Bai Giang HT Bao Ve Role - Thuy Dien Ban Ve

10/6/2013 Giảng viên: TS. Nguyễn Xuân Tùng

HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ

Bộ môn Hệ thống điện

Đại học Bách khoa Hà Nội

[email protected]

NHÀ MÁY ĐIỆN & TRẠM BIẾN ÁP

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN




Phần 01: Tổng quan rơle kỹ thuật số của hãng ABB

Phần 02: Các nguyên lý bảo vệ cơ bản

Phần 03: Rơle kỹ thuật số RET 521

Phần 04: Rơle kỹ thuật số REG 216

Phần 05: Rơle kỹ thuật số REL 561

Phần 06: Rơle kỹ thuật số REB 670

Phần 07: Tính toán thông số chỉnh định

2

Nội dung

Tổng quan rơle kỹ thuật số của hãng ABB

Phần 01

3





Làm việc tin cậy, giao diện & truy cập thuận tiện

Tích hợp: bảo vệ, điều khiển & đo lường

Chuẩn truyền thông: IEC 61850; IEC 60870-5-103; DNP 3, MODBUS và PROFIBUS.

Phát triển từ những năm 1900

1905: Rơle thương mại đầu tiên

Phần mềm CAP hỗ trợ

Quản l{

Cài đặt

Phân tích sự cố…

4

Đặc điểm





Rơle điện cơ: lịch sử hơn 100 năm

Rơle tĩnh (bán dẫn): từ những năm 1960

Rơle với bộ vi xử l{: 1980

Bộ vi xử l{ thực hiện thuật toán

Lọc tín hiệu: loại tương tự

Rơle hoàn toàn kỹ thuật số: 1986

RELZ 100 (bảo vệ khoảng cách)

5

Quá trình phát triển

REG 100

RELZ 100





Hợp bộ bảo vệ họ 500 (500 series)

Giới thiệu từ năm 1994

Ghép nối của các modun riêng lẻ

Modun đầu vào

Modun chuyển đổi tín hiệu A/D

Modun vi xử l{; modun nguồn dc/dc

Modun truyền tin (ví dụ cho các bảo vệ so lệch)...

Modun riêng lẻ:

Tăng độ tin cậy nói chung

Linh hoạt trong cấu hình

Giảm chi phí đầu tư

6






Các hợp bộ tiêu biểu họ 500

REL 501, 511, 521: hợp bộ khoảng cách cho lưới trung áp & truyền tải (511, 521)

REL 531: bảo vệ khoảng cách tác động

nhanh

REL 551 & 561 (1994): so lệch dọc

Truyền tin kỹ thuật số

RET 521 (1998): thời gian tác động tối đa chỉ 21ms

Máy biến áp công suất lớn

Máy biến áp tự ngẫu 1 hoặc 3 pha

Tổ máy phát – máy biến áp nối bộ

Các bộ OLTC...

7






Giai đoạn hiện tại

Phát triển sang thế hệ 670

Kế thừa thuật toán từ họ 316 & 500

Tốc độ xử l{ cải thiện đáng kể

Tuân theo chuẩn kết nối IEC61850

Đồng bộ thời gian theo tín hiệu GPS

Giao diện thân thiện:

Hiển thị sơ đồ một sợi

Dễ dàng truy cập

8


Biến dòng điện và biến điện áp phục vụ mục đích bảo vệ rơle

Phần 02

9





Tên gọi chung: BI, CT, TI

Nhiệm vụ:

Biến đổi tỷ lệ dòng điện sơ cấp thứ cấp (5A hoặc 1 A)

Cách ly mạch sơ cấp và thứ cấp

Tạo sự phối hợp dòng điện giữa các pha

10

Máy biến dòng điện1.1

BI cao áp BI hạ áp Sơ đồ nguyên l{

Isơ cấp*wsơ cấp = Ithứ cấp*wthứ cấp

Nguyên l{ hoạt động

CT: Current Transformer (tiếng Anh)





Sơ đồ thay thế

Sai số của BI xuất hiện do tồn tại của dòng từ hóa

Điện áp xuất hiện phía thứ cấp

Vthứ cấp=Ithứ cấp*(Zcuộn thứ cấp+Zdây dẫn phụ + Zthiết bị nối vào)

Tải tăng Vthứ cấp tăng tăng dòng từ hoá Ie tăng sai số của BI

11

Máy biến dòng điện

Vthứ cấp

1.1

Zcuộn thứ cấp

BI lý tưởng





Đặc tính từ hóa của BI

Quan hệ giữa dòng điện từ hóa cần thiết (Ie) để sinh ra một điện áp hở mạch V

Điểm gập VK:

Là một điểm trên đường cong từ hóa

Từ đó: để tăng điện áp lên thêm 10% cần tăng dòng từ hóa 50%

12


Điện áp điểm gập VK

(Knee-point)

Vùng làm việc tuyến tính

Vùng bão hòa





Đặc tính từ hóa của BI

Thí nghiệm xác định đặc tính từ hóa

13


Bộ tạo dòng

BI

Bảng kết quả





Qui ước cực tính

Cần thiết với : bảo vệ làm việc dựa theo hướng dòng điện.

Cực tính cùng tên được đánh dấu : hình sao, chấm tròn, chấm vuông...

Trên bản vẽ: cực tính cùng tên vẽ cạnh nhau.

Xác định nhanh cực tính BI:

Coi chiều dòng điện đi từ phía sơ cấp qua rơle không đổi chiều

14


Rơle






15






Hiện tượng hở mạch thứ cấp BI

Gây quá điện áp nguy hiểm

16


BI lý tưởng

Hở mạch

o Hở mạch thứ cấp: toàn bộ dòng sơ cấp làm nhiệm vụ từ hóa lõi từo Lõi từ bị bão hòa





Hiện tượng hở mạch BI

Dạng sóng điện áp đầu ra của BI khi hở mạch

17






Hiện tượng hở mạch BI

Cơ cấu nối tắt mạch dòng khi tháo thiết bị nhị thứ

18

Rơle, đồng hồ đo...

Rơle, đồng hồ đo...






Tải danh định & Cấp chính xác

Một BI: có nhiều cuộn thứ cấp - phục vụ các mục đích khác nhau.

Tải danh định và độ chính xác của các cuộn thứ cấp này tuz thuộc vào loại tải.

Các dụng cụ đo (kW, KVar, A, kWh, kVArh):

Yêu cầu chính xác trong chế độ tải bình thường hoặc định mức.

Phạm vi hoạt động chính xác trong khoảng 5÷120% của dòng điện

Độ chính xác thường là: 0.2 hoặc 0.5 với chuẩn IEC

Hoặc 0.15 hoặc 0.3 hoặc 0.6 với chuẩn IEEE.

19

Thông số của máy biến dòng điện1.1





So sánh BI dùng cho đo lường – bảo vệ rơle

20

Thông số của máy biến dòng điện1.1

Hạng mục so sánh BI dùng cho đo lường BI dùng cho bảo vệ rơle

Phạm vi hoạt động chính xác

(0,05÷1,2)x Iđịnh mức (Đo dòng tải bình thường hoặc quá tải cho phép)

tới (10-20-30…)x Iđịnh mức (Đảm bảo đo được dòng sự cố)

Lõi từ Bão hòa nhanh để bảo vệ các dụng cụ đo khi sự cố, dòng điệntăng cao

Điện áp bão hòa cao hơn (VK)(khó bị bão hòa)

Độ chính xác Độ chính xác cao 0.2 hoặc 0.5 với chuẩn IEC 0.15 hoặc 0.3 hoặc 0.6 với

chuẩn IEEE

Độ chính các thấp hơn 5P hoặc 10P theo chuẩn IEC

Thiết bị nối tới kW, KVar, A, kWh, kVArh…

Rơle, bộ ghi sự cố





BI cho bảo vệ rơle

Công suất định mức

Cấp chính xác

Có thêm thông số ALF: hệ số giới hạn dòng điện theo độ chính xác

21

Ví dụ thông số của máy biến dòng điện1.1

5P20 30VA

Cấp chính xác 5P

P: dùng cho mục đích bảo vệ rơle

(Protection) Hệ số giới hạn dòng: 20Tại 20 lần dòng định mức, BI vẫn đảm bảo sai số theo tiêu chuẩn

Công suất định mức 30VA

BI cho đo lường

Công suất định mức

Cấp chính xác

30VA Cấp chính xác 0,5

Cấp chính xác 0,5

Công suất định mức 30VA





Dùng cho mục đích đặc biệt

Bảo vệ so lệch thanh góp

Có rất nhiều BI

Các BI phải có cùng đặc tính làm việc để giảm dòng không cân bằng

Biến dòng cấp X: thông số được cho chi tiết hơn

Dòng định mức

Tỷ số biến


Dòng điện kích từ ứng với điện áp điểm gập

Điện trở lớn nhất cho phép phía mạch nhị thứ

22

Máy biến dòng điện cấp X1.1





Tìm hiểu thông số của BI

Với mục đích bảo vệ rơle

23


5P20 30VA





Thực tế, mỗi BI có thể có:

1 hoặc 2 cuộn thứ cấp - Mục đích đo lường

2 tới 4 cuộn thứ cấp - Ứng dụng bảo vệ rơle.

24


Cuộn sơ cấp

Các cuộn thứ cấp





Thiết kế BI phổ biến

Lõi từ và cuộn dây nằm trong thùng chứa thấp gần với đất (Dead tank type), dây thứ cấp chạy uốn theo hình chữ U

Lõi từ và cuộn dây nằm trong thùng chứa ở phía trên đỉnh (Live tank type), dây thứ cấp thường chạy thẳng qua lõi từ.

Loại hỗn hợp

25






BI loại thùng chứa bên dưới (Dead tank)

Trọng tâm thấp, ổn định về mặt cơ khí

Có thể chế tạo với lõi từ loại to mà không gây quá tải về mặt cơ khí đối với sứ cách điện

Dây sơ cấp có chiều dài lớn nên gây phát nóng nhiều hơn hạn chế về dòng ổn định nhiệt (lớn nhất 63kA/1 giây)

26






BI loại thùng chứa bên trên (Live tank)

Dây dẫn sơ cấp ngắn, giảm phát nhiệt

Có dòng định mức và dòng ổn định nhiệt cao hơn

Trọng tâm cao hơn, kém ổn định về mặt cơ khí so với loại thùng chứa dưới (dead tank)

Khi chế tạo với lõi từ lớn có thể gây tải trọng lớn về mặt cơ khí đối với sứ cách điện.

Khó làm mát các cuộn thứ cấp

Loại hỗn hợp

27






Nguyên lý:

Dùng 3 BI riêng biệt

Do sử dụng 3 BI riêng biệt nên sẽ có sai số giữa các BI

Ở chế độ bình thường, phía sơ cấp là đối xứng: luôn có dòng điện chạy qua rơle do sai số của BI

Chỉ sử dụng đo dòng chạm đất lớn dùng ở mạng điện có dòng chạm đất lớn: mạng điện trung tính nối đất trực tiếp

28

Bộ lọc dòng điệnthứ tự không (I0)1.1

Ia

Ib

Ic

RoleIa Ib Ic 3I0+ + =

Role

3I0

Vẽ rút gọn

Ia+Ib+Ic=3I0





Dùng BI thứ tự không (Flux Summation CT hoặc Core Balance CT)

Biến dòng có một lõi từ hình xuyến

Cuộn dây được phân bố đều trên lõi

Dây dẫn sơ cấp chạy xuyên qua lõi từ (đường kính trong 10÷25 cm)

29

1.1

Đấu sai Đấu đúng

Bộ lọc dòng điệnthứ tự không (I0)





BI thứ tự không

Đấu đúng: dây nối đất vỏ cáp chạy xuyên qua lõi từ

30


Rơle

Vỏ kim loại của cáp

BI0





BI thứ tự không

Ngược lại - đấu sai: dây nối đất vỏ cáp không chạy xuyên qua lõi từ

Dòng điện chạy qua vỏ cáp có thể triệt tiêu dòng điện sự cố (hoàn toàn hoặc một phần): rơle có thể không nhận được thông tin sự cố.

31


Rơle

Vỏ kim loại của cáp

BI0





Đấu nối BI để lọc thành phần TTK

Ứng dụng của BI thứ tự không

Do chỉ sử dụng một lõi từ sai số đo lường rất nhỏ

Sử dụng cho các mạng điện có dòng chạm đất nhỏ (mạng điện có trung tính cách điện hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang)

Do cả 3 pha chạy qua lõi từ đường kính lõi từ lớn kích thước BI lớn thích hợp để trang bị với đường cáp hoặc đầu cực máy phát điện

32






Bảo vệ chống chạm đất độ nhạy cao (Aptomat chống giật)

33

Ứng dụng thực tế của BI thứ tự không1.1

Nút bấm thử nghiệm

Điện trở mạch thử nghiệm

Cuộn dây mạch thử nghiệm

Tải(VD:Bình nóng lạnh)

Sự cố chạm vỏ(chạm đất)

Cuộn lấy tín hiệu dòng chạm đất (dòng so lệch)

Cuộn hút của Aptomat

Nguồn cấp





Nhiệm vụ

Biến đổi tỷ lệ điện áp sơ cấp sang điện áp thứ cấp theo tiêu chuẩn (100V hoặc 110V)

Cách ly mạch sơ cấp và các thiết bị, người vận hành bên thứ cấp


Cực tính cùng tên được đánh dấu : hình sao, chấm tròn, chấm vuông...

Trên bản vẽ: cực tính cùng tên vẽ cạnh nhau.

34

Máy biến điện áp1.2





Điện áp danh định sơ cấp và thứ cấp

BU ngoài trời thường sử dụng điện áp pha:

Điện áp danh định của cuộn sơ cấp là điện áp danh định của lưới điện.

Ứng dụng đo lường: phạm vi điện áp làm việc: 80÷120%

Ứng dụng bảo vệ rơle: từ 0.05 ÷ 1.5 hoặc 1.9 lần điện áp danh định.

35

Máy biến điện áp (BU)1.2





BU kiểu tụ phân áp

BU loại cảm ứng điện từ thông thường

Lựa chọn kinh tế nhất đối với cấp điện áp tới 145kV

BU kiểu tụ phân áp (CVT – Coupled Voltage Transformer)

Lựa chọn khi dùng ở cấp cao áp

Thường được sử dụng kết hợp với hệ thống thông tin tải ba PLC

36

Máy biến điện áp (BU)

Đầu cao áp

Điện kháng bù

Tụ phân

áp Mạch dập dao động cộng hưởng

BU cảm ứng thông thường

Đầu ra

1.2

K{ hiệu trên sơ đồ





Cấu trúc BU kiểu tụ phân áp

1. Bình giãn dầu

2. Các tụ phân áp

5. Điện kháng bù

7. BU loại cảm ứng thông thường

(điện áp thấp)

8. Đầu cực cao áp

37






BU kiểu tụ phân áp

Điện kháng bù: được tính toán để triệt tiêu thành phần dung kháng của tụ phân áp

Tổng trở nguồn nhìn từ phía tải là xấp xỉ 0 công suất đầu ra lấy ra lớn nhất

Bù dịch pha do tụ phân áp gây ra

Mạch giảm dao động cộng hưởng: là điện trở tải, có thể nối ở cuộn tam giác hở

38

Máy biến điện áp (BU) – Tham khảo1.2





Các loại BU

Hệ số giới hạn điện áp Vf

Khi xảy ra sự cố trong HTĐ: Upha có thể tăng lên tới một giá trị là Vf lần Udanh định.

Tiêu chuẩn IEC đưa ra các giá trị hệ số Vf như sau:

1.9 đối với các hệ thống có trung tính không nối đất trực tiếp

1.5 đối với các hệ thống có trung tính nối đất trực tiếp

Lõi từ của các biến điện áp không được phép bão hoà khi điện áp tăng tới cấp điện áp giới hạn theo hệ số Vf.

39






Cấp chính xác theo tiêu chuẩn IEC 60044-2

Công suất danh định (cosφ=0,8)

10, 15, 25, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 VA

40


Cấp chính

xác

Sai số giới hạn

Tại % điện áp định mức

Sai số độ lớn %

Sai số góc pha(phút)

Ứng dụng

Chuẩn hóa dụng cụ đo trong công nghiệp

Đồng hồ đo

Tại % tải định mức

Phòng thí nghiệm

Đo đếm chính xác

Bảo vệ rơle

Vf: Hệ số giới hạn điện áp

Bảo vệ rơle

Đo đếm tiêu chuẩn

1.2





Sơ cấp

Thứ cấp

Bộ lọc điện áp TTK (U0)

Dùng 3 BU loại một pha

41







Dùng BU loại 3 pha 5 trụ

Điện áp TTK lấy ra từ cuộn tam giác hở

42


Sơ cấp

Thứccấp

3V0

A

B

C

A B C N

Để đo được điện áp thứ tự không:o Phải có đường dẫn cho từ thông TTKo Cần thêm 2 trụ (không quấn dây)o Trung tính cuộn sơ cấp phải nối đất (nếu không sẽ chỉ đo được thành phần hài bậc 3)






Chọn tỷ số biến áp cho cuộn tam giác hở

Trung tính cách điện

Tỷ số biến có thể là:

43

Máy biến điện áp (BU) – Tham khảo1.2






Chọn tỷ số biến áp cho cuộn tam giác hở

Trung tính nối đất trực tiếp

Tỷ số biến có thể là:

44

Máy biến điện áp (BU) – Tham khảo

Vectơ điện áp khi xảy ra sự cố chạm đât một pha trong mạng có

trung tính nối đất trực tiếp

1.2

Các nguyên l{ bảo vệ trong HTĐ

Phần 03

45

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng điện

46





Bảo vệ quá dòng (I> hoặc 50 & 51):

Chống lại các dạng sự cố quá dòng một pha, hai pha & ba pha và sự cố chạm đất.

