Thiết kế hệ thống Rơ le bảo vệ cho máy biến áp 110kV

Trạm biến áp là một mắt xích quan trọng trong hệ thống điện, là đầu mối liên kết các hệ thống điện với nhau, liên kết các đường dây truyền tải và đường dây phân phối điện năng đến các phụ tải.

MỤC LỤC

Trang

Lời nói đầu 1

Chương 1: Giới thiệu trạm biến áp 3

Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ cho bảo vệ rơle 8

§2.1 Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch 9

§2.2 Các đại lượng cơ bản 9

§2.3 Điện kháng các phân tử 9

§2.4 Tính dòng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ 11

§2.5 Tính dòng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ 19

§2.6 Chọn máy biến dòng điện 29

Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ 33

3.1 Các dạng hư hỏng thường xảy ra đối với máy biến áp 33

3.2 Các tình trạng làm việc không bình thường của máy biến áp 33

3.3 Yêu cầu đối với hệ thống bảo vệ 33

3.4 Các bảo vệ đặt cho máy biến áp 34

Chương 4: Giới thiệu tính năng và thông số các rơle được sử dụng 42

§1 Bảo vệ máy biến áp 42

1 Bảo vệ so lệch máy biến áp rơle 7UT513 42

§2 Bảo vệ quá dòng có thời gian rơle SIPROTEC 7SJ600 56

Chương 5: Chỉnh định các thông số của bảo vệ và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ 66

5.1 Các thông số cần thiết cho việc tính toán bảo vệ 66

5.2 Chỉnh định bảo vệ so lệch dùng rơle 7UT513 66

5.3 Kiểm tra độ nhạy và độ an toàn hãm của rơle so lệch 73

5.4 Chỉnh định bảo vệ quá dòng điện dùng rơle SIPROTEC 7SJ600 80

5.5 Chỉnh định bảo vệ quá tải nhiệt dùng rơle SIPROTEC 7SJ600 84

5.6 Bảo vệ quá dòng thứ tự không đặt ở dây nối trung tính của máy biến áp với đất dùng rơle SIPROTEC 7SJ600 86

5.7 Bảo vệ quá áp thứ tự không chống chạm đất phía 35kV và 10kV (59N/U0>) 87

Lớp HTĐ 0

LỜI NÓI ĐẦU

Trạm biến áp là một mắt xích quan trọng trong hệ thống điện, là đầumối liên kết các hệ thống điện với nhau, liên kết các đường dây truyền tải

và đường dây phân phối điện năng đến các phụ tải

Các thiết bị lắp đặt trong trạm biến áp đắt tiền, so với đường dây tảiđiện thì xác suất sảy ra sự cố ở trạm biến áp thấp hơn, tuy nhiên sự cố ởtram sẽ gây lên những hậu quả nghiêm trọng nếu không được loại trừ mộtcách nhanh chóng và chính xác

Ngoài những dạng sự cố thường xảy ra trong hệ thống như: Ngắnmạch, quá tải, trạm biến áp còn có các dạng sự cố khác xảy ra đối với MBAnhư: Rò dầu, quá bão hoà mạch từ v.v…

Nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự cố đối với các phần tử trong trạmbiến áp cũng như trong hệ thống điện rất đa dạng Do thiên tai lũ lụt, dohao mòn cách điện, do tai nạn ngẫu nhiên, do thao tác nhầm v.v…

Sự cố xảy ra bất ngờ và bất kỳ lúc nào do đó yêu cầu hệ thống bảo vệphải làm việc chính xác, loại trừ đúng phần tử hệ sự cố càng nhanh càngtốt

Để nghiên cứu, thiết kế bảo vệ Rơ le cho các phần tử trong hệ thốngđiện, cần phải có những hiểu biết về những hư hỏng, hiện tượng khôngbình thường xảy ra trong hệ thống điện, cũng như các phương pháp và thiết

bị bảo vệ

Nội dung cuốn đồ án tốt nghiệp này là: Thiết kế hệ thống Rơ le bảo

vệ cho máy biến áp 110kV, gồm 5 chương

Chương 1: Mô tả đối tượng được bảo vệ và thông số chính.

Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ Rơle

Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ.

