2.3.1 .Đặc tính kĩ thuật
2.3.2 Mô tả dao cách ly
-Dao cách ly lắp đặt tại trạm 110kV có 3 dao đóng cắt tương ứng với 3 pha, khi lắp đặt mỗi dao nằm trên một trụ đỡ riêng rẽ.
-Với loại dao cách ly có 1 dao tiếp đất có hai bộ truyền động một cho đóng cắt dao cách ly,một cho đóng cắt dao tiếp đất.
-Với loại dao cách ly có 2 dao tiếp đất có ba bộ truyền động một cho đóng cắt dao cách ly, hai cho đóng cắt dao tiếp đất.
Hình vẽ dao cách ly có 2 dao tiếp địa. 2.3.3 Thơng số kỹ thuật chính.
Stt Thông số Đơn vị
1 Loại DCL GW4-126DW
2 Tiêu chuẩn IEC-62271-102
3 Điện áp định mức 126 kV
4 Dòng điện định mức 1250 A
5 Dịng điện ngắn mạch 31.5kA
Bảng 2: Thơng số cơ cấu truyền động dao cách ly.
Loại Cơ chế DS Vận hành 4s
Hành trình 180° Điện áp động cơ AC 380V
Cơng suất động cơ 0.37kW Dịng điện định mức 1.3A Điện áp điều khiển AC 220V Ngày sản xuất 2009.6
Số serial G-090249 Trọng lượng 55kg
Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống điện và của các phụ tải tiêu thụ khi xuất hiện sự cố, cần phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏi hệ thống, nhờ vậy các phần tử cịn lại duy trì được hoạt động bình thường đồng thời giảm mức độ hư hại của phần tử bị sự cố. Chỉ có thiết bị tự động bảo vệ mới có thể thực hiện tốt các yêu cầu trên, thiết bị này gọi là bảo vệ rơle.
3.1. Tại sao cần phải sử dụng bảo vệ Rơle:
Trong q trình vận hành hệ thống điện có thể xuất hiện các tình trạng sự cố và chế độ làm việc bất thường của các phần tử. Các sự cố thường kèm theo hiện tượng dòng điện tăng khá cao và điện áp giảm thấp. Các thiết bị có dịng điện tăng cao chạy qua có thể bị đốt nóng quá mức cho phép và bị hư hỏng. Khi điện áp giảm thấp, các phụ tải tiêu thụ khơng thể hoạt động bình thường, tính ổn định của các máy phát làm việc song song và của toàn hệ thống bị giảm. Các chế độ làm việc khơng bình thường làm cho điện áp, dịng điện và tần số lệch khỏi giới hạn cho phép. Nếu để tình trạng này kéo dài, có thể sẽ xuất hiện các sự cố nghiêm trọng.
Chỉ có thiết bị tự động bảo vệ mới có thể thực hiện tốt các yêu cầu trên, thiết bị này gọi là bảo vệ rơle.
Bảo vệ rơle sẽ theo dõi liên tục tình trạng và chế độ làm việc của tất cả các phần từ trong hệ thống điện. Khi xuất hiện sự cố bảo vệ rơle sẽ phát hiện và tác động cắt bỏ phần tử hư hỏng nhờ máy cắt điện. Khi xuất hiện chế độ làm việc khơng bình thường, bảo vệ rơle sẽ phát tín hiệu và tùy thuộc u cầu, có thể tác động khơi phục chế độ làm việc bình thường hoặc báo tín hiệu cho nhân viên trực.
3.2. Các yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơle:3.2.1 Tính chọn lọc: 3.2.1 Tính chọn lọc:
Là khả năng bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện. Hệ thống điện càng phức tạp việc đảm bảo tính chọn lọc càng khó khăn.
Theo ngun lý làm việc, các bảo vệ được phân ra:
Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối: là bảo vệ chỉ làm việc khi sự cố xảy ra trong một phạm vi hoàn toàn xác định, khơng làm nhiệm vụ bảo vệ dự phịng cho bảo vệ đặt ở phần tử lân cận.
Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối: ngồi nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng được bảo vệcịn có thể thực hiện chức năng dự phịng cho bảo vệ đặt ở phần tử lân cận.
3.2.2 Độ tin cậy:
Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn.
3.2.3 Tác động nhanh: Bảo vệ phát hiện và cách ly phần tử bị sự cố càng nhanh
càng tốt. Tuy nhiên khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc để thỏa mãn yêu cầu tác động nhanh cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp và đắt tiền.
