a. Từ bảng 2.1 và bảng 2.2 ta cú dũng lớn nhất đi qua cỏc bảo vệ như sau:
Bảng 2.5. Dũng lớn nhất qua cỏc bảo vệ
Dũng qua chỗđặt bảo vệ (kA)
BI1 BI2 BI3 BI4
3,878 3,054 2,033 1,188
b. Từ bảng 2.3 và bảng 2.4 ta cú dũng nhỏ nhất đi qua cỏc bảo vệnhư sau:
Bảng 2.6. Dũng nhỏ nhất qua cỏc bảo vệ
Dũng qua chỗđặt bảo vệ (kA)
BI1 BI2 BI3 BI4
CHƯƠNG III CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN
3.1. CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DềNG, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP. 3.1.1. Mỏy cắt điện.
Chọn mỏy cắt điện thỏa món 5 điều kiện sau:
+ Điện ỏp định mức của mỏy cắt khụng được nhỏ hơn điện ỏp định mức của mạng điện: Uđm MC≥ Uđm
+ Để mỏy cắt khụng bị phỏt núng khi làm việc thỡ dũng điện lõu dài lớn nhất qua mỏy cắt khụng được vượt dũng điện định mức: Iđm MC ≥ Ilvcb.
+ Ổn định nhiệt: I2nh .tnh≥ BN (Chỉ kiểm tra khi với mỏy cắt cú Iđm≤ 1000 A).
+ Ổn định lực động điện : ilđđ ixk.
+ Về khả năng cắt, dũng ngắn mạch tớnh toỏn khụng vượt quỏ dũng điện cắt
định mức: Icắt MC I’’.
Trong đú: - Ilvcb là dũng làm việc cưỡng bức lớn nhất qua mỏy cắt ứng với dũng cụng suất lớn nhất đi qua khi quỏ tải sự cố.
dm B lvcb qtsc dmB dmB " " max cb " xk S I k .I 1, 4. 3.U I I .I i 2 .1, 8.I
- I’’ là dũng ngắn mạch hiệu dụng toàn phần lớn nhất khi ngắn mạch.
Bảng 3.1. Thụng số tớnh toỏn lựa chọn thiết bị.
Cấp
điện ỏp
Thụng số tớnh toỏn
Uđm(kV) Sđm(MVA) Ilvcb(kA) I’’Nmax Icb (kA) I’’(kA) Ixk(kA)
220 230 125 0,439 3,878 0,314 1,218 3,1
110 121 125 0,835 3,054 0,628 1,918 4,882
Bảng 3.2. Thụng số mỏy cắt
(Với h là chiều cao và d chiều sõu của mỏy cắt)
Cấp
điện ỏp
Kiểu mỏy cắt
Uđm
(kV) Iđm(kA) Icắt (kA) Ilđđ(kA)
Kớch thước
d(mm) h (mm)
220 3AQ1 245 4 40 100 1410 5135
110 3AQ1 123 4 40 100 1410 3715
35 8BK20 36 2,5 31,5 80 1500 2200
3.1.2. Mỏy biến điện ỏp.
Mỏy biến điện ỏp được chọn theo điều kiện sau:
+ Loại mỏy biến điện ỏp được chọn dựa vào vị trớ đặt, sơ đồ đấu dõy và nhiệm vụ của nú.
+ Điện ỏp định mức sơ cấp của BU khụng được nhỏhơn điện ỏp định mức của mạng điện tương ứng: UđmBU ≥ Uđm.
+ Cấp chớnh xỏc của BU được chọn phự hợp với cụng dụng và nhiệm vụđo.
+ Phụ tải thứ cấp của BU khụng vượt quỏ cụng suất định mức của nú: S2đmBU ≥ S2. Bảng 3.3. Thụng số mỏy biến ỏp. Cấp điện ỏp Thụng số BU Loại BU Điện ỏp định mức (V) Cụng suất cực đại (VA) Cuộn sơ cấp Cuộn thứ cấp Cuộn thứ cấp phụ 220 KH-220-58 220000/ 3 100/ 3 100 2000 110 KH-110-57 110000/ 3 100/ 3 100 2000 35 3HOM-35 35000/ 3 100/ 3 100/ 3 1200
3.1.3. Mỏy biến dũng điện.
Cũng như cỏc khớ cụ điện cú dũng điện chạy qua khỏc BI được chọn theo cỏc
điều kiện sau:
+ Chủng loại của BI chọn theo cụng dụng và vị trớ đặt. Tựy theo nơi đặt mà ta chọn trong nhà, ngoài trời, kiểu xuyờn hay thanh dẫn, cuộn dõy…
+ Điện ỏp định mức của BI khụng được nhỏhơn điện ỏp định mức của lưới điện
đặt BI UđmBI ≥ Uđm.
