PHẦN I : THIẾT BỊ ĐIỆN I Ắc quy II Máy biến áp III Máy cắt điện IV Dao cách ly V Máy biến dòng điện VI Máy biến dòng điện VII Tụ điện VIII Động không đồng IX Các thiết bị chống sét ? X Động đồng PHẦN II : MẠCH ĐIỀU KHIỂN , ĐO LƯỜNG Mạch thứ ? Mạch nhị thứ ? Các chức mach điều khiển , đo lường trạm biến áp ? Vì mạch nhị thứ ( điều khiển, bảo vệ ) sử dụng nguồn điện chiều thay mạch xoay chiều ? Các loại sơ đồ điện trạm biến áp, kí hiệu mạch điện ? PHẦN III : RƠLE BẢO VỆ Công dụng yêu cầu rơle ? Thế bảo vệ chính, bảo vệ dự phịng ? Liệt kê rơle bảo vệ cho máy biến áp, máy phát điện, đường dây, góp Nguyên lý bảo vệ dòng điện Nguyên lý bảo vệ so lệch Nguyên lý bảo vệ khoảng cách PHẦN I : THIẾT BỊ ĐIỆN I Ắc quy Cấu tạo ắc quy axit, ắc quy kiềm ? Ắc quy thiết bị biến đổi lượng điện thành hoá ( náp điện vào ắc quy ) biến đổi hoá thành điện ( cho Ác quy phóng điện ) Ắc quy để cung cấp điện chiều cho phụ tải Cấu tạo ắc quy : Gồm ba phần : * Vỏ bình : thường làm thuỷ tinh, nhựa, chất tổng hợp chịu Acít, kiềm * Điện cực : + Điện cực dương : - Với Ắc quy Axit : làm PbO ép chặt khung hình tổ ong làm chì - Với Ắc quy Kiềm : làm Ni(OH) nén chặt khung khoan nhiều lỗ nhỏ làm thép mạ kền + Điện cực âm : - Đối với Ắc quy Axit làm Pb ép khung điện cực dương - Đối với Ắc quy Kiềm làm Fe(OH) nén khung điện cực dương * Dung dịch điện phân : + Ắc quy Axit dung dịch H2SO4 + Ắc quy Kiềm dung dịch KOH Ứng dụng ắc quy trạm biên áp ưu điểm ? * Trong trạm biến áp , Ắc quy dùng làm nguồn thao tác chiều , giữ nhiệm vụ cung cấp điện cho thiết bị nhị thứ : điều khiển, tín hiệu, rơ le tự động hoá, ánh sáng cố, cấu tự dùng quan trọng … * Ưu điểm : - Tin cậy hệ thống Ắc quy độc lập với lưới điện trạm - Khả cho phép tải ngắn hạn lớn II Máy biến áp Máy biến áp ? Phân loại máy biến áp ? Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ, biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp thành hệ thống dòng điện xoay chiều điện áp khác với tần số không đổi Theo công dụng, máy biến áp phân loại sau : Máy biến áp lực : Dùng để truyền tải phân phối công suất hệ thống điện 2 Máy biến áp chuyên dùng : Dùng cho lò luyên kim, cho thiết bị chỉnh lưu, máy biến áp hàn … Máy biến áp tự ngẫu : biến đổi điện áp phạm vị không lớn dùng để mở máy động điện xoay chiều Máy biến áp đo lường : Dùng để giảm điện áp dòng điện lớn để đưa vào đồng hồ đo Máy biến áp thí nghiệm : Dùng để thí nghiệm điện áp cao Phân loại theo cấu tạo : + Máy biến áp dây , máy biến áp dây + Máy biến áp tự ngẫu : Giữa cuộn sơ thứ cấp liên hệ với từ mà liên hệ với điện Nguyên lý làm việc máy biến áp ? Máy biến áp gồm mạch từ cuộn dây hình vẽ : Đây máy biến áp pha hai dây Dây có w vịng dây day có w2 vịng dây lõi thép Khi đặt điện áp xoay chiều u1 vào dây 1, sinh từ thơng Φ móc vịng với hai dây cảm ứng tra sức điện động e e2 Dây có sđđ sinh dịng điện i2 đưa tải với điện áp u (nếu không tải i2 = ) Như lượng dòng điện xoay chiều truyền từ dây sang dây Giả sử điện áp xoay chiều đặt vào hàm số hình sin, từ thơng sinh hàm số hình sin Φ = Φmsinω t Do theo định luất cảm ứng điện từ, sđđ cảm ứng tronmg dây : e1 = √2E1sin (ωt-π/2 ) e2 = √2E2sin (ωt-π/2 ) Trong : E1 = 4,44ƒw1Φm E2 = 4,44ƒw2 Φm Là trị hiệu dụng sđđ cảm ứng dây w dây w2 Sức điện động cảm ứng chậm pha với từ thông sinh góc π/2 Nếu chia E1 cho E2 ta có tỷ số biến đổi máy biến áp sau : E1 w1 K = - = -E2 w2 Nếu không kể điện áp rơi dây coi U1 = E1 , U2 = E2 k tỷ số biến áp dây w1 dây w2 Các tổ đấu dây máy biến áp pha ? Tổ nối dây máy biến áp, hình thành phối hợp kiểu đấu dây sơ cấp kiểu đấu dây thứ cấp Nó biểu thị góc lệch pha sđđ dây sơ cấp sđđ dây thứ cấp máy biến áp Góc lệch pha phụ thuộc vào yếu tố sau : - Chiều dây - Cách ký hiệu đầu dây - Kiểu đấu dây sơ cấp thứ cấp Tuỳ theo yếu tố ta có dạng tổ đấu dây : Y/Δ (m) Y/Y (n), Δ/Δ (n ) Với : m : số lẻ 1,3,5,7,9,11 n : Chỉ số chẵn 2,4,6,8,10,12 Ký hiệu A,B,C : đầu đầu cuộn dây sơ cấp Ký hiệu X,Y,Z : đầu cuối cuộn dây sơ cấp Ký hiệu a, b, c : đầu đầu cuộn dây thứ cấp Ký hiệu x, y, z : đầu cuối cuộn dây thứ cấp Ví dụ: tổ nối dây: