Nghiên cứu xây dựng mô hình hệthống bảo vệ máy biến áp

Sự cố xảy ra với máy biến áp rất đa dạng : sét đánh, quá áp, quá dòng, ngắnmạch, rò dầu máy biến áp… Vì vậy trạm biến áp cần có hệ thống bảo vệ tự động tácđộng nhanh chóng và chính xác n

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất

kỳ công trình nào khác.

Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ

rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày tháng năm 2011

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Vũ Quang Hòa

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến Tiến sỹ Ngô Trí Dương đã dành rất nhiềuthời gian và tâm huyết hướng dẫn nghiên cứu và giúp tôi hoàn thành luận văn tốtnghiệp này.

Nhân đây, tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Nôngnghiệp Hà Nội cùng quý thầy cô trong khoa Cơ điện đã tạo rất nhiều điều kiện để tôihọc tập và hoàn thành khóa học

Đồng thời, tôi cũng xin cảm ơn các anh chị ở chi nhánh lưới điện cao thế TháiBình đã tạo điều kiện cho tôi điều tra khảo sát để có dữ liệu viết luận văn

Mặc dù tôi đã có nhiều cố gắng hoàn thiện luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình vànăng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhậnđược ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn

Hà Nội, ngày tháng năm 2011

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Vũ Quang Hòa

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

LỜI MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Hệ thống điện là một tập hợp của nhiều phần tử gồm các nhà máy điện, máybiến áp truyền tải phân phối điện, các lưới điện, các hộ tiêu thụ được liên kết vớinhau thành một hệ thống để thực hiện 4 quá trình: sản xuất, truyền tải, phân phối vàtiêu thụ điện năng Trong quá trình vận hành, không phải lúc nào hệ thống cũnghoạt động ổn định mà luôn gặp phải tình trạng làm việc không bình thường hoặc sự

cố như: ngắn mạch, quá tải v.v…mà nguyên nhân có thể do chủ quan hoặc kháchquan

Trạm biến áp là một mắt xích quan trọng trong hệ thống điện, là đầu mối liênkết các hệ thống điện với nhau, liên kết các đường dây truyền tải và đường dây phânphối điện năng đến phụ tải Vì vậy, trạm biến áp ảnh hưởng trực tiếp đến khả năngcung cấp điện, độ an toàn truyền tải phân phối điện năng, độ tin cậy cung cấp điện…Trong thực tế nhiều sự cố xảy ra với trạm biến áp nếu không được loại trừ một cáchnhanh chóng và chính xác chúng sẽ gây ra những hậu quả nghiêm trọng

Sự cố xảy ra với máy biến áp rất đa dạng : sét đánh, quá áp, quá dòng, ngắnmạch, rò dầu máy biến áp… Vì vậy trạm biến áp cần có hệ thống bảo vệ tự động tácđộng nhanh chóng và chính xác nhằm loại trừ ảnh hưởng của sự cố một cách tốt nhất.Mặt khác, trạm biến áp 110kV thành phố Thái Bình (E11.3) chưa được ứng dụng tựđộng hóa trong bảo vệ

Trên cơ sở đó chúng tôi đã chọn đề tài : “Nghiên cứu xây dựng mô hình hệ

thống bảo vệ máy biến áp” nhằm phát huy được ưu điểm của tự động hóa trong bảo

vệ biến áp nâng cao độ an toàn và độ tin cậy cung cấp điện

2 Mục đích nghiên cứu

Chúng tôi thực hiện đề tài này nhằm nghiên cứu sâu hơn về việc bảo vệ chomáy biến áp, việc điều khiển các phần tử làm nhiệm vụ bảo vệ trên cơ sở ứng dụngPLC S7-200 Từ đó, chúng tôi tiến hành thiết kế mô hình thiết bị điều khiển một mạchbảo vệ cho máy biến áp để kiểm tra hoạt động của chương trình Nếu thiết bị này hoạtđộng tốt thì nó có thể thay thế cho các bảo vệ hiện có của trạm 110kV thành phố TháiBình (E11.3)

3 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu về đặc điểm hiện trạng lưới điện của trạm 110kV thành phố TháiBình (E11.3)

- Nghiên cứu về các phương pháp bảo vệ cho các trạm biến áp

- Khảo sát thực tế hệ thống bảo vệ tại trạm 110kV thành phố Thái Bình (E11.3)

- Ứng dụng PLC Simatic S7-200 trong việc thiết kế mạch điều khiển bảo vệ chomột trạm biến áp

- Thiết kế mô hình bộ điều khiển mạch bảo vệ biến áp

Đề tài gồm có 6 chương:

Chương I: Tổng quan

Chương II : Xây dựng thuật toán điều khiển hệ thống bảo vệ MBA

Chương III: Nghiên cứu bộ điều khiển S7 – 200

Chương IV: Thiết kế mô hình bảo vệ Máy biến áp

Chương V: Chế tạo mô hình

4 Phương pháp nghiên cứu

Trên cơ sở kế thừa các thành quả nghiên cứu về việc bảo vệ cho hệ thốngđiện, đặc biệt là bảo vệ cho các trạm biến áp ở Việt Nam hiện nay

Tìm hiểu về trạm 110kV thành phố Thái Bình (E11.3) cũng như các hệ thốngbảo vệ hiện có trong trạm

Nghiên cứu ưu nhược điểm của các bảo vệ hiện có trong trạm 110kV thành phốThái Bình (E11.3)