Bảo vệ khởi động khi:

Dòng điện của một pha, hai pha hoặc cả ba pha vượt quá một giá trị đã được cài đặt trước trong rơle.

Có thể làm việc với thời gian trễ để đảm bảo tính chọn lọc

Thời gian trễ có thể là độc lập so với dòng điện hoặc phụ thuộc vào dòng điện hai loại đặc tính thời gian tác động

47

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng có thời gian2.1





Bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian độc lập:

Thời gian làm việc (trễ) của bảo vệ không phụ thuộc vào độ lớn dòng ngắn mạch

48

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng có thời gian

+

2.1

Iqua rơle

Thời gian làm việc

Ikhởi động

tlàm việc không đổi theo dòng điện





Bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian phụ thuộc:

Thời gian làm việc: phụ thuộc tỷ lệ nghịch vào độ lớn của dòng điện ngắn mạch

Trong thực tế thì thời gian tác động tỷ lệ với tỷ số Ingắn mạch/ Ikhởi động

49

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng có thời gian2.1





Đảm bảo tính chọn lọc giữa các bảo vệ bằng phân cấp thời gian

Tên gọi: bảo vệ quá dòng làm việc có thời gian (I> hay 51)

Nguyên tắc:

Khi có sự cố có thể nhiều bảo vệ cùng khởi động

Tuy nhiên, bảo vệ gần chỗ sự cố nhất sẽ phải tác động trước

Sự cố tại N2: BV2 khởi động & BV1 có thể cũng khởi động cùng đếm thời gian

BV2 phải tác động loại trừ sự cố, BV1 khi đó sẽ trở về đặt thời gian tBV2<tBV1 hoặc có thể viết tBV1=tBV2 + ∆t

50

Tính toán thời gian làm việc

I> I>1 2

N2

2.1.2





BV2 phải tác động loại trừ sự cố, BV1 khi đó sẽ trở về đặt thời gian tBV2<tBV1 hoặc có thể viết tBV1=tBV2 + ∆t

Bậc phân cấp thời gian ∆t=0.3÷0.6 giây tính tới các yếu tố:

Sai số thời gian của rơle: rơle không thể vận hành chính xác đúng theo đặc tính l{ thuyết đã xây dựng

Thời gian cắt máy cắt: do nhà sản xuất cung cấp

Thời gian quá tác động của rơle (overshoot): là hiện tượng rơle đã được ngắt điện nhưng vẫn tiếp tục vận hành thêm một khoảng thời gian rất ngắn nữa.

Lý do: các rơle vẫn còn lưu trữ năng lượng: với rơle cơ thì đĩa quay có quán tính, rơle tĩnh vẫn còn năng lượng tích lũy trong tụ điện…

Sai số của biến dòng: các BI có sai số rơle vận hành nhanh hơn hoặc chậm hơn (nếu rơle sử dụng đặc tính độc lập thì không cần xét tới yếu tố này).

Thêm một phần thời gian dự trữ

Nếu nhiều phân đoạn: làm tăng thời gian loại trừ sự cố của các bảo vệ gần nguồn nhược điểm

Sử dụng đặc tính phụ thuộc

51

Tính toán thời gian làm việc2.1.2





Phối hợp các bảo vệ bằng đặc tính phụ thuộc

Phức tạp hơn

Có nhiều loại đặc tính phụ thuộc

Khác nhau về độ dốc (mức độ phụ thuộc)

Standard Inverse (SI): dốc tiêu chuẩn

Very Inverse (VI): rất dốc

Extremely Inverse (EI): cực kz dốc

52

Lựa chọn đặc tính làm việc

I> I>1 2 I> 3

32

1 ∆t∆t

L (km)

2.1.3





Phạm vi sử dụng của các đặc tính phụ thuộc

Standard Inverse (SI): đặc tính dốc bình thường

Sử dụng trong hầu hết các trường hợp cần phối giữa các bảo vệ

Very Inverse (VI): đặc tính rất dốc

Sử dụng khi độ lớn dòng điện sự cố dọc đường dây cần bảo vệ thay đổi mạnh.

Extremely Inverse (EI): đặc tính cực dốc

Thời gian tác động tỷ lệ nghịch với bình phương của dòng điện.

Đường dây mang các tải có dòng khởi động đột biến ở thời điểm đầu ví dụ như tủ lạnh, máy bơm, động cơ lớn...

Phối hợp với các cầu chì hoặc các thiết bị tự đóng lại.

53

Tính toán thời gian làm việc – Tham khảo2.1.3





Nguyên tắc: đảm bảo tính chọn lọc bằng phân cấp dòng điện

Sự cố tại phân đoạn nào: chỉ bảo vệ tại đó được phép khởi động

Các bảo vệ không cần phối hợp thời gian

Thời gian tác động đặt xấp xỉ 0 giây (thường từ 50 80ms) tên gọi: bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50 hay I>>)

Do cách chọn lọc bằng dòng điện dòng điện khởi động tính theo:

Ikđ=Kat*Ingắn mạch ngoài vùng max (Hệ số Kat=1,1 1,2)

Không bảo vệ được toàn bộ đối tượng không sử dụng làm bảo vệ chính

54

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50 hay I>>)2.2





Vùng được bảo vệ cắt nhanh

Ikđ=Kat*Ingắn mạch ngoài vùng max (Hệ số Kat=1,1 1,2)

Dòng ngắn mạch giảm dần khi điểm ngắn mạch đi xa nguồn

Độ lớn dòng ngắn mạch phụ thuộc vào chế độ của hệ thống

Vẽ đường cong biểu diễn dòng ngắn mạch Inmax & Inmin dọc đường dây

55

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50 hay I>>)2.2

L(km)

I> I>1 2

IN

Inmax

Inmax

Ikđ BV1

Ikđ BV2

Lcắt nhanh min

Lcắt nhanh max

Lcắt nhanh min=0

Lcắt nhanh max





Tên gọi khác 51V

L{ do sử dụng

Sử dụng thêm khâu phân biệt giữa sự cố và quá tải bằng điện áp (khóa điện áp thấp)

Khi sự cố: điện áp giảm thấp hơn

Khi quá tải (nặng): điện áp vẫn nằm trong ngưỡng cho phép

56

Bảo vệ quá dòng có khóa điện áp thấp (51&27)2.4

Đường dây dài

Mang tải nặng

Dòng ngắn mạch cuối

đường dây nhỏ

Dòng khởi động

của bảo vệ lớn

Bảo vệ không

đủ độ nhạy

Kat* Kmm*Ilv maxKtv

Ikđ=





Tên gọi khác 51V

57

Bảo vệ quá dòng có khóa điện áp thấp (51&27)2.4

I>Ilv max

*Ilv max

Kat* Kmm

Ktv

Ikđ=

I>Ilv max

U<BU

Cắt MCCắt MC

Giá trị khởi động

*Ilv bình thường

Kat* Kmm

Ktv

Ikđ=

o Dòng khởi động nhỏ hơn

o Độ nhạy cao hơn

Không có khóa điện áp (51) Có khóa điện áp thấp (51 & 27)





Sử dụng bộ lọc dòng điện thứ tự không

Tính toán dòng khởi động

Ở chế độ bình thường:

Về l{ thuyết: dòng qua rơle bằng 0

Thực tế: do các BI có sai số dòng điện qua rơle khác 0

Để rơle không tác động: đặt dòng khởi động lớn hơn dòng điện sinh ra do sai số này

Giá trị cài đặt: Ikhởi động 51N=(0,1÷0,3)Iđịnh mức BI

Chế độ sự cố: dòng điện qua rơle tăng gấp nhiều lần bảo vệ tác động

Do giá trị khởi động đặt thấp bảo vệ có độ nhạy cao

Thời gian làm việc:

Phối hợp với các bảo vệ quá dòng thứ tự không khác

58

Bảo vệ quá dòng thứ tự không (I0> hay 51N)2.5

Ia

Ib

Ic

RoleIa Ib Ic 3I0+ + =

Role

3I0





Bảo vệ quá dòng

59

Phân biệt chức năng I> & I>> (51 & 50)

Khởi động khi: Ingắn mạch >Ikhởi động

Bảo vệ quá dòng có thời gian

(I> hay 51)

Dòng khởi động tính theo dòng làm việc lớn nhất (Ilvmax)

Khi xảy ra sự cố ở có thể cả bảo vệ tại chỗ và bảo vệ phía trên cùng khởi động

Đảm bảo tính chọn lọc: phối hợp phân cấp thời gian (∆t)

Có thể dùng làm bảo vệ chính

Bảo vệ quá dòng cắt nhanh

(I>> hay 50)

Dòng khởi động tính theo dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất (In ngoài max)

Khi xảy ra sự cố: chỉ bảo vệ tại phân đoạn sự cố khởi động

Không cần phối hợp thời gian (cắt nhanh)

Không bảo vệ được toàn bộ đối tượng chỉ là bảo vệ dự phòng





60

Ví dụ: bảo vệ quá dòng cho một ngăn lộ

A

B

C

I> I> I>

I>> I>> I>>

I0>

I0>>

Sự cố chạm đất một pha N(1)





61

Ví dụ: bảo vệ quá dòng cho một ngăn lộ

A

B

C

I> I> I>

I>> I>> I>>

I0>

I0>>

Sự cố hai pha N(2)





Xét lưới điện cấp nguồn từ hai phía

Sự cố xảy ra tại N1: có thể BV3 & BV2 khởi động Để đảm bảo chọn lọc: yêu cầu BV3 tác động trước BV2 phải đặt tBV3<tBV2

Sự cố xảy ra tại N2: có thể BV2 & BV3 khởi động

Để đảm bảo chọn lọc: yêu cầu BV2 tác động trước BV3 phải đặt tBV2<tBV3

Mâu thuẫn: không thể cài đặt thời gian cho các bảo vệ

62

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng có hướng (67)

I> 1 I> 5I>4 I>6I> 3I>2HT1 HT2

N1

I> 1 I> 5I>4 I>6I> 3I>2HT1 HT2

N2

tBV3<tBV2

tBV3>tBV2





63


I> = I> + W

I>

+

-

I> 1 I> 5I>4 I>6I> 3I>2HT1 HT2

Giải pháp: sử dụng bảo vệ quá dòng loại có định hướng

Bảo vệ qúa dòng có hướng chỉ tác động khi:

Dòng điện chạy qua bảo vệ theo hướng qui định (hướng dương -thường qui ước từ thanh góp đường dây)

Dòng điện vượt qua giá trị khởi động của bảo vệ

Có thể phân chia ra 2 nhóm bảo vệ





Về phương diện bảo vệ rơle: Đường dây hai nguồn cấp hai mạch hình tia

64


I> 1 I> 5I>4 I>6I> 3I>2HT1 HT2

I> 1 I> 5I> 3HT1

I>4 I>6I>2 HT2

tBV5tBV3=tBV5 + ∆ttBV1=tBV3 + ∆t 0,511,5

tBV2 tBV4=tBV2+ ∆t tBV6=tBV4 + ∆t0,3 0,8 1,3





Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ:

65


I> 1 I> 5I>4 I>6I> 3I>2HT1 HT2

0,511,5 0,3 0,8 1,3

N1

I> 1 I> 5I>4 I>6I> 3I>2HT1 HT2

0,511,5 0,3 0,81,3

N2





Bộ định hướng công suất:

Được đấu nối đảm bảo: rơle có đủ độ nhạy và tác động đúng trong mọi trường hợp.

Sơ đồ đấu nối tiêu chuẩn đối với các rơle số và rơle tĩnh là sơ đồ 900, chi tiết phương thức đấu nối như sau:

Dòng điện từ một pha

Điện áp dây của hai pha còn lại

Giả thiết cosφ=1 hay φ=00 thì điện áp tham chiếu và dòng điện tạo với nhau góc 900

chính là tên gọi của sơ đồ

66

Sơ đồ đấu nối bộ định hướng





L{ do chọn điện áp là đại lượng tham chiếu:

Khi xảy ra sự cố ba pha: điện áp giảm thấp, nếu sử dụng điện áp pha thì rơle định hướng có thể không đủ độ nhạy, sử dụng điện áp dây sẽ tăng được giá trị điện áp đưa vào rơle.

Khi xảy ra sự cố pha-pha ví dụ giữa pha 1 & 2: điện áp U12 có thể rất thấp (có thể bằng 0 nếu sự cố gần bảo vệ) rơle định hướng không đủ độ nhạy, trong khi đó điện áp U23 vẫn còn đủ lớn phải sử dụng điện áp dây với pha không sự cố còn lại để làm điện áp tham chiếu.

67

Sơ đồ đấu nối bộ định hướng

Nguyên l{ bảo vệ so lệch dòng điện

(Bảo vệ so lệch có hãm)

68





Thiết bị

So sánh tổng dòng điện đi vào & đi ra của đối tượng được bảo vệ: tổng dòng điện này khác 0 bảo vệ tác động.

Chế độ bình thường:

Dòng điện chạy qua rơle như hình vẽ

Dòng chạy qua rơle: là dòng chênh lệch do sai số của BI các phía

69

Nguyên l{ bảo vệ so lệch dòng điện

Bình thường

Irơle= +





Chế độ sự cố ngoài vùng:

Dòng điện là dòng sự cố có giá trị lớn sai số BI lớn hơn

Phân bố dòng điện tương tự chế độ bình thường

Dòng điện chạy qua rơle sẽ lớn chỉnh định để rơle không tác động dòng khởi động lớn, giảm độ nhạy

Vùng bảo vệ: giới hạn bởi vị trí đặt các BI

70

Nguyên l{ so lệch dòng điện

Sự cố ngoài

Thiết bị





Chế độ sự cố trong vùng:

Dòng điện chạy qua rơle bằng tổng dòng hai phía có giá trị lớn rơle sẽ tác động ngay

71


Sự cố trong vùng

Thiết bị

Irơle= +





Tổng kết:

72


Irơle= +

Sự cố trong

Thiết bị

Irơle= +

Sự cố ngoài

Irơle= +

Bình thường

Dòng điện chạy qua rơle là do sai số BI Dòng điện chạy qua rơle là tổng dòng sự cố





Bảo vệ rơle so lệch thông thường các rơle có thể tác động nhầm do:

Sai số lớn của các BI khi ngắn mạch ngoài

Chuyển đầu áp...

Bảo vệ so lệch có hãm: hoạt động dựa theo tổ hợp của hai loại dòng điện so lệch (Isl) & hãm (Ih):

Sự cố ngoài vùng: dòng hãm có giá trị lớn – dòng so lệch nhỏ

Sự cố trong vùng: dòng hãm nhỏ - Dòng so lệch lớn.

73

Bảo vệ so lệch có hãm





Tổ hợp dòng điện cho bảo vệ rơle so lệch có hãm

Sử dụng các biến dòng trung gian (BITG)

Tổ hợp thêm ra dòng điện hãm (Ih)

74






Tổ hợp dòng điện cho bảo vệ rơle so lệch có hãm

Viết phương trình cân bằng sức từ động cho các BITG

75


BITG2 BITG1

I1*w1-I1*w1=Isl*w2

Chọn w1=w2

Isl=I1 - I2

I1*w3+I2*w4=Ih*w5

Chọn w3= w4= ww5=2*w

Ih=0,5*( I1 + I2)

Tổng quát: Ih=Kh*(I1+I2)

Kh: hệ số hãm, có thể điều chỉnh thay đổi theo số vòng cuộn w5





Bằng cách sử dụng BI trung gian, có thể tạo ra tổ hợp

Xét sự vận hành – Bảo vệ so lệch có hãm

76


1 2

1 2

=( )

( )

sl

h h

I I I

I K I I

I1I2

Isl

Ih=Kh* (I1+I2)

100% (I1+I2)

I1

I2

Isl

Ih=Kh* (I1+I2)

100% (I1+I2)

(Ih)> (Isl) bảo vệ không

tác động

(Ih)< (Isl) bảo vệ tác

động

Chế độ bình thường hoặc sự cố ngoài Chế độ sự cố trong vùng





Lựa chọn hệ số hãm

Tăng hệ số hãm (Kh): rơle hãm tốt độ nhạy tác động của rơle kém đi.

Hiệu ứng ngược lại khi giảm hệ số hãm

Hệ số hãm có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng dây cuộn w5.

77


Isl

Ih=Kh* (I1+I2)

100% (I1+I2)

I1

I2

Isl

Ih=Kh* (I1+I2)

100% (I1+I2)





Rơle cơ: hệ số hãm là cố định

Rơle số: hệ số hãm tự động thay đổi theo chế độ vận hành

78


a: dòng so lệch ngưỡng thấpd: dòng so lệch ngưỡng cao

a b

c

d

Đặc tính làm việc của rơle bảo vệ so lệch- Loại điện cơ -

Đặc tính làm việc của rơle bảo vệ so lệch- Loại sử dụng kỹ thuật số -





Nối đất BI

79

Vấn đề nối đất BI với bảo vệ so lệch

Bảo vệ so lệch MFĐ

Bảo vệ so lệch MBA

BI trunggian

BI trung gianRơle cơ

Rơle số





Nối đất BI

80


Bảo vệ so lệch tổng trở cao

Rơle

Nguyên l{ bảo vệ so lệch tổng trở cao

81





Bảo vệ so lệch có thể tác động nhầm khi BI bị bão hòa

Ví dụ hiện tượng bão hòa của các BI với bảo vệ thanh góp

82

Nguyên l{ bảo vệ so lệch tổng trở cao (87H)

Vùng bảo vệ

Sự cố trong vùng bảo vệ

Vùng bảo vệ

Sự cố ngoài vùng bảo vệ

Bão hòa





Lý do sử dụng 87H

Với các rơle so lệch tổng trở thấp: trường hợp rơle bị bão hòa hoàntoàn thì dù rơle có được trang bị hãm nhưng vẫn có khả năng tácđộng nhầm

Nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch tổng trở cao đã đảm bảo làmviệc tin cậy trong trường hợp xấu nhất: BI bị bão hòa hoàn toàn.

