Bảo vệ chính máy biến áp B1 và B2.

1. Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm: I

Nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm dùng cho máy biến áp ba cuộn dây được trình bày như hình 4.1

Hình 4.1.Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm sử dụng rơ le điện cơ

Cuộn dây cao áp của máy biến áp nối với nguồn cấp, cuộn trung áp và ha áp nối với phụ tải. Bỏ qua dòng điện kích từ của máy biến áp, trong chế độ làm việc bình thường ta có:

I (hài bậc hai)

1 2 3

S S S

I I I

Dòng điện đi vào cuộn dây làm việc bằng: 1 ( 2 3) LV T T T I I  I I Các dòng điện hãm: IH1 IT1IT2 2 3 H T I I

Các dòng điện hãm được cộng với nhau theo trị số tuyệt đối để tạo nên hiệu ứng hãm theo quan hệ:

 

  

H T1 T2 T3 H

I I I I .K

Trongđó KH 0,5 là hệ số hãm của bảo vệ so lệch.

Để ngăn chặn tác động sai do ảnh hưởng của dòng điện từ hóa khi đóng máy biến áp không tải và cắt ngắn mạch ngoài, bảo vệ còn được hãm bằng thành phần hài bậc hai trong dòng điện từ hóa IHM.

Để đảm bảo được tác động hãm khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ cần thực hiện điều kiện:

IH  ILV

Bảo vệ so lệch làm chức năng bảo vệ chính dùng để bảo vệ máy biến áp khi có sự cố ngắn mạch xảy ra trong vùng bảo vệ

2. Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không:I0 (Bảo vệ chống chạm đất hạn chế-REF- Restricted Earth Fault)

Nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế dùng cho máy biến áp ba cuộn dây được trình bày như hình 4.2

Hình 4.2.Bảo vệ chống chạm đất hạn chế của máy biến áp ba cuộn dây I0 I0 IĐ I0 N2 N1

Để bảo vệ chống chạm đất trong cuộn dây nối hình sao có trung điểm nối đất của máy biến áp, người ta dùng sơ đồ bảo vệ chống chạm đất có giới hạn. Thực chất đây là loại bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không có miền bảo vệ được giới hạn giữa máy biến dòng đặt ở trung tính máy biến áp và tổ máy biến dòng nối theo bộ lọc dòng điện thứ tự không đặt ở phía đầu ra của cuộn dây nối hình sao của máy biến áp.

Nếu bỏ qua sai số của các máy biến dòng,trong chế độ làm việc bình thường và ngắn mạch chạm đất ngoài vùng bảo vệ (điểm N1),tacó:

I0 =3I0-IĐ=0

Trong đó: I0 là dòng điện thứ tự không chạy trong cuộn dây máy biến áp IĐ là dòng điện chạy qua dây trung tính máy biến áp

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (điểm N2): I0 =3I0-IĐ ≠0, sẽ có dòng qua rơle và rơle sẽ tác động

3. Bảo vệ bằng rơle khí (Buchholz)

Những hư hỏng của máy biến áp có cuộn dây ngâm trong dầu đều làm cho dầu bốc hơi và chuyển động. Các máy biến áp dầu có công suất lớn hơn 5MVA được bảo vệ bằng rơle khí có hai cấp tác động: cấp 1 báo tín hiệu, cấp 2 cắt các máy cắt nối với máy biến áp.

Rơle khí với 2 cấp tác động gồm hai phao bằng kim loại mang bầu thuỷ tinh con có tiếp điểm thuỷ ngân hoặc tiếp điểm từ. Trong chế độ làm việc bình thường, trong bình rơ le đầy dầu, tiếp điểm rơle ở trạng thái hở. Khi khí bốc ra yếu (chẳng hạn vì dầu nóng do quá tải), khí tập trung lên phía trên của bình rơle đẩy phao số 1 xuống, rơle gửi tín hiệu cấp 1 cảnh báo. Nếu khí bốc ra mạnh (chẳng hạn do ngắn mạch bên trong thùng dầu), luồng dầu vận chuyển từ thùng lên bình giãn dầu xô phao số 2 xuống gửi tín hiệu đi cắt máy biến áp. Rơle khí còn có thể tác động khi mức dầu trong bình rơle giảm thấp do dầu bị rò rỉ hoặc thùng biến áp bị thủng.

Rơle khí có thể làm việc khá tin cậy chống lại tất cả các sự cố bên trong thùng dầu máy biến áp, tuy nhiên kinh nghiệm vận hành cũng phát hiện một số trường hợp tác động sai do ảnh hưởng của chấn động cơ học lên máy biến áp (như động đất, các vụ nổ gần nơi đặt máy biến áp ...)