Chương 4: Giới thiệu tính năng và thông số các loại Rơle định sử dụng.

Chương 5: Tính toán các thông số của bảo vệ, kiểm tra sự làm việc

của bảo vệ

Do lần đầu tiên làm nhiệm vụ thiết kế và sự hạn chế của bản thâncũng như thời gian, cuốn đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, emrất mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo

Em xin chân thành cảm ơn thầy VS.GS Trần Đình Long cùng cácthầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống Điện trường Đại học Bách Khoa HàNội đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian vừa qua để em hoànthành đồ án tốt nghiệp này

Hà Nội:

Sinh viên

Lớp HTĐ 2

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP HƯNG ĐÔNG

1.2 Các thiết bị chính của trạm.

Trạm biến áp Hưng Đông nhận nguồn từ nhà máy thuỷ điện HoàBình qua 2 trạm Rịa và Thanh Hoá trên đường dây 271

1.2.1 Máy biến áp (MBA).

Trạm hiện có 2 MBA tự ngẫu AT3 và AT4 có cống suất định mứccủa mỗi máy là 125.000 KVA Điện áp định mức 115/ 38,5/ 10,5 KV

1.2.2 Máy cắt điện (MCĐ).

Trong trạm hiện nay đang sử dụng các (loại) máy cắt:

4 MCĐ loại FXT - 14 dùng cho phía điện áp 220KV

8 MCĐ loại FXT - 11 dùng cho phía điện áp 110kV

10 MCĐ loại C-35M-630 loại nhiều dầu dùng cho phía điện áp

12 MCĐ loại BMЭ -10 dùng cho phía điện áp 10kV

1.3 Hệ thống đường dây.

- Trạm có 5 đường dây 110kV đi ra, đó là:

172 đi Đô Lương Nghệ An

171 đi Linh Cảm Hà Tĩnh

174 đi thị xã Hà Tĩnh

173 đường dây kép đi Bến Thuỷ Nghệ An

373 cấp cho huyện Nghi Lộc

374 cấp cho huyện Thanh Chương

375 cấp cho huyện Huỷ Nguyên

376 cấp cho huyện Nam Đàn

377 cấp cho huyện Diễn Châu

378 cấp cho thành phố Vinh

379 cấp cho thị xã Cửa Lò

- Ngoài ra trạm còn có 9 đường dây cung cấp cho các khu vực trongthành phố vinh và các vùng lân cận khác

1.4 Hệ thống bảo vệ Rơle và tự động hoá.

1.4.1 Hệ thống bảo vệ Rơle phía 220 KV.

Đường dây dùng loại 7SA513 của hãng Siemens và 67-67N củahãng GECALSTOM

Máy biến áp AT3 và AT4:

Bảo vệ so lệch: 87 của hãng GEC ALSTHOMBảo vệ dự phòng: 67 - 67N của hãng GEC ALSTHOM

Bảo vệ rơ le hơi, dòng dầu, mức dầu

1.4.2 Hệ thống bảo vệ Rơ le phía 110kV:

Đường dây dùng loại:

7SA511 của hãng Siemens7SJ 513 của hãng Siemens67-67N của hãng GEC ALSTHOM

Máy biến áp T1 và T2

Bảo vệ so lệch: 87 của hãng GEC ALSTHOM

Bảo vệ dự phòng: 67 N của hãng GEC ALSTHOM

Bảo vệ rơ le dầu, dòng dầu, mức dầu

Bảo vệ quá dòng phía 35 KV và 10kV dùng loại 50/51 của hãng GEC ALSTHOM

Lớp HTĐ 4

1.4.3 Hệ thống tự động hoá.

Điều khiển đóng cắt MCĐĐiều chỉnh điện áp các MBA

Tự động sa thải phụ tải

Tự khởi động hệ thống quạt mát cho MBA

1.5 Các thông số chính của máy biến áp.

1.5.1 máy biến áp AT3 và AT4.