3.2.4 Độ nhạy: Đặc trưng cho khả năng cảm nhận sự cố của rơle hoặc hệ thống
bảo vệ, nó được biểu diễn bằng hệ số độ nhạy, tức tỷ số giữa trị số của đại luwongj vật lý đặt vào rơle khi có sự cố với ngưỡng tác động của nó.
3.2.5 Tính kinh tế: Đối với lưới trung và hạ áp, số lượng các phần tử được bảo
vệ lớn, yêu cầu bảo vệ không cao bằng lưới truyền tải cao áp nên cần cân nhắc về kinh tế sao cho thiết bị bảo vệ có thể đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật với chi phí nhỏ nhất.
3.2.6 Chức năng chi tiết của từng rơ le bố trí cho trạm:
Tủ Loại rơle Chức năng Ghi chú
Tủ bảo vệ đường dây 1 NPS9616 Bảo vệ so lệch Bảo vệ đường dây 110kV Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ quá dòng dự phịng Bảo vệ q dịng pha, đất có hướng
Bảo vệ dao động cơng suất Bảo vệ 50BF Đóng lặp lại NSC161 Bảo vệ so lệch Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ quá dòng dự phòng Bảo vệ q dịng pha, đất có hướng
Bảo vệ q dịng thứ tự khơng Đóng lặp lại Tủ bảo vệ đường dây 2 NPS9616 Bảo vệ so lệch Bảo vệ đường dây 110kV Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ quá dòng dự phòng Bảo vệ q dịng pha, đất có hướng Bảo vệ SOTF
Bảo vệ dao động cơng suất Bảo vệ 50BF Đóng lặp lại NSC161 Bảo vệ so lệch Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ quá dòng dự phòng Bảo vệ q dịng pha, đất có hướng
Bảo vệ q dịng thứ tự khơng Đóng lặp lại
NPS9613
Bảo vệ q dịng Bảo vệ
máy cắt nối 110kV Bảo vệ quá tải
Bảo vệ SOTF Tủ bảo vệ MBA NPS9631 Bảo vệ so lệch MBA (Bảo vệ so lệch MBA) NPS9633
Bảo vệ quá dòng pha, đất
(Bảo vệ phía 6,3kV
MBA) Bảo vệ quá tải
Bảo vệ SOTF
Khởi động quạt mát NPS9633
Bảo vệ q dịng pha (Bảo vệ phía 110kV MBA) Bảo vệ q tải
Bảo vệ SOTF
3.3. BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP
3.3.1. Vai trò của bảo vệ so lệch máy biến áp (87T):
Để bảo vệ máy biến áp người ta sử dụng nhiều chức năng, nhằm làm tăng độ tin cậy tác động, đảm bảo cho việc cung cấp điện không bị gián đoạn và tránh hư hỏng thiết bị khi có sự cố xảy ra. Tùy theo cơng suất, chủng loại, vị trí lắp đặt trong HTĐ,… mà người ta lựa chọn các chức năng bảo vệ như: bảo vệ quá dòng điện(50,51), bảo vệ q dịng có hướng(67,67N),…
Tuy nhiên, bảo vệ quá dịng điện có nhược điểm là tác động chậm, khơng có khả năng phân biệt được sự cố xảy ra bên trong hay bên ngoài máy biến áp, nên bảo vệ quá dịng tác động sẽ khơng chọn lọc.
Bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T: Được dùng làm bảo vệ chính, khơng cần
phối hợp với các loại bảo vệ khác. Có thể đặt thời gian tác động của bảo vệ bằng không => tác động nhanh. Bảo vệ so lệch có độ nhạy cao đối với các sự cố trong vùng bảo vệ, làm việc tin cậy không tác động nhầm đối với các sự cố ngồi vùng bảo vệ do có cơ chế hãm.
3.3.2. Nguyên lý hoạt động của bảo vệ so lệch máy biến áp:
Bảo vệ so lệch so sánh tín hiệu dịng điện đi vào và đi ra của đối tượng được bảo vệ. Trong chế độ vận hành bình thường hoặc khi có sự cố ngồi: dịng điện chạy vào và ra đối tượng bảo vệ bằng nhau => bảo vệ không tác động. Khi xảy ra sự cố trong vùng bảo vệ thì xảy ra sự mất cân bằng giữa dòng vào/ra khỏi đối tượng => bảo vệ sẽ tác động.
