Cấp chính xác fu (%) u (phút)
3P ±3 ±120
6P ±6 ±240
Ghi chú: Điện áp thay đổi trong giới hạn (0,051)Umcp (quá điện áp lớn nhất cho
phép). Phụ tải thay đổi trong giới hạn (0,251)SPtđm với cosφ = 0,8.
1.5.3 Các sơ đồ nối máy biến điện áp
1.5.3.1 Sơ đồ nối các máy biến điện áp BU theo hình sao
Có thể dùng ba biến điện áp một pha hoặc một biến điện áp ba pha như hình vẽ
(a) (b) (c)
RL RL RL RL RL RL RL RL RL
Hình vẽ 1-14: Sơ đồ nối các BU theo hình sao: a nối vào điện áp dây, b) nối vào điện áp pha, c) điện áp ba pha và dây trung tính của HTĐ
Sơ đồ có thể cung cấp cho rơle các điện áp dây, các điện áp pha và các điện áp giữa các pha và điểm trung tính của hệ thống điện áp dây. Trên Hình vẽ 1-14 điện áp đặt vào các rơle:
3 U U U ab ac a0 ; 3 U U U ba bc b0 ; 3 U U U ca cb c0 Để thực hiện sơ đồ này cũng có thể dùng máy biến áp ba pha năm trụ.
1.5.3.2 Sơ đồ nối các máy biến điện áp BU theo hình V
Sơ đồ nối máy biến điện BU theo hình V (sao khuyết) như Hình vẽ 1-15. Sơ đồ được tạo thành bởi hai biến điện áp một pha nối vào hai điện áp dây bất kỳ của mạng sơ cấp và được dùng rộng rãi trong các hệ thống điện áp dưới 35kV khi không cần phải nhận điện áp pha đối với đất.
RL RL RL RL RL
RL
1.5.3.3 Sơ đồ lọc điện áp thứ tự không (LU0)
Sơ đồ được tạo thành bởi ba biến điện áp một pha hoặc một biến điện áp ba pha năm trụ có hai cuộn dây thứ cấp, một cuộn dây nối hình sao có trung tính nối đất, một cuộn nối hình tam giác hở. Điện áp đặt vào rơle nối vào hai đầu tam giác hở Hình vẽ 1-16 –a
UR Ua Ub Uc = 1 ( A B C) U U U U n = 3 O U U n
Hình vẽ 1-16: Các sơ đồ bộ lọc thứ tự không, a) cuộn tam giác hở, b) bộ lọc điện áp thứ tự không ở trung tính máy phát điện
Cũng có thể nhận nhận được điện áp U0 bằng cách nối đất điểm trung tính của hệ thống, thí dụ của máy phát điện Hình vẽ 2-3- b qua một biến điện áp một pha. Rơle được nối vào cuộn thứ cấp của biến điện áp. Khi chạm đất sẽ có dịch chuyển điện áp
U0 của điểm trung tính và trên các cực của rơle có điện áp là R 0 1
U U
u
n
.
1.5.3.4 Sơ đồ lọc điện áp thứ tự nghịch (LU2)
Sơ đồ nguyên lý của bộ lọc điện áp thứ tự nghịch (LU2) như Hình vẽ 1-17
a) Sơ đồ nguyên lý b) sơ đồ nối các tụ
Ůa Ůb Ůc C1 R1 C2 R2 Umn LU2 Ů a Ů b Ů c m n ZPT
c) Khi khơng có dịng thứ tự nghịch d) Khi có dịng thứ tự nghịch
Hình vẽ 1-17: Sơ đồ nguyên lý của bộ lọc điện áp thứ tự nghịch
Các điện trở tác dụng R1, R2 và tụ C1, C2 được nối vào điện áp dây phía thứ cấp của máy biến điện áp. Thông số của tụ điện và điện trở được chọn theo quan hệ:
1 1 3 R C và 2 2 . 3 1 R C
Ở chế độ điện áp đối xứng bình thường (chỉ có thành phần điện áp thứ tự thuận U1), điện áp đầu ra của bộ lọc Umn = 0 (Hình vẽ 1-17 -c). Đối với điện áp ba pha thứ tự nghịch U2, ( Hình vẽ 1-17 -d) điện áp đầu ra của bộ lọc LU2 bằng:Umn = 3 .UT. Trong đó UT là điện áp dây phía thứ cấp của biến điện áp.
