HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN I Giới thiệu chung thành phần thuộc hệ thống bảo vệ 1 Phần tử bảo vệ Máy biến dòng điện .1 Máy biến điện áp Relay bảo vệ Relay khóa (relay lockout, relay 86) 6 Hệ thống máy cắt 7 Các thiết bị phụ trợ cho thử nghiệm relay II Các kiến thức điện ba pha .8 Các định luật cần nắm Điên áp ba pha .8 III Chức relay bảo vệ .9 Chức bảo vệ dòng điện có thời gian Chức bảo vệ dòng cắt nhanh 11 Chức bảo vệ dịng điện thứ tự khơng 11 Chức bảo vệ q dịng có hướng 11 Bảo vệ so lệch 12 Bảo vệ so lệch tổng trở cao .15 Bảo vệ khoảng cách 16 IV Chức bảo vệ cho phần tử bảo vệ 20 Bảo vệ máy biến áp 20 Bảo vệ 27 Bảo vệ phát tuyến 28 V Hệ thống relay bảo vệ trạm nhà máy Hàm Thuận 31 Bảo vệ máy biến áp 1T, 2T 31 Bảo vệ máy biến áp 3T 32 Bảo vệ phát tuyến 33 Bảo vệ 34 DHD Page HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN I - Giới thiệu chung thành phần thuộc hệ thống bảo vệ Phần tử bảo vệ Phát tuyến Thanh Máy biến áp Máy biến dòng điện Thường gọi : BI, CT, TI - Kí hiệu vẽ: - - Nhiệm vụ:  Biến đổi dòng điện sơ cấp thành thứ cấp ( thường 5A 1A)  Cách ly mạch sơ cấp thứ cấp ( dùng đo lường bảo vệ)  Tạo phối hợp dòng điện pha ( vd: cộng dòng điện 3pha) Nguyên lý hoạt động: - Sơ đồ thay thế: - Đặc tính từ hóa : DHD Page HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN -  Điểm gập Vk: Là điểm đường cong từ hóa Từ để tăng điện áp lên 10% -> cần tăng dịng từ hóa 50%-> vùng bão hòa mối quan hệ điện áp dịng điện khơng cịn tuyến tính Từ dựa vào đặc tính từ hóa ta xác định vùng làm việc bão hòa CT Hiện tượng hở mạch thứ cấp bão hòa mạch từ -  Qua sơ đồ ta thấy toàn dịng điện sơ cấp dùng để từ hóa mạch từ -> tổn thất công suất lõi thép lớn -> phát nóng lõi thép cuộn dây->có thể làm cháy cách điện  Mặt khác dịng từ hóa lớn dẫn đến lõi thép bị bão hòa, sức điện động cuộn thứ cấp có dạng nhọn đầu có giá trị lớn gây nguy hiểm cho người thiết bị  Do q trình vận hành sửa chữa, tuyệt đối không để hở mạch thứ cấp CT  Cũng trình CT bão hịa -> dịng sơ cấp tang cao -> dịng thứ cấp có dạng xung nhọn, dịng hiệu dụng nhỏ Giải thích thơng số ghi biến dòng: DHD Page HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN - Một số kiểu CT: CT vòng xuyến DHD Page HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN CT có bồn dầu phía CT có bồn dầu phía DHD Page HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN Máy biến điện áp - Thường gọi : BU, PT, VT - - - - Kí hiệu vẽ: Nhiệm vụ:  Biến đổi tỉ lệ điện áp từ sơ cấp sang thứ cấp theo tiểu chuẩn ( thường 100V 110V)  Cách ly mạch sơ cấp với mạch thứ cấp (dùng đo lường bảo vệ) Điện áp danh định sơ cấp thứ cấp  BU trời thường sử dụng điện áp pha: điện áp danh định cuộn sơ cấp điện áp danh định lưới điện  BU dùng cho đo lường phạm vi điện áp làm việc từ 80-120% điện áp danh định  BU dùng cho bảo vệ từ 0,05->1,5 1,9 lần điện áp danh định BU kiểu tụ phân áp (CVT) Sơ đồ thay sau: Thường dùng cho hệ thống điện áp cao nhằm