Y/Δ (11) Ý nghĩa thông số kỹ thuật máy biến áp ? Đối với MBA cần lưu ý thông số kỹ thuật ban sau : - Uđm : Điện áp làm việc định mức cuôn dây MBA + U1đm : điện áp làm việc định mức cuộn sơ cấp + U2đm : điện áp làm việc định mức cuộn dây thứ cấp - Iđm : Dòng điện định mức cuộn dây MBA - fđm : Tần số làm việc định mức MBA - Sđm : Công suất định mức MBA điều kiện làm việc định mức - Y/Y(m), Δ/Δ (m) Y/Δ (n) : Tổ đấu dây MBA - Un% : Trị số tương đối trị số ngặn mạch MBA - Ikt ( ΔPkt ) : dịng điện khơng tải tổn thất khơng tải MBA Ngồi ra, nhãn máy cịn ghi số thơng số khác : trọng lượng tổng cộng , trọng lượng dầu, chế độ làm mát, số nấc điều chỉnh tải … Cấu tạo thiết bị máy biến áp ? Các phận máy biến áp gồm : + Mạch từ ( gông từ ) : chế tạo từ tole silic dầy 0,35mm có sơn phủ cất cách điện, ghép lại với làm nhiệm vụ dẫn truyền từ thông máy biến áp +Cuộn dây : chế tạo dây đồng dây nhôm bọc cách điện, đồng tâm, cuộn điện áp cao thường bên cuộn dây mang điện áp thấp, làm nhiệm vụ dẫn truyền dòng điện máy biến áp + Vỏ máy: dùng để cố định mạch từ, chứa toàn mạch từ; cuộn dây dầu cách điện + Sứ xuyên: cố định đưa đầu dây vỏ máy + Dầu cách điện : vừa làm nhiệm vụ tăng cường cách điện phần mang điện với phần không mang điện máy, vừa làm nhiệm vụ truyền nhiệt phần cuộn dây , mạch từ vỏ máy Cấu tạo nguyên lý làm việc thiết bị phụ biến áp? Vai trị máy biến áp? Các thiết bị phụ máy biến áp làm mát kiểu ONAN bao gồm : Hệ thống làm mát máy biến áp : làm cách ghép ống tròn dẹt, nối vào thân máy biên áp mắt bích nối (được gọi cách tản nhiệt) Nhiệm vụ làm tăng tiết diện tiếp xúc lượng dầu cách điện thân máy biến áp với khơng khí để tản nhanh nhiệt cho máy biến áp Bộ đổi nấc máy biến áp : + Bộ đổi nấc không tải : dùng điều chỉnh điện áp phạm vi máy biến áp cắt điện + Bộ đổi nắc tải : dùng điều chỉnh điện áp phạm vị máy biến áp mang điện với giá trị dịng tải Bộ phận phịng nổ : mặt bích bịt kín miếng nhơm hay phíp mỏng, để giải thoát nhanh áp suất sinh máy biến áp có cố xẩy bên máy biến áp Hiện người ta thay kính phòng nổ van áp lực Khi cố bên máy biến áp, áp suất máy biến áp tăng cao đến giá trị đựơc chỉnh sẵn, van áp lực tác động làm giảm nhanh áp suất máy dầu qua van áp lực Hệ thống thở , giãn nở theo nhiệt độ dầu máy biến áp : gồm bình dầu phụ nối xuống thân máy biến áp phận cách ly gián tiếp ( loại thùng dầu phụ có ba ngăn họăc có thùng ) hay cách ly trực tiếp ( thùng dầu phụ có màng ) với khơng khí bên ngồi Khi máy biến áp làm việc ứng với nhiệt độ dầu đó, lượng dầu thân máy giãn nở ( co lại ) dồn lên ( hạ thấp ) bình dầu phụ, nhờ phận cách ly nên dầu cuộn dây máy biến áp không bị nhiễm ẩm từ mơi trường bên ngồi Bộ lọc xi phơng nhiệt : bình rỗng có chứa chất lọc dầu thường hạt silicagen to, (được giữ lại bình lưới ) , nhờ đối lưu nhiệt, dầu thân máy biến áp q trình làm việc dẫn tuần hồn qua lọc lọc giữ lại chất bẩn ( sinh trình máy biến áo làm việc ) 7- quy trình vận hành máy biến áp, Số: 623/ĐVN/KTNĐ Hà Nội, ngày 23 tháng năm 1997 A- NHỮNG YÊU CẦU CHUNG VỀ LẮP ĐẶT MÁY BIẾN ÁP Điều 24: Mỗi máy biến áp phải có tài liệu kỹ thuật sau đây: a Lý lịch kỹ thuật nhà chế tạo kèm theo máy b Các biên thí nghiệm, nghiệm thu, bàn giao c Sổ ghi chép công việc sửa chữa, cải tiến, thí nghiệm định trình quản lý d Sổ nhật ký vận hành máy biến áp (phụ tải, điện áp, dòng điện, nấc điện áp, nhiệt độ dầu v.v ) để chỗ đặt máy biến áp chỗ làm việc nhân viên trực ca B- KIỂM TRA MÁY BIẾN ÁP TRONG VẬN HÀNH BÌNH THƯỜNG Điều 27: Ở phụ tải định mức nhà chế tạo không quy định nhiệt độ dầu nhiệt dầu lớp không cao qúa: a 750C máy biến áp làm mát kiểu dầu tuần hoàn cưỡng bức- quạt gió cưỡng (KD) b 900C máy biến áp làm mát tự nhiên dầu (D) máy biến áp làm mát theo kiểu (QD) c 700C nhiệt dộ dầu trước bình làm mát dầu máy biến áp làm mát kiểu dầu tuần hoàn cưỡng nước làm mát cưỡng (ND) Điều 29: Cho phép máy biến áp vận hành với điện áp cao định mức nấc biến áp vận hành a Lâu dài 5% phụ tải định mức 10% phụ tải không 0,25 phụ tải định mức b Ngắn hạn 10% (dưới ngày) với phụ tải không định mức Điều 30: Các