Hệ thống điện - Bảo vệ rơle trong hệ thống điện

hoặc sự cố ngoài Chế độ sự cố trong vùng Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 85 Bảo vệ so lệch có hãm 100% (I1+I2) I1 100% (I1+I2) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Hệ số hãm có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng dây cuộn w5. Isl Ih=Kh* (I1+I2) I2 Isl Ih=Kh* (I1+I2) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Rơle cơ: hệ số hãm là cố định – Rơle số: thay đổi 86 Bảo vệ so lệch có hãm Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Rơle minh họa 87 Bảo vệ so lệch có hãm Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Rơle so lệch RQ4, sản xuất bởi hãng AEG giai đoạn 1950÷1960 Rơle so lệch sử dụng đĩa quay (loại 1 pha) Nguyên lý bảo vệ tổng trở thấp Z< Chương 04 88 (bảo vệ khoảng cách) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 của đường dây đã cài đặt trong rơle thì rơle sẽ tác động  rơle tổng trở thấp Z< (hoặc 21) 89 Nguyên lý hoạt động Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Giá trị tổng trở mà rơle xác định được chỉ là một giá trị giả tưởng.
Do tổng trở gồm hai thành phần R & X, nên để thuận tiện sẽ sử dụng mặt phẳng tổng trở để biểu diễn sự làm việc của bảo vệ khoảng cách Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Xét sơ đồ đơn giản: Tính toán tổng trở rơle đo được trong các chế độ 90 Nguyên lý hoạt động Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Bình thường: ZR(bt)=ZD+Zphụ tải ≥ ZD R jX 100%ZD ZD Zpt ZD+Zpt Điểm làm việc lúc bình thường Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Xét sơ đồ đơn giản: Tính toán tổng trở rơle đo được trong các chế độ 91 Nguyên lý hoạt động Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 R jX 50%ZD ZD Zpt ZD+Zpt Điểm làm việc lúc bình thường Điểm làm việc khi sự cố Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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 92 Nguyên lý hoạt động jX Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Đặc tính tác động là một đường thẳng R 50%ZD ZD Zpt ZD+Zpt Điểm làm việc lúc bình thường Điểm làm việc khi sự cố Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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 ý mở rộng đặc tính tác động về cả hai phía của 93 Nguyên lý hoạt động Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN đường dây  trở thành vùng tác động. 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 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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 94 Nguyên lý hoạt động Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN ZD Bảo vệ các đường dây tải điện Chương 06 95 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Với các đường dây cao áp (lưới truyền tải)
Bảo vệ chính: bảo vệ so lệch dòng điện, bảo vệ khoảng cách
Bảo vệ dự phòng: bảo vệ quá dòng
Với các đường dây trung áp (lưới phân phối)
Thường sử dụng các bảo vệ quá dòng (lý do kinh tế) 96 Các loại bảo vệ áp dụng Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Các bảo vệ đường dây thường được trang bị thêm chức năng tự đóng lại (79) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Đường dây có chiều dài lớn  phải dùng kênh truyền để gửi tín hiệu dòng điện giữa các phía. 97 Bảo vệ so lệch dọc đường dây Đường dây 2 nguồn cấp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Đường dây rẽ nhánh Kênh truyền có thể kết nối theo mạch vòng tăng tính dự phòng – Đường nét đứt Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Hai loại bảo vệ so lệch dòng điện
Tổ hợp dòng điện 3 pha theo tỷ lệ một tín hiệu  so sánh các tín hiệu này của hai phía.  Độ nhạy bị thay đổi theo dạng sự cố  Lựa chọn tỷ số theo từng điều kiện cụ thể 98 Đặc điểm Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Lấy mẫu dòng điện của cả 3 pha  chuyển thành tín hiệu số  chuyến đến so sánh cùng với đầu đối diện.  Kênh truyền chủ yếu là cáp quang (PLC không đảm bảo đủ băng thông) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Sơ đồ tuần hoàn dòng điện 99 Nguyên lý bảo vệ so lệch với kênh truyền tin Cuộn hãm Cuộn so lệch Rơle so lệch Đường dây cần bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Bình thường: dòng điện chạy tuần hoàn qua kênh truyền tin