Với BV thanh góp thì hiện tượng bão hòa BI càng dễ xảy ra do:

Tải của các BI không giống nhau – một BI có dòng sự cố tổng chạy qua và dòngsự cố này sẽ phân chia qua các BI còn lại.

Với bảo vệ REF hiện tượng xảy ra tương tự:

BI ở trung tính và BI pha mang dòng khác nhau trong chế độ sự cố mức độbão hòa khác nhau. Dễ gặp hiện tượng bão hòa máy biến dòng

83






Sơ đồ thay thế khi BI bị bão hòa

Dùng khi tính toán bảo vệ so lệch tổng trở cao

Khi BI bị bão hòa:

Dòng đầu vào tăng cao

Dòng đầu ra có dạng xung nhọn giá trị hiệu dụng rất nhỏ

Như vậy: có thể coi là có dòng đầu vào BI nhưng không có dòng đầura dòng đầu vào đã khép mạch qua nhánh từ hóa tương đươngvới việc tổng trở nhánh từ hóa giảm rất thấp, coi như xấp xỉ bằng 0

84


BI lý tưởng

Xμ=0

Zsơ cấp Zthứ cấp

Sơ đồ thay thế khi BI bị bão hòa





Xét sơ đồ đơn giản: thanh góp chỉ gồm hai ngăn lộ

85


∆IBI1 BI2

Bão hòa

∆IBI1Lý tưởng

Zsơ cấp Zthứ cấp

Xμ>>0 Xμ=0

Zsơ cấpZthứ cấp

BI2Lý tưởng

Giá trị rất lớn(coi là hở mạch)

Giá trị xấp xỉ 0(nối tắt)





Xét sơ đồ đơn giản: thanh gópchỉ gồm hai ngăn lộ

86


∆IBI1Lý tưởng

Zsơ cấp Zthứ cấp Zsơ cấpZthứ cấp

BI2Lý tưởng

Nhánh song song

BI bị bão hòa: không có dòng thứ cấp

BI còn lại: dòng cấp ra khép mạch qua rơle và tổng trở thứ cấp BI bị bãohòa có dòng qua rơle rơle sẽ tác động (tác động sai)

Giải pháp: hạn chế dòng qua rơle bằng cách ghép nối tiếp một điện trởcó giá trị lớn rơle so lệch tổng trở cao

∆I

Zthứ cấp Zthứ cấp

R>>

Rơle so lệch tổng trở cao





Yêu cầu đối với BI

Các BI có cùng tỷ số biến

Nên sử dụng biến dòng cấp X

BI chân sứ có thể sử dụng nếu các cuộn dây BI thuộc loại quấn phânbố đều

Các BI nên có cùng thiết kế

Điện trở cuộn thứ cấp BI nên chọn nhỏ nhất có thể

Không nên nối các thiết bị khác tới lõi dùng cho 87H

Điện áp điểm gập Vk phải lớn hơn ít nhất 2 lần điện áp khởi động củarơle:

Nếu điện áp Vk chọn thấp hơn: khi có sự cố BI sẽ sinh ra điện áp có thể khôngđủ lớn làm rơle tác động (chọn lớn hơn 2 lần đảm bảo độ nhạy tối thiểu là2)

87



(Knee-point)





Hoạt động với sự cố ngoài

88


BI lý tưởng: không bão hòa BI bị bão hòa





Nối đất BI

89


Bảo vệ so lệch tổng trở cao





Phạm vi áp dụng

Các trường hợp dễ xảy ra bão hòa BI

Bảo vệ so lệch thanh góp

Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (bảo vệ so lệch thứ tự không – 87N)

90


87H

Nguyên l{ bảo vệ so sánh pha dòng điện

91





Bảo vệ so lệch dòng điện (87)

Rơle trao đổi thông tin về toàn bộ dạng sóng dòng điện đang đo được

Cần cơ chế để tự đồng bộ tín hiệu

Đồng bộ thông qua đồng hồ GPS

Đồng bộ thông qua đồng hồ máy chủ

Tự đồng bộ giữa các rơle (ví dụ: sử dụng cơ chế “ping-pong”)

Bảo vệ so sánh pha dòng điện (87PC)

Rơle chỉ trao đổi thông tin về pha dòng điện

Chỉ trao đổi cho nhau hai trạng thái: dòng điện đang ở chu kz âm haydương (logic 0 và 1)

Với các rơle hiện đại: so sánh riêng biệt ba pha (cáp quang)

Khi sử dụng kênh truyền băng thông thấp (ví dụ: tải ba PLC):

Sử dụng các thành phần đối xứng

Hoặc tổ hợp các thành phần đối xứng theo tỷ lệ nhất định

92






Nguyên lý so sánh pha

93


Sự cố trong vùng bảo vệSự cố ngoài vùng bảo vệ

không trùng khớp không trùng khớp0

0 01

1trùng hoàn toàn trùng hoàn toàn





Các yếu tố ảnh hưởng

Ở chế độ non tải hoặc không tải: dòng điện dung có thể làm bảo vệ tácđộng nhầm

Giải pháp: sử dụng bộ phận phát hiện sự cố (phần tử quá dòng) khởi độngtruyền tin.

Với các rơle kỹ thuật số: sai số về góc pha do việc lấy mẫu tín hiệu

Do ảnh hưởng của dòng điện dung: góc cài đặt cho BV so lệch phaphải tăng lên

BV so lệch pha chỉ nên áp dụng cho đường dây tới 400km.

Tính tới dao động góc pha do ảnh hưởng của dao động điện

94


Nguyên l{ bảo vệ tổng trở thấp

(Bảo vệ khoảng cách)

95





Bảo vệ khoảng cách dựa trên các giá trị dòng điện và điện áp tại điểm đặt rơle để xác định tổng trở sự cố

Nếu tổng trở sự cố này nhỏ hơn giá trị tổng trở đã cài đặt trong rơle thì rơle sẽ tác động rơle tổng trở thấp Z< (hoặc 21)

Tổng trở gồm hai thành phần R & X: để thuận tiện phân tích sẽ sử dụng mặt phẳng tổng trở để biểu diễn sự làm việc của bảo vệ khoảng cách

96


R

jX

ZD





Xét sơ đồ đơn giản:

Tính toán tổng trở rơle đo được trong các chế độ

Bình thường:

ZR(bt)=ZD+Zphụ tải ≥ ZD

97


R

jX

100%ZD

ZD

Zpt

ZD+Zpt

Điểm

làm việc

lúc bình

thường





Xét sơ đồ đơn giản:

Tính toán tổng trở rơle đo được trong các chế độ

Sự cố: ví dụ tại 50% đường dây:

ZR(sc)=ZDsự cố=50%ZD < ZD

Điểm sự cố di chuyển vào đường

tổng trở đường dây

98


R

jX

50%ZD

ZD

ZD+Zpt

Điểm

làm việc

lúc bình

thường

Điểm

làm việc

khi sự

cố





Đặc tính làm việc của rơle khoảng cách

Điểm làm việc lúc bình thường và khi sự cố: khi sự cố điểm làm việc luôn rơi vào đường tổng trở đường dây có thể chỉ cần chế tạo đặc tính tác động của rơle là một đường thẳng trùng với đường tổng trở đường dây

99


Đặc tính tác

động là một

đường thẳng

R

jX

ZD

ZD+Zpt

Điểm

làm việc

lúc bình

thườngĐiểm

làm việc

khi sự

cố





Đặc tính làm việc của rơle khoảng cách

Do sai số, do sự cố có thể xảy ra qua các tổng trở trung gian nên giá trị rơle đo được khi sự cố có thể rơi ra lân cận đường tổng trở đường dây.

Nếu chỉ chế tạo đặc tính tác động là một đường thẳng thì rơle có thể sẽ không làm việc trong các trường hợp này. Để khắc phục thì các nhà chế tạo thường cố { mở rộng đặc tính tác động về cả hai phía của đường dây trở thành vùng tác động.

100


R

jX

100%ZD

ZD

ZD+Zpt

Điểm

làm việc

lúc bình

thường

Điểm sự cố rơi ra

ngoài rơle không

tác động

Đặc tính tác

động là một

đường

thẳng hẹp

Điểm sự cố rơi

vào vùng tác động

Đặc tính

tác động

được mở

rộng

R

jX

ZD

ZD+Zpt

Điểm

làm việc

lúc bình

thường





Các dạng đặc tính thường gặp

Thực tế, đặc tính làm việc được mở rộng theo nhiều dạng khác nhau

Đáp ứng tốt hơn với mọi loại sự cố và chế độ vận hành của hệ thống

101


ZD

Nguyên l{ bảo vệ theo tần số

102





Tần số trong hệ thống điện thay đổi khi có sự mất cân bằng giữacông phát và tiêu thụ: do các tổ máy bị sự cố, tải nặng trong giờcao điểm, sự cố của thiết bị điều tốc...

Ảnh hưởng:

Các thiết bị đồng bộ hoạt động dựa trên tần số

Sự suy giảm tần số kéo dài rã lưới

Gây nguy hiểm đối với tuabin do hiện tượng cộng hưởng...

Rơle tần số thấp (cao) có nhiệm vụ

Sa thải phụ tải đảm bảo sự cân bằng công suất

Chia tách hệ thống thành các phần trong trường hợp xảy ra các biếnđộng công suất lớn, hệ thống có vấn đề nghiêm trọng về ổn định

Nguyên lý hoạt động

Rơle so sánh tần số đo được với giá trị cài đặt và sẽ tác động khi nàotần số ra khỏi phạm vi cài đặt

103

Nguyên lý bảo vệ theo tần số





Rơle tác động theo độ lệch tuyệt đối tần số :

Rơle tác động bất cứ khi nào tần số thấp hơn giá trị chỉnh định

Cài đặt chỉnh định dễ dàng

Không tính đến tốc độ suy giảm của tần số

Rơle tác động theo tốc độ biến thiên tần số hoặc tốc độ biến thiêntrung bình :

Tốc độ biến thiên tần số phản ánh mức độ mất cân bằng công suất

Rơle có khả năng phản ứng nhanh hơn với sự cố

Thực tế: sử dụng kết hợp cả hai chức năng ( & )

104

Các loại rơle tần số

f

df

dtf

t

fdf

dt

(Tác động theo tốc độ biến thiên trung bình để giảm khảnăng tác động nhầm khi có dao động tần số ngắn hạn)

Đặc tính làm việc của rơle tần số





Quá trình suy giảm tần số có dao động rơle tác động theo tốcđộ suy giảm {df/dt} có thể bị tác động nhầm:

Giải pháp: sử dụng các rơle tác động tốc độ biến thiên trung bình củatần số {∆f/ ∆t}

Trường hợp điện áp bị ảnh hưởng bởi sóng hài: rơle tần số cóthể xác định nhầm (rơle số ít bị ảnh hưởng bởi yếu tố này)

Rơle tần số đặt tại các khu vực phụ tải có nhiều động cơ cần cóchú ý:

Khi thanh góp mất điện: các động cơ còn tiếp tục quay và duy trì điệnáp trên đường dây trong một khoảng thời gian ngắn. Tuy nhiên tần sốcủa điện áp này suy giảm theo tốc độ động cơ các rơle tần số cóthể tác động nhầm.

Khi thanh góp có điện trở lại: các tải này không được tự động đóngđiện do khi bị sa thải theo tần số thì thiết bị TĐL sẽ không hoạt động

105






Rơle tần số đặt tại các khu vực phụ tải có nhiều động cơ có thểtác động nhầm:

Giải pháp:

Sử dụng thêm mạch giám sát bằng điện áp

Rơle tần số sẽ bị khóa bất cứ khi nào điện áp giảm xuống thấp hơn giá trị cài đặt của rơleđiện áp thấp (khoảng 80%Uđịnh mức)

Sử dụng các mạch giám sát theo dòng điện hoặc công suất

106


Giám sát bằng rơle dòng điện Giám sát bằng rơle dòng điện & rơle điện áp thấp

Các chức năng bảo vệ và giám sát khác trong rơle

Phần 04

107





Chức năng phòng ngừa khi đóng máy cắt bằng tay

Khi đóng máy cắt bằng tay cần đưa vào các bảo vệ cắt nhanh

Để phòng gặp sự cố chưa phát hiện hết

Kích hoạt nhờ tiếp điểm phụ khóa điều khiển

Đặt thời gian của bảo vệ quá dòng về 0 giây

Chức năng này kích hoạt trong 300ms đầu tiên

Chức năng này cũng kích hoạt bằng chức năng bảo vệ trong rơle (internal)

108

Các loại bảo vệ khác





Hiện tượng tải khởi động đồng thời

Khi phụ tải được cấp điện trở lại tất cả đều khởi động dòng tăng cao bảo vệ quá dòng có thể tác động nhầm.

Dynamic Cold-load Pickup cho bảo vệ qúa dòng

Khi tải mất điện đủ lâu (CB open time) kích hoạt

Tự động tăng dòng khởi động

109


Phát hiện tải mất điệndựa theo

Tiếp điểm phụ máy cắt

Giám sát dòng điện qua đối tượng





Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46)

Phát hiện tải mất cân bằng

Mất pha tới tải

Sự cố không đối xứng

Đấu sai cực tính máy biến dòng.

Chống quá tải (động cơ) khi xảy ra hiện tượng mất cân bằng.

Dự phòng cho các bảo vệ quá dòng pha, đặc biệt với trường hợpsự cố hai pha

Dòng khởi động đặt rất nhỏ

Độ nhạy cao

110






Bảo vệ chống máy cắt từ chối tác động (50BF)

Đảm bảo loại trừ được sự cố ở mức độ nhanh nhất

Nguyên lý:

bảo vệ nào tác động gửi tín hiệu

Máy cắt tương ứng

Bộ đếm thời gian của chức năng 50BF

Nếu bộ đếm hết thời gian & Dòng điện vẫn còn logic hỏng máy cắt gửi lệnh cắt tới máy cắt cấp trên ở lân cận.

Với các bảo vệ không sử dụng tín hiệu dòng điện

Xác định việc cắt máy cắt thông qua tiếp điểm phụ

111






Các chức năng giám sát bao gồm

Trạng thái phần cứng

Hoạt động của phần mềm

Các đại lượng đo được (dòng điện, điện áp).

Giám sát phần cứng & phần mềm của rơle

Điện áp của nguồn nuôi rơle

Điện áp làm việc của bộ vi xử lý

Điện áp của pin trong rơle

Sự hoạt động của bộ nhớ

Sự hoạt động của phần mềm trong rơle

112

Chức năng giám sát trong rơle





Giám sát mức độ đối xứng của dòng điện & điện áp vận hành

Bình thường: dòng điện 3 pha thường tương đối đối xứng.

Chức năng giám sát phát hiện hiện tượng mất đối xứng dòng điện

Giám sát mạch thứ cấp từ máy biến điện áp

Chức năng này so sánh

So sánh tổng điện áp ba pha

Điện áp cuộn tam giác hở của máy biến điện áp

Nếu có sai lệch có vấn đề trong mạch thứ cấp BU

113






Giám sát hiện tượng hở mạch dòng do đứt dây

BV so lệch tác động nhầm

Quá áp nguy hiểm ở mạch nhị thứ.

Nguyên lý giám sát:

Liên tục giám sát giá trị tức thời của dòng điện

Dòng điện thay đổi mạnh tới không

Không ghi nhận được thời điểm dòng điện qua 0

là chỉ dấu của sự cố đứt dây mạch dòng CT

Tác động:

Khóa BV so lệch và chống chạm đất hạn chế

Khóa các BV dựa trên sự không đối xứng của dòng điện

114






Hở mạch áp của máy biến điện áp (VT) – Đứt cầu chì

Mạch áp bị ngắn mạch hoặc hở mạch điện áp cấp tới rơle bị sụtgiảm các bảo vệ dựa theo điện áp dễ tác động nhầm

Nguyên lý giám sát: dựa theo logic

Điện áp mất đối xứng (độ lớn điện áp TTN)

Dòng điện vẫn đối xứng (I2 & I0 dưới ngưỡng cho phép)

115






Ngắn mạch ba pha mạch áp

Giảm điện áp cấp vào rơle.

Nguyên lý: dựa theo logic

Tất cả điện áp ba pha nhỏ hơn một ngưỡng cho phép

Không có sự tăng đột biến của dòng điện đo được

Dòng điện trên 3 pha lớn hơn một ngưỡng nhỏ nhất cho phép

116






Giám sát mạch cắt (Trip Circuit Supervision – 74)

Mạch cắt có vai trò quan trọng & qua nhiều khâu (cầu chì, cầunối, tiếp điểm rơle, hàng kẹp, dây nối...) giám sát sự thôngmạch

Nguyên lý:

Bơm một dòng điện nhỏ vào mạch (cỡ mA để không kích hoạt cuộncắt )

Giám sát dòng điện này

117







Thực hiện: rơle giám sát gồm một hoặc hai rơle phụ loại thườngđóng, đóng chậm. Khi hai rơle tác động cảnh báo mạch cắt

118


Khi máy cắt đã đóng

Giám sát được cả khi mất nguồn thao tác máy cắt







119


Khi máy cắt đang cắt







120


Khi máy cắt đã mở

Bảo vệ các máy biến áp lực

Phần 05

121





Các hư hỏng đối với máy biến áp

Phương thức bảo vệ máy biến áp trên lưới truyền tải

Chức năng bảo vệ so lệch (87T)

Nguyên lý, đặc tính làm việc

Các vấn đề cần chú ý khi áp dụng BVSL cho máy biến áp

Chức năng bảo vệ so lệch thứ tự không (87N) hay bảo vệ chốngchạm đất hạn chế (REF)


Lý do sử dụng


122

Các vấn đề cần quan tâm





Các sự cố

Phóng điện sứ xuyên

Sự cố pha-pha, pha-đất đối vớicuộn dây cao và hạ áp

Sự xâm ẩm của hơi nước vàodầu cách điện

Sét đánh lan truyền vào trạm:hỏng cách điện cuộn dây

Sự cố giữa các vòng dây trêncùng cuộn dây.