máy biến áp lực cho phép tải bình thường, thời gian mức độ tải phụ thuộc vào đồ thị phụ tải ngày, nhiệt độ môi trường làm mát mức độ non tải thấp điểm Có thể vào bảng để đánh giá mức độ tải cho phép Thời gian tải cho phép máy biến áp làm mát kiểu D QG: Thời gian tải (giờ-phút) với mức tăng nhiệt độ Bội số tải lớp dầu so nhiệt độ khơng khí trước q tải, 0C theo định mức 13,5 18 22,5 27 31,5 36 1,05 Lâu dài 1,10 3-50 3-25 2-50 2-10 1-25 1-10 1,15 2-50 2-25 1-50 1-20 0-35 1,20 2-05 1-40 1-15 0-45 1,25 1-35 1-15 0-50 0-25 1,30 1-10 0-50 0-30 1,35 0-55 0-35 0-15 1,40 0-40 0-25 1,45 0-25 0-10 1,50 0-15 Điều 31 : Các máy biến áp với kiểu làm mát không phụ thuộc thời gian trị số phụ tải trước cố, không phụ thuộc nhiệt độ môi trường làm mát, cố phép tải ngắn hạn cao dòng điện định mức theo giới hạn sau đây: Đối với máy biến áp dầu: Các máy biến áp phép tải cao dòng điện định mức tới 40% với tổng số thời gian không ngày đêm ngày liên tiếp, với điều kiện hệ số phụ tải ban đầu khơng q 0,93 (khi phải tận dụng hết khả trang bị làm mát máy biến áp) Điều 33: Để cân phụ tải máy biến áp làm việc song song có điện áp ngắn mạch khác nhau, cho phép thay đổi tỷ số biến áp giới hạn nhỏ cách thay đổi nấc điện áp với điều kiện khơng có máy biến áp tải Điều 34:Đối với máy biến áp có cuộn dây đấu theo sơ đồ “sao- sao” phía điện áp thấp có điểm trung tính kéo ngồi, dịng điện qua điểm trung tính khơng vượt q 25% dịng điện pha định mức Điều 40: Nội dung công việc kiểm tra, xem xét bên máy biến áp bao gồm: Kiểm tra bề mặt sứ cách điện, sứ đầu vào (có rạn nứt, bẩn, chảy dầu) Kiểm tra vỏ máy biến áp có nguyên vẹn có bị rỉ dầu không Kiểm tra mầu sắc dầu bình dầu phụ, mức dầu bình dầu phụ sứ có dầu, áp lực dầu sứ áp lực Kiểm tra trị số nhiệt kế, áp kế Kiểm tra trang bị làm mát trang bị tái sinh dầu liên tục Kiểm tra rơ le hơi, van an tồn, mặt kính ống phịng nổ, vị trí van rơle bình dầu phụ Kiểm tra thiết bị báo tín hiệu Kiểm tra đầu cáp, dẫn, điểm nối xem tiếp xúc có bị phát nóng không Kiểm tra hệ thống nối đất 10.Kiểm tra tiếng kêu biến áp có bình thường khơng 11.Kiểm tra màu sắc hạt hút ẩm bình thở 12.Kiểm tra tình trạng buồng biến áp: cửa sổ, cửa vào, lỗ thông hơi, đèn chiếu sáng, lưới chắn 13 Kiểm tra trang bị phòng, chữa cháy Điều 44: Việc đóng điện vào máy biến áp phải tiến hành theo trình tự sau: Trước đóng điện vào máy biến áp phải kiểm tra cẩn thận, tháo gỡ hết dây nối đất, xem lại biển báo, rào ngăn tạm thời Các phiếu công tác cho phép làm việc phải thu hồi Nếu từ lần thử nghiệm sau đến đóng điện thời gian tháng phải tiến hành đo điện trở cách điện, tăng góc tổn thất điện mơi (đối với cấp điện áp cao 35kV), lấy mẫu dầu phân tích giản đơn theo mục từ 1,6,10 (xem phụ lục 1) Riêng máy biến áp có nạp ni tơ có màng chất dẻo bảo vệ dầu thử thêm mục 11 Nếu máy biến áp nối với dây cáp ngầm không qua dao cách ly đo điện trở cách điện máy biến áp với cáp đo phải cắt máy biến áp đo lường (nếu có) Kiểm tra trị số nhiệt kế, áp kế, kiểm tra mức dầu Kiểm tra xem rơ le có khí không, van cắt nhanh, van đường ống dẫn dầu, van hệ thống làm mát van lên rơ le có mở khơng Kiểm tra vị trí nấc điều chỉnh điện áp xem có với phiếu chỉnh định khơng Kiểm tra xem máy biến áp có dị vật không Kiểm tra nối đất vỏ máy có vết chảy dầu máy khơng Kiểm tra xem đầu trung tính máy biến áp có đấu vào chống sét van nằm sơ đồ bảo vệ máy khơng Đóng điện vào máy biến áp theo quy định điều 46 Điều 46: Khi thao tác đóng cắt máy biến áp cần theo quy định đây: Đóng điện vào máy biến áp phải tiến hành từ phía cung cấp điện đến có trang bị bảo vệ tình trạng sẵn sàng cắt máy biến áp cố Nếu có máy cắt phải dùng máy cắt để đóng cắt Hiện hầu hết trạm thực đóng điện vào MBT máy cắt Nếu khơng có máy cắt dùng dao cách ly pha có truyền động khí truyền động điện để đóng cắt dịng diện khơng tải máy biến áp theo bảng Các dao cách ly pha thông dụng kiểu nhà trời cấp điện áp từ 10kV trở xuống cho phép đóng cắt khơng tải máy biến áp theo bảng Các dao cách ly pha thơng dụng kiểu nhà ngồi trời cấp điện áp từ 10kV trở xuống cho phép đóng