Khi xảy ra sự cố ngồi vùng với dịng sự cố lớn, do sự sai khác về đặc tính từ của các CT ở các phía của đối tượng được bảo vệ nên khi xảy ra hiện tượng bão hịa lõi từ CT có thể gây ra dịng không cân bằng lớn chạy qua rơ le bảo vệ, nếu dịng này đủ lớn thì rơ le có thể tác động mặc dù sự cố xảy ra không nằm trong vùng bảo vệ. Để khắc phục hiện tượng này, rơ le sử dụng thuật tốn bảo vệ so lệch có hãm. Tùy theo từng hãng chế tạo, nên việc lựa chọn dịng điện hãm có thể khác nhau. Dịng hãm có tác dụng đảm bảo sự làm việc ổn định của rơ le chống lại các tác động không mong muốn. do đó cịn có tên gọi là dịng ổn định (Istability hay Istab). Với rơ le của Siemens thì dịng so lệch là tổng vectơ của dòng điện vào/ra của đối tượng trong khi đó dịng hãm được lấy bằng 100% độ lớn của cá dịng này. Cụ thể là (ví dụ bảo vệ MBA 2 cuộn dây):
Điều kiện để rơ le tác động là dòng so lệch lớn hơn một số lượng phần trăm nào đó của dịng hãm:
trong đó Krestrain là hệ số hãm, hệ số hãm này tương ứng với độ dốc của đặc
tính tác động của rơ le.
Chế độ vận hành bình thường hoặc khi có sự cố ngồi:
Dịng điện I1 đi vào mang dấu dương, dòng I2 đi ra đối tượng mang dấu âm (theo quy ước), mặt khác I1 = I2 do đó:
Từ cơng thức trên ta thấy dịng hãm lớn gấp 2 lần dòng chạy qua đối tượng, dòng so lệch xấp xỉ bằng 0, do đó rơ le sẽ không tác động.
Chế độ sự cố trong vùng bảo vệ:
– Dịng sự cố cấp tới từ 2 phía bằng nhau: Hai dịng sự cố I1 và I2 bằng nhau
Dòng so lệch và dòng hãm bằng nhau và bằng tổng dòng tại điểm sự cố.
– Dịng sự cố cấp từ 1 phía:
Dịng so lệch và dịng hãm đều bằng nhau.
Như vậy, nếu sử dụng đồ thị có 1 trục là dịng hãm, và 1 trục là dịng so lệch thì tọa độ của các điểm ứng với sự cố trong vùng sẽ nằm trên 1 đường thằng góc 45º như trên hình vẽ:
Cần lưu ý rằng các giá trị cài đặt vào rơ le là giá trị tương đối so với dòng định mức của đối tượng được bảo vệ.
Theo hình vẽ, đường đặc tính tác động gồm các đoạn:
Đoạn a: Biểu thị dịng điện khởi động ngưỡng thấp Idiff> của bảo vệ, với mỗi
máy biến áp coi như là hằng số. Dòng điện này phụ thuộc dịng từ hóa của máy biến áp.
Đoạn b:Đoạn đặc tính có kể đến sai số biến đổi của máy biến dòng và sự thay
đổi đầu phân áp của máy biến áp.
Đoạn c: Đoạn đặc tính có tính đến chức năng khóa bảo vệ khi xuất hiện hiện
tượng quá bão hòa khong giống nhau ở các máy biến dòng.
Đoạn d: Đoạn biểu thị giá trị khởi động ngưỡng cao Idiff>> của bảo vệ. Khi
dòng so lệch Isl vượt quá ngưỡng cao này bảo vệ sẽ tác động khơng có thời gian, và khoog quan tâm đến dòng điện hãm và các sóng hài sử dụng để bảo vệ.
Qua hình vẽ ta thấy đường đặc tính sự cố ln nằm trong vùng tác động. Các dòng điện so lệch và dòng điện hãm được biểu diễn trên hệ trục tọa độ theo đơn vị tương đối định mức.
3.4. BẢO VỆ Q DỊNG CĨ HƯỚNG
3.4.1. Ngun lý hoạt động:
Bảo vệ dịng điện có hướng là loại bảo vệ phản ứng theo giá trị dòng điện tại chỗ nối bảo vệ và góc pha giữa dịng điện đó với điện áp trên thanh góp của trạm có đặt bảo vệ. Bảo vệ sẽ tác động nếu dòng điện vượt quá giá trị định trước (dòng khởi động Ikđ) và góc pha phù hợp với trường hợp ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ.