giảm kích thước, chi phí sản xuất Thường dùng kết hợp với hệ thống thông tin tải ba PLC Một số hình ảnh BU: DHD Page HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN Relay bảo vệ Là thiết bị quan trọng hệ thống bảo vệ chủ yếu dùng relay kỹ thuật số cho hệ thống bảo vệ Nó chứa tất chức bảo vệ , tùy thuộc vào phần tử bảo vệ ta có chức khác cài đặt cho relay bảo vệ để tạo thành hệ thống bảo vệ cho phần tử Relay khóa (relay lockout, relay 86) Relay khóa sử dụng để trip máy cắt cho chức bảo vệ khơng tham gia đóng lặp lại Relay khóa có hai cuộn dây( cuộn trip, cuộn reset) Khi relay khóa tác động giữ cố định tiếp điểm đầu ra, nhả relay reset DHD Page HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN Hệ thống máy cắt Có nhiệm vụ cô lập cố nhận lệnh trip từ relay Các thiết bị phụ trợ cho thử nghiệm relay - Các terminal test: thường dùng để nối với tiếp điểm trip relay với mạch trip máy cắt dùng cho mạch CT, PT mục đích thuận lợi cho q trình lập, sửa chữa, thử nghiệm hệ thống relay bảo vệ Terminal test dùng cho mục đích lập mạch trip Terminal test dùng cho việc thử ngiệm DHD Page HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN - Một số hệ thống thống lại sử dụng testblock thay cho terminal test Đi kèm với testblock testplug II Các kiến thức điện ba pha Các định luật cần nắm - Định luật Kirchoff  Tổng dòng điện vào nút (đối tượng) khơng  Tổng điện áp vịng kín khơng - Định luật Ohm  U=IxZ  Z = U/I Điên áp ba pha - Hệ thống điện ba pha cân - Hệ thống điện ba pha cân DHD Page HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN Phương trình mối liên hệ điện áp III Chức relay bảo vệ Chức bảo vệ q dịng điện có thời gian - Ký hiệu : I> 51 Bảo vệ làm việc giá trị dòng điện tăng cao giá trị cài đặt (Ikđ) Đặc tính thời gian độc lập: relay khởi động thời gian tác động khơng phụ thuộc vào độ lớn dịng điện bảo vệ DHD Page HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN IV Chức bảo vệ cho phần tử bảo vệ Bảo vệ máy biến áp Các chức thường cài đặt cho bảo vệ máy biến áp: 87T, 87N,64B, 49, 50/51, 50/51N, 24, FR Các bảo vệ không điện bảo vệ nhiệt máy biến áp, relay (96), đồng hồ thị mức dầu… - Khảo sát cố chế độ bất thường máy biến áp:  Các cố:  Phóng điện sứ xuyên  Sự cố pha – pha, pha – đất cuộn dây cao áp hạ áp  Sự xâm ẩm nước vào dầu cách điện  Sét đánh lan truyền vào trạm làm hỏng cách điện cuộn dây  Sự cố vòng dây cuộn dây  Chế độ bất thường:  Quá tải  Mức dầu tăng cao giảm thấp  Hỏng chuyển đổi đầu phân áp  Lõi từ bị từ thông Bảo vệ so lệch 87T: DHD Page 20 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN - Sử dụng bảo vệ so lệch có hãm Dùng làm bảo vệ cho máy biến áp Phạm vi bảo vệ giới hạn vị trí đặt CT - Các ảnh hưởng đến bảo vệ cần lưu ý  Tổ đấu dây máy biến áp:  Máy biến áp tổ đấu dây hai phía khác ->dịng điện phía bị lệch pha  Sự lệch pha dịng điện phía gây dịng điện so lệch, relay đại có đưa thuật tốn để bù góc pha  Hiệu chỉnh tỷ số biến dòng:  Do CT phía có