cắt khơng tải máy biến áp từ 000 kVA trở xuống Dịng từ hố tối đa cho phép đóng cắt máy biến áp xác định dựa điều kiện áp cho phép vận hành đến 105% điện áp ứng với nấc điện áp tương ứng dịng diện từ hố biến áp tăng lên 1,5 lần so với định mức Bảng 7: Việc cắt dòng điện khơng tải máy biến áp có cuộn dập hồ quang trung tính tiến hành sau cắt cuộn dập hồ quang Đối với máy biến áp đấu theo sơ đồ khối “máy phát- biến áp” đóng vào vận hành nên dùng máy phát điện tăng điện áp lên đến điện áp định mức Đối với máy biến áp có điều chỉnh điện áp tải (ĐAT) sau 10 PHẦN II : MẠCH ĐIỀU KHIỂN , ĐO LƯỜNG Mạch điện thứ ? Mạch điện thứ mạch điện tiếp nhận nguồn điện cao áp đến trạm, biến đổi điện áp nguồn điện nhận được, sau phân phối nguồn điện có điện áp biến đổi Mạch thứ gồm có cáp dẫn đến ( cáp không cáp ngầm )nối vào ( góp ) thơng qua máy cắt điện dao cách ly ; điện áp nguồn điện nhận biến đổi nhờ máy biến áp lực; có thiết bị bảo vệ cao áp ( cầu chì cao áp, chống sét van … ); có máy biến dịng điện để biến đổi dịng điện cao áp thành dịng điện hạ áp có cường độ dịng điện nhỏ ( cung cấp tín hiệu dòng điện cho thiết bị đo đếm rơle bảo vệ ); có máy biến điện áp để biến đổi điện áp cao thành điện áp hạ áp ( cung cấp tín hiệu điện áp cho thiết bị đo đếm điện rơle bảo vệ ); có máy biến áp tự dùng để biến đổi điện áp cao thành điện áp hạ áp ( nguồn điện hạ áp tự dùng để cung cấp cho mạch điện nhị thứ, mạch điện chiếu sáng … ) Ngoài mạch thứ trạm biến áp có máy bù đồng bộ, tụ điện bù Mạch điện thứ mà việc điện áp cao ( cấp điện áp 6kV, 10kV, 22kV, 35kV, 110kV, 220kV … ) Mạch điện nhị thứ ? Mạch nhị thứ gồm mạch điện có chức kiểm soát vận hành mạch thứ (điều khiển, thị trạng thái, đo đếm thông số điện bảo vệ mạch điện thứ ) Mạch điện nhị thứ có cáp nhị thứ, dây dẫn điện, thiết bị nhị thứ ( thiết bị đo đếm điện, thiết bị điều khiển, rơle bảo vệ … ) nối mạch theo trình tự định Mạch nhị thứ làm việc điện áp thấp, dùng dòng điện chiều ( chiếm phần lớn mạng điện nhị thứ trạm) dòng điện xoay chiều ( chiếm phần nhỏ mạng điện nhị thứ) Mạch điện nhị thứ lắp đặt tủ bảng điện; tủ truyền động điều khiển thiết bị điện, mương cáp ống cáp hộp cáp Ngoài mạch điện nhị thứ trạm biến áp có mạch điện hạ áp khác mạch điện chiếu sáng, mạch điện thiết bị thông tin liên lạc Các chức mạch điện nhị thứ trạm biến áp ? a Chức điều khiển: Mạch điện nhị thứ dùng để điều khiển làm việc thiết bị điện thứ Đây loại mạch điều khiển : Mạch điều khiển đóng , cắt máy cắt điện, điều khiển đóng mở dao cách ly, mạch điều khiển thiết bị làm mát điều áp tải máy biến áp Nguồn cấp điện cho điều khiển đóng cắt máy cắt, dao cách ly thường dùng nguồn chiều cung cấp độc lập từ dàn ắc quy 48V, 110V, 220V đặt trạm Chỉ có số trường hợp dùng nguồn xoay chiều điều khiển b Chức đo đếm: Mạch điện nhị thứ dùng để đo, đếm thông số vận hành điện Có hai loại mạch điện thực chức đo đếm điện, : mạch biến dòng điện mạch biến điện áp Hai mạch riêng rẽ khơng nối với nhau, 26 nối điện để cấp tín hiệu dịng áp cho thiết bị đo đếm Mạch dòng điện mắc nối tiếp tùe cuộn dây thứ cấp máy biến dòng điện đến cuộn dây dòng điện nối tiếp thiết bị đo đếm Mạch biến điện áp mắc song song cuộn dây thứ cấp máy biến điện áp nối với cácc cuộn dây điện áp thiết bị đo đếm Mạch đo cường độ dòng điện ( A, kA ) cúa đường dây nhận điện phát điện; đo điện áp ( V, kV ) cái, đường dây; đo công suất tác dụng ( kW, MW ), công suất phản kháng ( kVAR, MVAR ) máy biến áp, đường dây; đo tần số dòng điện ( Hz ), đo hệ số công suất ( cosφ ) Đếm điện tác dụng (kWh, MWh ) điện phản kháng (kVARh, MWRh )truyền tải qua máy biến áp, điện nhận phát đường dây c Chức bảo vệ rơle : Mạch dùng để bảo vệ mạch điện thứ, cách cung cấp liên tục thông số vận hành ( tín hiệu dịng điện điện áp ) trạm cho rơle bảo vệ, để rơle tác động cắt máy cắt điện, cắt điện loại trừ phần tử mạch điện thứ bị cố vận hành khỏi lưới điện, đảm bảo cho phần tử khác liên tục vận hành bình thường Mạch rơle bảo vệ gồm mạch biến dòng điện mạch biến điện áp cấp tín hiệu cho rơle tiếp điểm rơle nối mạch điện tác động