123

Các loại sự cố & chế độ bất thường

Chế độ bất thường

Quá tải

Mức dầu tăng cao hoặc giảmthấp

Hỏng bộ chuyển đổi đầu phânáp

Lõi từ bị quá từ thông...





Chạm chập giữa các vòng dây: dòng điện trong các vòng dây bị sự cố lớn nhưng dòng điện tại hai đầu của máy biến áp thay đổi không đáng kể (theo tỷ số vòng dây)

Các bảo vệ hoạt động theo dòng điện khó phát hiện

Nếu không loại trừ nhanh thì có thể gây sự cố lan tràn

Sự cố lõi từ:

Tăng độ lớn dòng điện xoáy

Gây phát nhiệt sự cố lớn hơn.

Sự cố thùng dầu chính: mức dầu bị hạ thấp

Nguy hiểm cho cách điện & làm mát máy biến áp.

Hỏng bộ chuyển đổi đầu phân áp (OLTC)

124

Phân tích





Vai trò của cuộn thứ ba (đấu tam giác) trong MBA

Với các máy biến áp (gồm cả tự ngẫu) đấu Y/Y: thường được trang bị thêm cuộn tam giác:

Là điểm đấu nối của các bộ tụ, kháng bù

Cung cấp điện tự dùng hoặc cho một số tải địa phương

Khi cuộn tam giác được thiết kế không mang tải: gọi là cuộn ổn định

Thành phần sóng hài bậc 3 chạy quẩn trong cuộn dây này

Ổn định điểm trung tính (neutral point): khi có cuộn tam giác thì tổng trở TTK sẽ nhỏ hơn và có tác dụng giảm sự mất cân bằng của điện áp khi mang tải không cân bằng.

125

Phân tích





Vai trò của cuộn thứ ba (đấu tam giác) trong MBA

Sự phân bố dòng điện trong MBA khi mang tải không cân bằng:giả thiết MBA chỉ mang tải 1 pha (trường hợp mất cân bằngtrầm trọng nhất)

Dòng trong cuộn tam giác bằng 1/3 của tải 1 pha: do đó cuộntam giác thường có công suất bằng 1/3 cuộn dây chính

126

Phân tích





127

Các loại bảo vệ thường dùng cho máy biến áp

Loại sự cố Loại bảo vệ

Sự cố pha-pha và pha-đất ở cuộn dây

Bảo vệ so lệch

Bảo vệ quá dòng

Bảo vệ chống chạm đất hạn chế

Sự cố giữa các vòng dâyBảo vệ so lệch

Rơle khí (Buchholz)

Sự cố lõi từBảo vệ so lệch


Sự cố thùng dầu máy biến áp

Bảo vệ so lệch


Bảo vệ chống chạm đất thùng máy biến áp

Quá từ thông Bảo vệ chống quá từ thông

Quá nhiệt Bảo vệ chống quá tải





Cấu hình bảo vệ cho máy biến áp 500/220kV

Bảo vệ chính 1:

87T, 49, 64, 50/51, 50/51N

Tín hiệu dòng điện các phía được lấy từ BI chân sứ MBA.


87T, 49, 50/51/50/51N

Tín hiệu dòng điện: lấy từ BI ngăn máy cắt đầu vào các phía MBA.

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây 500kV:

67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59, 50BF, 74

Tín hiệu dòng điện: lấy từ BI ngăn máy cắt đầu vào phía 500kV của MBA

Tín hiệu điện áp: lấy từ BU thanh cái 500kV


67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59, 50BF, 74

Tín hiệu dòng điện: lấy từ BI ngăn máy cắt đầu vào phía 220kV của MBA


128

Sơ đồ phương thức bảo vệ phổ biến






Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây trung áp:

50/51, 50/51N, 50BF, 74

Tín hiệu dòng điện: lấy từ BI chân sứ 35kV của MBA

Các bảo vệ khác

Rơ le bảo vệ nhiệt độ dầu /cuộn dây MBA (26)

Rơ le áp lực MBA (63)

Rơ le gaz cho bình dầu chính và ngăn điều áp dưới tải (96)

Rơ le báo mức dầu tăng cao (71)

129








87T, 49, 64, 50/51, 50/51N

Lấy tín hiệu dòng điện từ BI chân sứ MBA

Bảo vệ chính 2

87T, 49, 50/51/50/51N

Lấy tín hiệu dòng điện từ BI ngăn máy cắt đầu vào các phía MBA.


67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59, 50BF, 74

Lấy tín hiệu dòng điện từ BI ngăn máy cắt đầu vào phía 220kV của MBA

Lấy tín hiệu điện áp được lấy từ BU thanh cái 220kV


67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59, 50BF, 74

Lấy tín hiệu dòng điện từ BI ngăn máy cắt đầu vào phía 110kV của MBA


130







Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây trung áp:

50/51, 50/51N, 50BF, 74

Tín hiệu dòng điện: BI chân sứ cuộn trung áp của MBA

Các chức năng bảo vệ khác

Bảo vệ nhiệt độ dầu /cuộn dây MBA (26)




131






Cấu hình bảo vệ cho máy biến áp 110kV

Bảo vệ chính:

87T, 49, 64 (theo nguyên l{ tổng trở thấp), 50/51, 50/51N

Tín hiệu dòng điện: BI ngăn máy cắt đầu vào các phía MBA.


67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59, 50BF, 74

Tín hiệu dòng điện: BI chân sứ 110kV của MBA

Tín hiệu điện áp: BU thanh cái 110kV

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây trung áp 1:

50/51, 50/51N, 50BF, 74

Tín hiệu dòng điện: BI chân sứ cuộn trung áp 1 của MBA.

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây trung áp 2:

50/51, 50/51N/51G, 50BF, 74

Tín hiệu dòng điện: BI chân sứ cuộn trung áp 2 của MBA

132






Cấu hình bảo vệ cho máy biến áp 110kV

Các bảo vệ khác

Bảo vệ nhiệt độ dầu /cuộn dây MBA (26)




133






Bảo vệ so lệch có hãm ∆I (87)

Dùng làm bảo vệ chính cho máy biến áp

Phạm vi bảo vệ được giới hạn bởi vị trí đặt BI

134

Bảo vệ so lệch cho máy biến áp (87T)





Bảo vệ so lệch có hãm: đảm bảo sự làm việc ổn định của bảo vệ

Đặc tính của CT các phía khác nhau (chế độ bình thường & bão hòa)

Khi có sự cố ngoài

Chuyển đổi đầu phân áp của máy biến áp

Phương thức tổ hợp dòng hãm:

Tùy theo hãng chế tạo

Ví dụ với rơle Siemens: tổng độ lớn của dòng đi vào & đi ra

135

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)





Phương thức tổ hợp dòng hãm: (tiếp)


136


“maximum of”

“geometrical average”

“scaled sum of”

“sum of”nR iiiii ...321

nR iiiin

i ...1

321

nR iiiiMaxi ,...,,, 321

nnR iiiii ...321

ABB





Các yếu tố cần chú ý

Hiệu chỉnh góc pha do tổ đấu dây máy biến áp

Loại bỏ thành phần dòng điện TTK

Hiệu chỉnh tỷ số biến dòng

Hãm theo sóng hài

Khi đóng xung kích máy biến áp

Khi quá từ thông lõi từ

137






Ảnh hưởng của tổ đấu dây máy biến áp

MBA tổ đấu dây hai phía khác nhau dòng điện các phía bị lệchgóc nhau

Tổ đấu dây Y0/∆-11 thì dòng sơ cấp và thứ cấp lệch nhau 11x300=3300.

Nguyên lý bảo vệ so lệch yêu cầu dòng điện hai phía cần so sánhphải trùng pha khi xảy ra lệch pha có dòng cân bằng chạyqua bảo vệ sẽ tác động nhầm phải hiệu chỉnh góc pha.

Rơle cơ & Rơle tĩnh: hiệu chỉnh góc pha bằng BI trung gian.

Rơle số: hiệu chỉnh góc pha được thực hiện bằng phần mềm:

BI có thể đấu hình Y cho mọi cuộn dây

Khai báo vào rơle các tổ dấu dây của máy biến áp và máy biến dòng(nếu cần thiết).

138






Ví dụ xác định vecto dòng điện theo tổ đấu dây (Y/∆-11)

139







Sự cố chạm đất ngoài vùng

Nếu không loại bỏ: tác động nhầm

140


Dòng qua rơle lớn hơn 0Rơle có thể tác động nhầm

BI trung gian không có cuộn tam giác






Sử dụng BI trung gian có cuộn tam giác: loại trừ thành phần I0

chạy vào bảo vệ

141


Dòng qua rơle bằng 0

BI trung gian có cuộn tam giác





Ví dụ khác: loại I0 và hiệu chỉnh góc pha

142


Dòng qua rơle bằng 0 – Rơle không tác động nhầm

Sự cố chạm đấtngoài vùng





Ví dụ khác: loại I0 và hiệu chỉnh góc pha

143


Dòng qua rơle bằng khác 0 – Rơle tác động bình thường

Sự cố chạmđất trong

vùng






Dòng cân bằng có thể sinh ra khi:

BI các phía có tỷ số biến khác tỷ số biến áp

Hoặc khi dòng điện thứ cấp của các BI không giống nhau

144







Dòng cân bằng có thể sinh ra khi:

BI các phía có tỷ số biến khác tỷ số biến áp

Hoặc khi dòng điện thứ cấp của các BI không giống nhau

145


Rơle so

lệch






Chọn BI trung gian

BI đấu tam giác thì dòng pha & dòng dây khác nhau

146


1 2

2 1

w 3 3,813 3 2,2023,06

w 0,719 0,719

i

i






Chọn BI trung gian

147


1 2

2 1

w 3 3,813 3 2,2023,06

w 0,719 0,719

i

i





Hãm theo thành phần sóng hài

Dòng từ hóa xung kích khi đóng không tải

Đóng máy biến áp không tải

Không có tải

Đóng điện máy biến áp từ một phía

Khi đóng không tải:

Dòng từ hóa xung kích chạy vào từ một phía

Phía đầu ra không tải: không có dòng điện

Bảo vệ so lệch có thể tác động nhầm

148


I1

∆I

I2






Cách xử lý dòng từ hóa xung kích khi đóng không tải

Dòng từ hóa xung kích có dạng méo sóng, tắt nhanh

Phân tích phổ: có sóng hài bậc 2 lấy làm tín hiệu hãm bảo vệso lệch hãm theo sóng hài

149


Dòng xung kích

Điện áp

Phân tích phổ

Bậc cơ bản (50Hz)

Bậc hai (100Hz)

Bậc cao hơn

Sóng hài






Đóng máy biến áp không tải (đóng xung kích)

Dòng từ hóa xung kích: luôn chứa thành phần 2nd

Dòng sự cố: không có 2nd & bậc chẵn

Dòng từ hóa xác lập: không có sóng hài bậc chẵn.

Sóng hài bậc 2: đặc trưng riêng biệt của dòng từ hóa xung kích sửdụng thành phần sóng hài bậc 2 này để tự động hãm bảo vệ so lệch khiđóng không tải máy biến áp.

150







Hiện tượng quá từ thông

Lõi máy biến áp bị quá từ thông

Dòng điện các phía không giống nhau

Khi MBA bị quá từ thông: dòng điện có chứa thành phần sónghài bậc 3th & 5th

Thành phần bậc 3: có thể bị loại bởi cuộn tam giác dùng thành phần hài bậc 5 để khóa tạm thời chức năng bảo vệ so lệch

151






Lý do dùng bảo vệ so lệch thứ tự không 87N

Sự cố tại điểm gần trung tính cuộn dây đấu hình sao, trung tính nối đất: dòngsự cố có thể rất bé (do điện áp gần trung tính có giá trị nhỏ)

Bảo vệ quá dòng TTK (50N & 51N):

Có thể không đủ độ nhạy để bảo vệ cho cuộn dây máy biến áp

Bảo vệ so lệch:

Có thể không đủ độ nhạy dùng bảo vệ so lệch thứ tự không (87N)

Phạm vi bảo vệ: các cuộn dây đấu sao, trung tính nối đất (phạm vi bảo vệ bị hạn chế).

152

Bảo vệ so lệch thứ tự không (87N)






Chế độ bình thường & sự cố ngoài

Chế độ sự cố trong vùng

153

Bảo vệ so lệch thứ tự không (87N)





Báo chạm đất phía cuộn trung tính cách điện

Cuộn dây có trung tính cách điện nếu xảy ra chạm đất: dòng điện cógiá trị nhỏ bảo vệ quá dòng không phát hiện được

Để phát hiện chạm đất

Sử dụng điện áp thứ tự không 3U0

Ua+Ub+Uc=3U0

Đo bằng BU loại 3 pha 5 trụ

Có cuộn tam giác hở

Bình thường 3 pha điện áp đối xứng

Tổng vecto điện áp bằng không

Khi xảy ra chạm đất:

Pha chạm đất có điện áp bằng không

Vecto điện áp ba pha bị lệch

Tổng vecto điện áp 3 pha (3U0) sẽ khác không bảo vệ báo chạm đất

154


110

BI1

23

BI2

BI3 I>

10,5

U0 >

Biến điện áp

(BU)

Ua=0

UbUc

Ua+Ub+Uc#3U0

Sự cố (A-Đ)

Ua

UbUc

Ua+Ub+Uc=3U0

Bình thường

N

N





Bảo vệ chống quá từ thông lõi thép (24)

Quá từ thông (hay quá kích từ): phát hiện hiện tượng quá từthông trong lõi từ

Phạm vi sử dụng phổ biến với sơ đồ nối bộ máy phát-máy biếnáp.

Nguyên nhân: Hiện tượng quá từ thông lõi từ có thể xảy ra khi:

Điện áp hệ thống bị tăng cao (máy phát bị mất tải đột ngột, bộ điềuchỉnh kích từ không vận hành, hoặc tốc độ phản ứng chậm dẫn đếnquá áp)

Tần số hệ thống giảm thấp (ví dụ: trong quá trình khởi động tổ máy,tốc độ máy phát tăng dần dần, bộ kích từ đã hoạt động giữ điện ápđầu cực ở ngưỡng định mức)

Khi quá từ thông lõi từ không thể mang thêm từ thông từthông móc vòng qua các kết cấu kim loại lân cận phát nóng

155






Bảo vệ chống quá từ thông lõi thép (24)

Phương thức bảo vệ

Giám sát tỷ số V/f (điện áp & tần số)

Loại bảo vệ có trễ: quá từ thông quá độ không gây nguy hiểm tức thời

156


Ví dụ đặc tính làm việc của chức năng 24





Bảo vệ chống quá tải (49)

Quá tải khó phát hiện bằng các bảo vệ quá dòng

Rơle số có thể dùng 3 phương pháp

Hình ảnh nhiệt (không tính tới nhiệt độ môi trường ngoài)

Hình ảnh nhiệt (có tính tới nhiệt độ môi trường ngoài)

Nhiệt độ điểm nóng & tính toán già hóa cách điện

157






Bảo vệ chống quá tải (49)

Nguyên lý hình ảnh nhiệt

Coi cả máy biến áp là một đối tượng đồng nhất

Dòng điện nhiệt lượng Q (tỷ lệ I2)

Nhiệt lượng Q = Q1 + Q2

Q1: tỏa nhiệt vào môi trường

Q2: tăng nhiệt bản thân

Độ tăng nhiệt tỷ lệ

Tỷ phần của Q1 & Q2

Kết cấu, hình dáng, kiểu làm mát.. đặc trưng bởi hệ số “hằng số quán tínhnhiệt ”

Hằng số này có thể tính toán gần đúng

Phương pháp: xác định được độ tăng nhiệt (%)

So với nhiệt độ chuẩn

158


th





Giám sát nhiệt độ

Trang bị sẵn của nhà sản xuất

Dựa theo sự giãn nở của môi chất

theo nhiệt độ

Nhiệt độ tỷ lệ với dòng điện

159






Rơle khí (Buchholz) (tiếng Việt: RK)

Vị trí: trường đường ống nối từ thùng dầu chính máy biến áp lênthùng dầu phụ - Do nhà sản xuất chế tạo sẵn

160






Nguyên lý hoạt động của rơle khí (Buchholz)


Petcock

Counter balanceweight

Oil level

From transformer

Aperture adjuster

Deflector plateDrain plug

Trip bucket

To oilconservator

Mercury switch

Alarm bucket






162


Cấu tạo: gồm hai tổ hợp phao nằm lơ lửng trong dầu.





Nguyên lý hoạt động của rơle khí (Buchholz)

Quá tải: khí ga từ thùng dầu tích tụ lên trên theo ống dẫn dầu đẩymức dầu trên nắp rơle Buchholz xuống phao cấp 1 (bên trên) chìmxuống, đóng tiếp điểm khởi động cảnh báo qúa tải để thực hiện quátrình san tải cho máy biến áp.

Sự cố giữa các vòng dây hoặc giữa các pha thì nhiệt độ tăng nhanh,khí tích tụ mạnh và đi lên trên xô đẩy vào phao cấp 2 khởi độngđi cắt nguồn của máy biến áp.


