m.Các sơ đồ logic truyền tín hiệu cho phép tác động-POTT và PUTT
4.2 - Bảo vệ máy biến áp 110 kV
a, Bảo vệ so lệch: BVSL MBA được dùng làm bảo vệ chính, chống các dạng ngắn mạch pha-pha, pha-đất trong phạm vi giữa các máy biến dòng các phía của máy biến áp nối với bảo vệ.
b, Bảo vệ rơ le hơi:
Bảo vệ hơi (BV gas) dùng để chống các sự cố bên trong máy biến áp, kể cả sự cố về điện và về dầu. Về điện, ngoài sự cố ngắn mạch giữa các pha còn có các sự cố sau đây mà các bảo vệ khác không tác động được:
- Chập một số vòng dây trong một cuộn.
- Chập tắt các pha ở gần điểm trung tính hay điểm nối hai pha trong cuộn tam giác.
Sự cố về dầu gồm có: - Lọt khí vào dầu. - Cạn dầu.
- Sự cố ở bộ điều chỉnh dưới tải ( tiếp xúc xấu, hỏng tiếp điểm, chập tiếp điểm...)
Các bảo vệ dự phòng:
Bảo vệ quá dòng các phía của MBA.
4.2.1 - Bảo vệ so lệch máy biến áp
a. Tổng quát:
Bảo vệ so lệch máy biến áp là một trong các bảo vệ quan trọng cho máy biến áp. Nó dùng làm bảo vệ chính của MBA trong trường hợp sự cố trong cuộn dây. Vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch nằm giữa các biến dòng. Sự cố điện ở bên trong MBA là sự phá hại rất nghiệm trọng và tức thời. Ngắn mạch và sự cố chạm đất trong cuộn dây và ở các đầu MBA thường được bảo vệ so lệch phát hiện. Sự cố chập vòng dây mà gây phóng điện giữa các thanh dẫn ở cùng 1 cuộn dây, nó cũng có thể phát hiện ra một số vòng dây bị chập đủ lớn. Sự cố chập vòng dây là sự cố mà bảo vệ khó phát hiện nhất. Một sự cố chập vòng nhỏ gồm vài vòng dây gây dòng điện nhỏ, bảo vệ không phát hiện được cho đến khi nó phát triển thành sự cố chạm đất. Với lý do đó, một điều quan trọng là bảo vệ phải có độ nhạy cao và nó có thể dùng mức đặt độ nhạy để không tác động sai khi ngắn mạch ngoài.
Một điều quan trọng là MBA bị sự cố phải tách ra thật nhanh khi có thể. Vì vậy bảo vệ so lệch là bộ bảo vệ cần được thiết kế để cắt nhanh, dùng để cắt chọn lọc MBA bị sự cố ra khỏi lưới.
Bảo vệ so lệch phải không bao giờ tác động khi sự cố ngoài vùng bảo vệ. Bảo vệ so lệch MBA so sánh dòng điện chạy vào MBA và dòng điện chạy ra khỏi MBA. MBA lực thường không những thay đổi trị số điện áp mà còn thay đổi cả góc pha.
Những yếu tố ấy cần phải được xem xét để có phân tích đúng các điều kiện sự cố của bảo vệ so lệch. Bảo vệ so lệch kiểu cũ yêu cầu phải có biến thế phụ để hiệu chỉnh đúng góc lệch pha và tỷ số. Bảo vệ kỹ thuật số dựa trên thuật toán so
lệch sẽ bù cả dòng và góc lệch pha. Thông số danh định, tổ véc tơ của MBA lực và dòng danh định của máy biến dòng sẽ được cài đặt trong phần mềm của rơ le.
Dòng so lệch về lý thuyết phải bằng không trong điều kiện mang tải bình thường hay khi sự cố ngoài nếu góc lệch pha được bù đúng. Tuy nhiên vẫn có vài hiện tượng so lệch khác với lúc sự cố bên trong sẽ gây nên dòng so lệch sai và không mong muốn. Những nguyên nhân chính, gây nên dòng so lệch không mong muốn là:
- Không tương hợp với vị trí khác nhau của bộ điều chỉnh.
- đặc tính so lệch, phụ tải và điều kiện vận hành của các biến dòng.
- Dòng thứ tự không chỉ chạy ở một phía của MBA lực.
- Dòng điện từ hoá bình thường.
- Dòng điện từ hoá tăng vọt.
- Dòng từ hoá quá kích từ.
b. Dòng điện từ hoá tăng vọt:
Sự tăng vọt dòng từ hoá là một điều kiện thoáng qua, nó xuất hiện khi đóng xung kích MBA. Dòng điện tăng vọt tương tự đến khi điện áp trở về định mức và đã giải trừ được sự cố. Dòng từ hoá xuất hiện như một dòng so lệch tới bảo vệ so lệch MBA. Nó không phải là một điều kiện sự cố và bảo vệ phải giữ ổn định trong lúc dòng tăng vọt thoáng qua.
Hình dáng, độ lớn và khoảng thời gian làm việc của dòng tăng vọt phụ thuộc các yếu tố sau:
- Kích thước MBA.
- Vị trí của cuộn dây được đóng điện.
- Tổ đấu dây.
- Điểm của sóng khi đóng điện
- Đặc điểm từ của lõi thép.
Dòng tăng vọt có thể xuất hiện ở cả 3 pha và trong trung tính nối đất. Cường độ dòng điện tăng vọt ở cuộn dây trong thì lớn hơn ở cuộn dây ngoài. Cường độ dòng tăng vọt ở trường hợp đầu gấp 10 - 20 lần dòng định mức, ở trường hợp thứ hai gấp 5 - 10 lần. Thông thường cuộn dây cao thế là cuộn dây bên ngoài, còn cuộn dây hạ thế là cuộn dây bên trong.Dòng tăng vọt tắt tương đối chậm. Hằng số thời gian quá độ tương đối dài, vào khoảng 0,1 sec đối với MBA 100 KVA và tới 1 sec đối với MBA công suất lớn.
Dạng sóng của dòng từ hóa MBA bao gồm 1 tỷ lệ sóng hài mà nó tăng thành 1 dòng đỉnh được tăng cường tới điều kiện bão hoà. Dòng tăng vọt là dòng điện 1 chiều ( ở một phía của trục thời gian) có dạng sóng không phải đối xứng qua trục thời gian. Loại sóng này bao gồm cả sóng hài bậc chẵn và lẻ.
Dòng tăng vọt điển hình bao gồm số lượng sóng hài bậc 2 và 3 và một số sóng hài bậc cao hơn bị suy giảm.
Sự hãm của sóng bậc hai là một phương pháp có hiệu quả để tránh bảo vệ tác động sai khi đóng xung kích MBA vì sóng hài bậc 2 luôn có mặt ở dòng điện tăng vọt. Thành phần hài bậc 2 chứa đựng ở dòng điện so lệch được so sánh với
hài cơ bản của dòng so lệch đó, nếu tỷ số cao hơn mức đặt giới hạn thì điều kiện tăng vọt được thừa nhận.
Chức năng hãm của sóng hài bậc hai có một mức đặt. Nếu tỷ số của sóng hài bậc hai và sóng cơ bản trong dòng điện vượt quá giá trị đặt, sự hoạt động của bảo vệ so lệch sẽ bị hãm.
c. Dòng điện quá kích từ:
Quá kích từ là kết quả của điện áp đặt vào quá cao, có thể phối hợp với tần số thấp ở khối máy phát - máy biến áp. Điều kiện quá kích thích bản thân nó không đủ để cắt nhanh MBA nhưng dòng điện kích từ cao được coi như là nguyên nhân chính gây ra dòng so lệch và nó có thể gây nên cắt nhầm của bảo vệ so lệch.
Cả quá điện áp và tần số thấp đều làm tăng dòng MBA. Một MBA quá kích từ không phải là MBA bị sự cố , nó chỉ là điều kiện lưới điện không bình thường, do đó bảo vệ so lệch không được tác động.
Dòng điện quá kích từ chứa đựng nhiều sóng hài bậc lẻ, bởi vì dạng sóng được đối xứng qua trục thời gian. Vì dòng hài bậc 3 không chạy qua cuộn tam giác, hài bậc 5 là hài thấp nhất có thể dùng như 1 chuẩn cho qúa kích từ.
Do vậy chức năng của bảo vệ so lệch được cung cấp một bộ hãm sóng hài bậc 5 để ngăn cản bảo vệ làm việc trong điều kiện quá kích thích của MBA.
Nếu tỷ số của sóng bậc 5 với sóng cơ bản trong dòng so lệch cao quá giới hạn mức đặt thì sẽ hãm không cho bảo vệ làm việc.
Nếu MBA bị làm việc ở diều kiện quá điện áp và tần số thấp phải được cung cấp thêm bảo vệ quá kích thích dựa trên cơ sở V/Hz.
4.2.1.1 Rơ le bảo vệ so lệch KBCH 120/130/140
Các đặc điểm bảo vệ của KBCH: - Bảo vệ so lệch không đối xứng
- Bảo vệ sự cố nối đất bị hạn chế đối với cuộn dây MBA riêng lẻ - Bảo vệ quá thông lượng.
- Tác động chỉnh định cao tức thời. - Xung từ hoá bị hạn chế
- Khoá thông lượng hài bậc 5.
Phần tử so lệch không đối xứng có một đặc tính độ dốc di lệch đối ngẫu để đảm bảo độ nhạy cho sự cố nội bộ lên đến dòng tải và ổn định trong điều kiện sự cố nặng nề chạy qua.
Phần tử so lệch bị khoá đối với các điều kiện xung kích từ hoá.
Các thời gian tác động được giảm nhỏ đối với các sự cố nội bộ nghiêm trọng được thực hiện bằng cách sử dụng một phần tử chỉnh định cao.
Dòng so lệch trên cơ sở từng pha được xác định như tổng véc tơ của tất cả các dòng đầu vào sau khi hiệu chỉnh pha, tỷ số và thứ tự không đã được thực hiện. Dòng di lệch trên một pha được xác định như nửa tổng vô hướng của tất cả những dòng điện đầu vào sau khi hiệu chỉnh pha, tỷ số và thứ tự không.
Tổng vectơ: Id I1I2I3
Tổng vô hướng: Ib(I1 I2 I3)/2
Mức tác động cơ bản của phần tử so lệch chỉnh định thấp có thể thay đổi giữa 0,1In và 0,5In. Chỉnh định được lựa chọn phụ thuộc vào hạng mục của thiết bị đang được bảo vệ và bằng tổng số của dòng so lệch có thể thấy được trong các điều kiện làm việc bình thường.
Tác động chỉnh định cao:
Rơ le KBCH hợp nhất một phần tử chỉnh định cao so lệch độc lập để bổ xung bảo vệ được cấp bởi phần tử chỉnh định thấp so lệch không đối xứng. Phần tử chỉnh định cao tức thời đưa ra loại trừ nhanh hơn đối với các sự cố nội bộ nặng nề và nó không bị khoá đối với các điều kiện xung kích từ hoá hoặc quá thông lượng quá độ.
Phần tử chỉnh định cao là một thiết bị đo đỉnh và không có thời gian trễ vốn có cần thiết đối với phát hiện xung kích từ hoá và trễ được sinh ra bởi bộ lọc Fourier. Sự ổn định được cấp đối với các sự cố bên ngoài nặng nề, nhưng ngưỡng tác động của phần tử so lệch chỉnh định cao phải được đặt để tránh tác động đối với dòng điện xung.
4.2.2 Bảo vệ Rơ le hơi
Bảo vệ rơ le hơi được lắp đặt trên đường ống dẫn dầu từ bình dầu phụ xuống thùng máy biến áp. Cấu tạo rơ le hơi gồm có hai tiếp điểm phao, mỗi tiếp điểm gồm một phao lớn, có mang bầu thủy tinh chứa hai điện cực và thuỷ ngân
80% Hãm 20% tác động Id Ib
bên trong. Một tiếp điểm đặt gần sát nắp rơ le, một nằm thấp phía dưới đường tim của trục rơ le.
- Khi có hư hỏng bên trong thùng dầu máy biến áp ( như phóng điện, cháy, chập các vòng dây...) sinh ra hơi, hơi theo ống dẫn dầu lên rơ le ga làm cho phao của rơ le hơi chìm xuống đi khép các tiếp điểm.
- Rơ le cũng tác động khi mức dầu trong rơ le hạ thấp.
- Khi có sự cố trong thùng dầu máy biến áp phát sinh dòng dầu chảy ngược từ thùng dầu máy biến áp lên thùng dầu phụ với vận tốc 100 cm/s rơ le cũng tác động.
- Bảo vệ rơ le hơi có 2 cấp:
+ Cấp 1 ( hơi nhẹ ) đi báo tín hiệu (phao phía trên).
+ Cấp 2 ( hơi nặng ) cắt tức thời các phía máy biến áp (phao phía dưới). Khi có lọt khí, hoặc khi sự cố nhẹ (chập ít vòng), các bọt khí khi di chuyển lên thùng dầu dãn nở, sẽ tích tụ ở phần gần nắp của rơ le hơi. Khi lượng tích tụ đủ lớn, nó sẽ làm phao phía trên chìm xuống và đóng tiếp điểm.
Khi sự cố lớn như chập nhiều vòng, chập pha, lượng khí sinh ra rất lớn, tạo thành luồng phụt qua rơ le lên thùng dầu dãn nở. Khi đó phao dưới bị nhấn chìm, tiếp điểm dưới đóng lại.
Khi dầu bị chảy hoặc bị cạn, đầu tiên tiếp điểm trên đóng, sau đó tiếp điểm dưới đóng.
VII.5: Một số kỹ năng tính toán rơle bảo vệ và tự động hoá đảm bảo cho rơle bảo vệ làm việc chọn lọc, tin cậy, chắc chắn