Bảo vệ dòng điện với thời gian làm việc chọn theo nguyên tắc bậc thang không đảm bảo được tính chọn lọc hoặc thời gian tác động của các bảo vệ gần nguồn quá lớn không cho phép. Để khắc phục người ta dùng bảo vệ q dịng có hướng. Thực chất đây cũng là một bảo vệ q dịng thơng thường nhưng có thêm bộ phận định hướng cơng suất để phát hiện chiều công suất qua đối tượng được bảo vệ. Bảo vệ sẽ tác động khi dòng điện qua bảo vệ lớn hơn dòng điện khởi động Ikđ và hướng cơng suất ngắn mạch đi từ thanh góp vào đường dây.
Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ q dịng có hướng:
Ngày nay hầu hết các rơle q dịng có hướng số được tích hợp thêm nhiều chức năng như: chức năng cắt nhanh, quá dòng với đặc tuyến thời gian độc lập và phụ thuộc, nhờ đó một số rơle q dịng có hướng có cả tính chọn lọc tuyệt đối và tương đối, nghĩa là có thể vừa đảm bảo chức năng cắt nhanh vừa đóng vai trị như một bảo vệ dự trữ. Một trong những rơle vừa nêu trên là rơle quá dịng có hướng ba cấp tác động. Để hiểu rõ hơn về loại rơle này chúng ta sẽ đi phân tích
chọn thời gian làm việc và dịng điện khởi động của bảo vệ q dịng có hướng ba cấp tác động cho một số mạng điện điển hình trong hệ thống điện.
Bộ phận định hướng công suất chỉ làm việc khi hướng cơng suất ngắn mạch đi từ thanh góp vào đường dây được bảo vệ.
3.4.2. Xác định dòng điện khởi động:
Bảo vệ q dịng điện có hướng làm việc như một bảo vệ quá dịng cắt nhanh có hướng, do đó dịng điện khởi động Ikđ 67 của bảo vệ rơle cho cấp này được xác định theo công thức:
Ikđ 67 = Kat.IN ngoài max 3.4.3. Thời gian tác động của bảo vệ:
Để đảm bảo cho các bảo vệ làm việc chọn lọc, thời gian tác động phải được chọn theo nguyên tắc bậc thang từ hai phía ngược chiều nhau, cụ thể là thời gian tác động của bảo vệ 5 phải nhỏ hơn của bảo vệ 3 và càng nhỏ hơn của bảo vệ 1; thời gian tác động của bảo vệ 2 nhỏ hơn của bảo vệ 4 và bảo vệ 6.
t5 < t3 < t1 t2 < t4 < t6
t1 = t3 + Δt ; t3 = t5 + Δt ; t6 = t4 + Δt ; t4 = t2 + Δt
Δt là khoảng thời gian trễ cần thiết để đảm bảo sự chọn lọc giữa các bảo vệ cùng hướng kề nhau.
3.4.4. Độ nhạy:
Độ nhạy của bảo vệ dòng cực đại có hướng được quyết định bởi hai bộ phận: dịng khởi động và định hướng cơng suất. Độ nhạy về dịng của bảo vệ được tính tốn giống như đối với bảo vệ dòng cực đại.
Điều cần quan tâm đối với bảo vệ dịng có hướng là độ nhạy của bộ phận định hướng công suất. Khi xảy ra N(3) ở đầu đường dây được bảo vệ gần chỗ nối bảo vệ, điện áp từ các BU đưa vào bảo vệ có giá trị gần bằng không. Trong trường hợp này, bảo vệ và rơle định hướng công suất sẽ không khởi động.
Trong các mạng hở có 2 hay nhiều nguồn cung cấp, ở một số chế độ ví dụ như sau khi cắt một trong các nguồn cung cấp có cơng suất lớn và cưỡng bức kích từ máy phát của các nguồn cịn lại thì dịng phụ tải cực đại có thể đạt tới giá trị lớn. Dòng khởi động được chỉnh định khỏi dòng phụ tải này thường làm cho bảo vệ hồn tồn khơng đủ độ nhạy. Để tăng độ nhạy đôi khi người ta dùng những bộ phận khởi động liên hợp dòng và áp. Từ những nhận xét trên ta thấy rằng bảo vệ dịng có hướng có thể sử dụng làm bảo vệ chính trong các mạng phân phối điện áp dưới 35kV khi nó đảm bảo được tính chọn lọc và tác động nhanh. Bảo vệ dịng có hướng cũng được sử dụng rộng rãi làm bậc dự trữ trong các bảo vệ có đặc tính thời gian nhiều cấp.
Vì vậy độ nhạy của bộ phận định hướng công suất được đặc trưng bằng vùng
chết. Vùng chết là phần chiều dài đường dây được bảo vệ mà khi ngắn mạch
trực tiếp trong đó bảo vệ sẽ khơng khởi động do áp đưa vào rơle định hướng