Tổ đấu dây tự ngẫu/ -0-11

Công suất định mức các cuộn dây:

Chế độ làm việc của trung tính: Nối đất trực tiếp

1.5.2 Máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây T1 và T2.

Công suất định mức các cuộn dây:

Cao - Trung : 10,25%Trung - Hạ : 17,89% Cao - Hạ : 6,25%.Tổn hao ngắn mạch:

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ CHO BẢO VỆ RƠ LE

Tính toán ngắn mạch tại các vị trí trên sơ đồ nhằm tìm ra dòng sự cố(ngắn mạch) lớn nhất và nhỏ nhất đi qua vị trí đặt bảo vệ, phục vụ chochỉnh định và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ

Đối với trạm thiết kế bảo vệ phải tính dạng ngắn mạch như sau:

 Để tìm dòng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ: Tính ngắn mạch 3pha N(3), ngắn mạch một pha N(1) ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1)

 Để tìm dòng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ: Tính ngắn mạch 2pha N(2), ngắn mạch một pha N(1) ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1).Khi tính ngắn mạch sử dụng các giả thiết

 Coi tần số là không thay đổi trong thời gian ngắn mạch

 Bỏ qua hiện tượng bão hoà của mạch từ trong lõi thép các phầntử

 Bỏ qua ảnh hưởng của phụ tải đối với dòng ngắn mạch

 Bỏ qua điện trở của các phần tử

 Cọi phía 35 KV của máy biến áp trung tính cách điện hoàn toànvới đất

§ 2.1 VỊ TRÍ ĐẶT BẢO VỆ VÀ CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH.

§ 2.2 CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN.

Chọn công suất cơ bản: Scb = 100 MVA

N 2

10KV

35KV

N 3 N 1

 Giá trị điện kháng thứ tự thuận.

XOHTmin (*cb) = 0,75 XHTmin (*cb) = 0,75 0,353 = 0,265

2 Điện kháng của máy biến áp: (MBA)

% 14 , 7

%) 25 , 10

% 98 , 17

% 64 , 6 ( 2 1

%

%

% (

%) 98 , 17

% 64 , 6

% 25 , 10 ( 2 1

%

%

% (

2

1

%

% 75 , 10

%) 64 , 6

% 98 , 17

% 25 , 10 ( 2 1

%

%

% (

C N H T N H

N

H C N H

T N T C N T

N

H T N H

C N T C N C

N

U U

U U

U U

U U

U U

U U

Điện kháng các cuộn dây:

25 100

100 75 , 10

C N C

cb

B

S

S U

100 14 , 7

H N H

cb

B

S

S U

Để tính dòng ngắn mạch được đơn giản thì trong quá trình viết cácđại lượng điện kháng ta bỏ ký hiệu (*cb).

Dòng INmax qua bảo vệ được tính với:

Công suất của hệ thống cung cấp là cực đại (ứng với XHTmax)

Trạm biến áp có một máy làm việc hoặc 2 máy làm việc độc lập

Sơ đồ hệ thống khi tính ngắn mạch:

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống khi tính ngắn mạch

2.4.1 Ngắn mạch tại thanh cái 110kV (N 1 ).

Tại điểm ngắn mạch N1 do trung tính của máy biến áp nối đất trựctiếp nên cần tính các dạng ngắn mạch N(3), N(1), N(1,1)

3

N 1

N 2

BI

I (n) N3

BI

I (n) N2

I (n) N1

BI

X 1

0,296

N 1 a)

X 2

0,296

N 1 b)

Hình 2.3: Sơ đồ thay thế các thứ tự a) thuận b) Nghịch c) Không

0,17

N 1 X

1 0,222

N 1

X 2 0,43

( )

X 3 0,285 ()

c)

I2 thì chỉ có dòng đi trong nhánh từ hệ thống tới điểm ngắn mạch.

Thay UNA0 và INA0 vào sơ đồ thay thế thứ tự không (h 2.3.c)

Hình 2.4.

