Thiết kế hệ thống bảo vệ Rơ le cho trạm biến áp 110 kV Vân Đình

Chế độ HTĐ min trạm biến áp có 1 máy biến áp làm việc độc lập

Việc lựa chọn phương thức bảo vệ cho phần tử máy biến áp nói riêng và các phần tử trong hệ thống điện nói chung là hết sức quan trọng nó nhằm loại trừ ngay phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống, đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn và ổn định. Độ tin cậy khi tác động là khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy ra trong phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ, còn độ tin cậy không tác động là khả năng tránh làm việc nhầm ở chế độ vận hành bình thường và sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được qui định. Trong đồ án em sử dụng loại bảo vệ rơ le kỹ thuật số được đánh giá là hệ thống bảo vệ làm việc có độ tin cậy cao (sự tin cậy còn phụ thuộc vào các thiết bị khác như máy cắt điện, nguồn 1 chiều thao tác.).

Bảo vệ khí do nhà chế tạo máy biến áp đặt sẵn trên đoạn ống dẫn dầu từ thùng dầu chính của máy biến áp dẫn lên bình dầu phụ. Tuy nhiên khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc để thoả mãn yêu cầu tác động nhanh cần sử dụng những loại bảo vệ phức tạp và đắt tiền. Khi bảo vệ phát hiện ra sự cố (ngắn mạch) để hạn chế sự tác động của dòng điện ngắn mạch đến thiết bị thời gian tác động của bảo vệ không vượt quá 50 ms.

Nó được biểu diễn bằng hệ số độ nhậy, tức tỷ số giữa trị số đại lượng vật lý đặt vào rơ le khi có sự cố với ngưỡng khởi động của nó càng lớn, rơ le càng dễ cảm nhận sự xuất hiện của sự cố, hay rơ le càng tác động càng nhậy.

Các chức năng bảo vệ được sử dụng

Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm: Trên thực tế do sai số của các máy biến dòng hay hiện tượng bão hoà mạch từ và khi đóng máy biến áp không tải dòng điện thứ cấp của các BI sẽ khác nhau và tạo ra dòng điện không cân bằng. Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm sóng hài bậc cao được dùng làm bảo vệ chính cho máy biến áp, chống lại các dạng ngắn mạch một pha hoạc nhiều pha, một pha chạm đất trong cuộn dây máy biến áp. Bảo vệ luôn đảm bảo độ nhậy với các dạng sự cố ngắn mạch trong vùng bảo vệ, có biện pháp tránh tác động nhầm khi có dòng từ hoá tăng cao (khi đóng máy biến áp không tải).

Bảo vệ quá dòng điện có thời gian đặt ở thanh cái trung và hạ áp có thời gian làm việc phối hợp với bảo vệ ở các lộ đường dây xuất tuyến từ thanh góp và có nhiệm vụ bảo vệ thanh góp và làm dự phòng cho bảo vệ đường dây. Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không máy biến áp (bảo vệ chống chạm đất hạn chế) dựa trên nguyên lý so lệch giữa dòng điện qua dây trung tính nối đất và dòng điện tổng của 3 pha. Quá tải làm tăng nhiệt độ dầu và cuộn dây của máy biến áp nếu mức quá tải cao và kéo dài làm cho máy biến áp bị tăng nhiệt độ quá mức cho phép dẫn đến tuổi thọ của MBA bị suy giảm nhiều.

Để bảo vệ chống quá tải cho cuộn dây của máy biến áp và bảo vệ chống quá nhiệt cho cách điện của máy biến áp công suất lớn người ta dùng phương pháp đo trực tiếp nhiệt độ dầu và hình ảnh nhiệt, nhiệt độ cuộn dây của MBA, bảo vệ làm việc theo nhiều cấp như tăng cường làm mát, cảnh bảo bằng tín hiệu âm thanh, sa thải bớt các phụ tải.

Tính năng và thống số của 7UT513

Rơ le số 7UT513 được trang bị một bộ vi sử lý 16 bít, nó xử lý các dữ liệu tất cả các chức năng từ các thông số đo lường, đem các tín hiệu đi cắt máy cắt dưới dạng số. Trong trường hợp này chức năng bổ xung thích hợp cho nguồn cấp thứ 3 (bảo vệ trạm đất có giới hạn, bảo vệ quá dòng có thời gian, bảo vệ quá tải) có thể sử sử dụng cho một đối tượng độc lập khác được gọi là một đối tượng ảo. Khi xảy ra ngắn mạch ngoài gây ra dòng ngắn mạch lớn chạy qua BI các đặc tính từ hoá khác nhau của BI trong điều kiện bão hoà có thể gây ra dòng điện đáng kể chạy qua rơ le (ta gọi là Ikcb ).