+ Dũng điện định mức sơ cấp với khả năng quỏ tải cho phộp lõu dài là 0,2
khụng được nhỏhơn dũng cưỡng bức Icb cú thể chạy qua: I1đm ≥ Icb/1,2.
+ Cấp chớnh xỏc của BI được chọn phự hợp với yờu cầu của cỏc dụng cụ đo nối vào phớa thứ cấp.
+ Phụ tải thứ cấp: Để đảm bảo sai số của BI khụng vượt quỏ trị số cho phộp, phụ tải thứ cấp Z2 của BI khụng được vượt quỏ phụ tải định mức của nú. Z2≤ Z2đm.
+ Ổn định động: 2.k .Ildd 1dm ixk
+ Ổn định nhiệt: ( knh.I1dm)2.tnh ≥ BN (Chỉ kiểm tra với BI cú Iđm≤ 1000 A).
Bảng 3.4. Thụng số mỏy biến dũng. Cấp điện ỏp Kiểu BI Uđm(kV) Iđm(A) Phụ tải (Ω) Bội số ổn định dũng Cấp chớnh xỏc Sơ cấp Thứ cấp 220 TH-220-5T 220 600 5 1,2 54 0,5 110 TK-110M 110 1000 5 0,8 75 0,5 35 THP-35 35 2000 5 2 145 0,5
CHƯƠNG IV
LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ.
4.1. CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHễNG BèNH THƯỜNG CỦA ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ.
4.1.1. Sự cố bờn trong MBA
Sự cốbờn trong được chia làm hai nhúm sự cố trực tiếp và sự cố giỏn tiếp.
+ Sự cố trực tiếp là ngắn mạch cỏc cuộn dõy, hư hỏng cỏch điện làm thay đổi đột ngột cỏc thụng sốđiện.
+ Sự cố giỏn tiếp diễn ra từ từnhưng sẽ trở thành sự cố trực tiếp nếu khụng phỏt hiện và xử lý kịp thời (như quỏ nhiệt bờn trong MBA, ỏp suất dầu tăng cao...).
Vỡ vậy yờu cầu bảo vệ sự cố trực tiếp phải nhanh chúng cỏch ly MBA bị sự cố ra khỏi hệ thống điện để giảm ảnh hưởng đến hệ thống. Sự cố giỏn tiếp khụng đũi hỏi phải cỏch ly MBA nhưng phải được phỏt hiện, cú tớn hiệu bỏo cho nhõn viờn vận hành biết để xửlý. Sau đõy phõn tớch một số sự cốbờn trong thường gặp.
a. Ngắn mạch giữa cỏc pha trong MBA tự ngẫu.
Dạng ngắn mạch này rất hiếm khi xảy ra, nhưng nếu xảy ra dũng ngắn mạch sẽ
rất lớn so với dũng một pha.
b. Ngắn mạch một pha.
Cú thể là chạm vỏ hoặc chạm lừi thộp MBA. Dũng ngắn mạch một pha lớn hay nhỏ phụ thuộc chế độ làm việc của điểm trung tớnh MBA đối với đất và tỷ lệ vào khoảng cỏch từđiểm chạm đất đến điểm trung tớnh.
c. Ngắn mạch giữa cỏc vũng dõy của cựng một pha.
Khoảng (70ữ80)% hư hỏng MBA là từ chạm chập giữa cỏc vũng dõy cựng 1 pha bờn trong MBA.
Trường hợp này dũng điện tại chỗ ngắn mạch rất lớn vỡ một số vũng dõy bị nối ngắn mạch, dũng điện này phỏt núng đốt chỏy cỏch điện cuộn dõy và dầu biến ỏp,
nhưng dũng điện từ nguồn tới mỏy biến ỏp cú thể vẫn nhỏ (Vỡ tỷ số MBA rất lớn so với số ớt vũng dõy bị ngắn mạch) khụng đủ cho bảo vệrơle tỏc động. Ngoài ra cũn cú cỏc sự cốnhư hư thựng dầu, hư sứ dẫn, hư bộ phận điều chỉnh đầu phõn ỏp ...