Thùng dầu chính máy biến áp

Thùng dầu phụ máy biến ápHướng di chuyển của

dòng dầu khi sự cố

Rơle kỹ thuật số RET 670





Chức năng chính:

Bảo vệ so lệch có hãm (87)

Bảo vệ quá dòng điện (51 & 51N)

Có thể lựa chọn chức năng định hướng

Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (87N)

Điều chỉnh đầu phân áp

Phạm vi sử dụng:

Máy biến áp 2 hoặc 3 cuộn dây

Máy phát-máy biến áp nối bộ

165

Tổng quan





Phương thức tổ hợp dòng hãm:


166


“maximum of”

“geometrical average”

“scaled sum of”

“sum of”nR iiiii ...321

nR iiiin

i ...1

321

nR iiiiMaxi ,...,,, 321

nnR iiiii ...321

RET521

Dòng hãm = Dòng lớn nhất của các dòng đầu vào rơle





Hiệu chỉnh các yếu tố ảnh hưởng

Dòng điện thứ tự không: loại trừ bằng phần mềm

Lựa chọn có/không loại trừ cho từng cuộn dây

Việc loại/không loại tùy theo

Tổ đấu dây máy biến áp

Có/không có CT trung tính

167






Tổ đấu dây Y/∆; ∆/∆ hoặc Y/Y: không cần xử l{ I0

Cuộn đấu sao, trung tính nối đất (Y0) & có sẵn CT trung tính:

Dòng TTK qua trung tính sẽ tự cân bằng với dòng TTK trên các pha

không cần loại trừ

168

Xử l{ dòng I0 linh hoạt





Cuộn đấu sao, trung tính nối đất (Y0) & không có CT trung tính:

Bắt buộc phải loại trừ dòng TTK (bằng phần mềm)

Độ nhạy có thể giảm tới 30% (với sự cố N(1))

Tương tự với MBA tự ngẫu

MBA tự ngẫu luôn có tổ đấu dây Y(N)y0

Tùy thuộc vào có/không có CT trung tính

169

Xử l{ dòng I0 linh hoạt





Hiệu chỉnh các yếu tố ảnh hưởng

Dịch góc pha do tổ đấu dây: hiệu chỉnh bằng phần mềm

BI đấu hình sao

Khai báo tổ đấu dây máy biến áp

Sai lệch tỷ số biến dòng: hiệu chỉnh bằng phần mềm

Khai báo tỷ số BI các phía

Ảnh hưởng của điều chỉnh đầu phân áp: hiệu chỉnh bằng phần mềm

Tổng số đầu phân áp

Điện áp đầu phân áp cao nhất/thấp nhất

Vị trí đầu phân áp trung gian

Nếu tín hiệu vị trí đầu phân áp đưa tới rơle bị lỗi: dòng so lệch ngưỡng thấp tạm thời được nâng tới ít nhất là giá trị 30%

170






Đặc tính tác động

Giá trị so với dòng định mức phía cao áp hoặc cuộn dây công suất lớn nhất

171


Vùng tác động có hãm

Vùng khóa

Dòng hãm

Dòng so

lệch

Vùng tác động không hãm

Dòng so lệch ngưỡng

thấp

Dòng so lệch ngưỡng cao





Cài đặt - Đặc tính tác động

Lựa chọn 5 đặc tính có sẵn

Tịnh tiến đặc tính có sẵn

Nguyên tắc chung: dòng hãm luôn lớn

hơn 2 lần dòng so lệch với sự cố ngoài

độ dốc lớn nhất 50%

Hệ số hãm tăng: mở rộng vùng hãm

hãm tốt, giảm độ nhạy tác động

Ngược lại: tăng độ nhạy tác động

172






Cài đặt

Dòng so lệch ngưỡng thấp Idiff>

Độ dốc bằng không (không hãm)

Đặt cao hơn dòng so lệch xuất hiện ở chế độ bình thường

Có thể tính tới ảnh hưởng của đầu phân áp (nếu không sử dụng chức năng bù)

Dải lựa chọn: 0,1÷0,5

173






Cài đặt

Các đoạn tiếp theo: trạng thái quá tải và sự cố ngoài

Độ dốc tăng dần tăng hiệu lực hãm (giảm độ nhạy)

Thường đặt theo tham số mặc định của nhà sản xuất

Độ dốc mặc định thay đổi tại 1

174






Cài đặt

Vùng tác động không hãm & Dòng so lệch ngưỡng cao

Sự cố trong vùng với dòng ngắn mạch lớn BI có thể bị bão hòa bị hãm theo sóng hài

Xử l{: cho phép bảo vệ tác động ngay không cần hãm {chỉ khi dòng so lệch lớn hơn một ngưỡng cho phép}

Ngưỡng cho phép phải đảm bảo phân biệt

đúng sự cố trong vùng

175


Vùng tác động không hãm





Cài đặt

Dòng so lệch ngưỡng cao

Tham số này tính toán được

Thường đặt cao hơn 120% giá trị này

176






Ngăn ngừa tác động nhầm khi BI bị bão hòa với sự cố ngoài

Dòng so lệch có thể tăng cao do

Ngắn mạch ngoài với dòng điện ngắn mạch lớn

Mức độ bão hòa của các BI khác nhau

Dòng so lệch lớn

Dòng hãm không tăng tương ứng với thực tế (do BI bão hòa)

bảo vệ có thể tác động nhầm.

Rơle RET 670: chức năng hãm khi phát hiện BI bị bão hòa

Cơ chế hãm

Phát hiện sự cố ngoài

Kích hoạt hãm theo sóng hài bậc 2 (BI bị bão hòa, dạng sóng sẽ tạm thời có thành phần hài bậc 2)

Tăng dòng khởi động so lệch ngưỡng thấp lên 70%

177






Ngăn ngừa tác động nhầm khi BI bị bão hòa

Vấn đề quan trọng: phát hiện sự cố nào là sự cố ngoài

Thuật toán:

Phát hiện sự cố ngoài & bão hòa BI dựa trên sự di chuyển của đặc tính làm việc

178






Sự di chuyển điểm làm việc khi ngắn mạch ngoài, BI bão hòa

Sự cố trong vùng: điểm làm việc luôn rơi vào trong vùng tác động

179


AB BC CA

Dòng điện sơ cấp & thứ cấp khi BI bão hòa

Quĩ đạo điểm làm việc tương ứng





Ngăn ngừa bảo vệ tác động nhầm khi đóng máy biến áp không tải (đóng xung kích)

Nguyên lý

Dựa theo thành phần sóng hài bậc 2

Dòng từ hóa xung kích: luôn chứa thành phần 2nd

Dòng sự cố: không có 2nd & bậc chẵn

Dòng từ hóa xác lập: không có sóng hài bậc chẵn

Dựa theo phân tích dạng sóng dòng điện tức thời

Mỗi chu kz: có giai đoạn dòng xung kích giảm tới giá trị rất nhỉ (bằng dòng từ hóa)

Giai đoạn này xuất hiện đều đặn ít nhất ¼ chu kz

180






Ngăn ngừa bảo vệ tác động nhầm khi đóng máy biến áp không tải (đóng xung kích)

Cài đặt: có hai chế độ hoạt động (lựa chọn)

Hãm theo sóng hài và hãm theo dạng sóng: tự động bật khi máy biến áp không có điện

Tự khóa sau 1 phút khi máy biến áp đóng điện: tránh bảo vệ bị hãm, làm việc kéo dài khi sự cố trong vùng

Tuy nhiên: vẫn tự kích hoạt khi có sự cố ngoài

Cả hai phương pháp: đều kích hoạt & hoạt động song song

181






Ngăn ngừa bảo vệ tác động nhầm khi máy biến áp bị quá kích từ (dòng từ hóa bị tăng cao)

Mật độ từ thông trong lõi từ: tỷ lê B= E/(4.44*S*f)

Khi điện áp tăng cao/ tần số giảm thấp: quá từ thông lõi từ

Không cần thiết phải cắt nhanh máy biến áp

Tuy nhiên: Dòng từ hóa tăng cao kết hợp với dòng tải: bảo vệ so lệch có thể tác động nhầm

Đặc điểm dòng từ hóa khi quá từ thông:

Chỉ chứa hài bậc lẻ: 3, 5, 7...

Thành phần bậc 5 chiếm chủ yếu

Hài bậc 3: không đi đi qua cuộn tam giác không dùng để phát hiện quá từ thông

Chỉ dùng hài bậc 5

182






Ngăn ngừa bảo vệ tác động nhầm khi máy biến áp bị quá kích từ (dòng từ hóa bị tăng cao)

Hài bậc 3: không đi đi qua cuộn tam giác không dùng để phát hiện quá từ thông

Chỉ dùng hài bậc 5

Quá trình hãm theo hài bậc 5: chỉ bắt đầu nếu chức năng so lệch yêu cầu lệnh cắt

183






Dòng so lệch & dòng hãm

Iso lệch = Itrung tính – 3*I0 (tổ hợp từ tổng ba dòng điện pha)

Ihãm = max {Itrung tính, Ipha A, Ipha B, Ipha C}

Độ dốc cố định: 70% & 100%

184

Bảo vệ so lệch thứ tự không (F87N)





Đặc điểm

Độ nhạy cao:

Dòng khởi động đặt thấp

Dòng tác động tổngdòng thứ tự không tổng tại điểm sự cố

Chỉ sử dụng thành phần thứ tự không cơ bản không bị ảnh hưởng của thành phần hài bậc 3

Không bị ảnh hưởng của dòng xung kích: không cần kiểm tra bởi thuật toán hãm sóng hài có thời gian tác động nhanh nhất

Không bị ảnh hưởng của việc chuyển đổi đầu phân áp

185

Bảo vệ so lệch thứ tự không (F87N)





Sơ đồ đấu nối

186

Chức năng điều khiển điện áp (OLTC control)





Nguyên l{ làm việc của thiết bị điều áp dưới tải

Với điện kháng (a) Với điện trở (b) Loại tổ hợp

187

Nguyên l{ bộ OLTC

Tiếp điểm D&S riêng biệt





Sự cần thiết phải có thiết bị đổi nối trung gian

188


Không có thiết bị đổi nối





Sự cần thiết phải có khâu hạn chế dòng điện

189


Không có thiết bị hạn chế dòng điện





Hạn chế dòng điện bằng điện trở

190






Hạn chế dòng điện bằng điện trở

191






Chuyển đầu phân áp qua tiếp điểm trung gian phụ

192






Hạn chế dòng điện bằng điện kháng

Không tổn hao

Có thể nằm trong mạch chuyển mạch – Không cần loại trừ sau khi chuyển mạch

193






Chuyển mạch bằng máy cắt chân không

Các phương pháp chuyển mạch: xuất hiện hồ quang dầu nhanh bị kém chất lượng

Sử dụng thêm chuyển mạch bằng máy cắt chân không

194







195







196






Phương pháp trích đầu phân áp với MBA tự ngẫu

197


a. Số vòng của cuộn cao áp (H) là cố định – tỷ số vòng/volt sẽ cố định nếu điện áp cao áp cố định –Thích hợp nếu điện áp cao áp ít thay đổi

b. Thích hợp nếu điện áp cao áp thay đổi nhiều

Công tắc đảo chiều:

o Chỉ vận hành khi đầu phân áp tại vị trí N (neutral)

o Đảo chiều cực tính điện áp điều chỉnh tăng/giảm





Trích đầu phân áp gần điểm trung tính cuộn dây

198


Các phương pháp trước lấy đầu phân áp lân cận vị trí X

Phương pháp lấy đầu phân áp gần điểm trung tính: giảm được cách điện của thiết bị OLTC

Tuy nhiên:

Số vòng cuộn cao áp thay đổi theo vị trí đầu phân áp

Không thích hợp sử dụng vì điện áp phía cao áp thường tương đối ổn định





Sơ đồ đấu nối của bộ điều khiển

199

Thiết bị tự động chuyển đổi đầu phân áp MBA





Các giá trị chỉnh định

Mức điện áp cài đặt

Giá trị cài đặt thường cao hơn 5% để bù cho điện áp rơi trên đường dây

Vùng không nhạy

Phải đảm bảo sao cho khi điều chỉnh một nấc phân áp thì mức thay đổi điện áp không được vượt quá ngưỡng không nhạy

200


Vùng không

nhạy105V

Thời gian trễ

knU

U

1 1 1 2( . . )kn

U U

Thời gian trễ:

Để tránh thiết bị làm việc liên tục khi có dao động điện áp ngắn hạn (vd: do động cơ khởi động) đặt 30-60 giây

Giữ điện áp tại điểm nút phụ tải:

Tương tự như trong thiết bị điều khiển kích từ





L{ do làm việc song song của các MBA:

Tăng khả năng tải

Tăng cường mức độ dự phòng

Dễ dàng khi cần bảo dưỡng một MBA

Các vấn đề cần quan tâm

Khác tỷ số/ điện áp

Khác tổng trở

Bộ điều khiển không tương thích với nhau

Tăng dòng ngắn mạch...

Hậu quả khi phối hợp sai:

Tải phân bố không đều

Dòng cân bằng chạy quẩn lớn

Quá tải, tăng tổn thất

Bộ OLTC hoạt động nhiều: hao mòn, tăng giảm áp liên tục...

201

Phối hợp sự làm việc song song các MBA





L{ do cần phối hợp các bộ điều áp dưới tải

Sai lệch thời gian: một bộ điều áp hoạt động nhanh hơn các bộ khác

Một MBA sẽ thay đổi đầu phân áp trước, MBA còn lại không thay đổi hai MBA sẽ vận hành song song với các nấc phân áp khác nhau sinh ra dòng cân bằng chạy quẩn giữa hai máy phát nóng, quá tải, tăng tổn hao.

Sai lệch cảm biến điện áp: tác hại tương tự

202


MBA 15MVA; Xk%=8.7;

Uthứ cấp=12.7kV

Lệch một nấc phân áp Icb=25A





Yêu cầu đối với việc phối hợp

Các MBA song song: đảm bảo điều áp như đã cài đặt với một máy

Nấc phân áp: được tự động lựa chọn sao cho dòng cân bằng chạy quẩn nhỏ nhất

Các MBA có thể không cần thiết hoạt động tại cùng vị trí đầu phân áp

Các chức năng phải tự động được đảm bảo: khi thay đổi cấu hình hệ thống

203






Các phương pháp phối hợp bộ điều khiển

Theo phương pháp bộ điều khiển chủ đạo/ phụ thuộc (Master/Flolower)

Phương pháp dòng cân bằng nhỏ nhất

204






Nguyên l{ điều khiển chủ đạo/phụ thuộc

Dựa theo giả thiết: giữ cùng nấc phân áp dòng cân bằng nhỏ nhất

205






Chủ đạo/phụ thuộc – giữ cùng nấc phân áp

Chỉ áp dụng với các MBA giống nhau hoàn toàn

Tỷ số BI có thể khác nhau

Yêu cầu có phản hồi từ thiết bị được điều khiển (thường dùng các rơle trung gian)

206


Khi có 01 bộ điều khiển Khi có 02 bộ điều khiển





Nguyên l{ dòng cân bằng nhỏ nhất

Sử dụng thêm thiết bị phụ trợ (Parallel Balancing Module)

Thiết bị phụ trợ phân tách dòng điện chạy qua MBA:

Dòng tải thông thường – các dòng tải qua các MBA cùng pha với nhau

Dòng cân bằng chạy quẩn – lệch pha 1800 giữa các MBA

207


Sơ đồ đấu nối theo phương pháp dòng cân bằng nhỏ nhất Nguyên l{ của khối cân bằng dòng





Là bảo vệ dự phòng

Trang bị các đặc tính theo tiêu chuẩn & tự đặt

Normal Inverse (NI): sử dụng trong hầu hết các trường hợp cần phối giữa các bảo vệ

Nếu không phối hợp được -> sử dụng các đặc tính tiếp theo như VI hay EI.

Very Inverse (VI): độ lớn dòng điện sự cố dọc đường dây thay đổi mạnh từ đầu tới cuối đường dây.

Extremely Inverse (EI): thời gian tác động tỷ lệ nghịch với bình phương của dòng điện. Thích hợp với:

Đường dây mang các tải có dòng khởi động đột biến

Phối hợp với các cầu chì hoặc các thiết bị tự đóng lại

Definite Time (DT): dòng ngắn mạch thay đổi mạnh do công suất ngắn mạch của nguồn thay đổi.

208

Chức năng bảo vệ quá dòng (50&51)





Chức năng phòng ngừa khi đóng máy cắt bằng tay (tham khảo)

Khi đóng máy cắt bằng tay cần đưa vào các bảo vệ cắt nhanh

Để phòng gặp sự cố chưa phát hiện hết

Kích hoạt nhờ tiếp điểm phụ khóa điều khiển

Đặt thời gian của bảo vệ quá dòng về 0 giây

Chức năng này kích hoạt trong 300ms đầu tiên

Chức năng này cũng kích hoạt bằng chức năng bảo vệ trong rơle (internal)

209






Hiện tượng tải khởi động đồng thời (tham khảo)

Khi phụ tải được cấp điện trở lại tất cả đều khởi động dòng tăng cao bảo vệ quá dòng có thể tác động nhầm.

Chức năng Dynamic Cold-load Pickup (rơle SIEMENS)

Khi tải mất điện đủ lâu (CB open time) kích hoạt

Tự động tăng dòng khởi động

210






Dynamic Cold-load Pickup

Phát hiện tải mất điện dựa theo

Tiếp điểm phụ máy cắt

Giám sát dòng điện qua đối tượng

211






Phát hiện tải mất cân bằng

Mất pha tới tải

Sự cố không đối xứng

Đấu sai cực tính máy biến dòng.

Chống quá tải (động cơ) khi xảy ra hiện tượng mất cân bằng.