cắt máy cắt Các rơle bảo vệ kiểu điện từ cần có mạch điện cấp nguồn ni Mạch biến dòng mắc nối tiếp cuộn day thứ cấp máy biến dòng qua cuộn dây dòng điện rơle bảo vệ Mạch điện áp nối song song cuộn dây thứ cấp máy biến điện áp với cuộn dây điện áp rơle bảo vệ Mạch tác động rơle nối từ tiếp điểm rơle đến mạch điều khiển cắt máy cắt điện để tự động cắt máy cắt có cố Mạch dịng áp loại mạch cấp tín hiệu xoay chiều cho rơle mạch cấp nguồn ni cho rơle mạc dùng điện chiều cấp từ dàn ắc quy trạm d Chức thị trạng thái bảo hiệu cố : Mạch dùng để trạng thái làm việc thiết bị điện thứ ( mạch thị trạng thái ) vận hành bình thường báo hiệu cố ( mạch điện báo cố ) Mạch điện trạng thái thường dùng đèn báo trạng thái làm việc thiết bị : - Trạng thái máy cắt điện " đóng "( đèn đỏ sáng ), " cắt " ( đèn xanh sáng) - Đèn thị trạng thái " đóng " " cắt " dao cách ly - Đèn thị chế độ làm việc thiết bị làm mát máy biến áp Mạch báo hiệu cố dùng âm ( chng, cịi điện ) để báo động có cố trạm biến áp ( cố rơle bảo vệ tác động cắt máy cắt ; cố thiết bị thứ : máy biến áp, máy cắt … ) dùng đèn báo cố để thị thiết bị có cố, pha ( A,B C ) bị cố e Mạch truyền tín hiệu xa : Mạch có chức truyền tín hiệu xa : tín hiệu bảo vệ, tín hiệu đo lường … Được sử dụng hệ thống SCADA 27 Vì mạch điện nhị thứ (điều khiển, bảo vệ) sử dụng nguồn điện chiều thay nguồn điện xoay chiều ? Nếu mạch nhị thứ dùng nguồn điện xoay chiều cố điện tồn trạm điện tự dùng, khơng có nguồn điện cung cấp cho mạch, nguồn điện chiều trạm biến áp cung cấp từ dàn bình ắc quy có tính chất ổn định độ tin cậy cao Nếu trạm nguồn điện xoay chiều, điện chiều từ ắc quy cịn làm nhiệm vụ bảo vệ, điều khiển khơng gây nguy hiểm cho trạm Với có dàn ắc quy để cung cấp sau thời gian dung lượng giảm có lúc nguồn chiều không đủ cung cấp nguồn cho mạch nhị thứ Vì máy nạp trạm làm nhiệm vụ biến đổi nguồn điện xoay chiều thành chiều để cung cấp cho mạch nạp cho ắc quy Các loại sơ đồ điện trạm biến áp ? a Sơ đồ sợi ( One- line diagram ) : Chỉ vẽ mạch để mạch điện xoay chiều ba pha, sơ đồ vẽ đầy đủ tất thiết bị ( dù có thiết bị nối mạch pha nối mạch ba pha ) cách nối mạch liên kết thiết bị - Nếu sơ đồ sợi vẽ thhiết bị thứ mạch điện thứ có sơ đồ sợi thứ - Nếu sơ đồ sợi vẽ mạch điện thứ vã thêm mạch nhị thứ, biến dòng điện, biến điện áp nối thiết bị đo đếm, rơle bảo vệ có sơ đồ sợi nhị thứ Trên sơ đồ sợi có ghi thơng số kỹ thuật định mức tên vận hành thiết bị b Sơ đồ ba sợi : Vẽ đủ ba mạch để mạch điện xoay chiều ba pha, thể tất thiết bị ( pha , ba pha ) cách nối mạch điện liên kết thiết bị điện Sơ đồ ba sợi vẽ mạch điện ba pha thứ vẽ mạch điện ba pha nhị thứ biến dòng điện, biến điện áp vẽ mạch ba pha thứ, nhị thứ sơ đồ Trên sơ đồ ba sợi, có ghi thơng số kỹ thuật định mức tên vận hành thiét bị điện c Sơ đồ nguyên lý ( Schematic diagram ) Vẽ mạch điện nối thiết bị theo qui luật định, nhằm trình bầy rõ ràng nguyên lý vận hành hay nhiều mạch điện - Sơ đồ nguyên lý hợp - Sơ đồ nguyên lý dangh khai triển d Sơ đồ nối dây : Sơ đồ thườngv dùng chi mạch nhị thứ Sơ đồ dẫn nối hai đầu dây dây dãn điện ( có ghi số hiệu dây dẫn, mầu vỏ bọc, tiết diện dây ) vị trí nối cáp điện ( có ghi số hiệu cáp, tiết diện cáp, số lõi cáp ) nối đến thiết bị điện nhị thứ trạm nối dây nhằm thực mạch điện xác định theo sơ đồ nguyên lý 28 Sơ đồ nối dây thay bảng nối dây, bảng nối cáp gồm chi tiết nối hai đầu dây dẫn, hai đầu lõi cáp… ghi cột , hàng bảng e Sơ đồ khối : Trường hợp thiết bị điện gồm nhiều phần tử kết nối nhiều mạch điện phức tạp ta phải trình bầy dạng sơ đồ khối g Sơ đồ bố trí thiết bị : Sơ đồ vẽ bố trí thiết bị mặt , tủ bảng điện, vị trí lắp đặt cáp điện mương cáp, ống cáp mắt trạm 29 PHẦN III : RƠLE BẢO VỆ - Công dụng yêu cầu rơle ? a) Cơng dụng RLBV Trong q trình vận hành hệ thống điện xảy cố tình trạng làm việc khơng bình thường thiết bị Trong phần lớn trường hợp, cố xảy kèm theo tượng dòng điện tăng cao điện áp giảm thấp đặc biệt cố ngắn mạch Việc dòng điện chạy qua thiết bị điện tăng cao phát nóng mức cho phép dẫn đến cách điện bị già hóa, hư hỏng thiết bị