VÀ PHỐI HỢP BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP
Giới thiệu:
Đối với máy biến áp ba pha có công suất lớn hơn (S > 100kVA) thông thường sử dụng sự phối hợp bảo vệ gồm bảo vệ so lệch và bảo vệ chống chạm đất. Trong trường hợp này, việc ngắt máy biến áp được thông qua các thiết bị đóng cắt và có thể thêm vào rơ le quá dòng trong sơ đồ bảo vệ để cung cấp sự bảo vệ quá dòng.
Mục tiêu:
- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha. - Kết nối, điều chỉnh và kiểm tra hệ thống bảo vệ máy biến áp ba pha.
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
1.Bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha
- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha - Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện trong mạch. 1.1. Mục đích thí nghiệm
Bài thí nghiệm giúp ta làm quen với hệ thống bảo vệ quá dòng của máy biến áp ba pha.
1.2. Tóm tắt lý thuyết
Do tính toán kinh tế, máy biến áp ba pha cỡ nhỏ (S < 100kVA) thường chỉ dùng bảo vệ bằng cầu chì. Cầu chì được mắc nối tiếp với cuộn sơ cấp và có tác dụng bảo vệ máy biến áp khi có sự cố ngắn mạch hoặc quá tải kéo dài. Giá trị của cầu chì phải được tính toán và lựa chọn cẩn thận. Nó vừa phải đủ lớn để không bị “chảy” trong điều kiện quá tải ngắn hạn (khi khởi động động cơ) hoặc khi cấp nguồn cho máy biến áp (dòng từ hóa trong máy biến áp). Nhưng nó cũng không được quá cao để có thể bảo vệ quá dòng hiệu quả. Ngoài ra dùng cầu chì để bảo vệ máy biến áp còn có sự bất lợi là thời gian làm việc của nó quá dài khi quá dòng thấp. Đây chính là độ kém tin cậy khi sử dụng cầu chì bảo vệ cho máy biên áp.
Đối với máy biến áp ba pha có công suất lớn hơn (S > 100kVA) thông thường sử dụng sự phối hợp bảo vệ gồm bảo vệ so lệch và bảo vệ chống chạm đất. Trong trường hợp này, việc ngắt máy biến áp được thông qua các thiết bị đóng cắt và có thể thêm vào rơ le quá dòng trong sơ đồ bảo vệ để cung cấp sự bảo vệ quá
dòng. Sự bảo vệ tăng cường này có tác dụng như một bảo vệ dự trữ chung trong trường hợp bảo vệ chính bị sự cố. Bảo vệ quá dòng được nối vào cuộn sơ cấp và điều khiển sự mất kết nối máy biến áp.
(Hình 6-1) miêu tả sự bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha bằng rơ le quá dòng. Trong hệ thống bảo vệ quá dòng này, dòng sơ cấp của máy biến áp được đo bằng ba máy biến dòng và các cuộn thứ cấp của các máy biến dòng được nối với rơ le quá dòng. Khi bất kỳ rơ le quá dòng nào tác động thì máy biến áp cũng bị ngắt kết nối.
Các máy biến dòng được sử dụng để bảo vệ quá dòng và cũng có thể được sử dụng để thực hiện bảo vệ chống chạm đất của cuộn dây sơ cấp máy biến áp. (Hình 6-2) thể hiện cách kết nối điển hình của các máy biến dòng tới các rơ le bảo vệ. Cuôn thứ cấp của máy biến dòng được nối song song tới rơ le chống chạm đất. Sự kết nối này cho phép các rơ le quá dòng đo được dòng điện trên mỗi dây pha và không lẫn lộn với sự đo đạc củ avec tơ tổng các dòng điện pha bởi rơ le chống chạm đất.
Hình 6-2. Bảo vệ quá dòng và bảo vệ chống chạm đất cho máy biến áp ba pha
Tóm tắt bài thí nghiệm
Trong phần đầu của bài thực hành, lắp đặt các thiết bị lên EMS Workstation và Protective Relaying Control station.
Phần thứ hai, nối kết các thiết bị như (hình 6-3) và ( hình 6-4). Trong mạch này, máy biến áp được bảo vệ bằng hệ thống bảo vệ quá dòng và bảo vệ chống chạm đất cho các cuộn dây sơ cấp máy biến áp. Các phần tử chính của hệ thống bảo vệ bao gồm ba máy biến dòng, một rơ le quá dòng ba pha, một rơ le chống chạm đất. Khi dòng điện qua máy biến áp vượt quá giá trị đặt dòng điện, rơ le quá dòng ba pha sẽ ngắt. Nó tạo ra dòng điện chạy trong rơ le điều khiển CR1. Công tắc tơ CR1-C đóng để ghi nhân sự cố và nút reset tương ứng sáng lên. Công tắc tơ CR1-B mở để hở mạch CR1 để làm đứt kết nối từ máy biến áp khỏi nguồn cung cấp. Khi có sự cố trên bất kì cuộn dây sơ cấp nào thì rơ le chống chạm đất cũng ngắt và loại bỏ máy biến áp ra khỏi nguồn.