Nghiên cứu về bộ điều khiển logic khả trình PLC S7-200 trong việc điều khiển

tự động, các thiết bị vào/ra, từ đó ứng dụng vào thiết kế mạch điều khiển bảo vệ tựđộng cho trạm 110kV thành phố Thái Bình (E11.3)

Vị trí: Nằm ở vị trí trung tâm của tỉnh Địa giới thành phố Thái Bình: ĐôngNam và Nam giáp huyện Kiến Xương; Tây và Tây Nam giáp huyện Vũ Thư; Bắc giáphuyện Đông Hưng Thành phố Thái Bình cách thủ đô Hà Nội 110 km về phía Tây Bắc,cách TP Hải Phòng 60km về phía Đông Bắc

Thủy văn: Các sông lớn chảy qua : Sông Trà Lý đi qua giữa thành phố, ngoài racon có sông Kiến Giang chảy ở phía Nam, và sông Vĩnh Trà

Địa hình, khí hậu: Thành phố Thái Bình là vùng đất bằng phẳng, có cao độ2,6m, có sông Trà Lý chảy qua với chiều dài 6,7km, có hệ thống sông đào đã đượcnâng cấp, kè bờ Chất đất ở đây có nguồn gốc phát sinh từ các cồn và bãi cát biểnnhưng được bồi đắp phù sa nên rất thích hợp cho việc gieo trồng lúa nước và cây raumàu Nơi đây cũng rất ổn định về địa chất, phù hợp với việc phát triển các ngành côngnghiệp hay xây dựng những công trình cao tầng Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới giómùa, tiểu vùng khí hậu duyên hải Thành phố có 2 mùa rõ rệt trong năm: mùa nóng ẩmmưa nhiều kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10, còn lại là mùa khô hanh ít mưa Nhiệt độtrung bình ở đây là 230C, lượng mưa trung bình từ 1.500-1.900mm, độ ẩm không khígiao động 70-90%, số giờ nắng khoảng 1.600-1.800 giờ mỗi năm

1.1.2 Đặc điểm kinh tế xã hội

Tổng diện tích của thành phố là 6768,9 ha, dân số 210000 người Trên địa bànthành phố chính phủ đã cho phép xây dựng các khu công nghiệp như: Nguyễn ĐứcCảnh, Phúc Khánh, Tiền Phong thu hút lượng lớn các doanh nghiệp trong và ngoàinước về hoạt động

Tình hình an ninh chính trị của thành phố nói chung là ổn định Do luôn tích cực sửdụng đồng bộ các biện pháp để giải quyết vấn đề chính trị, xã hội nên trên địa bàn không đểxảy ra tình trạng phức tạp Công tác phòng ngừa đấu tranh chống tội phạm hình sự, tệ nạn

xã hội được quan tâm chỉ đạo thực hiện và thu được nhiều kết quả

1.2 Hiện trạng lưới điện của thành phố Thái Bình

Hệ thống lưới điện tỉnh Thái Bình luôn không ngừng được đầu tư xây dựng vàphát triển Lưới điện đã phủ kín các xã, đến tận các thôn xóm và các hộ dân nông thôn,bình quân mỗi xã có từ (3-4) trạm biện áp và (15- 20)km đường dây trục chính và cácđường phân nhánh Sản lượng điện thương phẩm của Thái bình năm 2008 là 708 triệukwh, dự kiến năm 2009 là 905 triệu kwh Ngày 03/4/2006, Bộ Công nghiệp (nay là Bộ

Công Thương) đã có Quyết định số 835/Q Đ-BCN về việc phê duyệt quy hoạch phát

triển điện lực tỉnh Thái bình giai đoạn 2006 – 2010, có xét đến 2015 Dự báo nhu cầuđiện của tỉnh Thái bình đến năm 2010 là:

- Công suất: 330 mw

- Điện thương phẩm: 1397 triệu kwh

- Tốc độ tăng trưởng điện thương phẩm bình quân trong giai đoạn 2006-2010trung bình đạt 23,7%/năm (giai đoạn 2001-2005 đã đạt 12,55%/năm)

Theo quy hoạch phát triển điện lực tỉnh Thái bình giai đoạn 2006-2010, Tháibình sẽ được đầu tư 687 tỷ đồng cho việc cải tạo, nâng cấp, mở rộng các hạng mụccông trình điện bao gồm các đường dây và trạm biến áp có cấp điện áp 110kv trởxuống (không kể đường dây và trạm 220kv thuộc quy hoạch điện quốc gia)

Thực hiện quy hoạch, trong những năm qua, được sự quan tâm, giúp đỡ của BộCông Thương, tập đoàn điện lực Việt Nam, công ty điện lực 1 lưới điện tỉnh Thái bìnhluôn được đầu tư xây dựng và phát triển theo quy hoạch Các công trình điện hoànthành, đưa vào khai thác sử dụng đã đảm bảo cho nguồn cung cấp điện cho Thái Bìnhđược cải thiện và nâng cao rõ rệt về chất lượng và số lượng, tạo điều kiện thuận lợitrong việc cung cấp điện, chủ động trong việc truyền tải và phân phối điện đến các xãtrong tỉnh Đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế xã hội của tỉnh trong thời gian hiện naycũng như trong những năm tới

Năm 2006 - 2009, tỉnh Thái bình đã được nhà nước đầu tư cho việc xây dựngcác công trình điện 657 tỷ đồng, trong đó có nhiều dự án lớn như: nâng cấp trạm biến

áp 220kv Thái Bình; đường dây 220kv và 110kv Thái bình - Hải Phòng; đường dây và

trạm 110kv Kiến xương, Vũ thư Đặc biệt trong giai đoạn này Thái bình đang thựchiện dự án năng lượng nông thôn II và dự án lưới điện trung áp nông thôn tỉnh Tháibình (tổng vốn đầu tư 2 dự án khoảng 280 tỷ VNĐ) để đầu tư xây dựng mới và cải tạolưới điện trung áp, hạ áp của tất cả các xã trên địa bàn tỉnh Việc thực hiện và hoànthành các dự án trên sẽ góp phần hiện đại hoá lưới điện nông thôn Thái bình, sẽ đápứng được nhu cầu cung ứng và sử dụng điện, đòi hỏi ngày một tăng của các địaphương trong tỉnh.