Đối với máy biến áp lớn, bộ điều chỉnh điện áp dưới tải thường được đặt trong thùng dầu riêng và người ta dùng 1 bộ rơle khí riêng để bảo vệ cho bộ điều áp dưới tải.

Thùng biến áp

Chổ đặt rơle khí

Thùng dầu phụ

Hình 4.3 Vị trí đặt rơ le khí ở máy biến áp Kí hiệu rơle khí:

4. Rơle nhiệt độ:

Bảo vệ phát hiện hư hòng, sự cố trong MBA dựa trên sự thay đổi nhiệt độ MBA. Bốn nhóm bảo vệ trên là các bảo vệ chính cho MBA và một số bảo vệ khác như:

5. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh:

Ithường được sử dụng làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so lệch Ivà thường được đặt ở phía nguồn cung cấp.

Bảo vệ quá dòng cắt nhanh là bảo vệ thực hiện tính chọn lọc bằng cách chọn dòng điện khởi động lớn hơn dòng điện ngắn mạch lớn nhất ở cuối khu bảo vệ.

kd at N.ng.max

I k .I Trong đó:

Ikđ – dòng điện chỉnh định bảo vệ cắt nhanh kat – hệ số tin cậy, chọn bằng 1,2 – 1,3

IN.ng.max – dòng ngắn mạch ở chế độ cực đại khi ngắn mạch ngoài (cuối bảo vệ)

6. Bảo vệ quá dòng có thời gian:

Thông thường đặt ở tất cả các phía, là bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so lệch và các bảo vệ đường dây xuất tuyến.

7. Bảo vệ quá dòng điện thứ tự không cắt nhanh :I0>>

Bảo vệ quá dòng điện thứ tự không cắt nhanh thường dùng làm bảo vệ dự phòng để chống ngắn mạch chạm đất. Dòng khởi động của ngắn mạch là:

I0kđ>>=k0atI0Nngmax

I0Nngmax: dòng ngắn mạch ngòai thứ tự không cực đại qua bảo vệ

B 1

K0at: hệ số an toàn (thường chọn k0at=1,2÷1,3)

8. Bảo vệ TTK có thời gian:

Thường đặt ở phía cuộn dây có trung tính nối đất, dự phòng cho bảo vệ so lệch thứ tự không, cho các bảo vệ chống chạm đất. Bảo vệ quá dòng thứ tự không có ưu điểm là thời gian bảo vệ ngắn, độ nhạy cao, sơ đồ đơn giản.

9. Bảo vệ chống quá tải:

Do trạm chỉ có một nguồn cung cấp nên nếu xảy ra quá tải ở phía 110kV sẽ dẫn tới quá tải cuộn dây phía nguồn vì vậy trong sơ đồ bảo vệ cần đặt một bảo vệ chống quá tải ở phía nguồn cung cấp (phía 220kV) ngoài ra do cuôn 35kV có công suất bằng 0,5Sdđ nên cũng cần đặt bảo vệ chồng quá tải.

10. Bảo vệ chống máy cắt từ chối :50BF

Máy cắt là phần tử thừa hành cuối cùng trong hệ thống bảo vệ có nhiệm vụ cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống. Nếu máy cắt từ chối tác động thì hệ thống bảo vệ dự phòng phải tác động cắt tất cả những máy cắt lân cận với chỗ hư hỏng nhằm loại trừ dòng ngắn mạch đến chỗ sự cố .Hệ thống bảo vệ này có tên gọi là bảo vệ chống máy cắt hỏng

Khi xảy ra sự cố, nếu bảo vệ ở phần tử bị hư hỏng đã gởi tín hiệu đi cắt máy cắt, nhưng sau một khoảng thời gian nào đó dòng điện sự cố vẫn còn tồn tại,có nghĩa là máy cắt đã từ chối tác động. Dòng điện sự cố sẽ liên tục đưa vào bảo vệ chống máy cắt hỏng, rơle quá dòng được giữ ở trạng thái tác động, sau một khoảng thời gian 100ms bảo vệ chống máy cắt hỏng gửi tín hiệu đi cắt tất cả các máy cắt lân cận nối với chỗ hư hỏng.

11. Bảo vệ cảnh báo chạm đất:

Bảo vệ cảnh báo chạm đất thường dùng để phát hiện chạm đất ở hệ thống có trung tính cách điện. Để lọc điện áp thứ tự không thường dùng máy biến điện áp 3 pha 5 trụ với các cuộn thứ cấp được đấu thành hình tam giác hở ( hình 4.4)

0 3 C A B U U U U U U U U n  n  n  n S U T U n U

 :Tỉ số biến của máy biến điện áp

=> 3 0 A B C U U U U U n   

3U00 U

S

U0>

Hình 4.4.Bảo vệ cảnh báo chạm đất