1.6 NGUỒN ĐIỆN THAO TÁC
Các nguồn điện thao tác dùng để cung cấp điện cho hệ thống rơle bảo vệ, điều khiển, và báo tín hiệu, để thao tác đóng và cắt máy cắt và dùng vào một số mục đích khác trong các nhà máy điện, trạm biến áp, trung tâm vận hành điều khiển HTĐ
Nguồn điện thao tác cần bảo đảm các yêu cầu sau: Độc lập hoàn toàn với chế độ làm việc xoay chiều
Đủ năng lượng cung cấp cho hệ thống bảo vệ, điều khiển, tín hiệu, và làm việc chắc chắn trong quá trình làm việc
An toàn, tin cậy và kinh tế
Hiện nay thường dùng nguồn điện một chiều do ắc quy cung cấp và nguồn điện xoay chiều do biến dòng điện, biến điện áp và mạng điện áp thấp cung cấp.
1.6.1 Nguồn điện thao tác một chiều
Thường dùng các bộ ắc quy có điện áp định mức tùy theo mơ hình trạm, và điện áp định mức của các thiết bị bảo vệ. Thông thường điện áp của các thiết bị từ 24, 48, 110 hoặc 220V. Thiết bị bảo vệ cần phải làm việc chắc chắn khi điện áp của nguồn ắc quy dao động trong khoảng (0,8 - 1,1 )Uđm.
Ưu điểm của các nguồn điện thao tác một chiều là sự độc lập hoàn toàn của chúng đối với điện áp và tình trạng làm việc của hệ thống được bảo vệ.
B A C n m UCA UBC UAB U mn UBn UmB UAm UnC 2 A B C ŮBC ŮAB ŮBn ŮmB ŮCA UnC UAm 1 Umn=0
Tuy nhiên chúng cũng có một số khuyết điểm lớn sau: Độc hại (nhất là các ắc qui chì)
Cần đặt và chăm sóc ắc quy
Mạng thao tác của các phần tử liên hệ với nhau, khó phát hiện điểm chạm đất.
Ví dụ: Sơ đồ ngun lý một pha dùng rơle dịng điện có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn được trình bày trên Hình vẽ 1-18
1RIT 4RG 2MC + - Từ bộ ắc qui CC N1 N2 3BI 5 6 Tín hiệu T
Hình vẽ 1-18: Sơ đồ dùng rơle dịng điện có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn làm việc với dòng điện thao tác một chiều
Khi bảo vệ khởi động rơle dòng điện 1 RIT khép tiếp điểm và đầu dương của nguồn điện thao tác một chiều đặt vào cuộn cắt CC của máy cắt 2MC. Sau khi máy cắt mở, tiếp điểm BT của bộ phận truyền động máy cắt mở ra, ngắt mạch dòng điện thao tác trước khi tiếp điểm của rơle RIT mở để tránh hư hỏng tiếp điểm của rơle do dòng điện qua cuộn cắt lớn. Rơle trung gian 4 RG dùng để kiểm tra mạch cắt. Khi có hư hỏng trong mạch này, tiếp điểm 4 RG đóng lại và cho tín hiệu. Điện trở 5 làm giảm dòng điện qua cuộn cắt đến trị số bé hơn trị số dịng điện làm việc của nó.
Trong mạch một chiều có khi chạm đất tại hai điểm (thí dụ tại N1 và N2 trên Hình vẽ 1-18 tiếp điểm của rơle bị nối tắt làm cho bảo vệ tác động nhầm. Vì vậy cần phải đặt bảo vệ chống chạm đất một điểm tác động báo tín hiệu trong mạch một chiều.
1.6.2 Nguồn điện thao tác xoay chiều
Xu hướng dùng nguồn điện thao tác xoay chiều được đặc biệt chú ý trong những năm gần đây. Sau đây ta sẽ xét một số sơ đồ thường dùng.
1.6.2.1 Sơ đồ khử nối tắt cuộn cắt của máy cắt.
Cuộn cắt của máy cắt bình thường bị nối tắt bởi tiếp điểm thường đóng của rơle 1RIT như Hình vẽ 1-19. Khi bảo vệ tác động, rơle thay đổi trạng thái của các tiếp điểm và khử nối tắt cuộn cắt máy cắt. Cơng suất của cuộn cắt khá lớn. Vì vậy khi cắt biến dịng điện có thể bị q tải và sai số sẽ tăng lên. Tuy nhiên đối với bảo vệ điều này không ảnh hưởng gì, nếu khơng vì sai số tăng lên mà dòng điện qua rơle giảm xuống thấp hơn dịng điện trở về.
Hình vẽ 1-19: Sơ đồ bảo vệ dòng điện dùng nguồn thao tác xoay chiều theo phương pháp khử nối tắt cuộn cắt của máy cắt
1.6.2.2 Sơ đồ dùng biến dịng bão hồ trung gian.
Khi khởi động rơle RIT đóng tiếp điểm thường mở đưa dịng điện thao tác từ biến dịng bão hồ trung gian 3 BIBH vào cuộn cắt CC (Hình vẽ 1-20-a). Nhờ bão hồ nên 3BIBH bảo đảm được dịng điện thứ cấp gần như không đổi, đủ cho bộ phận truyền động của máy cắt làm việc khi dòng điện sơ cấp vượt quá giá trị tối thiểu đã cho.
