 4-5b: 96 Dịng điện chạy cuộn dây rơle IAC= ICN+ICM ICN= IAC- ICM (4.19) Điện áp cực rơle UR= IAC.ZAC+ ICN.ZCN= IAC.ZAC+(IAC- ICM).ZCN (4.20) Dòng vào rơle trường hợp xác định IR= IAC Vậy tổng trở đầu cực rơle ZR UR I ZAC (1 CM ).ZCN ZAC k P ZCN (4.210) IR I AC Trong hệ số phân dịng: k P ICM 1 I AC (4.22) Như điểm ngắn mạch gần rút gần lại phía đặt thiết bị bảo vệ khoảng cách 4.2 Bảo vệ rơle khí Bảo vệ rơle khí lắp đặt để bảo vệ cho máy biến áp, máy biến áp tự ngẫu, thiết bị biến đổi cuộn cản kháng làm mát dầu có bình dãn nở dầu Bảo vệ bắt buộc phải sử dụng máy biến áp có cơng suất từ 6300kVA trở lên từ 1000 ÷ 4000kVA khơng trang bị hình thức bảo vệ so lệch dọc bảo vệ cắt nhanh Đối với máy biến áp trang bị cho nội phân xưởng có cơng suất từ 630kVA trở lên bắt buộc phải trang bị hình thức bảo vệ này, khơng phụ thuộc vào hình thức bảo vệ cắt nhanh khác có hay khơng Bảo vệ rơle khí ứng dụng rộng rãi nhạy cảm với cố hỏng hóc bên thùng dầu (ngắn mạch vòng dây) sinh tia lửa điện phần tử bị nung nóng mức dẫn đến dầu bị bốc Cường độ hình thành luồng khí thành phần hóa học phụ thuộc vào đặc điểm qui mơ hỏng hóc Do cố nhẹ bảo vệ cần tác động báo tín hiệu, cố nặng truyền tín hiệu tới cắt máy cắt Sự cố hỏng hóc nguy hiểm cháy lõi thép cách điện lõi thép bị phá huỷ, dẫn đến làm tăng tổn hao sắt từ dịng điện xốy (dịng Fucault) Phần tử bảo vệ khí rơle khí mã hiệu -22 PЧЗ –66 4.3 Bảo vệ tải Q tải chế độ làm việc khơng bình thường máy biến áp động Quá tải máy biến áp tổng thể thường không ảnh hưởng đáng kể đến làm việc 97 hệ thống, khơng làm giảm áp Dịng q tải thường tăng khơng nhiều so với định mức nên cho phép tồn thời gian ngắn Theo định mức q tải 1,6.Iđm cho phép làm việc kéo dài thời gian 45 phút Quá tải máy biến áp thường đối xứng, để bảo vệ tải thường cần sử dụng rơle dòng cực đại đấu vào dòng pha đủ Bảo vệ tác động với thời gian trì báo tín hiệu cho người trực trạm biết để cắt bớt phụ tải truyền tín hiệu cắt tới cắt máy cắt Sơ đồ nguyên lý bảo vệ tải thể hình 4.6a Đối với máy biến áp cuộn dây cung cấp từ phía, bảo vệ tải cần lắp bên phía cung cấp đủ Nếu cơng suất cuộn dây khác cần phải lắp đặt thêm bảo vệ phụ bên phía cuộn dây có cơng suất nhỏ (hình 4.6b) Hình 4.6 Các sơ đồ bảo vệ tải Bảo vệ tải lắp đặt để bảo vệ máy biến áp có công suất từ 400kVA trở lên Đối với máy biến áp cuộn dây có hai cấp điện áp, bên phía hạ áp có hai cuộn dây bảo vệ lắp đặt hai phía hạ áp Thời gian tác động bảo vệ thường chọn lớn 30% thời gian khởi động tự khởi động động nhận nguồn cung cấp từ máy biến áp bảo vệ Dòng chỉnh định bảo vệ tải: 98 Icd k at Id.b k tv (4.23) I kd k at k sd Id.b k tv k I (4.24) Dòng khởi động rơle: Trong đó: kat = 1,05 – hệ số an tồn; Iđb – dòng định mức cuộn dây máy biến áp Thời gian trì tác động thường lấy từ 79s Bảo vệ khỏi tải lắp đặt để bảo vệ động truyền động cho máy mỏ khỏi bị tải khởi động hay tự khởi động kéo dài (thời gian khởi động trực tiếp thường không 20s) Bảo vệ tác động truyền tín hiệu cố q tải nhẹ xuất thời gian ngắn cho phép, truyền lệnh