Dòng thứ tự không từ hệ thống về điểm ngắn mạch

222 , 0

) 223 , 0 ( 0 0

115 3

10 100 624 , 3 3

624 , 3

115 3

10 100 936 , 0 3

636 , 0

17 , 0 296 , 0 29 , 0

1

0 2

0 2 1

X X X

E HT

= 2,475

INA2 = - INA1 2 , 475 0,170,170,296

2 0

X

= -0,9

INA0 = - INA1 2 , 475 0,170,2960,296

2 0

X

= -1,57

UNA0 = UNA2 = UNA1 = INA1 2 , 475 00,296,296.00,17,17

X X

X , X

0 2

0 2

202 , 1 222 , 0

267 , 0 0

1

0 )

1 , 1 (

I(1,1) N1HT = INA1 + INA2 + I(1,1)

01

Vì là ngắn mạch hai pha chạm đất, nên dòng ngắn mạch chính làdòng trong pha B (hoặc C)

536 , 3 202 , 1 ) 9 , 0 ( 2

3 2

1 475 , 2 2

3 2

1

01 2 1 2 )

1 , 1 ( 1

I aI I a I

Trong hệ đơn vị có tên:

115 3

10 100 536 , 3

3 536 , 3

3

1

) 1 , 1 (

cb

cb HT

1 0,222

2 0,43

I(1,1)

01 I(1,1)

OB

Dòng thứ tự không qua dây nối trung tính MBA:

368 , 0 3

3 ( 1 , 1 ) )

1 , 1 (

10 100 104 , 1 3

104 , 1

3

1

) 1 , 1 (





cb

Cb OTTB

Vì chỉ có một nguồn cung cấp tới trạm nên dòng ngắn mạch qua bảo

vệ (BI) chính là dòng ngắn mạch tổng do hệ thống cung cấp tới điểm ngắnmạch I(n)

NHT "n: Số chỉ dạng ngắn mạch (1), (1 1)"

§2.4.2 Ngắn mạch tại thanh cái 35 KV (điểm N2).

Tại điểm N2 nằm trên thanh cái 35kV phía trung của máy biến áp, cótrung tính cách điện với đất vì vậy chỉ cần tính cho trường hợp ngắn mạch

BI

BI

I (n) NHT

BI

I (n) OB

1

) 3 (

10 100 377 , 1

3 377 , 1

3

2

) 3 (

cb

cb N

37

§2.4.3 Ngắn mạch tại thanh cái 10kV (N3).

Phía hạ MBA cuộn dây đấu  nên chỉ tính ngắn mạch 3 pha

0,43

N 2

E

HT

E N2

BI3

BI2

I N

BI1

I(3)N2

3

1

) 3 (

10 100 989 , 0

3 989 , 0

3

2

) 3 (

cb

cb N

E

HT

N 3 3

3

BI3

BI2

I N

BI1

I(3)N3

3

Dòng qua bỏ vệ 1 phía 110kV khi ngắn mạch tại N3 là dòng I(3)

) 3 ( 3

N

I = 496,5 (A)

Tổng kết: Từ các kết quả đã tính toán ngắn mạch ở trên ta có dòng

ngắn mạch qua các bảo vệ khi ngắn mạch tại N1, N'1, N2, N3 như bảng sau:

Điểm ngắn

Dòng qua BV1 (A)

Dòng qua BV 2 (A)

Dòng qua BV3 (A)

 Dòng qua dây nối trung tính MBA:

Điểm ngắn mạch Dạng ngắn mạch Dòng qua bảo vệ

đặt ở dây nối TT

§ 2.5 TÍNH DÒNG NGẮN MẶCH NHỎ NHẤT (I NMIN ) QUA BẢO VỆ.

Dòng ngắn mạch min được tính với:

BI2 BI1

N 3

BI3

10KV

35KV 110KV

Hình 2.10

§ 2.5.1 Ngắn mạch trên thanh cái 110kV (điểm N1).

 Sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch, không

(Hình 2.11)

X1 = XHTmin = X2 = = 0,353

N 1 X

1

0,353

N 1

X 0

0,152

N 1

1 0,265

N 1

2 0,43

3 0,285

2

( ) ()

(c)

3 ) 3 ( 1 )

10 100 454 , 2

3 454 , 2

3

1

) 2 (

cb

cb N

N3

BI3

10KV

35KV 110KV

Hình 2.12

I (n) N'1 N'1 I(n)

OB1

I (n) OB2

BI1

I (n)

N1

Điểm ngắn mạch N'1 nằm sau vị trí của bảo vệ nên đối với ngắnmạch 2 pha thì dòng ngắn mạch qua bảo vệ cũng chính là dòng ngắn mạch

do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch

(Viết cho pha A là pha bị sự cố)