Dự phòng cho các bảo vệ quá dòng pha, đặc biệt với trường hợp sự cố hai pha

Dòng khởi động đặt rất nhỏ

Độ nhạy cao

212

Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46)





Quá tải khó phát hiện bằng các bảo vệ quá dòng

REG 521: 2 phương pháp


Hình ảnh nhiệt (có tính tới nhiệt độ môi trường ngoài)

213

Chống quá tải (49)






Coi cả máy biến áp là một đối tượng đồng nhất

Dòng điện nhiệt lượng Q (tỷ lệ I2)

Nhiệt lượng Q = Q1 + Q2

Q1: tỏa nhiệt vào môi trường

Q2: tăng nhiệt bản thân

Độ tăng nhiệt tỷ lệ

Tỷ phần của Q1 & Q2

Kết cấu, hình dáng, kiểu làm mát.. đặc trưng bởi hệ số “hằng số quán tính nhiệt ”

Hằng số này có thể tính toán gần đúng

Phương pháp: xác định được độ tăng nhiệt (%)

So với nhiệt độ chuẩn

214

Chống quá tải (49)

th

Rơle kỹ thuật số REG 216

Phần 04

215





Phương thức bảo vệ khuyến cáo cho các MFĐ

216

Bảo vệ máy phát điện

(O: tùy chọn, X: nên dùng, Y: thủy điện tích năng)





Nguyên tắc dự phòng: nguyên tắc n-1 – hỏng hóc 1 phần tử không gây gián đoạn hệ thống

Dự phòng một phần:

Hai hệ thống rơle bảo vệ

Có thể sử dụng chung các biến áp đo lường

Chung nguồn nuôi

Máy cắt có thể chỉ có một cuộn cắt

217






Nguyên tắc dự phòng: nguyên tắc n-1 – hỏng hóc 1 phần tử không gây gián đoạn hệ thống

Dự phòng đầy đủ:

Biến áp đo lường riêng biệt

Hai hệ thống bảo vệ toàn phần

Nguồn nuôi rơle riêng biệt

Tín hiệu cắt đi theo các hệ thống khác nhau

218






Ví dụ sơ đồ bảo vệ MFĐ

219


Có thanh góp điện áp máy phát

Nối bộ





Máy phát điện lấy điện áp kích từ của đầu cực:

Ngắn mạch gần điện áp đầu cực sụt giảm dòng điện ngắn mạch bị giảm đi bảo vệ không đủ độ nhạy

Giải pháp:

Đặt dòng khởi động thấp

Kết hợp khóa điện áp thấp (27 hay U<)

Tên tiếng Anh: Voltage Controlled Overcurrent Protection

Cài đặt:

Dòng điện: cao hơn 20-30% dòng tải max

Khóa điện áp thấp (27): nhỏ hơn 80% Uđịnh mức

220

Chức năng bảo vệ quá dòng (50, 51)





Phân biệt hai loại bảo vệ

Bảo vệ quá dòng kết hợp với khóa điện áp thấp

51 & 27= Voltage Controlled Overcurrent

Bảo vệ quá dòng kết hợp hãm điện áp (51V)

Voltage-Restraint Overcurrent

Tự động điều chỉnh giá trị dòng khởi động theo điện áp

Khi điện áp giảm dòng khởi động được tự động giảm đi

221

Chức năng bảo vệ quá dòng (50, 51)

Chức năng này sẽ khóa khi mất

điện áp nhị thứ

REG 521 không có hai chức năng này





Tên gọi khác: Unbalance Load Protection

Dòng thứ tự nghịch (TTN)

Từ trường quay quét ngược chiều gây dòng xoáy phát nóng

Bảo vệ: là loại có thời gian theo mô hình nhiệt của đối tượng

222

Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46 hay I2>)





Có thêm đặc tính độc lập

223

Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46 hay I2>)





Nguyên tắc thực hiện

224

Bảo vệ so lệch (87G)

Bảo vệ so lệch dọc

Bảo vệ so lệch ngang





225

Giới thiệu hệ tọa độ quay





Hệ tọa độ cố định & Hệ tọa độ quay

226

Giới thiệu hệ tọa độ quay





Được trang bị trong REG 216 cùng với so lệch máy phát

Đặc tính và phương thức làm việc tương tự RET 670

Thêm chức năng tự động nâng dòng ngưỡng thấp

Kích hoạt qua đầu vào nhị phân

Có thể nên sử dụng khi:

Dòng từ hóa tăng cao: do cắt tải đột ngột, sự cố bộ điều chỉnh kích từ trong máy phát...

Dòng điện các phía sai khác quá lớn: ví dụ khi nấc phân áp nằm ở vị các vị trí cuối cùng.

227

Bảo vệ so lệch máy biến áp





Cường độ “liên kết” giữa roto & stato

Phụ thuộc vào độ lớn của từ trường tạo bởi hệ thống kích từ

Điện áp kích từ bị giảm thấp liên kết bị yếu đi mất đồng bộ giữa roto và từ trường của cuộn stato.

Bảo vệ mất kích từ:

Bảo vệ các MFĐ: không rơi vào tình trạng làm việc mất đồng bộ khi xảy ra hư hỏng trong hệ thống kích từ

Tránh được các ảnh hưởng xấu tới ổn định của hệ thống.

Bảo vệ này hoạt động dựa trên:

Khả năng phát/nhận công suất phản kháng của MFĐ

Biểu đồ giới hạn công suất phát (Generator Capability Curve)

228

Bảo vệ mất kích từ (Loss of Field - 40)





Generator Capability Curve: công suất phản kháng bị giới hạn

229


Dòng điện trong cuộn dây stato (Amature Current Heating Limit): không được vượt quá mức độ phát nóng cho phép

Giới hạn dòng điện trong cuộn kích từ (Field Current Heating Limit): giới hạn bởi phát nóng trong cuộn dây roto






230


Giới hạn phát nóng lõi thép tại cạnh của stato(End Region Heating Limit): khả năng nhận công suất phản kháng của máy phát ở chế độ thiếu kích từ






231


+






232


L{ thuyết

Giới hạn ổn định tĩnh & động

Thực tế





Dựa theo đặc tính có hai phương pháp bảo vệ chống mất kích từ (thiếu kích từ)

1. Sử dụng tổng trở: rơle tổng trở nhìn vào MFĐ

Khi phát Q: điện kháng đo được lớn hơn 0 (X>0)

Khi nhận Q (thiếu kích từ): điện kháng đo được nhở hơn 0 (X<0)

Cần qui đổi đặc tính P&Q sang tổng trở R&X biến đổi phức tạp, không trực quan

2. Sử dụng giá trị tổng dẫn (riêng Siemens áp dụng)

233






Dựa theo đặc tính có hai phương pháp bảo vệ chống mất kích từ (thiếu kích từ)

2. Sử dụng giá trị tổng dẫn (riêng Siemens áp dụng)

Cho phép qui đổi trực tiếp P&Q sang G&B

Biến đổi trực quan

234






Reverse Power Protection

Năng lượng sơ cấp bị mất MFĐ hoạt động ở chế độ động cơ

Nếu còn hệ thống kích từ: động cơ đồng bộ

Ngược lại: như động cơ không đồng bộ.

Chế độ động cơ gây nguy hiểm cho tuabin:

Phát nóng quá mức cánh tuabin hơi do hơi không lưu chuyển được để làm mát

Nguy hiểm cho hộp số của các tuabin khí do các hộp số này không được thiết kế ở chế độ truyền ngược.

Nguyên nhân:

Lỗi vận hành

Trục trặc máy cắt đầu cực không cắt khi ngừng tổ máy

Hỏng hóc cơ khí

235

Bảo vệ chống luồng công suất ngược (32R)





Bảo vệ

Bảo vệ cơ khí và theo tín hiệu điện

Rơle REG216: dựa theo luồng công suất ngược.

Độ lớn luồng công suất ngược tùy thuộc:

Ma sát, tổn hao do tuabin hoạt động như máy nén

Tổn hao điện trong máy phát

Độ lớn dòng công suất ngược rất bé phép đo phải chính xác

Chỉ sử dụng thành phần TTT của dòng và áp

Sai số góc của BU & BI gây sai số phép đo phải đưa vào trong tính toán

Bảo vệ thường là loại có trễ

Tránh các biến động ngắn hạn

Trong khi hòa đồng bộ hoặc dao động điệncó thể có luồng công suất ngược

236






Bảo vệ thường là loại có trễ

Tránh các biến động ngắn hạn

Trong khi hòa đồng bộ hoặc dao động điệncó thể có luồng công suất ngược: khi đó bảo vệ sẽ khởi động, giải trừ nhiều lần.

237






Out of Step

Hiện tượng dao động điện (Power Swing)

Hiện tượng trượt cực từ (Out of Step)

238

Chống trượt cực từ (78) – Out of Step





Hiện tượng dao động điện (Power Swing)

Khóa bảo vệ khi có dao động điện - Power Swing Blocking

Hiện tượng trượt cực từ (Out of Step)

Bảo vệ chống hiện tượng trượt cực từ - Out of Step (78)

Thực hiện các thao tác cần thiết tách máy phát

Cả hai chức năng đều dựa trên giám sát tốc độ biến thiên tổng trở đo được dZ/dt

239

Chống trượt cực từ (78) – Out of Step, Pole Slipping





Phân biệt dao động điện (ổn định) và trượt cực từ (dao động điện không ổn định)

240


Quĩ đạo 1 & 2: hiện tượng mất ổn định: đi vào ở một phía & đi ra ở phía đối diện

Quĩ đạo 3 & 4: dao động điện ổn định





Logic phát hiện trượt cực từ

Là hiện tượng 3 pha đối xứng: dòng điện TTN phải nhỏ hơn ngưỡng cho phép.

Có ghi nhận sự cắt đặc tính ở cả hai phía (đi vào và đi ra phía đối diện) của vecto tổng trở.

Số lần cắt đặc tính lớn hơn ngưỡng (trong một khoảng thời gian đặt trước)

Dao động điện không thể hồi phục dẫn tới trượt cực từ cắt máy phát.

241






Lý do

Máy phát điện:

Trung tính cách điện

Nối đất qua tổng trở

Hạn chế dòng chạm đất

Chạm đất cuộn stato:

Cách điện bị hóa than tới lõi thép

Hồ quang tới lõi thép.

Thực nghiệm cho thấy:

Chạm đất có phát sinh hồ quang dòng điện 5A có thể phá hủy cách điện lá thép stato sự cố tiếp theo

Không có một tiêu chuẩn cụ thể về giá trị dòng điện chạm đất

Thường được giới hạn trong khoảng 5÷15A

242

Bảo vệ chống chạm đất 90% (59N, 64G, 67G)





Nguyên l{ bảo vệ trong rơle REG 216

Dựa theo điện áp điểm trung tính cuộn dây stato

Khi chạm đất vecto điện áp 3 pha mất cân bằng điểm trung tính bị dịch chuyển điện thế tăng lên khác 0.

243


Bình thường

Cách điện Nối qua tổng trở

Chạm đất





Phương pháp đo điện áp điểm trung tính

Máy biến điện áp nối tại trung tính cuộn dây

Máy biến áp trung tính

Cuộn tam giác hở của MBA

tạo trung tính giả

244






Phương pháp đo dòng chạm đất

245






Logic bảo vệ chống chạm đất trong rơle REG 216

Điện áp điểm trung tính vượt quá ngưỡng cài đặt

Ukhởi động > Ukhông đối xứng trong vận hành đặt 5÷10% Upha

Bảo vệ được 90÷95% cuộn dây stato tính từ đầu cực

246






Sử dụng sóng hài bậc 3 (27/59TN 3rd Harm.)

Điện áp do MFĐ sinh ra có cả thành phần bậc 3

Thành phần bậc 3 có tính chất như thành phần TTK

247

Bảo vệ chống chạm đất 100%

Phần bố điện áp bậc 3 lúc bình thường






Chạm đất tại trung tính: giá trị điện áp bậc 3 tại đầu cực lớn nhất bằng tổng điện áp hài bậc 3 của máy phát

Chạm đất tại đầu cực: giá trị điện áp bậc 3 tại trung tính lớn nhất bằng tổng điện áp hài bậc 3 của máy phát

248


Chạm đất tại trung tính Chạm đất tại đầu cực






Chạm đất gần trung tính: giá trị điện áp bậc 3 tại đầu cực lớn nhất sử dụng rơle điện áp cao (59)

249


Chạm đất tại trung tính






Bình thường có điện áp bậc 3 tại trung tính

Sự cố: điện áp này về xấp xỉ 0 dùng rơle điện áp thấp (27)

250


Bình thường

Chạm đất tại trung tính






Dùng rơle điện áp cao (59)

Hoặc dùng rơle điện áp thấp (27)

Độ lớn điện áp bậc 3 phụ thuộc tải các rơle hiện đại có chức năng tự động thay đổi giá trị chỉnh định theo dòng tải.

251


Sử dụng cùng với sơ đồ bảo vệ 90% Phải có vùng chồng lấn





Sử dụng sơ đồ so sánh sóng hài bậc 3

Nguyên l{ so lệch điện áp hài bậc 3

252


59D

150Hz





Sử dụng nguồn phụ tần số thấp

Lý do

Các phương pháp trên phụ thuộc đặc tính MFĐ

Số lượng phụ tải, số lượng đường dây, cáp

Giải pháp

Phát nguồn phụ độc lập tần số thấp vào cuộn dây máy phát

Giám sát dòng điện do điện áp tần số thấp này gây ra

253






Sử dụng nguồn phụ tần số thấp (64S)

Nguyên lý

Phát điện áp tần số thấp vào trung tính

Điện áp sinh ra dòng điện

Độ lớn dòng điện: tùy theo tổng trở nguồn phát & điện dung cuộn stato với đất (Xc)

Khi chạm đất: điện dụng bị nối tắt dòng điện tăng lên

Tần số thấp để:

Dung kháng (Xc) có giá trị lớn dòng điện nhỏ dòng khởi động thấp tăng độ nhạy

Tránh nhiễu do điện áp của MFĐ gây ra, dễ lọc.

254







Nguyên l{ sơ đồ đấu nối và lấy tín hiệu

Tần số 20Hz – Điện áp 25 V

255


Phát điện áp qua máy biến áp tạo trung tính giả






256


Phát điện áp qua máy biến áp trung tính

Rơle






Xử l{ tín hiệu

Rơle đo điện áp phát vào VSEF

Dòng điện chạy trong mạch iSEF

Tính toán điện trở chạm đất RE nếu RE < Rđặt rơle tác động

Một số rơle có thêm chức năng bảo vệ quá dòng dự phòng (độ lớn tổng của dòng 50Hz và dòng 20Hz)

Ưu điểm:

Làm việc hoàn toàn độc lâp

Bảo vệ cả trạnh thái khi máy phát đứng im

257






Rơle REG216

Ví dụ phương thức bơm

qua máy biến áp trung tính

Rơle REG 216 có hai ngưỡng tác động theo mặc định:

Ngưỡng cảnh báo: 5kΩ & trễ 2 giây

Ngưỡng tác động: 500 Ω & 1 giây

258






Rơle REG670

259






Dạng sự cố này khó xảy ra

Với MFĐ cuộn dây có nhiều vòng (MF thủy điện): nên đặt

Khó phát hiện bằng các bảo vệ thông thường

Phương pháp bảo vệ với MF có cuộn dây phân chia

260

Bảo vệ chống chạm chập giữa các vòng dây





Rơle REG 216

Dựa theo sự mất đối xứng điện áp

Sự cố vecto điện áp mất đối xứng cuộn tam giác hở có điện rơle sẽ tác động.

Giá trị mặc định:

Điện áp khởi động 5%

Thời gian: 0,5 giây

Khuyến cáo nên đặt theo thí nghiệm thực tế

Nhược điểm: rơle tác động nhầm với sự cố chạm đất

261


REG 216





Phương pháp khác: so lệch điện áp TTK

Sự cố chạm đất: điện áp TTK đo được ở hai phía như nhau không tác động

Sự cố chạm chập: BU phía trung tính không đo được chỉ có điện áp từ BU phía đầu cực mất cân bằng rơle tác động

Giá trị khởi động đặt thấp: 2%

262


Rơle





Chạm đất một điểm: không gây nguy hiểm cảnh báo

Là tiền đề cho chạm đất điểm thứ hai

Chạm đất điểm thứ hai:

Một số vòng dây bị nối tắt

Từ trường bị lệch

Gây rung động mạnh bắt buộc phải cắt nếu độ rung vượt quá ngưỡng cho phép

263

Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây roto (64R)





Phương thức bảo vệ đơn giản

264


Sử dụng hai đèn

Bình thường: hai đèn sáng bằng nhau

Chạm đất một nhánh: đèn tối hơn

Không phát hiện chạm đất tại trung điểm

Sử dụng đồng hồ đo điện

Chạm đất một nhánh: kim đồng hồ lệch về phía tương ứng

Không phát hiện chạm đất tại trung điểm

Phương pháp bơm nguồn phụ





Phương thức bơm nguồn phụ xoay chiều

Điện áp xoay chiều bơm vào mạch roto qua rơle quá dòng (64F)

Tụ C:

Hạn chế dòng khi có sự cố chạm đất

Cách ly

Dòng điện qua rơle 64F:

IC: dòng điện dung (điện dung roto)

IG: dòng rò qua cách điện của roto (rất nhỏ)

Dòng khởi động: Ikhởi động ≥ (IC+IG)

265


Khi sự cố chạm đất điện dung bị nối tắt dòng điện qua rơle tăng lên rơle khởi động.





