Bảo vệ rơ le trong trạm biến áp Phần 2 (thời lượng: 4 tiết)

Bảo vệ so lệch thanh cái Mã ANSI = 87BĐể có được sự so sánh này, các bộ biến dòng của nguồn và của lộ ra sẽ được đấu nối như hình dưới đây... Bảo vệ chạm đất giới hạn so lệch chạm đất M

Trang 1

Tài liệu hướng dẫn

Dành cho công nhân kỹ thuật

Và kỹ sư mới ra trường.

Phạm Quốc Thái biên soạn.

Phần 2

Trang 2

CÁC BẢO VỆ CHÍNH TRONG TRẠM BIẾN ĐIỆN 6/ Bảo vệ so lệch thanh cái (Mã ANSI = 87B)

Thanh cái có thể được bảo vệ với giả định rằng vùng bảo

vệ không chỉ có 2 đầu, mà có thể có một số lượng q đầu vào hoặc ra,

Thông thường số lượng đầu này sẽ lớn hơn 2

Bảo vệ so lệch thanh cái sẽ so sánh tổng các dòng điện đi vào thanh cái với tổng các dòng điện đi ra khỏi thanh cái

Nếu 2 tổng này bằng nhau, thanh cái bình thường

Nếu chúng không bằng nhau, thanh cái bị sự cố

Trang 3

Chúng ta sẽ so sánh tổng các dòng nguồn cấp Iin1+Iin2 với tổng các dòng lộ ra Iout1+Iout2+ Iout3+Iout4

Trang 4

Để có được sự so sánh này, các bộ biến dòng của nguồn

và của lộ ra sẽ được đấu nối như hình dưới đây

Trang 5

Nếu cần bảo vệ cả ngắn mạch pha-pha lẫn chạm đất

mạch này được sử dụng cho từng pha riêng rẽ

Trong trường hợp chỉ cần bảo vệ chạm đất, dòng 3 pha được nối chung lại với nhau cho mỗi đường nguồn và lộ

ra

Dòng điện tổng của 3 pha khi đó sẽ được so sánh

Trang 6

CÁC BẢO VỆ CHÍNH TRONG TRẠM BIẾN ĐIỆN 7/ Bảo vệ chạm đất giới hạn

(Mã ANSI = 87N hoặc 87REF)

Bảo vệ này dùng để bảo vệ chạm đất cho máy biến áp

2 sơ đồ khác nhau được sử dụng tùy trường hợp máy

biến áp có nối đất trung tính hay không

Trang 7

CÁC BẢO VỆ CHÍNH TRONG TRẠM BIẾN ĐIỆN 7/ Bảo vệ chạm đất giới hạn (so lệch chạm đất) (Mã ANSI = 87N hoặc 87REF)

Với máy biến áp có trung tính nối đất trực tiếp hoặc qua tổng trở:

Trang 8

 Dòng điện dôi dư Irsd là tổng của dòng điện 3 pha Dòng điện này phải bằng dòng điện chạm đất đi qua biến dòng

 Chạm đất ngoài: dòng dôi dư bằng dòng trung tính Không có dòng đi qua nhánh so lệch

 Chạm đất bên trong máy biến áp, dòng dôi dư có chiều ngược lại Có dòng điện đi trong nhánh so lệch.

Trang 9

Với máy biến áp không có trung tính nối đất :

Trang 10

 Có chạm đất ngoài: dòng dôi dư =0

 Không có dòng điện chảy qua trong nhánh so lệch.

 Nếu có chạm đất trong máy biến áp, dòng dôi dư = dòng chạm đất,

 Có dòng điện đi qua nhánh so lệch

Trang 11

Lưu ý:

Để dòng chạm đất không nhỏ hơn dòng điện dung, trong

hệ thống phải có nơi nối đất, hoặc phải có máy biến áp

nối đất

Loại bảo vệ tổng trở cao không dùng để bảo vệ dường

dây hoặc đường cáp dài

Đối với đường dây dài, các biến dòng đặt ở 2 đầu đường dây, dây nối của biến dòng sẽ dài và có tổng trở cao Khi

đó công suất biến dòng sẽ không đủ để cung cấp dòng

chính xác

Để bảo vệ đường dây dài, chúng ta phải ứng dụng loại

bảo vệ so lệch dùng pilot

Trang 12

CÁC BẢO VỆ CHÍNH TRONG TRẠM BIẾN ĐIỆN 8/ Bảo vệ so lệch đường dây (Mã ANSI = 87L)

lệ phần trăm nào đó của dòng điện trên đường dây

R* : Điện trở của dây Pilot (cả đường trở về)



