Tài liệu bảo vệ role chương 5.pdf

Tài liệu bảo vệ role chương 5.

TRƯỜNG I H C CƠNG NGHI P TP HCM TT CÔNG NGHỆ ĐIỆN CHƯƠNG : TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 5.1 TỰ ĐỘNG ĐÓNG LẠI ĐƯỜNG DÂY 5.1.1 Tổng quát Các thống kê cố hệ thống điện cho thấy đường dây không vận hành với điện áp cao (từ 6KV trở lên) có cố thoáng qua (chiếm tới 80- 90%), đường dây có điện áp cao phần trăm xảy cố thoáng qua lớn Một cố thoáng qua, chẳng hạn phóng điện xuyên thủng loại cố mà loại trừ tác động cắt tức thời MC để cô lập cố cố không xuất trở lại đường dây đóng trở lại sau Sét nguyên nhân thường gây cố thoáng qua nhất, nguyên nhân khác thường lắc lư đường dây dẫn gây phóng điện va chạm vật bên đường dây Việt Nam nằm khu vực nhiệt đới; điều kiện khí hậu bão, độ ẩm sấm sét, cối,… tạo điều kiện tốt cho cố thoáng qua xảy Do việc áp dụng thiết bị tự động đóng lại MC (TĐL) hệ thống điện Việt Nam nên xem xét cẩn thận nhằm áp dụng cách thích hợp hiệu lợi điểm thiết bị này, góp phần cải thiện độ tin cậy cho hệ thống Như đề cập, 10- 20% cố lại cố kéo dài hay “bán kéo dài” Một cố bán kéo dài xảy ví dụ nhánh rơi xuống đường dây Ở cố không loại trừ cách cắt điện tức thời mà nhánh bị cháy rụi khoảng thời gian Loại cố thường xảy đường dây trung (6-66KV) chạy qua vùng rừng núi Như , phần lớn cố, đường dây cố cắt tức thời thời gian điện đủ lớn để khử ion hồ quang sinh việc đóng lại cho phép phục hồi thành công việc cung cấp điện cho đường dây Các MC có trang bị hệ thống TĐL cho phép thực nhiệm vụ cách tự động, thực tế chúng góp phần thiết thực việc cải tạo tính liên tục cung cấp điện cho hô tiêu thụ Ngoài TĐL có ưu điểm quan trọng, đặc biệt cho đường dây truyền tải cao áp (trên 66KV), khả giữ ổn định đồng cho hệ thống Trên đường dây truyền tải, đặc biệt đường dây nối hai hệ thống lớn với nhau, việc tách rời hai hệ thống gây ổn định Trong số trường hợp, việc cắt rời hai hệ thống gây trình trạng: bên thiếu hụt công suất trầm trọng, bên dư thừa công suất, trường hợp đóng lại kịp thời (trong khoảng thời gian giới hạn đó) cho phép hệ thống điện tự cân trở lại Đây ưu điểm quan trọng việc đóng lại đường dây truyền tải Để thực việc tự đóng lại hệ thống điện, có hai biện pháp đực sử dụng : _ Tự đóng trở lại cách kết hợp MC với hệ thống tự đóng lại (ARS) _ Sử dụng MC TĐL (ACR) GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 90 TRƯỜNG I H C CƠNG NGHI P TP HCM TT CÔNG NGHỆ ĐIỆN Lợi điểm ACR chi phí thấp so với sử dụng hệ thống tự đóng lại thiết kế trọn để kết hợp với MC, có chức RL bảo vệ RL tự đóng lại Tuy nhiên giới hạn khả cắt dòng cố Vì có kết cấu phức tạp, kết hợp nhiều chức nênACR khó chế tạo với khả cắt dòng lớn Hiện công suất cắt ACR vào khoảng 150MVA điện áp 15KV gần 300MVA điện áp 22KV Đối với đường dây truyền tải cao áp có công suất