1.3. Thiết bị thí nghiệm
Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmetter/ Ammeter, EMS Workstation, Protective Relaying Control Station, dây đai, dây cáp.
1.4.Trình tự thí nghiệm
1. Nối nguồn của Protective Relaying Control station với nguồn điện ba pha và DC Power Supply của Protective Relaying Control Station đang tắt.
Đưa các công tắc sự cố trên AC/DC Current Sensitive Relay về vị trí 0 (off) sau đó nắp đặt nó lên Protective Relaying Control Station.
2. Đặt trên Universal Fault Module như sau:
TD1 thời gian trì hoãn………..…..……….~1 s SST1 thời gian tạm nghỉ………..……..………..~3 s SST2 thời gian tạm nghỉ………~10 s 3. Lắp đặt Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmetter/ Ammeter lên trên EMS Workstation.
Kiểm tra nguồn cung cấp phải đang tắt và núm chỉnh điện áp chỉnh về vị trí 0.
Trên Current Transformers chắc chắn tất cả các công tắc đều được đặt ở vị trí 1 (close) để ngắn mạch thứ cấp cho máy biến dòng.
4. Kết nối Interconnection Module đã được nắp đặt trên EMS Workstation tới Interconection Panel của Protective Relaying Control Station bằng các dây cáp.
Kết nối các thiết bị như (hình 6-3) và (hình 6-4). 5. Đặt sẵn các thiết bị như sau:
Trên Faultable Transformers
Công tắc Transformer T1 Fault (FS1 đến FS3)…………....…0 Công tắc Transformer T3 Fault (FS1 đến FS3)………...…0 Trên Transmission Grid (A)
Công tắc S1 ……….………. 0 (open) Trên AC/DC Current Sensitive Relay
Công tắc INPUT………..……...…...AC Công tắc MODE………..….. OVER CURRENT Trên Universal Fault Module
Nút INITIATE FAULT……….………….vị trí nhả Công tắc FAULT DURATION……….0,3 – 30s Chắc chắn các máy biến dòng được nối như (hình 6-3) và (hình 6-4), sau đó bật các công tắc CT1, CT2, CT3 trên Current Transformers sang vị trí 0 (open).
6. Điều chỉnh giá trị đặt dòng điện của Three-Phase Overcurrent Relay xấp xỉ 200% dòng đầy tải định mức của máy biến áp.
Chỉnh định giá trị dòng điện và sai số của AC/DC Current Sensitive Relay lần lượt là 100mA và 5%.
7. Bật nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station.
Hình 6-3. Sơ đồ kết nối thiết bị trên EMS Workstation
Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S2 sang vị trí O (open) để mở công tắc tơ CR2 ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ và cho phép các rơ le bảo vệ hoạt động để quan sát.
8. Bật nguồn Power Supply và điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp đến vị trí 100%. Dòng dây sơ cấp (I1) phải xấp xỉ bằng dòng đầy tải định mức của máy biến áp.
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố ngắn mạch trên một pha của tải. Cùng lúc đó quan sát các dòng điện trong mạch và sự hoạt động của hệ thống bảo vệ.
Ghi lại các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng trống sau:
I1 = ………A E1 = ………V I2 = ………A E2 = ………V I3 = ………A
Miêu tả hiện tượng xảy ra khi một pha của tải bị ngắn mạch.
--- --- ---
Hình 6-4. Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station 9. Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS1 của máy biến áp T1 sang vị trí 1 để tạo ra sự cố chạm đất gần điểm giữa của cuộn sơ cấp của máy biến áp T1. Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay và Three-Phase Overcurrent Relay.
Ghi lại các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng trống sau:
I1 = ………A E1 = ………V I2 = ………A E2 = ………V I3 = ………A
Miêu tả hiện tượng xảy ra khi một trong các cuộn dây sơ cấp của máy biến áp bị sự cố chạm đất.
--- --- --- Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS1 về vị trí 0 để loại bỏ sự cố.
10. Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S2 sang vị trí 1 để đóng công tắc tơ CR2, cho phép hệ thống bảo vệ hoạt động.
11. Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố ngắn mạch trên một pha của tải. Cùng lúc đó quan sát các dòng điện trong mạch và sự hoạt động của hệ thống bảo vệ.
Miêu tả hiện tượng xảy ra khi một pha của tải bị ngắn mạch.
--- --- ---
Dòng điện sự cố có bị loại bỏ bởi hệ thống bảo vệ không?
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT về vị trí nhả.
12. Trên Control Relay 1 của Protective Relaying Control Station, nhấn nút RESET của rơ le điều khiển CR1 để khởi động lại hệ thống bảo vệ.
Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS1 của máy biến áp T1 sang vị trí 1 để tạo ra sự cố chạm đất gần điểm giữa của cuộn sơ cấp của máy biến áp T1. Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay và Three-Phase Overcurrent Relay.
Miêu tả hiện tượng xảy ra
--- --- --- Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 về vị trí 0 để loại bỏ sự