Thực hiện việc đầu tư xây dựng lưới điện theo quy hoạch, hệ thống lưới điệncủa tỉnh ngày càng phát triển, hiện đại và đồng bộ từ khâu cung ứng đến khâu phânphối sử dụng điện, cụ thể hiện trạng lưới điện trên địa bàn tỉnh như sau:

- Hiện nay, tỉnh ta có 1 trạm biến áp 220kv (tại xã Nguyên xá, huyện Đônghưng) và 42,2km đường dây 220kv; 8 trạm biến áp 110kv và 143km đường dây 110kvđược bố trí trên tất cả 8 huyện, thành phố trong tỉnh, hệ thống lưới điện này thực hiệnnhiệm vụ nhận điện từ lưới điện quốc gia truyền tải điện năng về cung cấp cho tỉnhThái bình và liên thông với các tỉnh lân cận, để tạo điều kiện điều tiết nguồn điện ổnđịnh, đảm bảo hệ số cung cấp điện, an toàn, ổn định cao khi có sự cố lưới truyền tảiđiện xẩy ra

- Về lưới điện trung áp, hạ áp tỉnh ta có 19 trạm biến áp trung gian 35/10kv;

1990 trạm biến áp phân phối 35/04kv, 10/0,4kv; 1.790km đường dây 35kv, 10kv;5.700km đường dây hạ thế và 461.925 chiếc công tơ, hệ thống lưới điện trung, hạ ápnày thực hiện nhiệm vụ cung cấp điện trực tiếp cho các xã, các đơn vị và cơ quan trênđịa bàn tỉnh

1.3 Khảo sát thực tế tại trạm biến áp 110kV thành phố Thái Bình (E11.3)

1.3.1 Sơ đồ nối trạm

- Trạm biến áp 110 kV Thành Phố Thái Bình - E11.3 có vị trí ở 269 đường TrầnThái Tông phường Tiền Phong T.P Thái Bình Phía Đông giáp Công ty TNHH dệt; vớiđường Trần Thái Tông T.P Thái Bình, Phía Nam giáp với đường Trần Thái Tông vàCông ty xe khách Thái Bình, Phía Tây giáp Công ty TNHH Ôtô Hoàng Nam

- Diện tích toàn trạm là: 3494m2 Trong đó diện tích phòng điều khiển trung tâm+ nhà PP10kV là: 331,2m2 Diện tích thiết bị ngoài trời khu vực 35kV là: 638m2.Diện tích phía 110kV là: 924m2

- Trạm gồm 02 máy biến áp với tổng công suất toàn trạm là: 65.000kVA, trongđó: MBAT1: 25.000kVA; T2: 40.000kVA Cấp điện áp: 115/38,5/11kV.

- Phía 110 kV sử dụng thanh cái bằng dây dẫn mềm (dây nhôm lõi thép) Baogồm 03 ngăn lộ 110kV: Lộ 171E11.3 – 171E3.3; lộ 172E11.3 – 175E11.1, ngăn lộ liênlạc 112

Thông số ngăn lộ 171 cụ thể như sau:

+ MC 171: Loại: S1-145F1; Nước SX: Đức; Năm SX: 1997; năm đưa vào vậnhành: 1999 ; Uđm = 145kV; Iđm = 3150A; In = 31,5kA

+ Ti 171: Loại: AT4-125; Nước SX: Thổ nhĩ kỳ; Năm SX: 1997; năm đưa vàovận hành: 1999 ; Uđm = 115kV; Công suất các cuộn dây: 30/30/30/30VA; Cấp chínhxác trên cuộn dây: 0,5/5p20/5p20/5p20

+ Tu 171: Loại: Kiểu tụ - CCV123; Nước SX: Ấn độ; Năm SX: 2009; năm đưavào vận hành: 2010 ; Uđm = 115/√3; Sđm = 100VA; Tỷ số biến 115/√3:0,1/√3kV;Cấp chính xác 0,5 và 3P

+ DCL của Ấn độ sản xuất; Hai ngăn lộ còn lại là 172 và 112 các thiết bị cóthống số giống với ngăn lộ 171 như đã trình bày ở trên

- Phía 35kV: Sử dụng các thiết bị được lắp đặt ngoài trời; qua quá trình vận hành

đã có nhiều thay đổi Hiện tại ngăn lộ 312 đã được đấu cứng …

- Phía 10kV: Sử dụng các thiết bị hợp bộ được đặt trong nhà: Các MC loại:VA636/12-2, hãng AEG - Đức SX; Riêng ngăn lộ MC 977 và 979 là khác loại: MC

977 loại HVF-2041; nước SX: HYUNDAI-HÀN QUỐC MC 979 loại: GERIN-24; nước SX: Italia

SF1-MERLIN-1.3.2 Nghiên cứu về Máy biến áp trong trạm

a Máy biến áp T1 (25MVA)

Hình 1.1 Máy biến áp T1 trong trạm.