Việc làm phù hợp các giá trị đo được đối với các MBA có công suất và tổ đấu dây khác nhau, tỷ số biến khác nhau (cho bảo vệ máy biến áp ). Việc chuyển đổi dòng được thực hiện bằng các ma trận hệ số được lập trình mô phỏng các dòng so lệch trong các cuôn dây MBA. Dạng tổng quát các phương trình nàylà:. Bảo vệ so lệch dùng nguyên lý hãm chỉ có thể thực hiện với tổng số học. Vùng tác động. Vùng hãm bổ xung. SL) và tổng véc tơ số học dòng điện (IH)cho từng cuộn dây. Hãm sóng hài làm việc độc lập cho từng pha tuy vậy cũng có thể đặt bảo vệ để không chỉ pha có dòng từ hoá chứa sóng hài vượt quá ngưỡng cho phép được hãm mà những pha khác của cấp bảo vệ so lệch Idiff cũng bị khoá chức năng khoá chéo này có thể bị giới hạn trong khảng thời gian chọn trước. Bảo vệ chạm đất có giới hạn so sánh sóng cơ bản của dòng điện chạy qua dây trung tính (I'0) với sóng cơ bản của tổng các dòng điện pha (I"0) Khi có sự cố trong vùng bảo vệ luôn có I0′.

Dòng tác động cắt (IREF) bằng dòng chạy qua điêm đấu sao Istab âm vì do đặt bằng không như vậy đảm bảo Rơ le sẽ tác động máy cắt khi có sự cố chạm đất bên trong kết quả này cho thấy rằng với sự bên trong hãm không có tác dụng vì thành phần hãm âm hoặc bằng không.

Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ

Rơle số bảo vệ quá dòng có thời gian 7SJ600 được trang bị bộ vi xử lý 16 bit nó trợ giúp cho quá trình sử lý sự cố có hoàn toàn cho tất cả các chức năng từ việc các số liệu thu nhận các thông số thu được đến đưa ra các tín hiệu cắt cho máy cắt. Sự cách ly tin cậy của các mạch sử lý trong các mạch đo lường, điều khiển và cấp nguồn cho hệ thống với các bộ biến đổi đầu vào aralog (tương tự) có màn chứa các modul đầu vào, đầu ra nhị phân, các bộ biến đổi DC. Không nhậy cảm với thành phần 1 chiều dòng xung kích và các quá độ cao tần trong dòng điện đo được.

Các đặc tính quá dòng có thời gian được chọn có thể được đặt chồng lên bằng cấp thời gian tức thì hoặc độc lập. Các đặc tính có đặt riêng cho các dòng pha và dòng đất tất cả các cấp đều độc lập với nhau và có thể được đặt riêng. Bảo vệ quá dòng có thời gian mỗi pha được so sánh với giá trị được đặt chung cho cả 3 pha.

CHỌN MÁY BIẾN DềNG ĐIỆN - TÍNH TOÁN CÁC THễNG SỐ ĐẶT VÀ KIỂM TRA ĐỘ NHẬY CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ.

Chỉnh định cho bảo vệ so lệch rơ le 7UT513

Giá trị tác động của dòng so lệch quy đổi theo dòng định mức của MBA. Giá trị tác động của dòng so lệch không làm quy đổi theo dòng định mức của MBA. Xử lý dòng thứ tự không của cuộn 1 Dòng thứ tự không bị loại trừ.

I0 – CORRECTION Dòng thứ tự không bị loại trừ nhưng được hiệu chỉnh bằng dòng qua điểm đấu sao. Giá trị tác động của bảo vệ chạm đất giới hạn quy đổi theo định mức của đối tượng bảo vệ. Thành phần hài bậc 2 trong dòng so lệch nó chỉ khởi động khoá; % của sóng cơ bản của dòng so lệch.

Hãm với sóng hài bậc 2 có tác dụng giới hạn dòng so lệch này, quy đổi theo dòng định mức của đối tượng bảo vệ.

Bảo vệ chạm đất có giới hạn (87N)

Thành phần hài bậc 2 trong dòng so lệch mà rơ le phát tín hiệu khoá. Hãm sòng hài bậc 2 có tác dụng đến dòng so lệch này quy đổi theo dòng danh định của đối tượng được ảo vệ 1925  I – DELAY.

Kiểm tra độ an toàn của bảo vệ so lệch máy biến áp

IKCB∆U: Dòng điện không cân bằng xét tới sai số do điều chỉnh đầu phân áp của MBA.

Bảng tổng kết các giá trị

Qua kết quả tính toán ở trên cho thấy việc kiểm tra độ an toàn và độ nhậy của bảo vệ so lệch cho thấy thông số đã chỉnh định đảm bảo cho rơ le làm việc đạt yêu cầu về độ nhậy cũng như độ an toàn. LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ VÀ GIỚI THIỆU CÁC TÍNH NĂNG CỦA RƠ LE.