Trang 13

Điện trở Rb chuyển từ dòng điện thành điện áp

Giả sử điện trở của Rb thấp so với điện trở rơ le + điện trở đường dây, ta có gần đúng

Nếu dòng Iin và Iout bằng nhau thì (Vin – Vout) =0

Trong trường hợp 2 dòng này khác nhau, sẽ có 1 dòng tỷ

lệ với dòng sai biệt chảy trong 2 cuộn dây tác động

Trang 14

Rơ le sẽ tác động nếu tỷ số giữa dòng này so với dòng đo được lớn hơn một trị số phần trăm nào đó

Trang 15

Như vậy bảo vệ sẽ tác động khi

Iin - Iout > K Iin + I0

Trang 16

 Điện trở R b khi có dòng I in chảy qua sẽ tao điện áp V in , điện trở này được gọi là bộ phận hãm

 Điện trở R a khi có dòng tỷ lệ với (I in − I out ) chảy qua tạo ra điện

áp Va, được gọi là bộ phận tác động

Trang 17

Ghi chú:

Điện trở Rb có trị số nhỏ, như đã ghi chú ở trên

Rb tương ứng với trở kháng cho phép tiêu tán của biến

dòng

Vì vậy, sơ đồ rơ-le bảo vệ này được gọi là rơ-le bảo vệ trở kháng thấp

 Người ta phải dùng nguyên lý tỷ lệ, để tránh cho rơ le

không làm việc sai khi có sự cố ngoài, dòng điện lớn, sai

số biến dòng tăng cao

Khi dùng nguyên lý tỷ lệ, dòng càng cao thì trị số dòng

tác động cũng càng cao

Trang 18

Vấn đề liên quan đến tổng trở đường dây Pilot

Điện áp hiệu được phân chia giữa tổng trở của bộ phận tác động và tổng trở đường dây

Do đó, độ nhạy của rơ-le sẽ phụ thuộc vào tổng trở

đường dây R* này

Đường dây càng dài, tổng trở dây Pilot càng cao, và độ nhạy của bảo vệ càng thấp

Một vấn đề nữa với đường dây Pilot là với đường dây dài, điện dung phân bố trên đường dây Pilot sẽ tạo ra dòng, làm giảm độ chính xác của bảo vệ

Trang 19

Cách giải quyết các vấn đề về đường truyền tín hiệu dòng

Giải pháp 1:

Chuyển đổi tín hiệu dòng tên với tần số khác hơn tần số công nghiệp 50 Hz (hoặc 60 Hz), hay nói cách khác,

chuyển thành mã dùng tần số mang cao hơn

Ngoài việc dùng đường dây Pilot, người ta còn có thể

dùng hệ thống tải ba hoặc vi ba

Trang 20

Ưu điểm của giải pháp 1:

– Với tần số khác với tần số công nghiệp, những điện áp khác nhiễu loạn đến có thể dễ dàng lọc bỏ

– Dòng điện được mã hóa cho phép truyền đi mà không

bị ảnh hưởng của R, L và C của dây Pilot Do đó không bị ảnh hưởng của chiều dài đường dây

– Kiểm tra trạng thái của đường dây dễ dàng hơn Rơ le không cần phải có thời gian trễ Khi có hư hỏng dây Pilot, tín hiệu mã hóa bị mất Rơ le sẽ không hoạt động

Trang 21

Giải pháp 2:

Mã hóa tín hiệu dòng dùng kỹ thuật số và kết nối bằng

cáp quang

Giải pháp này có cùng ưu điểm như giải pháp trước

Tuy nhiên, giải pháp này tương đối đắt tiền vì cần có

nhiều thiết bị:

 mã hóa số,

 chuyển đổi tín hiệu điện thành quang và ngược lại,

 rơ le xử lý số

Trang 22

CÁC BẢO VỆ CHÍNH TRONG TRẠM BIẾN ĐIỆN 9/ Bảo vệ so lệch máy biến áp (Mã ANSI = 87T)

Bảo vệ so lệch máy biến áp sẽ bảo vệ các trường hợp

ngắn mạch giữa các vòng dây của dây quấn ứng với các trường hợp giữa pha – pha và 3 pha