- Kiểu loại - Mã hiệu: TдTH-110- T1

- Nhà chế tạo: Liên Xô ( cũ)

- Kiểu làm mát: Tự nhiên và cưỡng bức quạt gió

Cao thế

Hạ thế

Trung thế

15.00015.00015.000Điện áp định mức (kV)

Cao thế

Trung thế

Hạ thế

115,038,511,0Dòng điện định mức (A)

Cao thế

Trung thế

Hạ thế

125,5375131

Số pha 3

b Máy biến áp T2 (40MVA)

Hình 1.2 Máy biến áp T2 trong trạm.

- Kiểu loại - Mã hiệu: TBT

- Nhà chế tạo: Thiết bị điện Đông Anh- Hà nội -Việt Nam

- Kiểu làm mát: Tự nhiên và cưỡng bức quạt gió

Cao thế

Hạ thế

Trung thế

30.00030.00030.000Điện áp định mức (kV)

Cao thế

Trung thế

Hạ thế

115,038,511,0Dòng điện định mức (A)

Cao thế

Trung thế

Hạ thế

201,1599,82099,5

c Máy biến áp tự dùng TD32

Hình 1.3 Máy biến áp tự dùng TD32.

- Kiểu loại - Mã hiệu: TBT – 35/0.4/50kVA

- Nhà chế tạo: ABB - Thanh Trì – Hà Nội – Việt Nam

Dòng điện định mức thứ cấp ( A )

0.82572.17

Chênh lệch điện áp giữa các nấc: % 1.75Kiểu điều chỉnh điện áp Không điện

d Máy biến áp tự dùng TD91

Hình 1.4 Máy biến áp tự dùng TD91.

- Kiểu loại - Mã hiệu: BAD-100-10/0.4

- Nhà chế tạo: Thiết bị Điện Đông Anh – Việt Nam

Dòng điện định mức thứ cấp ( A )

5.78144.5

Số nấc điều chỉnh: 3

Chênh lệch điện áp giữa các nấc: % 0.275V

Kiểu điều chỉnh điện áp Không điện

1.3.3 Nghiên cứu về các thiết bị bảo vệ trong trạm E11.3

1.3.3.1 Máy cắt

Máy cắt điện cao thế là một phần tử không thể thiếu được trong hệ thống truyền tải và phân phối điện năng Vai trò của máy cắt là đóng cắt mạch điện trong quá trình vận hành bình thường của hệ thống và chế độ sự cố.Trong trạm có sử dụng rất nhiều máy cắt

a Máy cắt 112

Hình 1.5 Máy cắt 112.

- Kiểu loại - Mã hiệu: S1-145F1

- Hãng sản xuất: Đức

- Điện áp định mức: 145kV

- Dòng điện định mức: 3150A

- Dòng điện cắt ngắn mạch định mức: 31,5kA

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức:

- Chu trình đóng cắt: C-0,3s-Đ;C-3phút-Đ;C

- Số lần cắt ngắn mạch định mức cho phép: 2500

- Dòng đóng tại chu kỳ lớn nhất: 80kA

- Thời gian chịu dược dòng điện ngắn mạch: 03s

- Tần số định mức: 50/60Hz

- Khả năng chịu điện áp tăng cao, với tần số công nghiệp (50Hz trong 1 phút): + Pha với đất: 275kV

+ Giữa 2 tiếp điểm ở vị trí mở: 275kV

- Khả năng chịu điện áp xung sét và xung do thao tác trên lưới:

+ Pha với đất: 650kV

+ Giữa 2 tiếp điểm ở vị trí mở: 650kV

- Dòng cắt đường dây không tải định mức: 140A

- Khối lượng khí SF6/1MC: 9kg

- Khối lượng một trụ cực của MC: 300kg

- Áp suất vận hành khí SF6 ( ở 200C ): 6,8Bar

+ Báo tín hiệu SF6 giảm: 5,8 Bar

+ SF6 khoá điều khiển: 5,5Bar b Máy cắt 171; 172

Hình 1.6 Máy cắt 171, 172. - Kiểu loại - Mã hiệu: S1-145F1

- Hãng sản xuất: Đức

- Điện áp định mức: 145kV

- Dòng điện định mức: 3150A

- Dòng điện cắt ngắn mạch định mức: 31,5kA

- Chu trình đóng cắt: C-0,3s-Đ;C-3phút-Đ;C

- Số lần cắt ngắn mạch định mức cho phép: 2500

- Dòng đóng tại chu kỳ lớn nhất: 80kA

- Thời gian chịu dược dòng điện ngắn mạch: 03s

- Tần số định mức: 50/60Hz

- Khả năng chịu điện áp tăng cao, với tần số công nghiệp (50Hz trong 1 phút): + Pha với đất: 275kV

+ Giữa 2 tiếp điểm ở vị trí mở: 275kV

- Khả năng chịu điện áp xung sét và xung do thao tác trên lưới:

+ Pha với đất: 650kV

+ Giữa 2 tiếp điểm ở vị trí mở: 650kV

- Dòng cắt đường dây không tải định mức: 140A

- Khối lượng khí SF6/1MC: 9kg

- Khối lượng một trụ cực của MC: 300kg

- Áp suất vận hành khí SF6 ( ở 200C ): 6,8Bar + Báo tín hiệu SF6 giảm: 5,8 Bar

+ SF6 khoá điều khiển: 5,5Bar

- Dòng điện định mức: 800A

- Tần số định mức: 50Hz

- Dòng điện cắt ngắn mạch định mức: 25kA - Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 1s - Chu trình đóng cắt: Cắt - 0,3s - Đóng Cắt – 180s – Đóng Cắt - Thời gian lên cót sau thao tác: 10s 1.3.3.2 Dao cách ly: a Dao cách ly 112 – 1 Hình 1.8 Dao cách ly 112 – 1 - Kiểu loại - Mã hiệu: RE-300 Chém ngang - Hãng sản xuất: Ấn Độ