lớn, công suất cắt MC đòi hỏi phải lớn thời gian tác động MC phải nhanh Đây nguyên nhân mà người ta sử dụng MC kết hợp với hệ thống điều khiển TĐL để thực chức tự đóng lại cho hệ thống điện loại Ngoài ra, việc áp dụng kỹ thuật số vi xử lý vào việc chế tạo RL bảo vệ cho phép RL nay, chức rơ le thông thường, bao gồm chức RL tự đóng lại với độ tin cậy cao.Với lý trên, ngày hệ thống điện người ta thường sử dụng ACR cho mạng trung khả động (gọn, nhẹ vó thể gắn trực tiếp trụ đỡ đường dây)và chi phí thất Còn hệ thống tự đóng lại sử dụng lưới truyền tải cao áp siêu cao áp TĐL chế tạo để đóng lại hay nhiều lần.Theo thống kê, hiệu việc TĐL đường dây không theo số lần TĐL là: _TĐL lần thành công 65 ÷ 90% (hiệu lớn điện áp cao) _TĐL lần thành công 10 ÷ 15% _TĐL lần thành công ÷ 5% Chu kỳ TĐL lần có NM thoáng qua Nm lâu dài Chu kỳ tự đóng lại nhiều lần.Trong chu kỳ đầu tiên, thời gian TĐL thường chọn lớn thời gian khử ion môi trường Chu kỳ thời gian thường chọn khoảng 15 ÷ 20 s Thời gian đóng cắt MC phụ thuộc vào thiết bị lắp đặt, thời gian khử ion phụ thuộc vào điện áp đường dây, địa điểm, trị số thời gian NM, dạng NM… chọn theo trường hợp cụ thể 5.1.2 Những yêu cầu tự đóng lại: Khi đặt thiết bị tự đóng lại cần ý yêu cầu sau: a) Tác động nhanh Theo quan điểm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải đảm bảo ổn định cho hệ thống đóng lại nguồn điện nhanh tốt Tuy nhiên tốc độ tự đóng lại bị hạn chế điều kiện khử ion chỗ bị ngắn mạch để đóng trở lại nguồn điện ngắn mạch tái phát Ta biết thời gian đóng máy cắt dầu lớn thời gian cần thiếtđể khử ion chỗ ngắn mạch, máy cắt dầu không cần ý đến điều kiện Nhưng máy cắt không khí cần ý kỹ thời gian đóng máy cắt nhỏ Bảng 5.1 cho biết thời gian khử ion chỗ ngắn mạch theo cấp điện áp khác GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 91 TRƯỜNG I H C CƠNG NGHI P TP HCM TT CÔNG NGHỆ ĐIỆN Thời gian chu kỳ tự đóng lại phụ thuộc vào thời gai đóng máy cắt thời gian khử ion môi trường Thời gian khử ion Cấp điện áp (KV0 Chu kỳ giây E2 δ = 00 E1 E2 ∆E Icb E1 < E2 δ = 00 I cb = − j +1 2E xΣ E1 − E2 xΣ +j Icb ∆E +1 E2 ∆E I cb = − j E1 E2 +1 I cb = j GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ E1 − E2 xΣ Trang 100 TRƯỜNG I H C CƠNG NGHI P TP HCM E1 = E2 δ ≠00 +j E1 δ TT CÔNG NGHỆ ĐIỆN Icb ∆E I cb = j E2 +1 E1 (sin δ + j (1 − cos δ )) xΣ Từ bảng 5.2, ta có : 1- E1 ≠ E2 ,ω1 =ω2 , δ =00 Do khác điện áp xuất dòng cân Dòng có thành phần phần kháng nên tác động lên thiết bị hệ thống điện làm giảm điện phần tử lân cận chỗ hoà 2- E1 = E2 ,ω1 =ω2 , δ ≠00 Ngoại trừ trường hợp θ = 1800 , dòng cân có chứa thành phần thực & & Nếu E1 > E2 có công suất thực chạy từ máy phát sang máy phát Kết rôto máy phát bị hãm máy phát tăng tốc góc δ tiến tới trị số xác định lượng công suất truyền từ máy sang