Nếu không có điểm nối đất máy biến áp, bảo vệ này còn

có thể bảo vệ chạm đất

Nếu dòng chạm đất bị giới hạn bởi trở kháng, và nhỏ hơn trị số tối thiểu cài đặt trên rơ-le, cần phải bảo vệ chạm đất bằng bảo vệ so lệch tổng trở cao

Bảo vệ so lệch thường tác động rất nhanh, khoảng 30 ms

đủ để tránh được các hư hỏng nặng xảy ra trong máy

biến áp khi có ngắn mạch bên trong

Trang 23

Người ta không dùng bảo vệ so lệch tổng trở cao để bảo

vệ máy phát vì các dòng điện sai biệt tự nhiên sau đây có thể sinh ra:

– Dòng điện xung kích của máy biến áp Khi đó sẽ cần

thời gian trễ, nhưng thời gian trễ lớn hơn trị số này sẽ làm cho rơ le không bảo vệ bảo đảm (khoảng vài phần mười giây)

– Bộ đổi nấc biến áp dưới tải sẽ gây dòng sai biệt

Trang 24

Đặc tính của rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp phụ thuộc vào các thông số sau của máy biến áp:

– Tỷ số biến áp: Tỷ số giữa dòng điện đi vào Iin và dòng điện đi ra Iout

– Phương pháp nối giữa sơ cấp và thứ cấp

– Dòng điện xung kích

– Dòng điện từ hóa lâu dài (dòng không tải)

Trang 25

Trang 26

 Đặc tính bảo vệ:

 Bảo vệ sẽ tác động khi

 Iin −Iout >KIin + Io

Trang 27

Vấn đề liên quan đến tỷ số biến và phương pháp nối

Dòng và áp giữa mạch thứ cấp và mạch sơ cấp khác nhau

do tỷ số biến áp, góc lệch ≠ 0 do sơ đồ nối dây

 Thí dụ máy biến áp nối sao / tam giác có góc lệch giữa dòng sơ cấp

và thứ cấp là 30 º

Do đó, các dòng điện đo được phải được hiệu chỉnh lại sao cho các tín hiệu đưa về mạch so sánh phải bằng nhau khi vận hành bình thường

Trang 28

Có 2 cách:

 Xử lý bằng các bộ biến dòng phụ để hiệu chỉnh biên độ và góc pha.

 Đổi nối giữa các biến dòng 3 pha sao cho tín hiệu ra đồng pha với nhau.

Nếu một phía của máy biến áp nối sao, thì biến dòng phụ hoặc biến dòng phía đó sẽ được nối tam giác,

Nối tam giác ngoài việc làm lệch dòng cho phù hợp với

phía còn lại, còn để triệt tiêu dòng dôi dư

Trang 29

 Xử lý bằng các bộ biến dòng phụ để hiệu chỉnh biên độ và góc pha.

Trang 30

 Đổi nối giữa các biến dòng 3 pha sao cho tín hiệu ra đồng pha với nhau.

Trang 31

 Khi đóng điện máy biến áp, dòng điện quá độ rất lớn (từ 8 đến

Trang 32

Trang 33

Vấn đề liên quan đến dòng điện xung kích

Theo kinh nghiệm cho thấy: thành phần họa tần bậc 2 có giá trị ít nhất là 20% dòng xung kích, trong khi thường

thấp hơn 5% khi khi bị quá dòng do sự cố bên trong máy biến áp

Như vậy chỉ cần khóa không cho bảo vệ tác động khi phần trăm của thành phần họa tần bậc 2 so với thành phần cơ bản cao hơn một trị số nào đó, thí dụ 15%

Khi đó bảo vệ sẽ phân biệt được

I2 / I1 > 15%

Trang 34

Vấn đề liên quan đến quá kích thích khi bị quá điện áp ngoài:

Dòng điện từ hóa tạo ra sai biệt dòng điện giữa mạch sơ cấp và thứ cấp

Bảo vệ có thể lầm là dòng sự cố

Khi máy biến áp làm việc bình thường, dòng từ hóa rất nhỏ

và không đạt đến mức ngưỡng tác động của bảo vệ

Tuy nhiên, khi có quá điện áp ngoài, mạch từ sẽ bị bão

hòa, dòng điện từ hóa sẽ tăng lên rất lớn và có thể đạt đến ngưỡng tác động của bảo vệ

Do đó cần phân biệt được dòng từ hóa khi quá điện áp

Trang 35

Vấn đề liên quan đến quá kích thích khi bị quá điện áp ngoài:

 Kinh nghiệm cho thấy dòng từ hóa khi quá kích thích sẽ có thành phần họa tần bậc 5 cao

 Để ngăn ngừa rơ le tác động sai do quá kích thích, người ta có thể áp dụng các biện pháp sau:

 – Dò tìm quá điện áp để khóa không cho bảo vệ tác động

 – Dò tìm dòng từ hóa bão hòa bằng cách dò họa tần bậc 5 để khóa bảo vệ

 Như vậy bảo vệ so lệch máy biến áp khi đó phải có chức năng kết hợp dò họa tần bậc 2 và bậc 5 hoặc nếu bỏ qua họa tần bậc

5 thì dò tìm tình trạng quá điện áp để khóa bảo vệ

Trang 36

CÁC BẢO VỆ CHÍNH TRONG TRẠM BIẾN ĐIỆN 10/ Bảo vệ điện áp thấp (Mã ANSI = 27)

Điện áp giảm thấp có thể do:

 – Lưới bị quá tải;

 – Bộ đổi nấc máy biến áp hoạt động sai.

 – Ngắn mạch.

Hậu quả của thấp áp thường gặp nhất là làm cho các động

cơ không đủ năng lượng để khởi động, thời gian khởi động kéo dài, tăng tổn thất nhiệt

Nếu đang vận hành bình thường, điện áp giảm thấp làm dòng điện tăng lên

Trang 37

Bảo vệ thấp áp chủ yếu để bảo vệ các động cơ, cắt mạch điện trước khi hư hỏng

Ngoài ra bảo vệ này còn có thể được sử dụng để:

– Kiểm tra hoạt động của các bộ điều chỉnh điện áp tự

động

– Sa thải bớt các phụ tải không quan trọng khi có quá tải

– Kiểm tra điện áp trước khi đóng cắt nguồn

Trang 38

Nguyên lý:

Bảo vệ sẽ tác động khi một trong các điện áp giảm thấp hơn 1 ngưỡng đã cài đặt Uset Bảo vệ này có thể có thời gian trễ xác định.Thí dụ: để bảo vệ động cơ:

Ngưỡng cài đặt điện áp

từ 0,75 đến 0,8 U định mức

Thời gian trễ tùy thuộc vào:

 Thời gian cho phép của động cơ.

 Chương trình sa thải phụ tải.

 Sơ đồ bảo vệ.

Trang 39

CÁC BẢO VỆ CHÍNH TRONG TRẠM BIẾN ĐIỆN 11/ Bảo vệ quá điện áp (Mã ANSI = 59)

Bảo vệ này để giúp các thiết bị chống lại quá điện áp

Trang 40

CÁC BẢO VỆ CHÍNH TRONG TRẠM BIẾN ĐIỆN 11/ Bảo vệ quá điện áp (Mã ANSI = 59)

– Để kiểm tra đủ điện áp, trị số đặt Uset được cài đặt ở

0,95 Un với thời gian trễ 3 giây, đủ để chắc chắn điện áp

ổn định trước khi chuyển nguồn

Trang 41

CÁC BẢO VỆ CHÍNH TRONG TRẠM BIẾN ĐIỆN 12/ Bảo vệ điện áp dôi dư (Mã ANSI = 59N)

Bảo vệ này để phát hiện pha chạm đất Đặc biệt để phát hiện chạm đất lần đầu trong trường hợp hệ thống không nối đất

Nguyên lý

Bảo vệ này sẽ kiểm soát sự tăng điện áp của trung tính so với đất Sự tăng này là đặc điểm cơ bản của sự cố chạm đất

Trang 42

 Khi có chạm đất trên pha 1, điện thế của điểm trung tính so với đất

Vneut sẽ có giá trị bằng − E1:

Vneut = − E1 hay |Vneut| = |E1|

 Với E1 là biên độ của điện áp pha

Trang 43

Với mạch có sẵn điểm trung tính:

Một máy biến áp một pha đặt

giữa điểm trung tính của máy

biến áp để đo lường trực tiếp điện

Trang 44

Với mạng không có sẵn điểm

Đo điện áp này bằng máy

biến áp nối đất, có cuộn

dây nối tam giác hở

Định dạng
Số trang	44
Dung lượng	853,5 KB