- Điện áp định mức: 123kV

- Dòng điện định mức: 1250A

- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s - Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa - Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay - Góc quay: 90º - Khoảng cách pha-pha: 2200mm b Dao cách ly 112 – 2 Hình 1.9 Dao cách ly 112 – 2 - Kiểu loại - Mã hiệu: RE-300 Chém ngang - Hãng sản xuất: Ấn Độ

- Điện áp định mức: 123kV

- Dòng điện định mức: 1250A

- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s

- Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa

- Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay

- Góc quay: 90º

- Khoảng cách pha-pha: 2200mm

c Dao trung tính 131 – 0

Hình 1.10 Dao trung tính 131 – 0

- Kiểu loại - Mã hiệu: RE-300 Chém đứng

- Hãng sản xuất: Ấn Độ

- Điện áp định mức: 123kV

- Dòng điện định mức: 1250A

- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s

- Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa

- Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay

- Góc quay: 90º

d Dao cách ly 131 – 1

Hình 1.11 Dao cách ly 131 – 1

- Kiểu loại - Mã hiệu: RE-300 Chém ngang

- Hãng sản xuất: Ấn Độ

- Điện áp định mức: 123kV

- Dòng điện định mức: 1250A

- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s - Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa - Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay - Góc quay: 90º - Khoảng cách pha-pha: 2200mm e Dao trung tính 132 – 0 Hình 1.12 Dao trung tính 132 – 0 - Kiểu loại - Mã hiệu: KZ-110 - Hãng sản xuất: Nga

- Điện áp định mức: 115kV

- Dòng điện định mức: 1250A

- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 04s - Kiểu chuyển động: Bằng tay f Dao cách ly 132 – 2 Hình 1.13 Dao cách ly 132 – 2 - Kiểu loại - Mã hiệu: SWS Chém ngang - Hãng sản xuất: Tây Ban Nha

- Điện áp định mức: 123kV

- Dòng điện định mức: 1250A

- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 04s

- Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s

- Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa

- Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s

- Điều khiển tại chỗ hoặc từ xa

- Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay

- Góc quay: 90º

- Khoảng cách pha-pha: 2200mm

i Dao cách ly 172 – 7

- Kiểu loại - Mã hiệu: SWS Chém ngang

- Hãng sản xuất: Tây ban nha

- Điện áp định mức: 123kV

- Dòng điện định mức: 1250A

- Dòng điện ngắn mạch định mức: 31.5kA

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s

- Kiểu chuyển động: Động cơ và bằng tay

- Điều khiển dao tiếp đất bằng tay

- Góc quay: 90º

- Khoảng cách pha-pha: 2200mm

- Chiều cao tối da trụ quay cách điện: 1430mm

j Dao cách ly 312 – 1

Hình 1.17 Dao cách ly 312 – 1

- Kiểu loại - THS2-LC-800 Chém ngang

- Hãng sản xuất: Việt Nam

- Điện áp định mức: 35kV

- Dòng điện định mức:800A

- Dòng điện ngắn mạch định mức: 25kA

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 04s

- Kiểu chuyển động: bằng tay

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s

- Điều khiên dao tiếp đất bằng tay

- Góc quay: 90º

- Khoảng cách giữa các cực của lưỡi dao khi mở: 600mm

l Dao cách ly 332 – 1

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s

- Điều khiên dao tiếp đất bằng tay

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s

- Điều khiên dao tiếp đất bằng tay

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s

- Điều khiên dao tiếp đất bằng tay

- Góc quay: 90º

- Khoảng cách giữa các cực của lưỡi dao khi mở: 600mm

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s

- Điều khiên dao tiếp đất bằng tay

- Thời gian duy trì dòng ngắn mạch định mức: 03s

- Điều khiên dao tiếp đất bằng tay

- Góc quay: 90º

- Khoảng cách giữa các cực của lưỡi dao khi mở: 600mm

r Dao cách ly 373 – 1

- Hãng sản xuất: Việt Nam

- Điện áp định mức: 35kV

- Dòng điện định mức: 2A

b Cầu chì cao thế SI – TUC91

c Cầu chì hạ thế quạt máy biến áp T1

Hình 1.28 Cầu chì hạ thế quạt máy biến áp T1

- Kiểu loại - Mã hiệu: kiểu ống sứ- bột thạch anh

- Hãng sản xuất: Liên Xô cũ

Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật của chống sét van CS1T1

Kiểu loại - Mã hiệu (khe hở) SB-96/103-1 SB-96/103-1 SB-96/103-1

Hãng sản suất AEG - Đức AEG - Đức AEG - ĐứcĐiện áp định mức 96kV 96kV 96kVĐiện áp vận hành liên tục cực đại 77kV 77kV 77kVDòng điện phóng định mức 10kA 10kA 10kAGiá trị dòng điện dò cho phép 10/0,02μA 10/0,02μA 10/0,02μA

b Chống sét van CS1T2

Hình 1.29 Chống sét van CS1T2

Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật của chống sét van CS1T2

Kiểu loại - Mã hiệu ( khe hở) PBC-33 PBC-33 PBC-33Hãng sản suất LIÊN XÔ LIÊN XÔ LIÊN XÔĐiện áp định mức 99kV 99kV 99kVĐiện áp vận hành liên tục cực đại 77kV 77kV 77kVDòng điện phóng định mức 10kA 10kA 10kAGiá trị dòng điện dò cho phép 600/400μA 600/400μA 600/400μA

c Chống sét van CS3T1

Hình 1.30 Chống sét van CS3T1

Bảng 1.7 Thông số kỹ thuật của chống sét van CS3T1

Kiểu loại - Mã hiệu (Có khe hở) PBC-35-III PBC-35-III PBC-35-IIIHãng sản suất Liên Xô Liên Xô Liên XôĐiện áp định mức 35kV 35kV 35kV