Phương thức bơm nguồn phụ xoay chiều

Nhược điểm:

Hoạt động phụ thuộc chế độ nối đất roto

Nếu nối đất qua ổ bi trục quay

Màng dầu dẫn điện kém

Rơle không đủ nhạy

Nếu tăng điện áp bơm vào chọc thủng màng dầu dẫn điện tốt

Nhược: ăn mòn điện hóa tại ổ bi trục quay

Giải pháp khác: chổi than nối đất

266






Áp dụng trong rơle REG 216

Sử dụng nguồn bơm xoay chiều

Rơle tác động dựa theo điện trở đo được (không theo dòng điện)

267






Áp dụng trong rơle REG 216

Sử dụng nguồn bơm xoay chiều

Rơle tác động dựa theo điện trở đo được (không theo dòng điện)

Giá trị đưa vào rơle:

Dòng điện đo được

Điện áp bơm vào

Rơle tính toán thành phần điện trở đo được

Giá trị đặt từ 1÷3V tương ứng điện trở xấp xỉ 1kΩ

268






Là bảo vệ dự phòng

Tác động nhanh & nhạy hơn các bảo vệ quá dòng

Chỉ làm dự phòng:

Phạm vi bảo vệ hẹp hơn so với bảo vệ so lệch của máy phát

Tín hiệu đầu vào:

BU đầu cực

BI phía trung tính

Đặc tính tác động vô hướng

269

Bảo vệ tổng trở thấp (21)





Phạm vi bảo vệ

270

Bảo vệ tổng trở thấp (21)

Thường đặt tới 0,7XB

Rơle bảo vệ khoảng cách

Phần 05

271





Các vùng cài đặt của bảo vệ khoảng cách

Thường được chỉnh định với 3 vùng tác động

Vùng I: tác động tức thời

Vùng II & III: tác động có trễ theo nguyên tắc phân cấp thời gian, phối hợp với các bảo vệ liền kề

272

Bảo vệ khoảng cách





Chi tiết cài đặt các vùng của bảo vệ

Vùng I

Các rơle cơ: vùng I thường đặt 80% tổng trở đường dây

Các rơle số: thì giá trị này có thể tăng tới 85%.

Việc chỉ đặt vùng I bảo vệ khoảng 80÷85% đường dây là để tránh hiện tượng bảo vệ tác động vượt vùng với các sự cố ngoài lân cận cuối đường dây.

Do vùng I không cần phải phối hợp với bất cứ bảo vệ nào nên thời gian tác động có thể đặt xấp xỉ 0 giây.

273






Các vùng của bảo vệ khoảng cách

Vùng II

Đảm bảo bảo vệ 100% chiều dài đường dây

Đặt ít nhất 120% tổng trở đường dây cần bảo vệ.

Thông thường vùng II được cài đặt bằng 100% tổng trở đường dây cần bảo vệ + 50% tổng trở của đường dây ngắn nhất liền kề

Thời gian làm việc của vùng II được phối hợp với vùng I với bậc phân cấp thời gian ∆t như đã trình bày trong phần bảo vệ quá dòng.

274






Các vùng của bảo vệ khoảng cách

Vùng III

là vùng bảo vệ dự phòng chống lại tất cả các sự cố trên đường dây liền kề

Do đó giá trị khởi động thường đặt lớn hơn 20% của tổng trở tính từ vị trí đặt rơle tới cuối đường dây dài nhất liền kề.

Thời gian tác động của vùng III được phối hợp với thời gian tác động vùng II.

275






Minh họa

276


Nguồn

Đường dây 1 Đường dây 2 Đường dây 3

10÷15% 10÷15% 10÷15%Vùng I – Bảo vệ 2 Vùng I – Bảo vệ 3A B C D

Thanh góp B

Thanh góp A

Vùng It = 0 giây Tổng trở

đường dây

Vùng IIt = ∆t giây

Vùng IIIt = 2∆t giây

Vùng I – Bảo vệ 1





Các yếu tố ảnh hưởng đến BVKC

Ảnh hưởng của tải

Tải của đường dây cũng có thể biểu diễn dưới dạng tổng trở

Trên mặt phẳng tổng trở: vùng tải được ở rộng hay co hẹp tùy theo hệ số công suất của tải

Trường hợp đường dây dài,

mang tải nặng: vùng tải có thể

chồng lấn vào đặc tính tác động

Việc chồng lấn tải ảnh hưởng

đến vùng 3 của BVKC

277


Vùng 3

Vùng tải






Ảnh hưởng của tải- Cách xử l{

Vùng 3 mở rộng có giới hạn

Sử dụng các đặc tính đa giác

278


Bị ảnh hưởng chồng lấn tải Không bị ảnh hưởng chồng lấn tải






Ảnh hưởng của điện trở hồ quang tại điểm sự cố

Sự cố trên đường dây thường kèm theo hồ quang

Hồ quang có tính chất điện trở (Rhq)

Điện trở hồ quang này làm phép đo tổng trở đường dây bị sai lệch

279


R

jX

ZD

Zpt

ZD+Zpt

Điểm

làm việc

lúc bình

thường

Điểm

làm việc

khi sự

cố

Rhq=0R

jX

ZD

Zpt

ZD+Zpt

Điểm làm việc khi

sự cố nằm ngoài

vùng tác động

Rhq>0

Rhq






Ảnh hưởng của điện trở hồ quang tại điểm sự cố

Khắc phục: Sử dụng đặc tính tứ giác có miền tác động mở rộng về phía trục R

280


R

jX

ZD

Zpt

ZD+Zpt


sự cố nằm ngoài

vùng tác động

Đặc tính MHO

Rhq

R

jX

ZD

Zpt

ZD+Zpt


sự cố nằm trong

vùng tác động

Đặc tính tứ giác

Rhq





Nếu không có sự liên hệ phối hợp giữa các bảo vệ ở hai đầu đường dây:

Sự cố tại 10÷15% cuối đường dây mỗi phía sẽ được loại trừ với thời gian của vùng 2 (trễ một khoảng ∆t)

Khắc phục: thực hiện liên động giữa các BVKC thông qua kênh truyền

281

Phối hợp sự làm việc của các BVKC

HT110÷15%

A B

HT210÷15%

N1N2





Các phương pháp

Zone 1 Extension Scheme

Transfer Tripping Schemes

Direct Under-reach Transfer Tripping Scheme

Permissive Under-reach Transfer Tripping (PUTT) Scheme

Permissive Over-Reach Transfer Tripping (POTT) Scheme

Nguồn yếu (Weak Infeed)

Blocking Over-reaching scheme

Nguồn yếu

So sánh sơ đồ truyền tín hiệu cho phép và truyền tín hiệu khóa

282

Liên động bảo vệ (Teleprotection)





L{ do cần liên động giữa các BVKC

Không có sự phối hợp: sự cố tại 10-20% đầu đường dây tồn tại lâu

Ảnh hưởng đến tính ổn định

Không thể sử dụng hệ thống tự đóng lại nhanh:

Máy cắt hai đầu không được cắt cùng lúc sự cố thoáng qua dễ thành duy trì.

Mục đích phối hợp: tăng tốc độ loại trừ sự cố

283






Zone 1 Extension Scheme (Mở rộng vùng 1)

Dùng với thiết bị tự đóng lại

Khi không có kênh truyền

Lưới phân phối

284


o Vùng 1: o Đặt: 80% (Z1) và mở rộng 120%

(Z1X)

o Z1X sẽ bị khóa bởi tín hiệu từ TĐLo Sự cố tại vùng Z1X:

o Rơle tác động tức thời và TĐL khởi động

o Z1X bị khóa trước khi TĐL tác động : Chỉ còn Z1

o Sự cố thoáng qua:o TĐL thành công – Mở lại Z1X

o Thất bại:o Loại trừ như bình thường bởi Z1

hoặc Z2





Transfer Tripping Schemes – Sơ đồ truyền tín hiệu cho phép

285


o Sự cố:o Vùng 1 tác động gửi tín hiệu

cắt tới đầu đối diện

o Đầu đối diện:o Nhận tín hiệu cắt cắt tức thời

o Nhược điểm: dễ tác động nhầmo Do nhiễu

o Sai sót của hệ thống truyền tin.

o Không phổ biến

Direct Under-reach Transfer Tripping Scheme (truyền tín hiệu cắt trực tiếp) DUTT






286


o Phương pháp DUTT dễ tác động nhầm

o Đảm bảo an toàn: yêu cầu thêm vùng 2 khởi động

Permissive Under-reach Transfer Tripping (PUTT) Scheme






287


o Chỉnh định để bảo vệ bao trùm quá đường dây

o Rơle khởi động:

o Gửi tín hiệu cho phép tới đầu đối diện

o Chỉ cắt khi:

o Đã khởi động

o Có tín hiệu cho phép từ đầu đối diện

Permissive Over-Reach Transfer Tripping (POTT) Scheme






288


Nguồn yếu (Weak Infeed) – Hoặc Breaker Open Conditions

Đường dây được cấp nguồn từ 2 phía - Một nguồn có công suất ngắn mạch nhỏ (nguồn yếu)

Sự cố: dòng từ phía nguồn yếu có thể không đủ lớn rơle phía đó sẽ không khởi động.

Nếu dùng sơ đồ truyền tín hiệu cho phép: không có tín hiệu cho phép từ rơle phía nguồn yếu không thể tác động nhanh.






289



Trang bị chức năng tự động gửi lại tín hiệu nhận được (echo) dù không khởi động.

Tại nguồn khỏe: nhận được tín hiệu phản hồi (echo) cắt tức thời

Tại đầu nguồn yếu: thêm chức năng phát hiện điện áp thấp

Khi sự cố điện áp sẽ giảm thấp hơn khi quá tải

Đầu nguồn yếu sẽ cắt:

Đã nhận được tín hiệu từ đầu đối diện

Role điện áp thấp cho phép

Role khoảng cách không khởi động





Blocking Over-reaching Scheme – Sơ đồ truyền tín hiệu khóa

290



Sơ đồ truyền tín hiệu cho phép: thời gian loại trừ sự cố sẽ bị kéo dàinếu

Đường truyền bị sự cố

Không có chức năng nguồn yếu

Sơ đồ truyền tín hiệu khóa: mở rộng vùng & tín hiệu khóa

Cài đặt thêm một vùng ngược: phát hiện sự cố phía sau vùng bảo vệ






291


o Sự cố trong vùng: hai đầu không nhận được tín hiệu khóa tác động tức thời

o Sự cố ngoài vùng: phần tử khoảng cách hướng ngược sẽ gửi tín hiệu khóa tới đầu đối diện để khóa bảo vệ này






292


Nguồn yếu (Weak Infeed) trong sơ đồ truyền tín hiệu khóa

Tại nguồn khỏe: rơle tác động với mọi sự cố trong vùng do không có tín hiệu khóa từ đầu nguồn yếu

Khi sự cố rơi sau nguồn yếu: vùng ngược của rơle tại nguồn yếu sẽ hoạt động vì dòng lúc này do nguồn khỏe cấp gửi tín hiệu khóa tới đầu đối diện

Rơle tại nguồn khỏe sẽ luôn hoạt động đúng.

Tại nguồn yếu: rơle không thể hoạt động với sự cố trong vùng

Sử dụng phương thức truyền tín hiệu cắt trực tiếp từ nguồn khỏe





Khi có dao động điện: cần khóa bảo vệ khoảng cách

Nguyên l{: giám sát tốc độ biến thiên tổng trở dZ/dt

Đặt thêm các vùng giám sát phát hiện sớm dao động điện

293

Phát hiện dao động điện





Tổng trở đo được

Tổng trở đo được ~ V2: V giảm tới 0.9 pu thì tổng trở giảm tới 0.81pu

Tổng trở đo được tỷ lệ nghịch với công suất chạy trên đường dây: công suất truyền tải tăng gấp đôi thì tổng trở giảm 50%

giá trị tổng trở đo được khi tải nặng rơi vào vùng tác động

294

Hiện tượng chồng lấn tải





Khi ngắn mạch gần: điện áp giảm xuống xấp xỉ bằng 0 rơlehoạt động không chính xác.

Giải pháp

Sử dụng điện áp nhớ được trước thời điểm sự cố. Biện pháp này không có tác dụng nếu đường dây gặp sự cố ngay khi vừa được cấp điện trở lại.

Dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh với vùng bảo vệ bao trùm một chút qua vị trí đặt rơle.

295

Vận hành với điện áp xấp xỉ 0





Chức năng định vị sự cố độc lập với chức năng BV khoảng cách.

Chức năng bảo vệ có nhiệm vụ:

Kích hoạt ghi dòng& áp khi sự cố xảy ra với tần số lấy mẫu thích hợp.

Xác định được sự cố cả khi bảo vệ khác tác động (vd: bảo vệ quá dòng)

Định vị sự cố ngoài vùng bảo vệ thường không chính xác do ảnh hưởng của các nguồn khác bơm vào.

Với một số loại rơle số: vị trí điểm sự cố xác định theo điện kháng đo được

296

Định vị sự cố





L{ do sử dụng chỉ giá trị điện kháng:

Sự cố thường kèm theo hồ quang hoặc qua vật trung gian

Hồ quang (vật trung gian) có tính chất điện trở

Nếu sử dụng tổng trở bao gồm cả điện trở hồ quang định vị không chính xác

Khoảng thời gian lấy thông tin U & I:

Sự cố xuất hiện trước khi máy cắt mở (tránh nhiễu loạn)

Vị trí xác định theo từng cập tín hiệu (U&I) đã lấy mẫu

Kết quả cuối cùng có thể là giá trị khoảng cách trung bình

297

Định vị sự cố

Rơle so lệch dọc đường dây

Phần 6

298





Đường dây có chiều dài lớn phải dùng kênh truyền để gửi tín hiệu dòng điện giữa các phía.

299

Đặc điểm

Đường dây 2 nguồn cấp

Đường dây rẽ nhánh

Kênh truyền có thể kết nối theo mạch vòng tăng tính dự phòng – Đường nét đứt





Hai loại bảo vệ so lệch dòng điện

300

Đặc điểm

Đường dây cấp điện từ một phía

Để cắt máy cắt đầu không nguồn cần truyền tín hiệu cắt từ đầu đối diện





Bảo vệ dùng dây dẫn phụ

Vận hành trong thời gian thực

Tín hiệu tương tự đo lường tại các đầu đồng bộ về mặt thời gian

Bảo vệ dùng kênh truyền kỹ thuật số

Lấy mẫu tín hiệu

Xử lý và gửi qua kênh truyền kỹ thuật số có độ trễ

Độ trễ về mặt thời gian thể hiện thành mức độ dịch pha của tín hiệu

301

Độ trễ đường truyền tin

Giải pháp: đo và bù độ trễ đườngtruyền dựa theo cơ chế “ping-pong”

Rơle một phía gửi tín hiệu Rơleđầu kia nhận được và gửi trả lại

Xác định độ trễ đường truyền dựatheo thời gian từ lúc gửi đến lúcnhận lại tín hiệu






Xác định độ trễ đường truyền theo nguyên tắc “ping-pong” có độchính xác cao

Tuy nhiên cần chú ý tới độ không đối xứng của kênh truyền (Channel unsymmetry): Kênh truyền thường được thiết kế với kênh dự phòng

Nếu không chỉnh định đúng: tín hiệu truyền và tín hiệu phản hồi có thể đi qua các kênh khácnhau thời gian truyền và nhận khác nhau (asymmetrical delays) xác định sai độ bù trễđường truyền.

Giải pháp khác: sử dụng việc đồng bộ tín hiệu bằng đồng hồ GPS

Phụ thuộc vào độ tin cậy của tín hiệu GPS

302







Ví dụ về ảnh hưởng của thời gian truyền tin không đối xứng

303






Điện dung đường dây làm dòng điện hai đầu đường dây khác nhau

Đường dây truyền tải: có thể bỏ qua điện dung đường dây

Cáp điện lực: điện dung lớn phải có biện pháp bù

304

Ảnh hưởng của điện dung đường dây





Thuật toán bù điện dung đường dây

Đưa thêm: một thành phần mô phỏng thành phần dòng điện dung này vào trong tính toán dòng so lệch

Trừ đi: thành phần này từ giá trị dòng điện đo được

Dòng điện dung: tính toán gần đúng bằng cách đo điện áp đường dây và chia cho dung kháng của đường dây

305

Ảnh hưởng của điện dung đường dây





Sự cố dòng điện tăng cao dễ dàng phát hiện bằng các nguyên l{ bảo vệ thông thường

Sự cố tụt lèo:

Không gây tăng dòng

Không thể phát hiện bằng các bảo vệ quá dòng thông thường.

Giải pháp:

Dùng các bảo vệ quá dòng TTN (chỉ báo của hiện tượng mất cân bằng)

Nếu dòng tải rất bé bảo vệ không đủ độ nhạy để tác động

Đo dòng TTK: nếu tổ đấu dây “sao/tam giac” không có dòng I0

306

Bảo vệ chống tụt lèo (46BC)





Giải pháp:

Dùng các bảo vệ quá dòng TTN (chỉ báo của hiện tượng mất cân bằng)

Nếu dòng tải rất bé bảo vệ không đủ độ nhạy để tác động

Đo dòng TTK: nếu tổ đấu dây “sao/tam giac” không có dòng I0

Để chắc chắn phát hiện sự cố tụt lèo: sử dụng tỷ số I2/I1

L{ do: tỷ số này hầu như không thay đổi khi dòng tải thay đổi

Loại trừ được ảnh hưởng của việc non tải.

307

Bảo vệ chống tụt lèo (46BC)

Rơle so lệch thanh góp REB 670

Phần 07

308





Thanh góp: kết nối nhiều phần tử

Hệ thống bảo vệ có vai trò quan trọng

Thời gian tác động cực ngắn đảm bảo ổn định của hệ thống

Rơle hiện đại: tác động chỉ trong vòng 1 chu kz

Hệ thống bảo vệ: phải có độ tin cậy & an toàn cao

Sử dụng các nguyên l{ dự phòng: tín hiệu cắt phải được kiểm tra qua nhiều khâu độc lập

309

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

Nguyên l{ "2 trong 3" đảm bảo an toàn





Cấu trúc bảo vệ kiểu phân tán (thế hệ mới)

Khối điều khiển trung tâm (Central Unit)

Khối điều khiển cấp ngăn lộ (Bay Unit)

Sử dụng nguyên l{ bảo vệ so lệch

310






Giới thiệu cấu trúc bảo vệ thanh góp kiểu tập trung

Sử dụng nguyên l{ bảo vệ so lệch

Tín hiệu dòng điện từ tất cả các ngăn lộ được đưa về rơle trung tâm: số lượng dây dẫn nhiều.