INA1 = INA2 = INA0 =

N 1

2 0,43

3 0,285

Dòng thứ tự không do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch là (I01):

U NA

= 0,248

Dòng ngắn mạch tổng của hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch N1:

I(1) N1HT = INA1 + INA2 + I01

N1 = + IOB2 = 2,998 + 0,248 = 3,246Dòng thứ tự không đi qua trung tính của máy biến áp khi ngắn mạch

I(1) BI1 = 3,246

1

3 cb

cb U

S

= 3,246

115 3

10

S

= = 124,5 (A)

I(1) 0TTB = 0,744

1

3 cb

cb U

152 , 0 353 , 0 353 , 0

1 X

X

X X X

0 2

0 2 1

INA2 = -INA1 2 , 180,1520,1520,353

2 0

X

= - 0,655

INA0 = -INA1 2 , 180,1520,3530,353

2 0

X X

= 2,18 00,353,353.00,152,152 = 0,231Thay giá trị UNA0 và INA0 vào sơ đồ thứ tự không (H.2.11c)

Dòng thứ tự không do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch

IOB1 = IOB2 = 0 0,430,2310,285

3 2

N 1

2 0,43

3 0,285

Dòng ngắn mạch tổng đi qua bảo vệ cung cấp cho điểm ngắn mạchbao gồm dòng ngắn mạch tổng của hệ thống (I(1)

N1HT) và dòng ITK từ máybiến áp B2 (IOB2)

BI1 = INA1 + INA2 +I01 + IOB2

 Đối với ngắn mạch 2 pha chạm đất thì dòng ngắn mạch thựcchính là dòng trong pha B (hoặc C)

1 18

, 2 2

3 2

OTTB = 3.IOB1 = 3.0,323 = 0,969

 Trong hệ đơn vị có tên:

115 3

10 100 139 , 3

3 139 , 3

3

1

) 1 , 1 (

cb

cb BI

S

= 162,1 (A)

I(1,1) OTTB = 0,969

1

3 cb

cb U

S

= 486,4 (A)

§ 2.5.2 Ngắn mạch trên thanh cái 35 KV (điểm N2).

Đối với điểm ngắn mạch N2 ở phần này cũng chỉ cần tính trường hợpngắn mạch N(2)

 Sơ đồ thay thế

Lớp HTĐ 24

X 0

0,152

N 1

N 2 X

1

0,353

2 0,43

2 0,43

I M21

I M22

X 1

0,568

N 2 I

M2

10 100 7625 , 0

3 7625 , 0

3

2

) 2 (

cb

cb N

N21 = 1189,8 (A)Dòng ngắn mạch qua bảo vệ phía 110kV (BI1) khi ngắn mạch tại N2

§ 2.5.3 Ngắn mạch trên thanh cái 10kV (điểm N3).

Tương tự điểm N2 ở đây ta chỉ tính ngắn mạch hai pha N(2)

 Sơ đồ thay thế

10 100 609 , 0

3 609 , 0

3

3

) 2 (

cb

cb N

N31 = 3348,6 (A)Dòng ngắn mạch qua bảo vệ phía 110kV (BI1) khi ngắn mạch tại N3

I(2) BI1 = I(2)

N31 10115,5 = 3348,6 10115,5 = 305,7 (A)

Lớp HTĐ 26

X 1

0,717

N 3

I M3

N 3 1

0,353

2 0,43

2 0,43

I M31

I M32

3 0,285

3 0,285 E

HT

Bảng 2.3: Dòng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ khi ngắn mạch tạicác điểm: N1, N'1, N2, N3.

Điểm ngắn

mạch

Dạng ngắn mạch

Dòng qua BV1 (A)

Dòng qua BV 2 (A)

Dòng qua BV3 (A)

N1 (N'1) N

§ 2.6 CHỌN MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN.