cắt tải nặng xuất thời gian dài mức cho phép Để bảo vệ khỏi tải sử dụng hình thức bảo vệ dịng cực đại đấu theo sơ đồ rơle có thời gian trì phụ thuộc không phụ thuộc Đối với động không đồng truyền động cho cấu phụ có thời gian khởi động tự khởi động không vượt q 13s, có tải trục thay đổi sử dụng bảo vệ có thời gian trì phụ thuộc (rơle PT-82) Trong trường hợp lại sử dụng bảo vệ có thời gian trì khơng phụ thuộc (rơle PT-40) Thời gian trì bảo vệ tải thường chọn lớn 20÷30% thời gian khởi động động Thời gian trì cần chuẩn xác lại trình vận hành hiệu chỉnh động Để bảo vệ khỏi tải thiết bị biến đổi sử dụng hình thức bảo vệ dịng cực đại theo sơ đồ rơle đấu vào pha mạng Dòng khởi động bảo vệ xác định theo biểu thức (4.25), dịng định mức (Iđ.m) giá trị nhỏ từ hai giá trị định mức trạm kéo thiết bị biến đổi quy phía cao áp Để chuyển từ dịng chỉnh lưa (Id) sang phía cao áp (I1) sử dụng công thức sau đây: 99 Ir k i U dx Id k u U1 (4.25) Trong đó: ki ku- hệ số đặc trưng cho sơ đồ thiết bị biến đổi; Udx U1- tương ứng điện áp chỉnh lưu chế độ không tải điện áp pha bên phía sơ cấp trạm chỉnh lưu; Id – giá trị trung bình dịng tải chỉnh lưu 4.4 Ví dụ tập 4.4.1 Ví dụ Hãy tính tốn bảo vệ khoảng cách cho đường dây 35kV hình vẽ Biết đoạn AC dài l1=24 km làm dây dẫn có mã hiệu AC-120; đoạn CD dài l2=35 km làm dây AC-150, dòng điện chạy đoạn dây AC IAC=185A đoạn BC IBC=124 A Giải: Trước hết vào mã hiệu dây dẫn ta tra bảng 4PL xác định giá trị điện trở, điện kháng tổng trở đoạn dây Đoạn Dây dẫn, km Suất điện trở, điện kháng, tổng dây Z, trở; /km AC AC-150 35 0,21 0,391 CD AC-120 24 0,27 0,391 0,444 15,53 0,481 11,54 Dòng điện chạy đoạn dây CD: ICD= IAC+ IBC= 124+185= 309A Chọn máy biến điện áp có Un1=35kV máy biến dịng điện có In1=400A, từ hệ số biến điện áp biến dòng điện: nu Un1 35.103 350 Un2 100 100 ni Hệ số phân dòng: k P I n1 400 80 In I BC 124 1 1,67 I AC 185 Tổng trở đường dây AD có tính đến ảnh hưởng hệ số phân dịng ZAD= ZAC+ kP.ZCD= 11,54+1,68.15,53= 37,49 Tổng trở khởi động tính toán rơle Z KdR k1.Z AD ni 80 0,85.37, 49 7, 28 nu 350 Tổng trở đặt rơle: Zd.R= 7 Tổng trở khởi động thực tế bảo vệ khoảng cách Zkd.B Zd.R nu 350 30,63 ni 80 Độ nhạy bảo vệ khoảng cách vùng k nh ZAD 37, 49 1, 224 1, Z kd.B 30,63 Vậy độ nhạy đảm bảo yêu cầu 4.4.2 Bài tập Bài tập 1: Hãy tính tốn bảo vệ khoảng cách đặt điểm A đường dây 110 kV (có xét đến điện trở độ) với sơ đồ hình vẽ Cơng suất ngắn mạch A SN.HT=1580MVA; hệ số an toàn Kat=1,2; hệ số mở máy trung bình Kmm=1,65; khoảng cách trung bình dây dẫn a=5,5 m; tốc độ gió lớn mơi trường xung quanh V=26 m/s; thời gian tác động bảo vệ nhanh t1=0,03 s, phân cấp thời gian bảo vệ t=0,4s Số liệu đoạn dây dẫn cho bảng sau: 101 Đoạn dây AB B1C B2D l, km 136 84 105 Dây dẫn ACO, 450 ACO, 300 ACO, 240 r0, /km 0,06 0,10 0,12 x0, /km 0,4 0,4 0,4 TPДH.80000/220 TPДH.63000/220 Máy biến áp Ghi chú: Bảng thơng số kỹ thuật máy biến dịng loại 4MA76 hãng SIEMENS chế tạo IS(A) 100 200 400 800 1000 1500 IT(A) 5 5 5 Bài tập 2: Hãy tính tốn bảo vệ khoảng