Dòng điện phóng định mức 10kA 10kA 10kA

Giá trị dòng điện dò cho phép 360/180 360/180 360/180

d Chống sét van CS3T2

Hình 1.31 Chống sét van CS3T2

Bảng 1.8 Thông số kỹ thuật của chống sét van CS3T2

Kiểu loại - Mã hiệu (Có khe hở) PBC-35-III PBC-35-III PBC-35-IIIHãng sản suất Liên Xô Liên Xô Liên XôĐiện áp định mức 35kV 35kV 35kVĐiện áp vận hành liên tục cực đại

Dòng điện phóng định mức 10kA 10kA 10kAGiá trị dòng điện dò cho phép 360/180 360/180 360/180

e Chống sét van CS9T1

Hình 1.32 Chống sét van CS9T1

Bảng 1.9 Thông số kỹ thuật của chống sét van CS9T1

Kiểu loại - Mã hiệu (Không khe hở) 2QP8154-COO12 2QP8154-COO12 2QP8154-COO12

Điện áp định mức 12,7kV 12,7kV 12,7kVĐiện áp vận hành liên tục cực đại 10,02kV 10,02kV 10,02kVDòng điện phóng định mức 10kA 10kA 10kAGiá trị dòng điện dò cho phép 10/0,25μA 10/0,25μA 10/0,25μA

f Chống sét van CS9T2

Hình 1.33 Chống sét van CS9T2

Bảng 1.10 Thông số kỹ thuật của chống sét van CS9T2

Kiểu loại - Mã hiệu (Không khe hở) UNS COOPER COOPER

Điện áp định mức 12kV 12kV 12kVĐiện áp vận hành liên tục cực đại 10kV 10kV 10kVDòng điện phóng định mức 10kA 10kA 10kAGiá trị dòng điện dò cho phép 660mA 660mA 660mA

1.3.4 Khảo sát hệ thống bảo vệ trong trạm E11.3

1.3.4.1 Bảo vệ cho MBA-T1

a Bảo vệ so lệch:

- Kiểu loại - mã hiệu (ghi rõ): PQ721

- Hãng/ Nước chế tạo: AEG- Đức

- Vị trí lắp đặt tại tủ: bảo vệ MBA-T1/ dãy 2

- Tỉ số biến dòng điện cho Rơle bảo vệ so lệch:

+ Phía 110kV- Từ TI chân sứ : Tỉ số: 200/5

+ Phía trung thế – Từ TI ngăn máy cắt 331 ; Tỉ số: 400/5

+ Phía hạ thế – Từ TI ngăn máy cắt` ; 931; Tỉ số: 2000/5

Hình 1.34 Rơle bảo vệ so lệch PQ721

b Bảo vệ quá dòng 110kV:

- Kiểu loại - mã hiệu (ghi rõ): MICOM

- Nhà chế tạo: ALTOM

- Vị trí lắp đặt tại tủ: bảo vệ MBA-T1 tủ PP dãy 2

- Tỉ số biến dòng điện cho Rơle bảo vệ quá dòng:

Phía 110kV- Ngăn máy biến áp: chân sứ ; Tỉ số: 200/5

Hình 1.35 Rơle bảo vệ quá dòng MICOM

c Bảo vệ quá dòng trung thế:

- Kiểu loại - mã hiệu (ghi rõ): PS 441

- Nhà chế tạo: AEG-Đức

- Vị trí lắp đặt tại tủ: bảo vệ MBA-T1 tủ Pp dãy 2

- Tỉ số biến dòng điện cho Rơle bảo vệ quá dòng:

Phía trung thế- Ngăn máy cắt 331 ; Tỉ số: 400/5

Hình 1.36 Rơle bảo vệ quá dòng PS 441

d Bảo vệ quá dòng hạ thế:

1.3.4.2 Bảo vệ cho MBA-T2

a.Bảo vệ so lệch

- Kiểu loại – mã hiệu rơ le KTS- 7UT513

- Hãng / nước chế tạo ; SIEMEN - Đức

- Số chế tạo

- Vị trí lắp đặt tại tủ bảo vệ MBA-T2 tủ PP dãy 2

- Tỷ số biến dòng cho rơ le bảo vệ so lệch

+ Phia 110kV ; Tại chân sứ Tỷ số biến ; 200/5

+ Phía trung áp ; Tại ngăn MC-332 tỷ số biến ; 800/5+ Phía hạ áp Ngăn tủ MC-932 tỷ số biến ; 2000/5

Hình 1.37 Role bảo vệ so lệch KTS- 7UT513 b.Bảo vệ quá dòng 110kV

- Kiểu loại- Mã hiệu ; 7SJ511

- Hãng/nước chế tạo ; SIEMEN- Đức

- Số chế tạo ;

- Vị trí lắp đặt tại tủ bảo vệ MBA-T2 tủ PP dãy 2

- Tỷ số biến dòng cho bảo vệ quá dòng

Phía 110kV; ngăn MBA chân sứ ; tỷ số 200/5

Hình 1.38 Role bảo vệ quá dòng 110kV - 7SJ511 c.Bảo vệ quá dòng trung thế

- Kiểu loại- Mã hiệu ; 7SJ511

- Hãng /Nước chế tạo ; SIEMEN- Đức

- Số chế tạo

- Vị trí lắp đặt tại tủ bảo vệ MBA-T2 tủ PP dãy 2

- Tỷ số biến cho rơ le bảo vệ quá dòng

Phía trung thế ; Ngăn máy cắt ;332 tỷ số biến dòng; 800/5

Hình 1.39 Role bảo vệ quá dòng trung thế - 7SJ511 d.Bảo vệ quá dòng hạ thế

+ Lắp tại tủ hợp bộ MC-932

1.3.5 Nghiên cứu bảo vệ Máy biến áp

1.3.5.1 Các loại bảo vệ chống sự cố trực tiếp trong máy biến áp

1.3.5.1.1 Bảo vệ quá dòng điện

1.3.5.1.1.1 Cầu chì

Đối với máy biến áp phân phối cầu chì thường được dùng để bảo vệ quá dòngkéo dài một khoảng thời gian nhất định, cầu chì không đứt trong khoảng thời gian quátải ngắn như: khởi động động cơ, dòng điện từ hoá tăng vọt khi đóng máy biến ápkhông tải

Hình 1.40 Bảo vệ biến áp dùng cầu chì 1.3.5.1.1.2 Rơle quá dòng điện

Máy biến áp lớn hai dây quấn, điện áp đến 35KV, có trang bị máy cắt, bảo vệquá dòng điện được dùng làm bảo vệ chính, máy biến áp có công suất lớn hơn bảo

vệ quá dòng được dùng làm bảo vệ dự trữ Để nâng cao độ nhạy cho bảo vệ người tadùng bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp (BVQIKU) Đôi khi bảo vệ cắt nhanh có thể

được thêm vào và tạo thành bảo vệ quá dòng có hai cấp (hình vẽ ) Với MBA 2

cuộn dây dùng một bộ bảo vệ đặt phía nguồn cung cấp Với MBA nhiều cuộn dâythường mỗi phía đặt một bộ

Hình 1.41 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ cắt nhanh và có thời gian 1.3.5.1.2 Bảo vệ so lệch dọc

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch:

Hình 1.42 Bảo vệ so lệch dọc

Đối với máy biến áp công suất lớn làm việc ở lưới cao áp, bảo vệ so lệch (87T) được dùng làm bảo vệ chính Nhiệm vụ của bảo vệ so lệch là chống ngắn mạch trong các cuộn dây máy biến áp và đầu ra của máy biến áp

Bảo vệ làm việc dựa trên nguyên tắc so sánh trực tiếp dòng điện ở hai đầu phần tử được bảo vệ Bảo vệ sẽ tác động đưa tín hiệu đi cắt máy cắt khi sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ (vùng bảo vệ là vùng giới hạn giữa các BI mắc vào mạch so lệch)

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch máy biến áp 2 cuộn dây (∆/Y0):

Hình 1.43 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch MBA 2 cuộn dây

Khác với bảo vệ so lệch các phần tử khác (như máy phát, đường dây ), dòngđiện sơ cấp ở hai (hoặc nhiều) phía của MBA thường khác nhau về trị số (theo tỷ sốbiến áp) và về góc pha (theo tổ đấu dây) Vì vậy tỷ số, sơ đồ BI được chọn phải thíchhợp để cân bằng dòng thứ cấp và bù sự lệch pha giữa các dòng điện ở các phía MBA

Dòng không cân bằng chạy trong bảo vệ so lệch máy biến áp khi xảy ra ngắnmạch ngoài lớn hơn nhiều lần đối với bảo vệ so lệch các phần tử khác

1.3.5.1.3 Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây máy biến áp

Đối với MBA có trung tính nối đất, để bảo vệ chống chạm đất một điểm trongcuộn dây MBA có thể được thực hiện bởi rơle quá dòng điện hay so lệch thứ tự không.Phương án được chọn tuỳ thuộc vào loại, cỡ, tổ đấu dây MBA

Khi dùng bảo vệ quá dòng thứ tự không bảo vệ nối vào BI đặt ở trung tínhMBA, hoặc bộ lọc dòng thứ tự không gồm ba BI đặt ở phía điện áp có trung tính nốiđất trực tiếp (hình 3.5) Đối với trường hợp trung tính cuộn dây nối sao nối qua tổng

so lệch như hình 3.6 Bảo vệ này so sánh dòng chạy ở dây nối đất IN và tổng dòngđiện 3 pha (IO) Chọn IN là thành phần làm việc và nó xuất hiện khi có chạm đấttrong vùng bảo vệ Khi chạm đất ngoài vùng bảo vệ dòng thứ tự không (IO tổngdòng các pha) có trị số bằng nhưng ngược pha với dòng qua dây trung tính IN.

Hình 1.44 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống chạm đât máy biến áp bằng bảo vệ quá dòng

độ hạ thấp dầu quá mức cho phép.