4.1.2. Sự cố bờn ngoài ảnh hưởng đến tỡnh trạng làm việc của MBA.
+ Dũng điện tăng cao do ngắn mạch ngoài và quỏ tải.
+ Mức dầu bị hạ thấp do nhiệt độ khụng khớ xung quanh MBA giảm đột ngột. + Quỏ điện ỏp khi ngắn mạch một pha trong hệ thống điện.
+ Quỏ bóo hoà mạch từ.
4.1.3. Chế độ làm việc khụng bỡnh thường của mỏy biến ỏp.
Dũng điện trong cỏc cuộn dõy tăng cao do ngắn mạch ngoài và quỏ tải, nếu dũng
này tăng quỏ mức cho phộp trong một thời gian dài sẽ làm lóo húa cỏch điện dẫn đến
giảm tuổi thọ của mỏy biến ỏp.
4.2. PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ. 4.2.1. Cỏc yờu cầu đối với thiết bị bảo vệ. 4.2.1. Cỏc yờu cầu đối với thiết bị bảo vệ.
Trong quỏ trỡnh vận hành, HTD cú thểrơi vào tỡnh trạng sự cố và chếđộ làm việc
khụng bỡnh thường như: Hư hỏng cỏch điện, chạm chập giữa cỏc vũng dõy, tràn dầu
trong thựng dầu MBA ...
Phần lớn khi cỏc sự cố này xảy ra kốm theo dũng điện tăng cao, điện ỏp giảm xuống mức quỏ thấp dẫn tới làm hư hỏng cỏc thiết bị điện. Do đú sự cố cần được loại trừ nhanh chúng để khụng làm hỏng cỏc thiết bị điện trong mạch và khụng gõy nguy hiểm cho người vận hành.
Để hạn chế hậu quả cỏc sự cố và chế độ làm việc khụng bỡnh thường, người ta sử dụng cỏc rơle làm nhiệm vụ bảo vệ. Cỏc rơle này phải đỏp ứng cỏc yờu cầu sau:
a. Tỏc động nhanh.
Càng cắt nhanh phần tử bị ngắn mạch sẽ càng hạn chế được mức độ phỏ hoại phần tửđú, càng giảm được thời gian tụt thấp điện ỏp ở cỏc hộ tiờu thụ và càng cú khả năng giữđược ổn định của hệ thống điện.
Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tỏc động của thiết bị
bảo vệrơ le. Tuy nhiờn trong một số trường hợp để thực hiện yờu cầu tỏc động nhanh thỡ khụng thể thỏa món yờu cầu chọn lọc. Hai yờu cầu này đụi khi mõu thuẫn nhau, vỡ vậy tựy điều kiện cụ thể cần xem xột kỹcàng hơn về 2 yờu cầu này.
b. Tớnh chọn lọc.
Là khảnăng của bảo vệ cú thể phỏt hiện và loại trừđỳng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống. Theo nguyờn lý làm việc cú thể phõn ra:
+ Bảo vệ cú độ chọn lọc tuyệt đối: Là những bảo vệ chỉ làm việc khi cú sự cố
xảy ra trong một phạm vi hoàn toàn xỏc định, khụng làm nhiệm vụ dự phũng cho bảo vệđặt ở cỏc phần tử lõn cận.
+ Bảo vệ cú độ chọn lọc tương đối: Ngoài nhiệm vụ bảo vệ chớnh cho đối
tượng được bảo vệ cũn cú thể thực hiện chức năng dự phũng cho bảo vệđặt ở cỏc phần tử lõn cận.
Độ nhạy đặc trưng cho khảnăng cảm nhận sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ, nú được biểu diễn bằng hệ sốđộ nhạy kd n Nmax U k U Yờu cầu: kn 2: Đối với bảo vệ chớnh. n k 1,5: Đối với bảo vệ dự phũng. d. Độ tin cậy.
Là tớnh năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đỳng, chắc chắn.
+ Độ tin cậy tỏc động: Là khả năng bảo vệ làm việc đỳng khi cú sự cố xảy ra trong phạm vi đó được xỏc định trong nhiệm vụ bảo vệ.
+ Độ tin cậy khụng tỏc động: Là khả năng trỏnh làm việc nhầm ở chế độ vận hành bỡnh thường hoặc sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệđó được quy định
e. Tớnh kinh tế.