311






Hệ thống chuyển mạch dòng

Một ngăn lộ có thể nối tới thanh góp 1 hoặc 2 cần chuyển mạch dòng tới bảo vệ tương ứng

312


BUS 2

CB 1

BUS 1

ISO 1 ISO 2

ISO 3

BYPASS

-

+

F1aF1c

Contact Input F1a OnContact Input F1c On

F1b

ISO

LA

TO

R 1

ISOLATOR 1 OPEN

7B 7A

BUS 1

-

+

F1aF1c


F1bIS

OL

AT

OR

1

ISOLATOR 1 CLOSED

7B 7A

BUS 1

-

+

F1aF1c


F1b

ISO

LA

TO

R 1

ISOLATOR 1 OPEN

7B 7A

BUS 1

-

+

F1aF1c


F1b

ISO

LA

TO

R 1

ISOLATOR 1 CLOSED

7B 7A

BUS 1





Các phương thức bảo vệ thanh góp

Sơ đồ khóa liên động Thường dùng ở lưới phân phối (một đường cấp tới TG)

Yêu cầu một khoảng phân cấp thời gian ngắn

Tín hiệu khóa có thể nối trực tiếp giữa các rơle (dây đồng)

313


50

50 50 50 50 50

BL

OC

K






Bảo vệ so lệch tổng trở cao Các BI phải có cùng tỷ số biến

Yêu cầu các biến dòng cấp X

Thiết bị hạn chế quá áp bảo vệ cho rơle

314


59






Bảo vệ so lệch tổng trở cao Nguyên lý

315







Bảo vệ so lệch tổng trở thấp Sử dụng nguyên lý hãm

Dòng hãm: tổng dòng, dòng lớn nhất, một phần tổng dòng..

Không yêu cầu BI cấp X

316


5187





Đặc điểm:

Số lượng ngăn lộ lớn số lượng tín hiệu, dây dẫn lớn sử dụng cấu trúc phân tán

Cơ chế kiểm tra chống tác động nhầm: check zone

Dễ gặp hiện tượng bão hòa máy biến dòng

317


Vùng bảo vệ

Sự cố trong vùng bảo vệ

Vùng bảo vệ

Sự cố ngoài vùng bảo vệ

Bão hòa





Đặc tính làm việc của rơle REB 670

Độ dốc cố định

Dòng so lệch ngưỡng thấp thay đổi tùy đặt

318






Đặc tính tác động độ nhạy cao

Trang bị thêm đặc tính độ nhạy cao: hạ thấp đặc tính làm việc

Kích hoạt thông qua đầu vào nhị phân (Binary Input)

Sử dụng ở các lưới có dòng chạm đất bé

319


Cài đặt:

Dòng khởi động ngưỡng thấp: nhỏ hơn dòng ngắn mạch min

Lớn hơn dòng tải max của một ngăn lộ (tránh tác động khi hư hỏng mạch dòng)

Có thể kết hợp khóa U0> để giảm dòng đặt





Chức năng kiểm tra vùng bảo vệ (check zone)

Khi mạch dòng từ một ngăn lộ hỏng dòng so lêch bằng chính dòng tải ngăn lộ đó rơle tác động nhầm.

Giải pháp:

Dòng khởi động lớn hơn Itải max: giảm độ nhạy

Sử dụng chức năng check zone

320


Chỉ tác động khi: bảo vệ vùng & bảo vệ check zone cùng tác động

Hệ thống kích từ máy phát điện

Phần 8

321





322

Các mạch vòng điều khiển cơ bản của MFĐ

LFC Controller: Thiết bị điều tầnFrequency Sensor: cảm biến đo tần sốAVR: bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phátExcitation system: Phần kích từ của máy phát

Turbine: Tua bin; Shaft: trục nốiSteam: hơi vào tua binValve control mechanism: Cơ cấu điều chỉnh độ mở van năng lượng vào tua bin

Thời gian đáp ứng của mạch kích từ ngắn hơn rất nhiều so với mạch điều khiển tua bin, do đó hai phần điều khiển có thể coi là hai mạch vòng độc lập.





323

Điều chỉnh kích từ và điện áp máy phát điện

Sơ đồ chi tiết của mạch vòng điều khiển kích từ

Step-up transformer: biến áp tăng áp đầu cực MFĐStep-down Transformer: biến áp giảm áp cấp cho hệ thống tự dùng và kích từExciter: cuộn kích từAuxilliary services: Hệ thống tự dùngAVR: bộ điều khiển kích từ (điều chỉnh điện áp)





Hệ thống kích từ có thể chia ra 3 loại:

Hệ thống kích từ một chiều (DC)

Hệ thống kích từ xoay chiều (AC) – Không vành trượt.

Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưu trực tiếp

324

Các loại hệ thống kích từ





1. Hệ thống kích từ một chiều (DC):

325


Hệ thống kích từ một chiều: hiện tại vẫn còn tồn tại, thường dùng cho các máy phát có công suất <100MVA.

Hệ thống gồm 02 máy phát một chiều quay cùng trục với máy phát chính:

Máy phát kích từ chính (ME): cấp điện áp kích từ cho máy phát chính

Máy phát kích từ phụ (AE): cấp kích từ cho máy phát kích từ chính ME

Máy kích từ phụ được kích từ bằng dòng điện qua bộ điều khiển kích từ AVR





1. Hệ thống kích từ một chiều (DC):

326


Công suất của nguồn cấp cho kích từ máy phát phụ và thiết bị chỉnh lưu có điều khiển rất nhỏ (hệ thống hai máy phát một chiều có thể cung cấp khả năng khuyếch đại công suất tới tỷ số 600/1)

Nhược điểm:

Thời gian đáp ứng chậm

Do vẫn dùng chổi than-vành góp nên thường xuyên phải thay thế.

Vẫn sử dụng hệ thống vành trượt đưa công suất kích từ vào máy phát chính.

Hệ thống này đang dần dần bị thay thế bởi các hệ thống kích từ thế hệ sau

Vành góp

Vành trượt (slip ring)





2. Hệ thống kích từ xoay chiều (AC) – Không vành trượt:

327


Không cần hệ thống vành trượt, vành góp

Thời gian đáp ứng của quá trình điều chỉnh nhanh hơn

Công suất của hệ thống nguồn kích từ nhỏ (1/20 (30))

Hệ thống vẫn được sử dụng trong công nghiệp vì không yêu cầu một nguồn kích từ riêng biệt quá lớn





3. Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưu trực tiếp:

328


Nguồn cấp cho hệ thống kích từ có thể lấy từ đầu cực máy phát hoặc từ hệ thống tự dùng

Cần có biến kích từ để biến đổi điện áp cho phù hợp

Một giải pháp khác: lấy công suất cấp cho kích từ từ hệ thống biến dòng điện và biến điện áp – Với giải pháp này: điện áp cấp cho kích từ ít bị ảnh hưởng bởi ngắn mạch gần hoặc sụt giảm điện áp đầu cực.

Máyphát

MBA kích từ

Từ hệ thốngtự dùng

Từ đầu cựcmáy phát

Vành trượt

Máyphát

Biến điện áp(BU)

Biến dòng điện(BI)





3. Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưu trực tiếp:

329


Để giảm tổn thất trong bộ hệ thống kích từ: dùng hai bộ chỉnh lưu có điều khiển

Một bộ dùng trong chế độ bình thường (chế độ xác lập)

Một bộ dùng trong chế độ cần cung cấp kích từ cưỡng bức (cường hành kích thích)

Thời gian đáp ứng điều khiển nhanh.

Trong chế độ diệt từ: bộ chỉnh lưu có thể điều khiển trở thành bộ nghịch lưu tiêu thụ năng lượng thừ trong cuộn roto.

Cường hànhkích thích

Kích từ ở chế độ bình

thường

MBA kích từ

Tới cuộn kíchtừ máy phát

chính





330

Các chế độ vận hành của bộ điều khiển kích từ

Bộ kích từ cho phép điều khiển máy phát với các chế độ vận hànhkhác nhauChế độ duy trì điện áp đầu cực (AVR):

Điện áp được duy trì không đổi

Dùng khi máy phát làm nhiệm vụ giữ điện ápnút hoa tiêu

Hoặc khi máy phát vận hành độc lập

Chế độ duy trì hệ số công suất (PF):

Điều khiển lượng Q phát ra tỷ lệ với lượng P đang phát duy trì cosϕ

Có thể dùng khi máy phát nối lưới

Chế độ duy trì lượng công suất phảnkháng (VAR) :

Lượng công suất phản kháng của máy phátđược duy trì không đổi

Có thể dùng khi máy phát nối lưới





Sơ đồ khối của thiết bị tự động điều chỉnh điện áp máy phát

331

Thiết bị tự động điều chỉnh điện áp MFĐ (AVR)

Khâu đo lường: đo tần số, dòng điện, điện áp, tốc độ quay…





Bộ phận bù tải: được sử dụng khi cần điều khiển giữ không đổi điệnáp tại nút phụ tải phía xa.

Điện áp rơi trên tổng trở từ máy phát đến tải:

Với: Vc: điện áp cần bù

Vg: điện áp đầu cực máy phát

Rc & Xc: tổng trở từ máy phát đến tải

Khi không cần bù tải: đặt Rc=0; Xc=0 khi đó sẽ giữ điện áp tại đầucực máy phát

332


Bộ so sánh





Bộ giới hạn dòng kích từ: giới hạn dòng kích từ cực đại và cực tiểu

Cuộn kích từ bị giới hạn về mặt phát nóng do đó phải giới hạn dòng kích từcực đại

Với các hệ thống hiện đại: sử dụng hệ thống giới hạn dòng kích từ cực đạinhiều bậc: dòng kích từ lớn nhất cho phép tùy thuộc vào khoảng thời gian tồntại.

Hệ thống giới hạn dòng kích từ là cần thiết để ngăn ngừa quá tải khi máy phátlàm việc với hệ thống: tránh trường hợp thiếu công suất phản kháng lớn vàmáy phát sẽ cố điều chỉnh để bù lại sự thiếu hụt này.

333






Bộ giới hạn dòng kích từ: giới hạn dòng kích từ cực đại và cực tiểu

Giới hạn dòng kích từ cực tiểu: cần thiết phải giữ một ngưỡng tối thiểu củadòng kích từ để tránh trường hợp máy phát dễ bị mất đồng bộ

Bộ nâng cao ổn định (PSS): có tác dụng điều khiển để tắt nhanh cácdao động điện trong hệ thống

Tín hiệu đầu vào của bộ PSS có thể là tốc độ roto, tần số dòng điện phát ra vàcông suất tác dụng thực phát.

Bộ PSS đưa thêm tín hiệu điều khiển vào mạch điều chỉnh điện áp.

334






Sơ đồ khối chi tiết khác335


Follow up Unit: Đảm bảo sự chuyển đổi mềm giữa chế độ tự động/chỉnh tayVới các hệ thống kích từ kép (hai nhánh kích từ riêng): một nhánh được điều chỉnh chủ động, nhánh còn lại điều chỉnh phụ thuộc theo (follow up)





Mạch điện áp đầu vào bộ ĐK kích từ có vai trò rất quan trọng

Mất tín hiệu điện áp Bộ điều khiển có thể nhầm lẫn và tăng tối đa dòngkích từ

Giải pháp: dùng 2 BU đầu vào và có rơle kiểm tra điện áp (60)

Rơle kiểm tra điện áp (60): phát hiện đứt cầu chì và chuyển bộ điều khiển sang chế độmanual hoặc chuyển sang lấy tín hiệu từ BU còn tốt.

Thông thường 1 BU dùng cho mạch điều khiển kích từ

BU còn lại dùng cho mạch bảo vệ, đo lường

Để tranh đột biến khi chuyển chế độ: nên trang bị chức năng Automatic Tracking để chếđộ manual có thể bám sát thông số của chế độ tự đông trước khi mất điện áp.

336

Mạch điện áp đầu vào






Trường hợp chỉ có 1 BU đầu vào

Dùng rơle điện áp thấp để phát hiện mất điện áp đầu vào chuyển sang chế độ manual (rơle này sẽ tạm khóa khi máy phát khởi động)

Chỉnh định thấp hơn giá trị thường gặp ở vận hành bình thường

Có thể kết hợp với rơle quá điện áp thứ tự nghịch (47) để phát hiện mất cân bằng điệnáp (đứt cầu chí 1 pha mạch áp)

337







Trường hợp chỉ có 1 BU đầu vào

Giải pháp khác: sử dụng rơle giám sát hiện tượng đứt cầu chì (60FL – Fuse Loss)

Rơle tác động chuyển chế độ vận hành sang manual khi:

Điện áp thứ tự nghịch vượt quá ngưỡng (chì báo đứt cầu chì)

Dòng điện đo được trong ngưỡng bình thường khẳng định sự kiện đứt cầu chì

338






Hệ thống kích từ của nhà máy thủy điện Hòa Bình

339

Ví dụ về hệ thống kích từ

Hòa đồng bộ các nguồn điện

Phần 9

Automatic Synchronization

Chức năng kiểm tra đồng bộ (25)

340





Là thao tác cần thiết để đưa máy phát điện vào làm việc cùng với hệ thống – hoặc để kết nối giữa hai hệ thống.

Yêu cầu: dòng điện cân bằng trong lúc hòa đồng bộ phải nhỏ nhất, giảm thiểu sụt áp và dao động công suất

341

Hòa đồng bộ trong hệ thống điện





Sơ đồ hòa đồng bộ

Trình tự thao tác

Máy phát được kích từ - quay tới tốc độ đồng bộ

Kiểm tra các điều kiện hòa

Cùng thứ tự pha

Điện áp bằng nhau:

Tốc độ góc (tần số) bằng nhau:

Góc lệch tương đối giữa vecto điện áp hai phía bằng không:

Khi các điều kiện hòa đảm bảo: đóng máy cắt hòa

342

Phương pháp hòa đồng bộ chính xác

H FU U

H F db

0,

H FU U

Góc lệch

H

F

HU

FU





Dòng điện cân bằng xuất hiện tại thời điểm hòa

343


cbIH

Xd

XH

EF

E Sơ đồ thay thế

Độ lớn dòng điện cân bằng Icb:H F

cb

H d

E EI

X X

Để đơn giản, giả thiết độ lớn EF=EH=E và căn cứ theo đồ thị vecto:

2

2sin

H F

cb

H d H d H d

E E E EI

X X X X X X

HE

FE

E E

E

2

Độ lớn dòng điện Icb phụ thuộc vào góc lệch giữa hai vecto điện áp ( )

2sin





Dòng cân bằng nhỏ nhất:

Vậy thời điểm thuận lợi nhất để đóng máy cắt hòa đồng bộ là khi góc lệch:

344


0 0 020 0 0 360 720

2 2min

min sin sin ; ; ...cb

H d

EI

X X

0 0 00 360 720; ; ...

Dòng cân bằng lớn nhất:

Thường hệ thống có công suất vô cùng lớn so với máy phát: có thể coi XH=0; khi đó

Vậy thời điểm bất lợi nhất: khi góc lệch giữa vecto điện áp hai phía là 1800

và dòng Icbmax có thể gấp 2 lần dòng ngắn mạch 3 pha đầu cực máy phát

02 2 1 1802 2

maxmax sin sin

cb

H d H d

E EI

X X X X

3 02 2 180( )

maxcb N daucucMF

d

EI I

X





Vai trò của điện áp phách US (điện áp trượt) trong quá trình hòa

Với giả thiết EH=EF=E

Điện áp phách biến thiên với hai tần số khác nhau:

345


( ) ( ) ( ) sin( ) sin( )S H F H H F F

u t u t u t E t E t

2 22 2 2 2

( ) cos sin cos sin SH F H F H FS

u t E t t E t t

Với: định nghĩa là tốc độ trượtS H F

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

y

<Untitled> RMSuS(t)

(t)

2cos H F t

2sin S t





Giá trị điện áp phách quan sát được là đường bao biên độ

Vì là tốc độ trượt nên đại lượng chính là góc lệch tương đối giữa hai vecto điện áp theo thời gian.

Chu kz của điện áp phách thay đổi do trong quá trình hòa luôn có những thao tác điều chỉnh sao cho tốc độ góc của máy phát gần nhất với phía hệ thống

Thời điểm thuận lợi để hòa: khi Us=0

346


uS(t)

(t)

2 22 2

sin sinSS

U E t E

S ( )S

t

Us=0: Thời điểm thuận lợi ( )0360







Do việc đóng máy cắt cần một khoảng thời gian tđóng MC: xung đóng phải gửi trước thời điểm thuận lợi một khoảng thời gian vượt trước

tvượt trước = tđóng MC

Thời gian vượt trước có thể qui đổi tính theo góc vượt trước (độ) nếu tốc độ trượt cho phép khi hòa đòng bộ đã biết:

347


uS(t)

(t)

Thuận lợiGửi xung đóng

tđóng MC


tđóng MC


tđóng MC

vt scp vt scp dong MCt t

Góc vượt trước

Tốc độ trượt cho phép

Thời gian vượt trước (chính là thời gian đóng MC)





Mô hình điều khiển quá trình hòa (thiết bị cũ)

348


Documents

Bai Giang HT Bao Ve Role - Thuy Dien Ban Ve