máy Thành phần dòng thực cực đại δ = 900 δ = 2700 Khi δ = 1800 , thành phần thực triệt tiêu, dòng cân có thành phần kháng có giá trị lớn - E1 = E2 ,ω1 ≠ω2 , δ =00 vào thời điểm đóng máy cắt δ = 00 dòng cân Nếuω1 >ω2;do tác dụng động thừa rôto máy vượt trước rôto máy Máy nhận thêm tải thực sau rôto bị hãm bớt Nếu tốc độ máy máy lớn không hoà đồng xuất chế độ không đồng Từ trường hợp khảo sát ta có kết luận sau: -Hoà có lệch δ vecto điện áp dòng cân có thành phần thực làm ảnh hưởng đến tác dụng phần tử hệ thống điện dẫn tới hư hỏng -Hoà tần số máy khác nhiều có độ lệch điện áp xuất dòng cân có thành phần thực dẫn đến chế độ đồng lâu dài Trường hợp nguy hiểm điện áp khác ω1 =ω2 δ =00 Những giá trị cho phép hoà góc δ độ lệch tần số ∆ω hai phần muốn hoà thay đổi tuỳ theo khoảng cách đường dây nối với hệ thống , điện áp định mức chúng , công suất hệ thống điện loại máy điều chỉnh kích từ(loại tỷ lệ hay tác động nhanh) 5.3.2 Hoà Điện Chính Xác Việc hoà diện xác tiến hành theo trình tự sau: GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 101 TRƯỜNG I H C CƠNG NGHI P TP HCM TT CÔNG NGHỆ ĐIỆN Trước cho máy phát vào làm việc song song với máy phát khác máy kích từ trước Lúc thấy số vòng quay điện áp máy hoà xấp xỉ với số vòng quay điện áp máy làm việc chuẩn bị đóng máy cắt điện Muốn cho dòng điện cân lúc đóng máy cắt không hay nhỏ nhất, phải chọn thời điểm đóng máy cho điện áp hai máy không sai lệch Như vậy, đóng máy cắt xong hai máy làm việc đồng với Hai điều kiện U ω thoả mãn, chọn thời điểm đóng máy cắt không thật lúc hoà điện xuất điện áp trượt Uf (∆E) dòng điện cân Icb Những yêu cầu máy hoà điện tự động: Hoà đồng xác máy phát thực tay hay tự động Khi hoà tay, người vận hành phải điều chỉnh thông số máy phát phù hợp với điều kiện hoà Để chọn thời điểm đóng máy cắt cần phải theo dõi volt kế máy phát hệ thống ; tần số kế máy phát hệ thống ; đồng bô kế góc lệch pha suất điện động máy phát điện áp góp (thanh cái) hệ thống (đo góc δ) Để loại trừ trường hợp đóng nhằm góc δ lớn, thường mạch đóng cắt người ta chêm vào tiếp điểm rơle kiểm tra đồng phép máy cắt đóng giới hạn góc δ cho phép định trước Trong trường hợp hoà điện tự động máy phát với hệ thống điện, máy hoà điện phải đảm bảo yêu cầu sau đây: - UF = UHT nghóa Uf =0 - ωF = ωHT nghóa làωf =0 - Góc lệch pha vecto điện áp đóng máy cắt không (δ=0), tức phải chọn thời điểm đóng máy phát điện vào làm việc song song với hệ thống Muốn thực yêu cầu trên, máy hoà điện tự động cần phải có phận làm nhiệm vụ : + Sang điện áp đầu cực máy phát điện + Sang tốc độ góc quay máy phát điện hoà với + Chọn thời điểm đóng máy cắt để dòng cân đóng máy cắt bé Bộ phận thứ tác động lên điều chỉnh điện áp (AVR) máy phát Bộ phận thứ hai tác động thay đổi tốc độ quay turbine máy phát cần hoà Bộ phận thứ ba