Đối với lưới điện trung, hạ ỏp vỡ số lượng cỏc phần tử cần được bảo vệ rất lớn, yờu cầu đối với thiết bị khụng cao bằng thiết bị bảo vệởcỏ nhà mỏy điện lớn hoặc lưới truyền tải cao ỏp và siờu cao ỏp do vậy cần chỳ ý tới tớnh kinh tế trong lựa chọn thiết bị
bảo vệ sao cho cú thểđảm bảo cỏc yờu cầu kỹ thuật với chi phớ nhỏ nhất.
4.2.2. Lựa chọn phương thức bảo vệ cho MBA.
Cỏc hệ thống bảo vệ dựng thiết bị kỹ thuật số cú những ưu việt rất lớn như sau:
+ Tớch hợp được nhiều chức năng vào một bộ bảo vệ nờn kớch thước gọn gàng,
được chuẩn húa.
+ Độ tin cậy và độ sẵn sàng cao, nhờ giảm được yờu cầu bảo chỡ cỏc chi tiết cơ
khớ, trạng thỏi của rơle luụn được kiểm tra thường xuyờn.
+ Độ chớnh xỏc cao, cụng suất tiờu thụ nhỏ (0,1 VA).
+ Dễ dàng liờn kết với cỏc thiết bị khỏc và với mạng thụng tin đo lường, điều
khiển toàn hệ thống điện.
+ Ngoài chức năng bảo vệ cũn cú thể thực hiện nhiều chức năng khỏc như: Đo
lường, hiển thị, ghi chộp và lưu giữ thụng tin, thụng số trong hệ thống.
Ở đõy ta chọn loại rơle bảo vệ 7UT613 làm bảo vệ cho mỏy biến ỏp và loại rơle
4.3. CÁC LOẠI BẢO VỆ CẦN ĐẶT CHO MBA TỰ NGẪU. 4.3.1. Bảo vệ rơ le khớ mỏy biến ỏp (Buchholz). 4.3.1. Bảo vệ rơ le khớ mỏy biến ỏp (Buchholz).
Rơle khớ được ỏp dụng cho cỏc mỏy biến ỏp cú cụng suất trung bỡnh và lớn với
kiểu mỏy cú thựng gión nở dầu. Rơle khớ được lắp trờn đoạn ống liờn thụng dầu từ
thựng chớnh mỏy biến ỏp đến thựng gión nở dầu của mỏy theo một chiều nhất định của
đầu mũi tờn trờn rơle hơi phải chỉ về phớa thựng gión nở (cựng với chiều dũng chảy của
dầu từ thựng chớnh qua rơle khớ đến thựng gión nở dầu khi cú sự cố trong mỏy biến ỏp). Đoạn ống liờn thụng dầu cú độ nõng cao về phớa thựng gión nở với gúc nghiờng (so với mặt phẳng ngang) khoảng 1100. Đoạn ống liờn thụng khụng được cú gúc,
phần cong của ống cú bỏn kớnh càng lớn càng tốt.
Những hư hỏng của mỏy biến ỏp cú cuộn dõy ngõm trong dầu đều làm cho dầu bốc
hơi và chuyển động. Cỏc mỏy biến ỏp dầu cú cụng suất lớn hơn 5MVA được bảo vệ
bằng rơle khớ cú hai cấp tỏc động: cấp 1 bỏo tớn hiệu, cấp 2 cắt cỏc mỏy cắt nối với
mỏy biến ỏp.
Rơle khớ với 2 cấp tỏc động gồm hai phao bằng kim loại mang bầu thuỷ tinh con cú
tiếp điểm thuỷ ngõn hoặc tiếp điểm từ. Trong chế độ làm việc bỡnh thường, trong bỡnh
rơ le đầy dầu, tiếp diểm rơle ở trạng thỏi hở. Khi khớ bốc ra yếu (chẳng hạn vỡ dầu
núng do quỏ tải), khớ tập trung lờn phớa trờn của bỡnh rơle đẩy phao số 1 xuống, rơle
gửi tớn hiệu cấp 1 cảnh bỏo. Nếu khớ bốc ra mạnh (chẳng hạn do ngắn mạch bờn trong
thựng dầu), luồng dầu vận chuyển từ thựng lờn bỡnh gión dầu xụ phao số 2 xuống gửi
tớn hiệu đi cắt mỏy biến ỏp. Rơle khớ cũn cú thể tỏc động khi mức dầu trong bỡnh rơle
giảm thấp do dầu bị rũ rỉ hoặc thựng biến ỏp bị thủng.