Điện áp giảm thấp dẫn đến thiết bị điện khơng làm việc bình thường thiết bị (tốc độ động giảm, giảm khả truyền tải đường dây, ) Các chế độ làm việc không bình thường làm cho điện áp tần số lệch khỏi giới hạn cho phép kéo dài tình trạng xuất cố Nói tóm lại, cố làm rối loạn hoạt động bình thường hệ thống nói chung hộ tiêu thụ điện nói riêng, cịn chế độ làm việc khơng bình thường tạo nguy xuất cố Do đó, để trì hoạt động bình thường hệ thống hộ tiêu thụ xuất cố cần phải phát loại trừ nhanh tốt điểm cố khỏi hệ thống Chỉ có thiết bị tự động bảo vệ thực tốt yêu cầu Thiết bị gọi bảo vệ rơle Các hệ thống đại làm việc ổn định thiếu thiết bị bảo vệ Rơle , bảo vệ theo dõi liên tục tình trạng chế độ làm việc tất phần tử hệ thống Khi xuất cố, bảo vệ role phát tách điểm cố nhờ máy cắt điện Khi xuất chế độ làm việc khơng bình thường, bảo vệ phát tùy thuộc vào yêu cầu tác động để khơi phục chế độ làm việc bình thường báo tín hiệu cho nhân viên trực vận hành b) Yêu cầu thiết bị bảo vệ Tin cậy Là tính đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc xảy cố, phân biệt: - Độ tin cậy tác động: Là khả làm việc xảy cố phạm vi xác định bảo vệ - Độ tin cậy không tác động: “ Mức độ chắn Role hệ thống rơle không làm việc sai” – khả tránh làm việc nhầm chế độ làm việc bình thường cố xảy phạm vi xác định cua bảo vệ 2.Chọn lọc Là khả bảo vệ phát loại trừ phần tử bị cố khỏi hệ thống, dựa vào nguyên lý làm việc bảo vệ phân ra: bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối, bảo vệ có độ chọn lọc tương đối Chọn lọc tuyệt đối: Là bảo vệ tác động có cố xảy phạm vi hồn tồn xác định, khơng làm nhiệm vụ dự phịng cho phần tử lân cận Ví dụ : Bảo vệ so lệch - Chọn lọc tương đối: Ngoài nhiệm vụ bảo vệ cho đối tượng bảo vệ cịn thực chức dự phịng cho phần tử lân cận Để thực 30 chức cần phải phối hợp chặt chẽ đặc tính làm việc các bảo vệ hệ thống Tác động nhanh Để giảm ảnh hưởng dòng ngắn mạch lên thiết bị, tăng khả đóng trở lại đường dây ghóp thiết bị TĐL, giảm thời gian hộ tiêu thụ phải làm việc với điện áp thấp thiết bị bảo vệ phải tác động nhanh tốt Tuy nhiên việc cài đặt thời gian tác động cho thiết bị cần phối hợp chặt chẽ với yêu cầu chọn lọc Bảo vệ thơng thường có thời gian khoảng 0,2 – 1,5s, bảo vệ dự phòng khoảng 1,5 đến 2s Độ nhạy Đặc trưng cho khả cảm nhận cố Role hệ thống role bảo vệ, biểu diễn hệ số độ nhạy: Kn = Giá trị tác động tối thiểu Giá trị đặt Các bảo vệ thường có độ nhạy từ 1,5 – 2, dự phòng 1,2 – 1,5 Tính kinh tế Đối với lưới cao áp ( ≥ 110kV) việc trang bị thiết bị bảo vệ thường chiếm vài phần trăm giá trị cơng trình thơng thường giá thiết bị bảo vệ yếu tố định lựa chọn chủng loại nhà cấp hàng cho thiết bị bảo vệ mà yếu tố quan trọng để lựa chọn bốn yêu cầu kỹ thuật nêu Nếu khơng thỏa mãn u cầu dẫn tới hậu xấu tới hệ thống điện Đối với lưới trung áp, hạ áp số lượng phần tử cần bảo vệ lớn, yêu cầu thiết bị bảo vệ không cao thiết bị bảo vệ nhà máy điện, lưới truyền tải cao áp siêu cao áp cần tính đến yếu tố kinh tế việc lựa chọn thiết bị bảo vệ cho đảm bảo yêu cầu kỹ thuật với mức chi phí nhỏ Thế bảo vệ chính, bảo vệ dự phịng ? - Bảo vệ chính: loại bảo vệ thực tác động nhanh xảy cố phạm vi hay đối tượng cần bảo vệ xác định phải tác động - Bảo vệ dự phòng: loại bảo vệ thay cho bảo vệ trường hợp bảo vệ khơng làm việc tình trạng sửa chữa nhỏ bảo vệ khơng tác động có nhiệm vụ tác động loại trừ điểm cố khỏi hệ thống Bảo vệ dự phòng phải tác động với thời gian lớn tác động bảo vệ chính, nhằm bảo vệ loại trừ phần tử bị cố khỏi hệ thống trước bảo vệ tác động Liệt kê rơle bảo vệ cho máy biến áp, máy phát, đường dây, góp 3.1 Bảo vệ đường dây: - Bảo vệ q dịng: có thời gian; cắt nhanh; q dịng có khóa điện áp thấp; q dịng điện có hướng; q dịng cắt nhanh có hướng - Bảo vệ só lệch dịng điện: có hãm; dùng dây dẫn phụ; so sánh pha dòng điện 31 - Bảo vệ khoảng cách: - Bảo vệ so sánh hướng - Bảo vệ chống chạm đất lưới điện có dịng chạm đất bé 3.2 Bảo vệ máy phát điện đồng - Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây Stato - Bảo vệ chống ngắn mạch pha - Bảo vệ chống chạm chập vòng dây pha cuộn STATO - Bảo vệ chống dòng điện thứ tự nghịch - Bảo vệ chống kích từ - Bảo vệ chống tải cho cuộn dây Stato Roto máy phát điện - Bảo vệ chống điện áp - Bảo vệ chống tần số giảm thấp - Bảo vệ chống luồng công suất ngược 3.3 Bảo vệ máy biến áp máy biến áp tự ngẫu - Bảo vệ so lệch dọc - Bảo vệ dòng điện - Bảo vệ khoảng cách - Bảo vệ Rơle khí - Bảo vệ chống chạm đất MBA - Bảo vệ nhiệt cho MBA 3.4 – Bảo vệ hệ thống góp - Bảo vệ so lệch toàn phần - Bảo vệ so lệch khơng tồn phần 4- Ngun lý bảo vệ q dịng điện 4.1 Bảo vệ dòng điện cực đại a, Chọn dòng điện khởi động bảo vệ dòng điện cực đại Theo nguyên tắc tác động, dòng điện khởi động bảo vệ phải lớn dòng điện phụ tải cực đại I Lv.max đường dây bảo vệ Tuy nhiên việc chọn dòng điện khởi động phụ thuộc vào nhiều điều kiện nặng nề Xét trường hợp chọn dòng điện khởi động cho bảo vệ số đặt đoạn AB mạng điện hình 2-1 Bình thường mạng điện làm việc với phụ tải cực đại, dòng điện qua bảo vệ I Lv.max Tại thời điểm t1 xảy ngắn mạch điểm N, bảo vệ khởi động Đến thời điểm t bảo vệ tác động (vì t2 < tl) cắt ngắn mạch Điện áp góp B phục hồi, số động đặt gần tự hãm thời gian ngắn mạch điện áp sụt, lại tự mở máy qua bảo vệ có dịng điện tự mở máy Im.m.max lớn dòng điện Ilvmax : Im.m.max = km.m Ilvmax ; Trong : km.m - hệ số tự mở máy động có trị số phụ thuộc vào loại động cơ, vị trí tương đối chỗ đặt bảo vệ động cơ, sơ đồ mạng điện số yếu tố khác Thường km.m = ÷ 32 Tuy có dịng điện Im.m.max chạy qua thời điểm t2, bảo vệ phải trở Muốn vậy, dòng điện trở bảo vệ phải lớn dòng điện mở máy cực đại, nghĩa là: ITrV = kat km.m Ilv.max Trong kat - hệ số an toàn, thường lấy kat = 1,1 ÷ 1,2 IV Từ quan hệ dòng điện trở IV dòng điện khởi động Ikđ : I = Kd kTV Tính dịng điện khởi động bảo vệ I k k V at m m IKđ = k = k ILVMax TV TV Hệ số trở kTV rơ le phụ thuộc tính chất điện cấu tạo rơ le Trong rơ le lý tưởng kTV = 1, thực tế ma sát phần động số yếu tố khác rơ le có kTV < Trong số sơ đồ nối dây dòng điện thứ cấp IT biến dịng điện khác với dịng điện IR vào rơ le Ở tình trạng đối xứng khác đặc trưng hệ số sơ đồ k[3]sđ: I[3]R = k[3]sđ I[3]T Nếu xét đến hệ số sơ đồ hệ số biến đổi n i biến dịng điện dịng điện khởi động IkđR rơ le I kdR kat k m.m k sd[3] = I lv max k v ni 33 Hình 2-1 Thí dụ cách tính dịng điện khởi động bảo vệ dòng điện cực đại (a) Sơ đồ nguyên lý (b) Chọn dòng điện khởi động b, Chọn thời gian làm việc Trong lưới điện hở có nguồn cung cấp, độ chọn lọc bảo vệ dòng điện cực đại đảm bảo cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc cấp Thời gian làm việc hai bảo vệ kề chọn lớn lượng Δt, bảo vệ đặt gần nguồn có thời gian làm việc lớn 4.2 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh Bảo vệ dòng điện cắt nhanh loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc cách chọn dòng điện khởi động bảo vệ lớn trị số dòng điện ngắn mạch lớn qua chỗ đặt bảo vệ có hư hỏng đầu phần tử 34 Hình 2-2 Bảo vệ q dịng điện cắt nhanh (a) Sơ đồ nguyên lý (b) Chọn dòng điện khởi động Dòng điện khởi động bảo vệ dòng điện cắt nhanh: IKđ = kat.INng.Max Trong đó: INng.Max- dịng điện ngắn mạch ngồi lớn thường tính theo ngắn mạch ba pha trực tiếp điểm N với chế độ làm việc cực đại hệ thống kat- Hệ số an toàn, thường lấy 1,2 ÷ 1,3 Bảo vệ dịng điện cắt nhanh làm việc tức thời với thời gian bé (0,1s) để tránh cho bảo vệ làm việc chọn lọc có giơng sét thiết bị chống sét tác động Bảo vệ dịng điện cắt nhanh có nhược điểm khơng bảo vệ tồn đối tượng, có ngắn mạch cuối phần tử (N 1) bảo vệ cắt nhanh không tác động, mặt khác vùng tác động bảo vệ L CN thay đổi nhiều chế độ hệ thống dạng ngắn mạch thay đổi Nhược điểm chung nguyên lý dịng điện khơng đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ lưới điện phức tạp, có nhiều nguồn cung cấp 4.2 Bảo vệ so lệch dòng điện Bảo vệ so lệch dòng điện loại bảo vệ làm việc dựa nguyên tắc so sánh trực tiếp biên độ dòng điện hai đầu phần tử bảo vệ Nếu sai lệch hai dòng điện vượt trị số cho trước bảo vệ tác động Vùng tác động bảo vệ so lệch giới hạn vị trí đặt hai tổ máy biến dòng đầu cuối phần tử bảo vệ, từ nhận tín hiệu dịng điện 35 để so sánh (hình 2-3) Sơ đồ nối phần tử hình 2-3 cịn gọi sơ đồ dịng điện tuần hồn hay dịng điện so lệch Hình 2-3 Bảo vệ so lệch dòng điện (a) Sơ đồ nguyên lý (b) Đồ thị véctơ dòng điện ngắn mạch ngồi vùng chế độ bình thường (c) Khi ngắn mạch vùng Dòng điện so lệch chạy qua rơ le: • • • • • I SL = ∆ I = I T − I T = I R Tình trạng làm việc bình thường ngắn mạch vùng bảo vệ (điểm N1) Trong trường hợp lý tưởng (các biến dịng điện khơng có sai số) ta có: • • • I S1 = I S nên • I T1 = I T • • • dịng điện vào rơ le I R = I T - I T = nên bảo vệ so lệch dòng điện khơng tác động (đồ thị véc tơ hình 2-3,b) Khi ngắn mạch vùng bảo vệ (N2) Trường hợp có hai nguồn cung cấp I S1 khác IS2 trị số góc pha, • • dòng điện thứ cấp khác ( I T ≠ I T ) dòng điện vào rơ le: • • • I R = I T1 - I T ≠ Nếu |IR| ≥ IKđR bảo vệ tác động cắt máy cắt phần tử bảo vệ Đồ thị véc tơ dịng điện hình 2-3,c Trường hợp nguồn có từ phía (SB = 0) 36 • • • • Khi I R = I T , IR ≥ IKđR bảo vệ tác động Cần ý sơ đồ bảo vệ so lệch, cuộn dây thứ cấp biến dịng điện phải nối cho bình thường ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ dịng điện qua rơ le IR = 0, ngắn mạch vùng bảo vệ dòng điện qua rơ le IR dòng điện ngắn mạch tổng IN (qua tỷ số BI) Trên thực tế, sai số máy biến dịng, đặc biệt tượng bão hồ mạch từ, nên chế độ làm việc bình thường có ngắn mạch ngồi, dịng điện phía thứ cấp hai tổ máy biến dòng BI1 BI2 khác • I R = I T - I T = IKcb Để ngăn ngừa bảo vệ so lệch làm việc không chọn lọc ảnh hưởng IKcb, thường dùng biện pháp để giảm dịng điện khơng cân dùng biến dịng bão hoà trung gian, sử dụng nguyên lý hãm bảo vệ dòng điện pha hài bậc cao (xuất trình độ mạch từ bị bão hoà) Khi sử dụng nguyên lý so lệch dòng điện để bảo vệ máy biến áp biến áp tự ngẫu, cần ý đến khả bảo vệ so lệch làm việc sai đóng máy biến áp khơng tải Tuỳ thuộc thời điểm đóng máy cắt nối máy biến áp không tải với nguồn điện mà trị số ban đầu (xung kích) dịng điện từ hố máy biến áp đạt trị số lớn gấp nhiều lần dòng điện định mức máy biến áp Trường hợp xấu (Iµ lớn nhất) xảy đóng máy cắt điện vào thời điểm điện áp nguồn có trị số tức thời qua điểm Khi q trình q độ chấm dứt, dịng điện từ hố (Iµ) trở lại trị số bình thường (khoảng vài phần trăm dòng điện định mức) Do dòng điện từ hố chạy phía cuộn dây máy biến áp nối với nguồn máy biến áp chế độ khơng tải nên dịng điện cuộn dây bên không Bảo vệ so lệch máy biến áp tác động nhầm (lúc tương đương với trường hợp ngắn mạch máy biến áp có nguồn cung cấp từ phía) Để phân biệt trường hợp đóng máy biến áp khơng tải với trường hợp ngắn mạch máy biến áp, người ta dựa vào tính chất dịng điện từ hố xung kích dòng điện ngắn mạch máy biến áp Qua phân tích sóng hài hai dịng điện ta thấy: Dịng điện từ hố xung kích chứa phần lớn hài bậc hai (khoảng 70% so với hài bản) đạt trị số cực đại đến khoảng 30% trị số dịng cố Do sử dụng hãm bổ sung hài bậc hai (f2 = 100Hz) dòng điện độ đưa vào bảo vệ so lệch cho máy biến áp Sơ đồ nguyên lý hình 2-4 Trong sơ đồ dùng ba biến dịng phụ: • • • BILV để lấy dòng điện làm việc (hay dòng điện so lệch I SL = I T - I T ) • • • BIH để lấy dòng điện hãm ( I H = I T + I T ) BIL để lọc hài bậc hai dòng điện so lệch đưa vào hãm bổ sung so sánh pha 37 Nguyên lý hãm bổ sung hài bậc hai sử dụng để chế tạo rơ le bảo vệ máy biến áp Hình 2-4 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm bổ sung dịng điện hài bậc hai dùng cho bảo vệ máy biến áp hai dây quấn • jX trởAB(khoảng cách) (b) • UA ZABtổng =RAB+jX (a) 4.3 Bảo vệ Z Atrên = •hệ thống tải điện Nguyên lý đo tổng trở dùng để phát cố A phát điện bị N đồngBbộ hay thiếu (mất) kích thích I A máy B ~ Đối với • I hệ thống truyền tải, tổng trở đo chỗ •đặt bảo vệ I U A U việc bình thường chế độ làm (bằng thương số điện áp chỗ đặt=bảo vệ Z A R • qđ Z< dịng điện I A maxđộ BU phụ tải) phải cao nhiều so với tổng trở đo chế φ > N’ cố Ngoài ra, nhiều trường hợp tổng trở mạch vòng cố thường tỷ lệ R Z =R +jX AN từ A với khoảngANcách chỗ đặt bảo vệ đến chỗ ngắn mạch φ