Hình vẽ 1-20: Sơ đồ bảo vệ dịng điện nối vào dòng điện thao tác xoay chiều qua biến dịng bão hồ trung gian
Thực tế vận hành cho thấy trong sơ đồ này khi bội số dòng điện ngắn mạch tăng, do mạch thứ cấp của BIBH hở, hiện tượng hở mạch phía thứ cấp của biến dịng điện có thể rất nguy hiểm. Để khắc phục khuyết điểm này người ta dùng sơ đồ với rơle RIT có tiếp điểm chuyển tiếp (Hình vẽ 1-20-b). Trong sơ đồ này, bình thường cuộn thứ cấp của 3BIBH được nối tắt bởi tiếp điểm thường đóng của rơle RIT.
1.6.2.3 Bộ cung cấp liên hợp.
Bộ cung cấp liên hợp dùng cho dòng điện thao tác bằng cách tổng hợp các dòng điện chỉnh lưu từ các nguồn dòng điện (biến dòng điện) và điện áp (biến điện áp). Tụ điện 3 dùng để giảm bớt phụ tải của biến dòng điện (bù thành phần phản kháng) và để ổn định điện áp trên bộ chỉnh lưu như Hình vẽ 1-21.
Trong các bộ cung cấp liên hợp cần chọn pha của dịng điện và điện áp sao cho cơng suất nhận được là lớn nhất.
Hình vẽ 1-21: Sơ đồ bộ cung cấp liên hợp 1.6.2.4 Dùng những tụ điện đã được nạp sẵn. 1.6.2.4 Dùng những tụ điện đã được nạp sẵn.
Nguồn của dòng điện thao tác là là bộ tụ điện 1 đã được nạp điện qua biến điện áp 2 và chỉnh lưu 3 (Hình vẽ 1-22). Năng lượng CU2/2 tích trên tụ điện phải lớn hơn năng lượng làm việc của cuộn cắt máy cắt. Máy biến áp tăng 4 (từ 100V lên 400V) dùng để giảm bớt điện dung C của tụ điện. Điện trở 5 dùng để hạn chế dòng điện nạp của tụ điện và dòng điện qua nó khi chỉnh lưu 3 bị chọc thủng. Tuy nhiên điện trở này lại làm tăng thời gian nạp của tụ điện, gây trở ngại lớn cho các thiết bị tự động đóng trở lại tác động nhanh.
Rơle điện áp 6RU có tác dụng ngăn chặn dòng điện ngược qua chỉnh lưu khi điện áp phía sơ cấp sụt xuống.
Ưu điểm của nguồn điện thao tác dùng tụ điện đã được tích điện trước là sự độc lập của nó đối với các dạng hư hỏng của phần tử được bảo vệ. Tuy nhiên nguồn điện thao tác này chỉ có thể tác động trong thời gian ngắn nên không thể dùng để cung cấp cho các bộ phận của bảo vệ tác động có thời gian (như rơle thời gian chẳng hạn).
Hình vẽ 1-22: Sơ đồ nguồn cung cấp bằng bộ tụ nạp sẵn
1.7 KÊNH THƠNG TIN TRUYỀN TÍN HIỆU
1.7.1 Các loại kênh truyền tín hiệu
Để phục vụ cho việc truyền dữ liệu, thông tin liên lạc, điều khiển, bảo vệ và tự động hố, hệ thống điện có thể dùng nhiều loại kênh truyền tín hiệu khác nhau.
Dây dẫn phụ/cáp thông tin của ngành điện hoặc mạng bưu chính viễn thơng Kênh tải ba (PLC): Tải tín hiệu tần số cao bằng dây dẫn của đường dây tải điện Kênh thông tin vô tuyến siêu cao tần (viba)
Đối với hệ thống bảo vệ rơ le, kênh truyền tín hiệu được sử dụng trong các sơ đồ bảo vệ so lệch hoặc trong các sơ đồ điều khiển liên động các bảo vệ lân cận nhau nhằm mục đích nâng cao độ tin cậy của các bảo vệ trong việc loại trừ sự cố, hoặc tác động nhầm.
Ví dụ như trong sơ đồ bảo vệ so lệch (so lệch pha hoặc so lệch dịng điện), tín hiệu ở hai đầu phần tử được bảo vệ (góc pha của các dịng điện hoặc biên độ và góc pha của các dịng điện tuỳ theo phân loại bảo vệ) được truyền qua kênh dẫn để tiến hành so sánh tại vị trí đặt thiết bị bảo vệ rơ le.