Một van thử được lắp trờn rơle: Khi thử nghiệm rơle, lắp mỏy bơm khụng khớ nộn vào đầu van thử. Mở khúa van, khụng khớ nộn bờn trong rơle cho đến khi phao hạ
xuống đúng tiếp điểm.
Một nỳt nhấn thử để kiểm tra sự làm việc của 2 phao. Khi nhấn nỳt thử đến nửa
hành trỡnh, sẽ tỏc động cơ khớ cho phao trờn hạ xuống (lỳc này cả 2 phao đang nõng
lờn vỡ rơle chứa đầy dầu) đúng tiếp điểm bỏo hiệu (cấp 1) của phao trờn. Tiếp tục nhấn
nỳt thử đến cuối hành trỡnh, sẽ tỏc động cơ khớ cho phao dưới cũng bị hạ xuống (do
phao trờn đó hạ xuống rồi) đúng tiếp điểm mở mỏy cắt (cấp 2) của phao dưới.
Dựa vào thành phần và khối lượng hơi sinh ra người ta cú thể xỏc định được tớnh
chất và mức độ sự cố. Do đú trờn rơle hơi cũn cú thờm van để lấy hỗn hợp khớ sinh ra
nhằm phục vụ cho việc phõn tớch sự cố. Rơle hơi tỏc động chậm thời gian làm việc tối
thiểu là 0,1s; trung bỡnh là 0,2s.
Rơle khớ cú thể làm việc khỏ tin cậy chống lại tất cả cỏc sự cố bờn trong thựng dầu
mỏy biến ỏp, tuy nhiờn kinh nghiệm vận hành cũng phỏt hiện một số trường hợp tỏc
động sai do ảnh hưởng của chấn động cơ học lờn mỏy biến ỏp (như động đất, cỏc vụ nổ
Hỡnh 4.1. Vịtrớ rơle khớ.
Đối với mỏy biến ỏp lớn, bộ điều chỉnh điện ỏp dưới tải thường được đặt trong
thựng dầu riờng và người ta dựng 1 bộ rơle khớ riờng để bảo vệ cho bộ điều ỏp dưới tải.
4.3.2. Bảo vệ so lệch dũng điện cú hóm ( bảo vệ chớnh).
Bảo vệ so lệch sử dụng loại 7UT613 dựng để bảo vệ cỏc dạng ngắn mạch pha - pha, pha - đất trong phạm vi đặt mỏy biến dũng 3 phớa của mỏy biến ỏp. Thiết bị bao gồm cả bảo vệ chống chạm đất hạn chế (Restricted Earth Fault – REF). Đối với mỏy biến ỏp cụng suất lớn làm việc ởlưới cao ỏp, bảo vệ so lệch (87T) được dựng làm bảo vệ chớnh. Nhiệm vụ chống ngắn mạch trong cỏc cuộn dõy và ởđầu ra của mỏy biến ỏp.
Hỡnh 4.2. Sơ đồ nguyờn lý bảo vệ so lệch mỏy biến ỏp
Bảo vệ làm việc dựa trờn nguyờn tắc so sỏnh trực tiếp dũng điện ởhai đầu phần tử được bảo vệ. Bảo vệ sẽ tỏc động đưa tớn hiệu đi cắt mỏy cắt khi sự cố xảy ra trong vựng bảo vệ (vựng bảo vệ là vựng giới hạn giữa cỏc BI mắc vào mạch so lệch).
Khỏc với bảo vệ so lệch cỏc phần tử khỏc (như mỏy phỏt...), dũng điện sơ cấp ở hai (hoặc nhiều) phớa của mỏy biến ỏp thường khỏc nhau về trị số (theo tỷ số biến ỏp) và về gúc pha (theo tổ đấu dõy). Vỡ vậy tỷ số, sơ đồ BI được chọn phải thớch hợp để cõn bằng dũng thứ cấp và bự sự lệch pha giữa cỏc dũng điện ở cỏc phớa mỏy biến ỏp. Trong
cỏc rơ le so lệch hiện đại, người ta cú thể thực hiện việc cõn bằng pha và trị số của