tỷ số biến khác nhau, giá trị nhị thứ khác Dẫn tới phát sinh dòng điện so lệch  Các relay đại tự động tính tốn để bù tỷ số biến áp  Hãm bảo vệ đóng máy biến áp khơng tải:  Khi đóng xung kích máy biến áp, dịng từ hóa lõi thép tăng cao Dịng từ hóa ln có chứa thành phần sóng hài bậc  Dạng sóng hài bậc đặc trưng dịng từ hóa xung kích, nên sử dụng làm thành phần hãm sóng hài  Tuy nhiên hãm sóng hài dùng cho bảo vệ 87T, để bảo vệ cho q trình đóng xung kích, tránh tường dịng xung kích lớn dẫn đến nguy hiểm cho máy biến áp người ta cài đặt chức so lệch khác gọi “Quick diff”, chức không bị block sóng hài bậc Bảo vệ so lệch thứ tự không(87N): - Các cố gần điểm trung tính, dịng cố thường bé - Các bảo vệ thứ tự khơng (50&51N) hoạt động khơng cịn xác - Do người ta thiết kế bảo vệ so lệch thứ tự không để bảo vệ trường hợp có ưu điểm độ nhạy cao DHD Page 21 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN Bảo vệ chống chạm đất phía trung tính cách đất (64B) - Cuộn dây có trung tính cách điện, xảy cố chạm pha – đất Dịng điện thứ tự khơng nhỏ -> relay bảo vệ q dịng khơng thể hoạt động - Để phát cố chạm đất sử dụng điện áp thứ tự không 3U0: - Điện áp tứ tự không đo cuộn tam giác hở PT Khi hoạt động bình thường ba pha đối xứng nên tổng điện áp khơng, điện áp đầu PT không Khi xảy cố pha – đất làm lệch pha điện áp dẫn đến xuất điện áp thứ tự không -> relay hoạt động theo nguyên lý điện áp thứ tự không Bảo vệ chống từ thông lõi thép (24) DHD Page 22 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN - - Chức q từ thơng hay cịn gọi q kích từ dùng để bảo vệ từ thông lõi thép Nguyên nhân:  Điện áp hệ thống bị tăng cao  Tần số hệ thống bị giảm thấp Hiện tượng từ thông: lõi từ mang thêm từ thơng -> từ thơng móc vịng qua kết cấu kim loại lân cận -> gây tượng phát nóng Phương thức bảo vệ:  Giám sát tỉ số V/f  Bảo vệ có trễ khoảng thời gian, từ thông tức thời không gây nguy hại không cần phải cắt tức thời Bảo vệ tải (49): - Nguyên lý tác động gần giống với chức dòng, nhiên giá trị tác động thường nhỏ nhiều thời gian tác động lớn - Thông thường người ta sử dụng chức để báo alarm, nhằm cho người vận hành biết tình trạng tải máy biến áp để có phương hướng giải Chức dòng 50/51 Hoạt động theo giá trị dòng cài đặt, có phối hợp bảo vệ với chức hệ thống bảo vệ lưới điện Chức dòng chạm đất 50/51N DHD Page 23 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN Hoạt động theo giá trị dòng cài đặt, có phối hợp bảo vệ với chức hệ thống bảo vệ lưới điện Bảo vệ lỗi máy cắt (50BF) Bảo vệ hoạt động có tín hiệu kích hoạt bảo vệ từ bảo vệ (87;50/51;50/51N) Sự cố trì mà máy cắt khơng mở Bảo vệ gửi tín hiệu trip đến máy cắt có liên quan nhằm cô lập cố khỏi hệ thống Các bảo vệ không điện  Reley 96  Thường gọi relay (Buchholz)  Để chống cố bên thùng dầu, kể cố điện dầu là: ngắn mạch pha, chập số vòng cuộn dây, chập pha gần điểm trung tính hay điểm nối hai pha cuộn tam giác Các cố dầu xảy là: phát sinh khí dầu, dầu thùng dầu