cách cho đường dây 110kV sơ đồ hình A 110 kV MCA lAB vẽ B MCB lBC C N I Biết dòng điện chạy đường dây I=320A, suất điện trở đường dây r0=0,45/km, thời gian tác động bảo vệ vùng 0,3 s, thời gian dự trữ t=0,45 s; lAB=76km; lBC=92km Bài tập 3: Hãy tính tốn bảo vệ khoảng cách cho đường dây 22kV hình vẽ Biết đoạn AC dài l1=11,5km làm dây dẫn có mã hiệu AC-95; đoạn CD dài l2=13,2km làm dây AC-120, dòng điện chạy đoạn dây AC IAC =127A đoạn BC IBC= 96,4 A Bài tập 4: Hãy tính toán bảo vệ cho đường dây 220 kV với sơ đồ cho hình vẽ Cơng suất ngắn mạch A hệ thống SN.HT= 2140MVA; hệ số an tồn kat=1,2; hệ số mở máy trung bình kmm=1,5; khoảng cách trung bình dây dẫn a= 7m Tốc độ gió lớn mơi trường xung quanh v= m/s, thời gian 102 tác động bảo vệ nhanh t1= 0,04s; phân cấp thời gian bảo vệ t= 0,5s Số liệu đoạn dây cho bảng sau: Đoạn dây AB B1 C B2D B3 E l, km 128 86 95 135 Dây dẫn ACY,450 ACY,240 ACY,240 ACY,300 r0, /km 0,06 0,12 0,12 0,1 x0, /km 0,42 0,424 0,424 0,43 Máy biến áp TДΓ.40000/220 TДΓ.60000/220 TДΓ.70000/220 Câu hỏi ơn tập chương Câu 1: Hãy trình bày nguyên lý tác động bảo vệ khoảng cách? Câu 2: Hãy trình bày phương pháp xác định tham số vùng bảo vệ khoảng cách cấp? Câu 3: Trình bày sơ đồ thực bảo vệ khoảng cách? Câu 4: Hãy trình bày yếu tố ảnh hưởng đến độ nhạy bảo vệ khoảng cách? Câu 5: Hãy đánh giá bảo vệ khoảng cách phạm vi ứng dụng bảo vệ khoảng cách? Câu 6: Trình bày sơ đồ thực bảo vệ tải? 103 Chương TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ 5.1 Khái niệm chung Tần số nhưỡng tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng điện Tốc độ quay suất làm việc động đồng không đồng phụ thuộc vào tần số dòng xoay chiều Khi tần số giảm suất chúng bị giảm thấp Tấn số tăng cao dẫn đến tiêu hao lượng mức Do số nguyên nhân khác, tần số giữ định mức Đối với hệ thống điện Việt nam, trị số định mức tần số quy định 50Hz Độ lệch cho phép khỏi trị số định mức ± 0,1Hz Việc sản xuất tiêu thụ công suất tác dụng xảy đồng thời Vì chế độ làm việc bình thường, cơng suất PF máy phát nhà máy điện phát phải tổng công suất phụ tải tiêu thụ Ptt công suất tổn thất Pth đường dây truyền tải phần tử khác mạng điện, nghĩa tuân theo điều kiện cân công suất tác dụng: PF = Ptt + Pth = PPT (5.1) với PPT - phụ tải tổng máy phát Khi có cân cơng suất tần số giữ khơng đổi Nhưng vào thời điểm tùy thuộc số lượng hộ tiêu thụ nối vào tải chúng, phụ tải hệ thống điện liên tục thay đổi làm phá hủy cân công suất làm tần số ln biến động Để trì tần số định mức hệ thống điện yêu cầu phải thay đổi công suất tác dụng cách tương ứng kịp thời Như vấn đề điều chỉnh tần số liên quan chặt chẽ với điều chỉnh phân phối công suất tác dụng tổ máy phát nhà máy điện Tần số điều chỉnh cách thay đổi lượng nước đưa vào tuốc-bin Khi thay đổi lượng nước vào tuốc-bin, công suất tác dụng máy phát thay đổi 5.2 Điều chỉnh phân phối công suất tác dụng máy phát làm việc song song Bộ điều chỉnh tốc độ quay sơ cấp, thiết bị điều chỉnh tần số thứ cấp 104 có dạng đặc tính điều chỉnh: độc lập phụ thuộc Bộ điều chỉnh có đặc tính độc lập trì tốc độ quay n hay tần số f hệ thống không đổi phụ tải máy phát thay đổi từ không tải đến định mức Nhược điểm dạng điều chỉnh cho số máy phát làm việc song song phân phối phụ tải chúng không xác định Nếu máy phát có đặc tính điều chỉnh độc lập làm việc song song với nhau, tần số định mức máy có phụ tải định đó, cịn tần số giảm xuống điều chỉnh tác động tăng tải cho máy phát nhằm để khơi phục tần số Trong trường hợp này, máy phát tăng tải hoàn tồn tùy tiện chí máy phát có điều chỉnh nhạy nhận hết tất phần phụ tải tăng thêm, cịn máy phát khơng tăng tải, bắt đầu tăng tải phụ tải máy phát thứ đạt giá trị cực đại mà tần số không khôi phục Việc áp dụng điều chỉnh tốc độ quay có đặc tính phụ thuộc cho máy phát làm việc song song đảm bảo làm việc ổn định chúng phân phối phụ tải định trước Hệ số phụ thuộc đặc trưng cho độ dốc đặc tính điều chỉnh (hình 5.1): S f tg P (5.2) Biểu diển hệ số phụ thuộc đơn vị tương đối (đối với tần số định mức fdm công suất định mức Pdm máy phát), ta có: S* Hay S% f Pdm f dm P f Pdm 100 f dm P (5.3) (5.4) Nếu máy phát làm việc song song có đặc tính điều chỉnh phụ thuộc độ thay đổi công suất tác dụng tổng phân phối chúng tỷ lệ nghịch với hệ số phụ thuộc máy (Hình 5.2) Thay đổi độ dốc đặc tính đảm bảo phần đóng góp cần thiết máy 105 phát việc điều chỉnh phụ tải nhà máy điện Nhược điểm dạng điều chỉnh theo đặc tính phụ thuộc khơng thể trì khơng đổi tần số hệ thống f kt f dm f 1 f' P1 P2 P2' P2" P1' P1" Hình 5.1 Sự phân phối cơng suất tác dụng máy phát làm việc song song 5.3 Tự động giảm tải theo tần số (TGT) 5.3.1 Ý nghĩa nguyên tắc thực TGT Khi xảy thiếu hụt công suất tác dụng làm giảm thấp tần số hệ thống điện, cịn cơng suất tác dụng dự trữ hệ thống điều chỉnh tần số công suất xét hoạt động để trì mức tần số định trước Tuy nhiên, sau huy động toàn cơng suất tác dụng dự trữ có hệ thống điện tần số không khơi phục, biện pháp áp dụng lúc cắt bớt số phụ tải quan trọng Thao tác thực nhờ thiết bị tự động hóa có tên gọi Thiết bị tự động giảm tải theo tần số (tgt) Cần lưu ý rằng, tác động TGT luôn liên quan đến thiệt hại kinh tế Dầu vậy, TGT áp dụng rộng rãi hệ thống điện Mức độ giảm thấp tần số phụ thuộc vào lượng công suất thiếu hụt, mà cịn phụ thuộc vào tính chất phụ tải Các dụng cụ chiếu sáng thiết bị khác có phụ tải tác dụng thuộc nhóm hộ tiêu thụ có cơng suất tiêu thụ khơng phụ thuộc vào tần số, tần số giảm công suất tiêu thụ giữ khơng đổi Một nhóm hộ tiêu thụ khác động điện xoay chiều có cơng suất tiêu thụ giảm tần số giảm Phụ tải hộ tiêu thụ thuộc nhóm thứ coi có khả 106 tự điều chỉnh tần số giảm thấp đồng thời công suất tiêu thụ chúng bị giảm xuống Khi thực tự động giảm tải theo tần số cần tính đến tất trường hợp thực tế dẫn đến việc cắt cố công suất phát phân chia hệ thống điện thành phần bị thiếu hụt công suất tác dụng Công suất thiếu hụt lớn cơng suất phụ tải cần cắt lớn Để tổng công suất phụ tải bị cắt thiết bị tự động giảm tải theo tần số TGT gần với công suất tác dụng thiếu hụt, thiết bị