Đặc điểm:  Hở mạch kênh truyền: tác ộ g nhầm  Ngắn mạch kênh truyền: khóa, không tác động nhầm Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Sơ đồ cân bằng điện áp 100 Nguyên lý bảo vệ so lệch với kênh truyền tin Cuộn hãm Cuộn so lệch Rơle so lệch Đường dây cần bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Bình thường: dòng điện không chạy qua kênh truyền tin
Đặc điểm:  Hở mạch kênh truyền: khóa, không tác động nhầm  Ngắn mạch kênh truyền: tác động nhầm Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN jX ZD ZD+Zpt Điểm làm việc lúc bình Đặc tính làm việc của rơle khoảng cách
Đặc tính làm việc của BVKC: là một miền tác động 101 Bảo vệ khoảng cách (BVKC) jX ZD ZD+Zpt Điểm làm việc lúc bình Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN R thường
Giá trị chỉnh định:
Do sai số của phép đo nên vùng tác động không thể đặt bao trùm toàn bộ đường dây
Thường đặt bao trùm 80÷85% chiều dài đường dây Điểm sự cố rơi vào vùng tác động R thường Lý thuyết Cài đặt thực tế Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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 102 Bảo vệ khoảng cách Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN ZD Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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 103 Bảo vệ khoảng cách Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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 104 Bảo vệ khoảng cách Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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. 105 Bảo vệ khoảng cách Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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. 106 Bảo vệ khoảng cách Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Thời gian tác động của vùng III được phối hợp với thời gian tác động vùng II. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Minh họa 107 Bảo vệ khoảng cách 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 3 A B C D Vùng III Vùng I – Bảo vệ 1 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Thanh góp B Thanh góp A Vùng I t = 0 giây Tổng trở đường dây Vùng II t = ∆t giây t = 2∆t giây Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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, 108 Bảo vệ khoảng cách Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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 Vùng 3 Vùng tải Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Các yếu tố ảnh hưởng đến BVKC
Ảnh hưởng của tải- Cách xử lý
Vùng 3 mở rộng có giới hạn
Sử dụng các đặc tính đa giác 109 Bảo vệ khoảng cách Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Bị ảnh hưởng chồng lấn tải Không bị ảnh hưởng chồng lấn tải Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Các yếu tố ảnh hưởng đến BVKC
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 110 Bảo vệ khoảng cách Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN R jX ZD Zpt ZD+Zpt Điểm làm việc lúc bình thường Điểm làm việc khi sự cố Rhq=0 R jX ZD Zpt ZD+Zpt Điểm làm việc khi sự cố nằm ngoài vùng tác động Rhq>0 Rhq Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Các yếu tố ảnh hưởng đến BVKC
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 111 Bảo vệ khoảng cách jX jX Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN R ZD Zpt ZD+Zpt Điểm làm việc khi sự cố nằm ngoài vùng tác động Đặc tính MHO Rhq R ZD Zpt ZD+Zpt Điểm làm việc khi sự cố nằm trong vùng tác động Đặc tính tứ giác Rhq Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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) 112 Phối hợp sự làm việc của các BVKC A BN1N2 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Khắc phục: thực hiện liên động giữa các BVKC thông qua kênh truyền HT1 10÷15% HT2 10÷15% Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Phương thức phối hợp