bị xì chảy ngồi  Có cấu tạo gồm hai tổ hợp phao nằm lơ lửng dầu:  Thường lắp đặt ống nối bồn dầu phụ thùng dầu máy biến áp DHD Page 24 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN  Trong trường hợp tải: nhiệt độ máy biến áp tăng cao ->sinh khí dầu, khí tích tụ dần lên phần nắp relay hơi, đẩy mức dầu relay xuống làm tác động tiếp điểm cấp  Trong trường hợp cố: chạm chập vịng dây, phóng điện cục bộ, q dịng…khí sinh nhiều có chiều hướng lên, xô đẩy vào phao làm tác động cấp  Relay nhiệt nhiệt độ dầu:  Bộ hiển thị nhiệt độ dầu cảm biến thị nhiệt độ cực đại dầu máy biến vận hành Qua đưa tín hiệu cảnh báo điều khiển tự động hệ thống làm mát DHD Chú thích: 1: vỏ 2: nắp 3: mặt đồng hồ 4: kim thị 5: kim thị nhiệt độ cực đại 6: vít chỉnh công tắc 7: kẻ vạch Page 25 8: thiết bị reset kim thị cực đại : silica-gel 10: hộp đấu nối 12: ống dẫn 13: bóng cảm biến Hình 12: Cấu tạo thị nhiệt độ dầu MBT HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN  Khi nhiệt độ dầu tăng -> nhiệt độ cảm biến tăng-> áp suất chất lỏng cảm biến dây nối tăng-> Sự thay đổi truyền đến ống thị để chuyển đổi thay đổi Và khuyếch đại lên để xoay kim thị vận hành công tắc nhờ kim thị giá trị cài đặt Kim thị giá trị cực đại dầu di chuyển với kim thị nhiệt độ thực dầu nhiệt độ tăng đứng lại nhiệt độ dầu giảm xuống để thể nhiệt độ cực đại dầu cho dù nhiệt độ dầu giảm  Relay nhiệt nhiệt độ cuộn dây  Bộ hiển thị nhiệt độ cuộn dây sử dụng để hiển thị nhiệt độ cực đại cuộn dây  Vì việc đo nhiệt độ trực tiếp cuộn dây khó khăn nên sử dụng phương pháp đo gián nguyên lý sau: ống (31,32) co giãn áp lực hệ thống áp lực (gồm cảm biến (13), ống mao dẫn (12), ống chứa chất lỏng (30), ống co giãn (31,32)) thay đổi thông qua thay đổi nhiệt độ chất lỏng Sự thay đổi tác động công tắc hiển thị nhiệt độ thơng qua cấu tay địn  Cảm biến gắn đỉnh thùng dầu để đo nhiệt độ cực đại dầu máy biến Mặt khác dòng điện chạy cuộn dây máy biến đưa qua sấy (29) thơng qua biến dịng (24) Bộ sấy mơ độ tăng nhiệt độ cuộn dây mức tương ứng với nhiệt độ cực đại DHD Page 26 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN dầu Vì thị nhiệt độ thị nhiệt độ cực đại cuộn dây mà nhiệt độ dầu cực đại 12 Bảo vệ  Thanh góp kết nối nhiều phần tử:  Hệ thống bảo vệ có vai trị quan trọng  Thời gian tác động ngắn bảo đảm ổn định hệ thống  Relay bảo vệ phải có độ tin cậy an tồn cao  Sử dụng ngun lý dự phịng, tín hiệu trip kiểm tra qua nhiều khâu  Số lượng ngăn lộ lớn->số lượng tín hiệu, dây dẫn lớn, phải có sơ chế chơng tác động nhầm hư hỏng mạch dòng  Dễ gặp tượng bão hòa  Phải tự động chuyển đổi làm việc phương thức vận hành thay đổi Bởi ngăn lộ nối tới hai góp  Bảo vệ bảo vệ so lệch (87B) 13 Bảo vệ phát tuyến  Chức thường cài đặt 87L, 21, 21N, 67/67N, 50/51, 50/51N, 25/79 Chức bảo vệ so lệch đường dây (87L)  Sử dụng ngun lý bảo vệ so lệch có hãm Dịng điện so lệch dịng hãm tích hợp tùy theo hãng chế tạo, nhiên thường dựa theo nguyên tắc chung DHD Page 27 