TGT cần thực để cắt tải theo đợt, tần số khởi động đợt cắt tải khác Hình 5.2 Sự thay đổi tần số thiếu hụt công suất tác dụng I khơng có TGT II có TGT Hình 5.2 đường cong biễu diễn trình thay đổi tần số đột ngột xuất thiếu hụt công suất tác dụng Nếu hệ thống khơng có thiết bị TGT, tác dụng tự điều chỉnh phụ tải tác động điều chỉnh tốc độ quay tuốc- bin nên tần số ổn định giá trị xác lập (Đường I) Để khơi phục tần số giá trị định mức, cần cắt tải tay Q trình thay đổi tần số có thiết bị TGT diễn theo đường II Giả sử thiết bị TGT có đợt cắt tải với tần số khởi động đợt là: 48; 47,5; 47 Hz Khi tần số giảm xuống đến 48Hz (điểm 1) đợt tác động cắt phần phụ tải, nhờ giảm tốc độ giảm thấp tần số Khi tần số tiếp tục giảm xuống đến 47,5Hz (điểm 2) đợt tác động cắt thêm số phụ tải, thiếu hụt công suất tốc độ giảm 107 thấp tần số giảm nhiều Ở tần số 47 Hz (điểm 3), đợt tác động cắt công suất phụ tải đủ để chấm dứt tình trạng giảm tần số mà cịn đủ để khôi phục tần số đến hay gần đến giá trị định mức Cần lưu ý lượng công suất thiếu hụt ít, có đợt có đợt đợt tác động Ngồi đợt tác động chính, thiết bị tự động giảm tải theo tần số cần phải có đợt tác động đặc biệt để ngăn ngừa tượng “tần số treo lơ lửng” Hiện tượng sinh sau đợt tác động tần số không trở giá trị gần định mức mà trì giá trị thấp định mức Tần số khởi động đợt tác động đặc biệt vào khoảng 47,5 đến 48 Hz Tác động thiết bị TGT phải phối hợp với loại thiết bị tự động hóa khác hệ thống điện Ví dụ như, để thiết bị TGT tác động có kết quả, hộ tiêu thụ bị cắt tần số giảm thấp khơng đóng lại thiết bị TĐL TĐD 5.3.2 Ngăn ngừa TGT tác động nhầm tần số giảm ngắn hạn Khi liên lạc với hệ thống (cắt đường dây nối với hệ thống cắt máy biến áp B1 sơ đồ hình 5.4), hộ tiêu thụ điện nối vào phân đoạn I góp hạ áp trạm bị điện Sau thời gian ngắn nhờ tác động thiết bị tự động hóa TĐL đường dây TĐD máy cắt phân đoạn, nguồn cung cấp lại khôi phục cho hộ tiêu thụ Tuy nhiên, khoảng thời gian hộ tiêu thụ trạm bị cắt tác động nhầm thiết bị TGT Tình xảy sau nguồn cung cấp, điện áp góp trạm có máy bù đồng động không bị mà trì thời gian qn tính Các động khơng đồng trì điện áp góp trạm vào khoảng 40 ÷ 50% điện áp định mức vịng giây, máy bù động đồng trì điện áp cao khoảng vài giây Tốc độ quay máy bù động đồng lúc bị giảm thấp, nên tần số điện áp trì bị giảm xuống TGT nối vào điện áp tác động nhầm cắt hộ tiêu thụ trước TĐL TĐD kịp tác động 108 ... thiết bị bảo vệ khoảng cách 4 .2 Bảo vệ r? ?le khí Bảo vệ r? ?le khí lắp đặt để bảo vệ cho máy biến áp, máy biến áp tự ngẫu, thiết bị biến đổi cuộn cản kháng làm mát dầu có bình dãn nở dầu Bảo vệ bắt... trễ t2.A vùng lại từ chối tác động bảo vệ vùng tác động với thời gian trễ t3.A Nếu ngắn mạch xảy điểm N2 thuộc vùng ĐD2 bảo vệ vùng tác động cắt MCB với thời gian t2.B, lý mà bảo vệ vùng 2B khơng... lọc) t2= t1+ t Vùng bảo vệ 3: Thời gian tác động t3 dùng làm bảo vệ dự trữ cho đoạn bọc lấy toàn đoạn t3= t2+ t 4.1.3 .2 Vùng tác động bảo vệ khoảng cách ba cấp Bảo vệ khoảng cách ba cấp dạng bảo