Mở rộng vùng 1
Truyền tín hiệu cho phép cắt  Truyền tín hiệu cắt trực tiếp  Truyền tín hiệu cho phép cắt với vùng 1 không mở rộng  Truyền tín hiệu cho phép cắt với vùng tác động mở rộng 113 Phối hợp sự làm việc của các BVKC Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Truyền tín hiệu khóa  Truyền tín hiệu cắt trực tiếp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Ví dụ phương thức truyền tín hiệu cho phép không mở rộng vùng 1: 114 Phối hợp sự làm việc của các BVKC o Khi vùng 1 khởi động o Cắt máy cắt tại chỗ o Truyền tín hiệu cho phép tới Gửi tín hiệu đi Cắt máy cắt Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN đầu đối diện o Tại đầu đối diện, bảo vệ sẽ tác động tức thời khi: o Đã khởi động o Nhận được tín hiệu cho phép của đầu đối diện o Sơ đồ chỉ yêu cầu một kênh truyền duy nhất do chỉ có một Vùng 1 cần gửi tín hiệu qua kênh truyền Tín hiệu đến từ đầu đối diện Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Ví dụ dựa theo khuyên cáo của hãng SIEMENS
Lưới hình tia (lưới phân phối) 115 Các phương thức bảo vệ cơ bản o Bảo vệ chính là bảo vệ quá dòng (51&51N) o Kèm theo chức năng tự đóng lại (79) Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46): Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN o tăng độ nhạy với các sự cố không đối xứng. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Ví dụ dựa theo khuyên cáo của hãng SIEMENS
Đường dây song song 116 Các phương thức bảo vệ cơ bản o Bảo vệ chính là bảo vệ quá dòng (51&51N) o Chức năng bảo vệ chống quá tải (49) Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46): Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN o tăng độ nhạy với các sự cố không đối xứng. o Sử dụng bảo vệ quá dòng loại có hướng (67&67N) do dòng công suất khi ngắn mạch có thể chạy theo cả hai chiều Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Ví dụ dựa theo khuyên cáo của hãng SIEMENS
Đường dây truyền tải 117 Các phương thức bảo vệ cơ bản Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN o Bảo vệ chính là bảo vệ khoảng cách (21&21N) có liên động o Bảo vệ dự phòng là các bảo vệ quá dòng Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Ví dụ
Đường dây truyền tải
Có đường truyền tin băng thông rộng 118 Các phương thức bảo vệ cơ bản Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN o Gồm hai bộ bảo vệ chính o Bảo vệ so lệch dọc (87L) o Bảo vệ khoảng cách (21&21N) có liên động o Có thể sử dụng bảo vệ quá dòng làm dự phòng Bảo vệ các máy biến áp lực Chương 07 119 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Phóng điện sứ xuyên
Sự cố pha-pha, pha-đất đối với cuộn dây cao và hạ áp
Sự cố giữa các vòng dây trên cùng cuộn dây.
Sự xâm ẩm của hơi nước vào dầu cách điện cũng là một yếu tố gây nên sự cố. Với các máy biến áp lớn nối tới đường dây truyền tải thì khi có 120 Các loại sự cố Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
sét đánh vào đường dây, sóng với độ dốc đầu sóng lớn sẽ đi vào trong máy biến áp và có thể gây thủng cách điện ở cuối cuộn dâ máy biến áp. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Sự cố 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).
Khi mới xảy ra sự cố thì chỉ một số ít vòng dây bị ảnh hưởng, nhưng nếu không loại trừ nhanh thì có thể gây sự cố lan tràn.
Sự cố lõi từ: các trường hợp sự cố với dòng điện lớn có thể gây 121 Các loại sự cố Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN xô lệch lõi từ, và làm tăng độ lớn dòng điện xoáy, gây phát nhiệt và có thể dẫn tới sự cố lớn hơn.
Sự cố thùng dầu chính máy biến áp: có thể xảy ra hiện tượng rò rỉ dầu làm mức dầu bị hạ thấp gây ngu hiểm cho cách điện và làm mát máy biến áp.
Hỏng bộ chuyển đổi đầu phân áp (OLTC) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Dòng từ hóa khi đóng không tải
Khi đóng máy biến áp không tải có thể xuất hiện dòng từ hóa, quá từ thông lõi thép hoặc khi bão hòa BI...đều làm tăng dòng so lệch và bảo vệ có thể sẽ tác động.