Rơle khí được đặt trên đoạn ống nối từ thùng dầu đến bình dãn dầu củaMBA Rơle có hai cấp tác động gồm có hai phao bằng kim loại mang bầu thuỷ tinh

có tiếp điểm thuỷ ngân hay tiếp điểm từ Ở chế độ làm việc bình thường trong bìnhđầy dầu, các phao nổi lơ lửng trong dầu, tiếp điểm rơle ở trạng thái hở Khi khí bốc

ra yếu (ví dụ vì dầu nóng do quá tải), khí tập trung lên phía trên của bình rơle đẩyphao số 1 xuống, rơle gởi tín hiệu cấp 1 cảnh báo Nếu khí bốc ra mạnh (chẳng hạn

do ngắn mạch cuộn dây MBA đặt trong thùng dầu) luồng khí di chuyển từ thùng dầulên bình dãn dầu đẩy phao số 2 xuống gởi tín hiệu đi cắt máy cắt của MBA

Một van thử được lắp trên rơle: Khi thử nghiệm rơle, lắp máy bơm không khínén vào đầu van thử Mở khóa van, không khí nén bên trong rơle cho đến khi phao

hạ xuống đóng tiếp điểm

Một nút nhấn thử để kiểm tra sự làm việc của 2 phao Khi nhấn nút thử đến nửahành trình, sẽ tác động cơ khí cho phao trên hạ xuống (lúc này cả 2 phao đang nâng lên vìrơle chứa đầy dầu) đóng tiếp điểm báo hiệu (cấp 1) của phao trên Tiếp tục nhấn nút thửđến cuối hành trình, sẽ tác động cơ khí cho phao dưới cũng bị hạ xuống (do phao trên đã

hạ xuống rồi) đóng tiếp điểm mở máy cắt (cấp 2) của phao dưới

Dựa vào thành phần khối lượng hơi sinh ra ta có thể xác định được tính chất vàmức độ sự cố Do đó trên rơle hơi còn có thêm van để lấy hỗn hợp khí sinh ra nhằmphục vụ cho việc phân tích sự cố Rơle hơi tác động chậm thời gian làm việc tối thiểu

là 0,1s; trung bình là 0,2s

1.3.5.2.2 Rơle bảo vệ quá nhiệt cuộn dây(26w)

Nhiệt độ định mức máy biến áp phụ thuộc chủ yếu vào dòng điện tải chạy quacuộn dây MBA và nhiệt độ của môi trường xung quanh Tuỳ theo từng loại cũng nhưcông suất định mức của MBA mà dải nhiệt độ cho phép của chúng có thể thay đổi,

thông thường nhiệt độ của cuộn dây dưới 95oC được xem là bình thường

Để đo nhiệt độ cuộn dây máy biến áp người ta thường dùng thiết bị loại AKM

35, đây là thiết bị điện trở nhiệt có phần tử đốt nóng được cấp điện từ biến dòng phíacao áp và hạ áp biến áp Rơle nhiệt độ cuộn dây gồm 4 tiếp điểm ( mỗi bộ gồm mộttiếp điểm thường mở, một tiếp điểm thường đóng với cực chung ) lắp bên trong một

nhiệt kế có kim chỉ thị:

Hình 1.47 Thiết bị chỉ thị nhiệt độ cuộn

Cơ cấu rơle gồm: chỉ thị quay để ghi số đo, một bộ phận cảm biến nhiệt, mộtống mao dẫn nối bộ cảm biến nhiệt với cơ cấu chỉ thị Bên trong ống mao dẫn là chấtlỏng được nén lại Sự co giãn của chất lỏng trong ống mao dẫn thay đổi theo nhiệt độ

mà bộ cảm biến nhận được, tác động lên cơ cấu chỉ thị và bốn bộ tiếp điểm Đồngthời, tác động lên cơ cấu chỉ thị và các tiếp điểm, còn có một điện trở đốt nóng Cuộndây thứ cấp của một máy biến dòng điện đặt tại chân sứ máy biến áp được nối vớiđiện trở đốt nóng Để chỉnh định cho phần tử đốt nóng, người ta sử dụng một biếntrở đặt ở tủ điều khiển cạnh máy biến áp Tác dụng của điện trở đốt nóng (tùy theodòng điện qua cuộn dây máy biến áp) và bộ cảm biến nhiệt lên cơ cấu đo cùng các

bộ tiếp điểm sẽ tương ứng với nhiệt độ điểm nóng, nhiệt độ của cuộn đây

Có 4 vít điều chỉnh nhiệt độ để đặt trị số tác động cho 4 bộ tiếp điểm Tùytheo thiết kế, các tiếp điểm rơle nhiệt độ có thể được nối vào các mạch, báo hiệu sự

cố “nhiệt độ cuộn dây cao”, mạch tự động mở máy cắt để cô lập máy biến áp, mạch

tự động khởi động và ngừng các quạt làm mát máy biến áp

Rơle nhiệt độ cuộn dây hoạt động ở 2 cấp:

Cấp1: Khi nhiệt độ cuộn dây MBA ở 115oC sẽ báo động bằng tín hiệu đèn còi

Cấp 2: Khi nhiệt độ cuộn dây máy biến áp là 120oC thì báo động bằng tín hiệuđèn còi và tác động đi cắt máy cắt cô lập máy biến áp ra khỏi lưới Ngoài ra, rơlenhiệt độ cuộn dây máy biến áp còn có tác dụng đưa các tín hiệu đi điều khiển hệthống làm mát cho máy biến áp làm mát bằng quạt thổi thì hệ thống quạt mát sẽ làm

việc khi nhiệt độ cuộn dây đạt đến một trong các giá trị 750C ở cuộn cao, 800C ở

cuộn hạ và 600C đối với nhiệt độ dầu Hệ thống này sẽ dừng khi nhiệt độ cuộn dây