Hình vẽ 1-23: Liên hệ giữa các thiết bị làm việc với kênh truyền tín hiệu Thường dùng ba loại tín hiệu điều khiển sau: Thường dùng ba loại tín hiệu điều khiển sau:
Tín hiệu cắt liên động: để cắt đồng thời các máy cắt ở các phía khác nhau của phần tử được bảo vệ hoặc máy cắt lân cận với máy cắt bị hư hỏng.
Tín hiệu cho phép: Máy cắt chỉ có thể được cắt ra khi nhận được tín hiệu cho phép đồng thời với sự tác động của thiết bị bảo vệ rơ le làm nhiệm vụ bảo vệ chính chống lại các sự cố đang xét.
Tín hiệu khố: Máy cắt chỉ có thể được cắt ra khi khơng có tín hiệu khố đồng thời với sự tác động của thiết bị bảo vệ rơ le làm nhiệm vụ bảo vệ chính chống lại loại sự cố đang xét.
Liên hệ giữa các thiết bị làm việc với kênh truyền tín hiệu được minh hoạ trên Hình vẽ 1-23 Sơ đồ bảo vệ rơ le Cắt liên động KÊNH TRUYỀN TÍN HIỆU Cho phép Khố Cắt liên động Cho phép Khoá Sơ đồ bảo vệ rơ le
Tín hiệu điều khiển
(Phát) Tín hiệu điều khiển
(Thu) Đo xa Điều khiển xa Thoại Dữ liệu Thông tin Đo xa Điều khiển xa Thoại Dữ liệu Thông tin
Đường dây tải điện U I
1.7.2 Yêu cầu đối với kênh truyền tín hiệu
Thời gian loại trừ sự cố bao gồm thời gian tác động của rơ le, thời gian truyền tín hiệu và thời gian cắt của máy cắt. Thời gian loại trừ sự cố được xác định từ điều kiện đảm bảo cho sự ổn định của hệ thống, hạn chế hậu quả của ngắn mạch, nhanh chóng phục hồi việc cung cấp điện cho hộ tiêu thụ …Thơng thường thời gian truyền tín hiệu cũng gần bằng thời gian làm việc của bảo vệ rơ le, đối với các lưới điện cao áp và siêu cao áp thời gian này vào khoảng (15 ÷ 40)ms tùy từng loại bảo vệ.
Các kênh truyền thường bị ảnh hưởng của các nhiễu khác nhau tuỳ theo loại kênh truyền. Các nhiễu này có thể làm cho bảo vệ tác động sai hoặc mất tín hiệu điều khiển. Để đặc trưng cho tính năng truyền đối với từng loại tín hiệu điều khiển, thường dùng ba thông số sau
Thời gian làm việc cực đại Tac. Xác suất hiện tín hiệu lạ PVC. Độ an tồn (1- PVC). 100%
Xác suất mất tín hiệu điều khiển PMC. Độ phụ thuộc (1- PMC). 100%
1.7.3 Mơi trường truyền tín hiệu và nhiễu
1.7.3.1 Dây dẫn phụ hoặc cáp thông tin
Dây dẫn phụ hoặc cáp thông tin điện lực thường được đặt cùng rãnh với cáp cao áp hoặc trong rãnh cáp riêng hay bằng dây trần trên cột. Vì các dây dẫn phụ hoặc cáp thông tin được đặt song song với đường dây tải điện nên có sức điện động cảm ứng. Điện áp cảm ứng tần số cơng nghiệp thường được tính tốn sao cho các thiết bị thứ cấp có thể chịu đựng được.
Để hạn chế điện áp cảm ứng dùng các van chống quá điện áp để nối tắt các dây dẫn phụ trong trường hợp điện áp tăng cao (khi xuất hiện quá trình q độ), nhưng nó có thể làm cho bảo vệ không tác động trong trường hợp quá điện áp gây nên bởi sự cố chính mà bảo vệ phải tác động. Các thiết bị thứ cấp phải chịu đựng nổi điện áp cảm ứng khi có sét đánh hoặc khi đóng cắt bên phía sơ cấp của hệ thống điện.
Dây dẫn phụ và cáp thông tin dùng cho bảo vệ được sử dụng từ đầu thế kỷ 20, tuy nhiên phạm vi sử dụng bị hạn chế vì độ tin cậy thấp và giá chi phí tương đối cao. Đối với các hệ thống điện tập trung, khoảng cách giữa các đầu phát và thu tín hiệu khơng lớn, có thể dùng dây phụ hoặc cáp thơng tin riêng.
Nếu dùng kênh truyền tin của hệ thống viễn thơng thì khả năng q điện áp ở phía thứ cấp có thể thấp hơn vì lộ trình của kênh thơng tin khác với lộ trình đường dây tải điện, tuy nhiên các thiết bị phía thứ cấp cũng phải có khả năng chịu một mức độ quá điện áp nhất định.
Trong một số trường hợp sự cố chạm đất, thế ở điểm nối đất của nhà máy điện và trạm