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN  Đường dây có chiều dài lớn nên phải dùng kênh truyền tín hiệu để gửi tín hiệu dịng cách phía Chức bảo vệ 21/21N  Nguyên lý : coi phần III  Bảo vệ khoảng cách vùng bảo vệ 80-90% đường dây, với cố từ 80%-100% rơi vào vùng Mong muốn bảo vệ làm việc bảo vệ tốt với đoạn đường dây nên người ta đưa giải pháp phối hợp liên động bảo vệ relay khoảng cách  Có nhiều phương pháp khác nhau:  Zone Extension Scheme ( mở rộng vùng 1) o Z1 cài đặt khoảng từ 80-90%, Z1X từ 120% o Z1X bị block đóng lặp lại o Khi cố xảy relay trip, khởi động đóng lặp lại, Z1X bị block Nếu đóng lặp lại thành cơng, mở lại Z1X không thành công trip theo Z1, Z2  Transfer tripping schemes o Direct Under-reach Transfer Tripping scheme(DUTT) DHD Page 28 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN Sự cố vùng tác động gửi tín hiệu cắt tới đầu đối diện Đầu đối diện nhận tín hiệu cắt tức thời Dễ xảy tác động nhầm, nên không phổ biến o Permissive Under-reach Transfer Tripping Scheme (PUTT) Phương pháp DUTT dễ tác động nhầm Để đảm bảo yêu cầu cần thêm vùng khởi động o Permissive Over-Reach Transfer Tripping Scheme(POTT) Chỉnh định để bảo vệ bao trùm đường dây Relay khởi động gửi tín hiệu cho phép tới đầu đối diện Chỉ cắt khởi động, có tín hiệu cho phép từ đầu đối diện DHD Page 29 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN Chức 25/79  Sử dụng để đóng lặp lại đường dây bị cố  Có kiểm tra hịa đồng trước đóng lặp lại V Giới thiệu sơ đồ hệ thống relay bảo vệ trạm nhà máy Hàm Thuận Bảo vệ máy biến áp 1T, 2T - Hiện 1T sử dụng relay P630 hãng Shneider sản xuất, 2T sử dụng relay D2G17F-H101 tập đoàn TOSHIBA sản xuất - Sơ đồ bảo vệ nối hình bên DHD Page 30 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN 14 Bảo vệ máy biến áp 3T - Sử dụng relay GRT 100 hãng TOSHIBA cung cấp - Sơ đồ bảo vệ hình bên DHD Page 31 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN 15 Bảo vệ phát tuyến - Relay GRZ100 hãng TOSHIBA sản xuất sử dụng cho phát tuyến Ngoài với phát tuyến 271 thiết kế thêm với relay D2L cho chức bảo vệ so lệch đường dây - Sơ đồ bảo vệ hình bên DHD Page 32 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN 16 Bảo vệ - Hiện sử dụng relay D2B hãng TOSHIBA sản xuất - Sơ đồ bảo vệ nối hình bên DHD Page 33 HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN DHD Page 34 ... cho phần tử Relay khóa (relay lockout, relay 86) Relay khóa sử dụng để trip máy cắt cho chức bảo vệ không tham gia đóng lặp lại Relay khóa có hai cuộn dây( cuộn trip, cuộn reset) Khi relay khóa... ĐIỆN Relay bảo vệ Là thiết bị quan trọng hệ thống bảo vệ chủ yếu dùng relay kỹ thuật số cho hệ thống bảo vệ Nó chứa tất chức bảo vệ , tùy thuộc vào phần tử bảo vệ ta có chức khác cài đặt cho relay. .. định tiếp điểm đầu ra, nhả relay reset DHD Page HỆ THỐNG BẢO VỆ TRẠM ĐIỆN Hệ thống máy cắt Có nhiệm vụ lập cố nhận lệnh trip từ relay Các thiết bị phụ trợ cho thử nghiệm relay - Các terminal test: