Giám sát hệ thống role bảo vệ trạm biến áp 110kV Thủ Đức Bắc

Khái niệm về rơle bảo vệ

Đối với các trạm biến điện áp cao thế, cũng như trong quá trình vận hành hệ thống điện nói chung; có thể xuất hiện tình trạng sự cố thiết bị,đường dây hoặc do chế độ làm việc bất thường của các phần tử trong hệ thống. Các sự cố này thường kèm theo hiện tượng dòng điện tăng lên khá cao và điện áp giảm thấp, gây hư hỏng thiết bị và có thể làm mất ổn định hệ thống. Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và các hộ tiêu thụ khi xuất hiện sự cố, cần phải phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏi phần tử bị hư hỏng.

Nhờ vậy các phần còn lại sẽ duy trì được hoạt động bình thường, đồng thời cũng giảm được mức độ hư hại của phần tử bị sự cố. Trong hệ thống điện, rơle bảo vệ sẽ theo dừi một cỏch liờn tục tỡnh trạng và chế độ làm việc của tất cả các phần tử trong hệ thống điện. Khi xuất hiện sự cố, rơle bảo vệ sẽ phát hiện và cô lập phần tử bị sự cố nhờ máy cắt điện thông qua mạch điện kiểm soát.

Khi xuất hiện chế độ làm việc không bình thường, rơle bảo vệ sẽ phát tín hiệu và tuỳ theo yêu cầu cài đặt, có thể tác động khôi phục chế độ làm việc bình thường hoặc báo động cho nhân viên vận hành. + Bảo vệ chính trang thiết bị là bảo vệ thực hiện tác động nhanh khi có sự cố xảy ra trong phạm vi giới hạn đối với trang thiết bị được bảo vệ. + Bảo vệ dự phòng đối với cùng trang thiết bị này là bảo vệ thay thế cho bảo vệ chính trong trường hợp bảo vệ chính không tác động hoặc trong tình trạng sửa chữa nhỏ.

Bảo vệ dự phòng cần phải tác động với thời gian lớn hơn thời gian tác động của bảo vệ chính, nhằm để cho bảo vệ chính loại phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống trước tiên (khi bảo vệ này tác động đúng). Bảo vệ cần tác động không chỉ với các trường hợp ngắn mạch trực tiếp mà cả khi ngắn mạch qua điện trở trung gian. Ngoài ra bảo vệ phải tác động khi ngắn mạch xảy ra trong lúc hệ thống làm việc ở chế độ cực tiểu, tức là một số nguồn được cắt ra nên dòng ngắn mạch nhỏ.

Đối với các bảo vệ tác động theo giá trị cực tiểu (ví dụ như bảo vệ thiếu điện áp), hệ số nhạy được xác định ngược lại : trị số khởi động chia cho trị số cực tieồu. Bảo vệ phải tác động chắc chắn khi xảy ra sự cố trong vùng được giao và không được tác động sai đối với các trường hợp mà nó không có nhiệm vụ tác động. Một bảo vệ không tác động hoặc tác động sai có thể sẽ dẫn đến hậu quả là một số lớn phụ tải bị mất điện hoặc sự cố lan rộng trong hệ thống.

CÁC LOẠI RƠLE BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP

• RƠLE SO LỆCH DỌC DềNG ĐIỆN (R.87) : 1 Nguyên tắc bảo vệ
• RƠLE SO LỆCH NGANG DềNG ĐIỆN (85) : 1 Nguyên tắc bảo vệ
• RƠLE MẠCH BẢO VỆ ĐểNG KHễNG TOÀN PHA : 1/ Nguyên tắc tác động

Khi nhiệt độ tiếp tục cao hơn trị số đặt cấp 2, rơle sẽ đóng thêm tiếp điểm cấp 2 để tự động cắt máy cắt, cắt điện máy biến áp, đồng thời cũng có mạch điện báo hiệu sự cố “cắt do nhiệt độ dầu cao”. Tác dụng của điện trở nung (tùy theo dòng điện qua cuộn dây máy biến áp) và tác dụng của 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 dây. Để điều chỉnh dòng điện tác động theo ý muốn, thông thường phần động được gắn với một lò xo với kết cấu có thể điều chỉnh được nhằm thay đổi lực tác động lên phần động, có nghĩa là thay đổi dòng điện tác động của rơle.

Nếu trong thời gian trì hoãn mà dòng điện qua phần tử tức thì giảm thấp (sự cố đã tự giải trừ), làm cho phần tử này không giữ tiếp điểm nữa thì rơle thời gian sẽ bị mất điện và không khép tiếp điểm để cắt máy cắt hay báo sự cố. Loại rơle quá dòng định thì kiểu cảm ứng có ưu điểm là thời gian tác động càng ngắn khi dòng qua rơle càng lớn do đĩa quay càng nhanh, do đó loại trừ nhanh các sự cố nặng trong khi vẫn duy trì thời gian cần thiết đối với các biến động nhỏ. Nguyên tắc bảo vệ so lệch ngang dựa vào việc so sánh dòng trên hai đường dây song song , trong chế độ làm việc bình thường hoặc khi ngắn mạch ngoài các dòng có trị số bằng nhau và cùng hướng , còn khi phát sinh hư hỏng trên một đường dây thì chúng sẽ khác nhau.

Để bảo vệ khoảng cách làm việc đúng , các bộ phận khoảng cách cần phải khởi động một cỏch rừ ràng khi tổng trở từ chỗ nối bảo vệ đến điểm ngắn mạch ZN > ZD ( ZĐ – tổng trở dặt của bộ phận khoảng cách ) và không khởi động trong trường hợp ZN > ZD không phụ thuộc vào giá trị của dòng và áp đưa đến đầu cực của Rơle. Đối với các bộ phận bảo vệ khoảng cách nối vào một áp và một dòng , điều kiện này sẽ được thực hiện khi đảm bảo tổng trở ZR ở đầu cực Rơle tỉ lệ với khoảng cách đến chỗ ngắn mạch. Trong trường hợp đường dây được cung cấp từ hai phía, để đảm bảo tác động chọn lọc, thường sử dụng loại rơle tổng trở có hướng nhằm chỉ tác động khi dòng sự cố đi theo hướng từ thanh cái ra đường dây.

Tuy nhiên nếu đặt như vậy thì bảo vệ vùng 1 sẽ tác động sai làm bật máy cắt MC1 khi có ngắn mạch đầu đường dây đoạn BC vì tổng trở tính từ máy cắt MC1 đến các điểm ngắn mạch cuối đoạn AB và đầu đoạn BC là gần bằng nhau. Để tránh bảo vệ tác động sai khi có dao động trên hệ thống, trong một số trường hợp (tùy thuộc vào khả năng giữ ổn định của hệ thống) có thể đặt thời gian tác động vùng 1 có một trị số nhất định t1 > 0 ). Khi có một trong ba pha không đóng đồng thời với các pha khác, rơle thời gian RT sẽ được cấp điện và sau một thời gian đặt trước, tiếp điểm sẽ đóng và đi cắt cả 3 cực máy cắt.

Khi có một trong ba pha không đóng đồng thời với các pha khác, rơle thời gian RT sẽ được cấp điện và sau một thời gian đặt trước, tiếp điểm sẽ đóng và đi cắt cả 3 cực máy cắt. Về nguyên lý rơle thời gian cấu tạo gồm phần tĩnh là cuộn dây, phần động mang tiếp điểm và được gắn với bộ phận hãm nhằm làm chậm quá trình chuyển động đóng mở tiếp điểm. Để chế tạo rơle công suất (rơle quá dòng có hướng) người ta dùng nguyên tắc so sánh trực tiếp góc lệch pha giữa hai đại lượng điện UR và IR hoặc so sánh trị số tuyệt đối của hai đại lượng là tổ hợp của hai tín hiệu UR và IR.

Để tăng độ nhạy của bảo vệ có thể không cần xét đến phụ tải cực đại với hướng từ đường dây vào thanh góp, vì đối với nó rơle công suất không khép tiếp điểm, và do đó bảo vệ không thể tác động sai. Khi xảy ra ngắn mạch chạm đất trong mạng có điểm trung tính trực tiếp nối đất, trong pha không hư hỏng có thể có dòng sự cố và đối với dòng này rơle không được tác động. Đối với mạng có dòng chạm đất nhỏ (IKH=IPT) và mạng có trung điểm nối đất trực tiếp nhưng bảo vệ được khóa khi có ngắn mạch chạm đất thì dòng khởi động cần được chọn theo điều kiện (1).

Rơle tự đóng lại là rơle làm nhiệm vụ đóng lại máy cắt sau khi máy cắt (đường dây) bị bật ra bởi các rơle bảo vệ khác (51, 21,..) nhằm nhanh chóng tái lập đường dây một cách tự động khi có sự cố thoáng qua trên đường dây.