Máy biến dòng điện được chọn theo các điều kiện sau

 Kiểm tra ổn định lực động điện

Dòng ổn định lực động điện của BI Iođđ = 2 Kôđđ I1đm

= 2 150 200 = 42,43 RA.Dòng ngắn mạch xung kích:

IXK = 2 KXK INmax (BI1) = 2 1,85 1,057 = 2,765 KA(Trong HTĐ r << L vì vậy ta lấy gần đúng KXK = 1,85)

Iođđ > IXK như vậy BI đạt ổn định lực động điện

 Kiểm tra ổn định nhiệt

Xung lượng nhiệt của BI: Bnđm = (Knh - I1đm)2 tnh

Xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch:

Lớp HTĐ 28

BN = BNCK + BNKCK = I2

N (t + Ta)t: là thời gian tồn tại ngắn mạch, lấy gần đúng bằng 0,1

 Kiểm tra ổn định lực động điện

Iođđ (BI) = 2.100 1000 = 141,42 RA

IXK = 2 1,85 2,148 = 5,62 KA

Iođđ (BI) > IXK Vậy BI đạt ổn định lực động điện

 BI không cần kiểm tra ổn định nhiệt vì có Iđm nên khả năng ổnđịnh nhiệt lớn

Iođđ > IXK Vậy BI đạt điều kiện ổn định lực động điện.

 Không cần kiểm tra ổn định nhiệt của BI vì:

2.6.6 Chọn BU cấp 10kV.

Điện áp định mức của mạng 10kV

Chọn loại: 3HOM - 10

Lớp HTĐ 30

Điện áp định mức sơ cấp: USđm = 10kVĐiện áp cuộn định mức cuộn thứ cấp phụ: UTđm = 100/3 VCông suất cực đại : Smax = 400 VA.

CHƯƠNG III LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ

3.1 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

3.2 Các tình trạng làm việc không bình thường của máy biến áp.

Dòng điện trong các cuộn dây tăng cao do ngắn mạch ngoài và quátải, 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

3.3 Các yêu cầu đối với hệ thống bảo vệ.

- Tác động nhanh: hệ thống bảo vệ tác động càng nhanh càng tốtnhằm 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

Lớp HTĐ 32

3.4 Các bảo vệ đặt cho máy biến áp.

Trạm biến áp cần bảo vệ là trạm phân phối với hai máy biến áp 3 pha

3 cuộn dây 110/35/10kV làm việc song song, công suất mỗi máy là25MVA

3.4.1 Các bảo vệ đặt cho máy biến áp.

1) Bảo vệ rơ le khí: Chống lại các hư hỏng bên trong thùng dầu nhưchạm 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) được

sử dụng làm bảo vệ chính cho máy biến áp, chống lại ngắn mạch một phahoặc nhiều pha, chạm đất Bảo vệ cần thoả mãn những điều kiện sau:

Làm việc ổn định đối với dòng không cần bằng xuất hiện khi đóngmáy biến áp không 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 dòngđiện từ hoá tăng cao

3) Bảo vệ quá dòng điện: (51/I>) (50/I>>)

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 thờigian Cấp tác động có thời gian phải phối hợp tác động với các bảo vệ phía35kV, 10kV

Bảo vệ quá dòng đặt ở phía 35kV và 10kV làm việc có thời gian vàđược phối hợp với bảo vệ quá dòng phía 110kV

4) Bảo vệ chống quá tải

Bảo vệ được đặt ở các phía của máy biến áp nhằm chống quá tải chocác cuộn dây

Rơle làm việc với đặc tính thời gian phụ thuộc và có nhiều cấp tácđộng: Cảnh báo, khởi động các mức làm mát bằng tăng tốc độ tuần hoàncủa không khí hoặc dầu, giảm tải máy biến áp, cắt máy biến áp ra khỏi hệthống nếu nhiệt độ của máy biến áp tưang quá mức cho phép.

5) Bảo vệ quá dòng thứ tự không 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 MBA

1: Quá dòng điện cắt nhanh (50)

2: Quá dòng có thời gian (51)

3.4 Nguyên lý hoạt động của các loại bảo vệ.

a Nguyên lý hoạt động của rơle khí.