chọn thời điểm đóng phát tín hiệu đóng máy cắt cần hoà Máy hoà điện tự động(theo phương pháp hoà điện xác) Hình 5.4 giới thiệu sơ đồ khối máy hoà đồng tự động Máy hoà đồng gồm phận sau: Khối 1: phận chọn thời điểm để đóng MC Khối 2: phận kiểm tra tốc độ trượt, không cho MC đóng ωf >ωf cho phép max GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 102 TRƯỜNG I H C CƠNG NGHI P TP HCM TT CÔNG NGHỆ ĐIỆN Khối 3: phận kiểm tra độ lệch điện áp máy phát hệ thống , không cho máy cắt đóng độ lệch điện áp lớn giá trị cho phép cực đại Khối 4: phận sang tần số để làm giảm ωf cách tác động lên phận thay đổi trị số đặt máy điều chỉnh tốc độ quay turbine Khối 5: phận sang điện áp (đối với TĐA tác động tỉ lệ) hay điều chỉnh trị số đặt máy điều chỉnh điện áp (đối với TĐA tác động nhanh)để thay đổi trị số đặt TĐA cho điện áp góp Khối 6: sơ đồ logic đóng máy cắt điều kiện hoà đồng thoả mãn Hình 5.4 Sơ đồ khối máy hoà đồng 5.3.3 Tự Hoà Điện Hoà điện phương pháp xác cần có thời gian để sang tần số, điện áp chọn thời điểm đóng MC Trong trường hợp cố cần huy động nhanh nguồn công suất dự trữ Để rút ngắn thời gian hoà, cần giảm số lượng thông số kiểm soát Không thể bỏ thông số tốc độ trượt độ trượt nhỏ cần thiết để kịp thời làm việc đồng Kiểm soát điện áp góc lệch pha không thiết nối máy phát chưa kích từ vào hệ thống , sau đưa kích từ vào máy phát điện, nhờ mômen xuất trình máy phát hoà điện mà máy phát điện kéo vào đồng Hiện phương pháp tự hoà điện chủ yếu dùng cho nhà máy thuỷ điện để hoà điện máy phát kể loại lớn Các máy phát điện turbine nối GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 103 TRƯỜNG I H C CƠNG NGHI P TP HCM TT CÔNG NGHỆ ĐIỆN thành với máy biến áp tăng áp dùng phương pháp với công suất lớn hơn3MW Chú ý : Điểm đặc biệt phương pháp tự hoà điện : độ đột biến dòng điện công suất phản kháng đóng MC lớn, đóng máy vào lưới chưa có kích từ nên không xuất độ đột biến lớn công suất tác dụng lực tác dụng nguy hiểm Nguyên nhân độ đột biến : đóng máy phát chưa kích từ vào lưới điện có dòng điện “ngắn mạch ”chạy qua cuộn dây Stato( thân cuộn dây stato máy phát điện kháng) GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 104 ... Cuối phải biết đặc tính MC mạch bảo vệ thời gian khử ion hoá môi trường để thực TĐL tốc độ caotrong trường hợp Sau ta thảo luận đến yếu tố a) Các đặc tính bảo vệ Dùng BV tác động nhanh BV khoảng... GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 95 TRƯỜNG I H C CƠNG NGHI P TP HCM TT CÔNG NGHỆ ĐIỆN khó bị loại bỏ cách đóng lại nhiều lần đường dây cao thế, trung 5.2 BẢO VỆ TẦN SỐ -... thiết bị tự đóng lại cần ý yêu cầu sau: a) Tác động nhanh Theo quan điểm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho phụ tải đảm bảo ổn định cho hệ thống đóng lại nguồn điện nhanh tốt Tuy nhiên tốc độ tự