Chương 2. CÁC CHỈ TIÊU ĐỂ ĐÁNH GIÁ ĐỘ TIN CẬY CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BẢO VỆ
2.2 Các giải pháp nâng cao khả năng sẵn sàng của hệ thống rơle bảo vệ
Do có vai trò quan trọng nên hệ thống bảo vệ được thiết kế dựa trên nguyên tắc phải đảm bảo luôn sẵn sàng phát hiện và loại trừ các sự cố. Để tăng cường mức độ sẵn sàng thì hệ thống rơle thường được thiết kế theo nguyên tắc.
- S dử ụng h ệthống có các rơle ạt i chỗ ự d phòng cho nhau.
- H ệthống rơle luôn có các bảo vệ ự d phòng cấp trên đ đảể m bảo loại trừ được s c khi các b o vệ ạự ố ả t i ch b ỗ ị hư hỏng (có vùng chồng lấn giữa bảo vệgiữa bảo vệ ại chỗ t và bảo vệ ự d phòng từ .xa)
20
Giải pháp tăng cường dự phòng là phương thức sử dụng thêm một hoặc nhiều các thiết bị bảo vệ dự phòng bên cạnh bảo vệ chính để tránh việc hệ thống cùng bị một loại hư hỏng dẫn tới không cắt được sự cố trên lưới.Hệ thống bảo vệ có dự phòng được sử dụng chủ yếu ở lưới điện truyền tải vì lý do: nếu không có hệ thống dự phòng thì khi hư hỏng thiết bị sẽ dẫn tới phải cắt sự cố bằng các bảo vệ cấp trên và dẫn tới kéo dài thời gian loại trừ sự cố. Việc kéo dài thời gian loại trừ sự cố có thể dẫn tới các hậu quả nghiêm trọng như mất ổn định, rã lưới. Hệ thống bảo vệ dự phòng cũng được sử dụng phổ biến đối với máy phát điện và máy biến áp công suất lớn.
Các phương thức thiết kế hệ thống bảo vệ dự phòng bao gồm:
- S dử ụng hai bộ rơle bảo vệ (Main 1 và Main 2) - S dử ụng thêm các kênh thông tin dựphòng.
- Thiết kế các hệ thống mạch dòng điện và mạch điện áp riêng biệt cho hai bộ rơle bảo vệ.
- S dử ụng hệthống nguồn điện một chi u riêng. ề
- S dử ụng máy cắt có hai cuộn cắt, các cuộn cắt đư c điợ ều khiển bằng các mạch cắt riêng với nguồn dc độc lập với nhau.
Riêng với máy cắt điện do không thể đầu tư máy cắt dự phòng nên cần được trang bị bảo vệ dự phòng hư hỏng máy cắt.
Ngày nay việc áp dụng hệ thống bảo vệ dự phòng ở các cấp điện áp đã trở nên kinh tế hơn vì các rơle hiện nay đã được tích hợp sẵn nhiều tính năng bảo vệ trong một rơle. Tuy nhiên việc tăng cường các rơle bảo vệ cũng có thể dẫn tới khả năng hệ thống bị mất an toàn do các tác động không mong muốn của hệ thống này; để tránh các trường hợp này thì với các hệ thống có nhiều rơle cần xem xét thiết kế logic cắt máy cắt chỉ khi có ít nhất 2 bảo vệ cùng tác động.
Một giải pháp khác nâng cao độ an toàn là sử dụng các rơle các hãng khác nhau để tránh việc xảy ra cùng một lỗi hư hỏng Một số kỹ sư cho ràng việc sử dụng . các rơle với các nguyên tắc hoạt động khác nhau và sử dụng nền tảng phần cứng khác nhau sẽ làm giảm nguy cơ hoạt động sai của rơle vì thế đã đề nghị
21
khi thiết kế sơ đồ dự phòng thì sử không sử dụng cùng một loại rơle bảo vệ của cùng một hãng.Tuy nhiên hiện nay các rơle có thể sử dụng chung các thiết bị phần cứng của một số nhà sản xuất dẫn tới việc sử dụng các rơle của các hãng khác nhau có thể không cần thiết, thực tế cho thấy xác suất cùng một phần tử bị hư hỏng cùng một thời điểm với hai rơle giống nhau là rất thấp.
Việc sử dụng rơle giống hệt nhau trong một hệ thống bảo vệ chính có những ưu điểm sau:
- Hai hệthống giống nhau cho phép các kỹ sư thiết kế m t h th ng và sộ ệ ố ử dụng được hai lần: giảm nhân công khi cài đặt, cấu hình; tránh được các lỗi khi cài đặt; gi m xác su t nh m l n cả ấ ầ ẫ ủa con người.
- Đảm bảo s ựphối hợp bảo vệ ố t t hơn do hai hệthống bảo vệgiống nhau. - Giảm chi phí và giá thành tích hợp vào hệ ố th ng tự động hóa trạm.
- Các nhân viên vận hành sẽ ễ ử ụng hệ d s d thống hơn do có chung giao diện.
- Các kỹ sư có thểphân tích dữliệu với cùng một loại công cụvà kỹ năng. - Nhân viên có thểchỉ ần đào tạo chuyên sâu về ộ c m t loạ rơle thay vì phải i
học cách sử ụ d ng hai rơ le cho cùng một mục đích.
- X ử lý sự ố đơn giả c n hơn vì d dàng hơn cho gười sử ụễ n d ng đểso sánh các báo cáo của hai rơle giống hệt nhau cho cùng mộ ự ốt s c .
Ví dụ minh họa về phương thức bảo vệ máy biến áp không có/có dự phòng:
22
Hình 2.1 Hệ thống bảo vệ không có dự phòng
Hình 2.2 Hệ thống bảo vệ có dự phòng
Phương thức bảo vệ trong Hình 2.2 s ử dụng sơ đồ bảo vệ kép bao gồm hai rơle bảo vệ cho máy biến áp. Tín hiệu dòng điệnc ấp cho rơle lấy từ các cuộn riêng rẽ của BI hoặc lấy từ các BI khác nhau. Hệ thống rơle bảo vệ sử dụng hai
23
nguồn điện một chiều độc lập và các máy cắt phía cao áp và hạ áp đều có hai cuộn cắt dự phòng cho nhau. Khi có sự cố máy biến áp một hoặc cả hai bảo vệ rơle tác động gửi lệnh cắt cắt hai máy cắt cao áp và hạ áp cô lập điểm sự cố . Tuy nhiên sơ đồ trên vẫn chưa xét đến ảnh hưởng của hiệu quả nếu thêm một biến dòng điện tại điểm trung tính của máy biến áp.
Trong sơ đồ dự phòng thường giả thiết các thiết bị dự phòng có chất lượng tương đương nhau về các chỉ s như độ nhạy và về tốc độ hoạt động.ố
24