Hình 3.4.1

Rơ le khí làm việc theo mức độ bốc hơi và chuyển động của dầutrong 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 thùngdầu 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 dầunhấn 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 làmcho 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 giảm

Lớp HTĐ 35

Hì

nh

3.4:Bảo

vệ

khí

MBA

tự

ngẫ

Chỗ đặt rơ le khí

Thùng biến áp

Bình giãn dầu

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

nhiều thì tiếp điểm phao cấp hai đóng gửi tín hiệu đi cắt máy cắt tách máybiến 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 giátrị 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 đầuphần tử được bảo vệ, từ đó nhận tín hiệu dòng để so sánh

Khi làm việc bình thường hoặc ngắn mạch ngoài thì dòng so lệch(ISL) qua rơ le bằng không, rơ le không làm việc

Nếu bỏ qua sai số của BI thì khi làm việc bình thường hoặc ngắnmạch ngoài tại N1 (H.3.5.2) dòng so lệch qua rơ le sẽ là: ISL = I=IT1-IT2 =0

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (tại N2) dòng một phía (IT2) sẽ thayđổi cả chiều lẫn trị số Khi đó dòng so lệch qua rơ le sẽ là:

ISL = I = IT1 - IT2 >> 0

Lớp HTĐ 36

nh

3.4:Bảo

vệ

khí

MBA

tự

ngẫu

Phần tử được bảo vệ

I I

1 + I 2

Nếu ISL = I lớn hơn một giá trị nào đó của (IKđ) dòng khởi động thìbảo vệ sẽ tác động tách phần tử bị sự cố ra.

Trên thực tế do sai số của BI, đặc biệt là sự bão hoà mạch từ, do đótrong chế độ bình thường cũng như ngắn mạch ngoài vẫn có dòng qua rơle,gọi là dòng không cân bằng (Ikcb)

Dòng khởi động của bảo vệ phải định sao cho lớn hơn dòng khôngcân bằng

Ikđbv > Ikcb

Để tăng khả năng làm việc ổn định và tin cậy của bảo vệ, thườngngười ta sử dụng nguyên lý hãm bảo vệ Rơ le so lệch có hãm so sánh haidòng điện, dòng làm việc (ILV) và dòng hãm (IH) Rơ le sẽ tác động khi

ILV>IH

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 ILV < IH bảo vệkhông tác động

ILV = ISL  0

IH = IT1 + IT2.Khi ngắn mạch tại N2 trong phạm vi bảo vệ lúc đó

ILV = ISL = IT1 + IT2

IH = IT1 - IT2.Như vậy ILV > IH bảo vệ tác động

 2 K

Đối 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 không tải, máy biến áp bị kích thích hoặc ngắn mạchngoài Do dòng điện từ hoá 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 sốcực đại khoảng 20%  30% trị số dòng sự cố Còn khi máy biến áp quákích thích thì thành phần hài bậc 5 tăng lên đột ngột.

d Nguyên lý làm việc của bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (50/I>>)

và có thời gian (51/I>).

Quá 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 hoặcquá tải

Khi làm việc bình thường dòng qua rơ le có giá trị nhỏ hơn giá trịdòng khởi động (IKđ) của rơle, khi đó rơ le không 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 Ikđbv qua bảo vệtăng đến I > Ikđbv bảo vệ tác động cắt máy cắt tức thời với thời gian t  0s

Lớp HTĐ 38

I>>

I> t 1

I> T

2

Đối với rơ le quá dòng điện có thời gian: Khi dòng điện qua bảo vệ(I) tăng đến I > Ikđbv thì bảo vệ sẽ hoạt động nhưng người ta sẽ khống chếthời gian đưa ra tín hiệu đi cắt máy cắt.

Dòng khởi động của rơ le được chỉnh định theo biểu thức sau:

Trong chế độ bình thường, nếu hệ thống có 3 pha hoàn toàn đối xứng

và không có thành phần hài bậc cao thì dòng điện đi qua BI0 là bằng không.Tuy nhiên điều này không thể thực hiện được nên qua BI0 luôn có dòngđiện không cân bằng (IKcb) chạy qua Do đó phải chỉnh định rơle có dòngkhởi động IKđ > IKcb

Trong chế độ sự cố chạm đất lúc đó dòng thứ tự không đi qua bảo vệ

sẽ tăng lên Nếu IOSC  IKđ thì bảo vệ sẽ tác động

35KV 110KV