Từ thông trong lõi từ có thể tăng tới 280% lần tùy theo:
Điện áp tại thời điểm đóng điện (đi qua 0) 122 Các loại sự cố Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Từ dư trong lõi thừ thì từ thông
Thiết kế của máy biến áp
Số lượng máy biến áp làm việc song song
Với giá trị tăng vọt lõi từ chắc chắn sẽ bị bão hòa  dòng điện bị méo dạng sóng trầm trọng
Dòng điện này gọi là dòng điện từ hóa xung kích khi đóng máy biến áp. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Dòng từ hóa khi đóng không tải
Hình dạng dòng điện từ hóa xung kích khi đóng máy biến áp 123 Các loại sự cố Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Thành phần sòng hài: dòng điện từ hóa xung kích chứa chủ yếu là thành phần sóng hài bậc 2 và bậc 3  sử dụng để hãmbảo vệ khi đóng máy biến áp không tải. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 124 Các loại bảo vệ 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 dây Bảo vệ so lệch Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Rơle khí (Buchholz) Sự cố lõi từ Bảo vệ so lệch Rơle khí (Buchholz) Sự cố thùng dầu máy biến áp Bảo vệ so lệch Rơle khí (Buchholz) 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 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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
Các ảnh hưởng cần lưu ý:
Tổ đấu dây máy biến áp
Loại bỏ thành phần dòng điện TTK 125 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Hiệu chỉnh tỷ số biến dòng
Lựa chọn hệ số hãm trong các tình trạng làm việc
Hãm bảo vệ khi đóng máy biến áp không tải
Hiện tượng quá từ thông Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Ảnh hưởng của tổ đấu dây máy biến áp
MBA tổ đấu dây hai phía khác nhau  dòng điện các phía bị lệch góc 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 sánh phải trùng pha  khi xảy ra lệch pha  có dòng cân bằng chạy 126 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN qua  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). Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Loại bỏ thành phần dòng điện TTK
Sự cố chạm đất ngoài vùng
Nếu không loại bỏ: tác động nhầm 127 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Dòng qua rơle lớn hơn 0 Rơle có thể tác động nhầm BI trung gian không có cuộn tam giác Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Loại bỏ thành phần dòng điện TTK
Sử dụng BI trung gian có cuộn tam giác: loại trừ thành phần I0 chạy vào bảo vệ 128 Các loại bảo vệ máy biến áp BI trung gian có cuộn tam giác Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Dòng qua rơle bằng 0 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Hiệu chỉnh tỷ số biến dòng
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 129 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Hiệu chỉnh tỷ số biến dòng
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 130 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Rơle so lệch Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Hiệu chỉnh tỷ số biến dòng
Chọn BI trung gian
BI đấu tam giác thì dòng pha & dòng dây khác nhau 131 Các loại bảo vệ máy biến áp 1 2 2 1 w 3 3,813 3 2,202 3,06 w 0,719 0,719 i i = = = = Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Hiệu chỉnh tỷ số biến dòng
Chọn BI trung gian 132 Các loại bảo vệ máy biến áp 1 2 2 1 w 3 3,813 3 2,202 3,06 w 0,719 0,719 i i = = = = Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Bảo vệ chống chạm đất hạn chế 87N (Restricted Earth Fault – REF)
Bảo vệ quá dòng TTK (50N & 51N) có thể không đủ độ nhạy để bảo vệ cho cuộn dây máy biến áp – Sự cố tại điểm gần trung tính cuộn dây đấu hình sao, nối đất qua tổng trở: dòng sự cố rất bé.
Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (87N): so lệch TTK
Phạm vi bảo vệ: các cuộn dây đấu hình sao có trung tính nối đất 133 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN (phạm vi bảo vệ bị hạn chế). Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Bảo vệ chống chạm đất hạn chế 87N (Restricted Earth Fault – REF)
Bảo vệ có thể là dạng so lệch tổng trở cao hoặc so lệch có hãm
Có độ nhạy cao vì dòng khởi động có thể đặt thấp
Dòng điện đưa vào rơle là toàn bộ dòng sự cố chứ không chỉ là một thành phần đã được biến đổi qua tỷ số biến chạy trên phía cao áp (tỷ số biến lúc này là tỷ số giữa số vòng dây cuộn cao áp & 134 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN số vòng dây bị sự cố bên cuộn hạ áp). Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Dòng từ hóa xung kích khi đóng máy biến áp không tải
Bảo vệ sẽ tác động nhầm khi đóng máy biến áp không tải 135 Các loại bảo vệ máy biến áp Hài bậc 2 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Với rơle cơ: cho bảo vệ làm việc với thời gian trễ  không tin cậy do lúc đóng máy biến áp có thể gặp sự cố. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Dòng từ hóa xung kích khi đóng máy biến áp không tải
Rơle số: hãm theo sóng hài bậc 2
Lý do dùng sóng hài bậc 2 (bậc chẵn): 136 Các loại bảo vệ máy biến áp Hài bậc 2 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Dòng từ hóa xung kích (quá độ) luôn chứa thành phần sóng hài bậc 2
Dòng sự cố không chứa thành phần sóng hài bậc 2 và các sóng hài bậc chẵn
Dòng từ hóa ở chế độ xác lập có thể bị méo sóng do lõi từ bão hòa, tuy nhiên dòng này cũng không chứa các thành phần sóng hài bậc chẵn.
Sóng hài bậc 2: đặc trưng riêng biệt của dòng từ hóa xung kích  sử dụng thành phần sóng hài bậc 2 này để tự động hãm bảo vệ so lệch khi đóng không tải máy biến áp. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Bảo vệ chống quá từ thông lõi từ
Quá từ thông lõi từ xảy ra khi:
Điện áp hệ thống bị tăng cao
Tần số hệ thống bị giảm thấp
Quá từ thông quá độ không gây nguy hiểm  sử dụng bảo vệ có 137 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN trễ
Bảo vệ với đặc tính thời gian phụ thuộc - khởi động khi tỷ số V/f vượt ngưỡng đã cài đặt. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Bảo vệ chống chạm đất vỏ thùng máy biến áp
Thùng máy biến áp được đặt cách điện
Sử dụng chức năng bảo vệ rơle chống hiện tượng chạm đất vỏ thùng
Thực hiện: nối một BI vào dây nối giữa vỏ thùng và đất. 138 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Rơle khí (Buchholz)
Vị trí: trường đường ống nối từ thùng dầu chính máy biến áp lên thùng dầu phụ.
Rơle Buchhloz: hai tổ hợp phao nằm lơ lửng. 139 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Rơle khí (Buchholz)
Quá tải:khí ga từ thùng dầu tích tụ lên trên theo ống dẫn dầu  đẩy mức dầu trên nắp rơle Buchholz xuống  phao số 1 (bên trên) chìm xuống, đóng tiếp điểm  khởi động cảnh báo qúa tải để thực hiện quá trình san tải cho máy biến áp.
Sự cố giữa các vòng dây hoặc giữa các pha thì nhiệt độ tăng 140 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN nhanh, khí tích tụ mạnh và đi lên trên  xô đẩy vào rơle cấp hai  khởi động đi cắt các phía nối với nguồn của máy biến áp. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Rơle khí (Buchholz) 141 Các loại bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN MBA công suất nhỏ 142 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp
Bảo vệ chính: bảo vệ quá dòng điện phía cao áp
Bảo vệ dự phòng: bảo vệ chống chạm đất hạn chế (87N) và bảo vệ quá dòng thứ tự không đặt tại trung tính Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN MBA công suất lớn 143 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp
Bảo vệ chính: bảo vệ so lệch dòng điện (87T)
Bảo vệ dự phòng:
Bảo vệ quá dòng phía cao áp & hạ áp
Bảo vệ chống chạm đất hạn chế 87N Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Chỉ dùng hai bộ rơle: áp dụng cho các máy biến áp không quan trọng Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN MBA nhận điện từ hai lộ 144 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp
Bảo vệ chính: bảo vệ so lệch dòng điện (87T)
Bảo vệ dự phòng: Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Bảo vệ quá dòng phía cao áp & hạ áp
Bảo vệ chống chạm đất hạn chế 87N
Dùng 3 bộ rơle riêng biệt: tăng độ tin cậy Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN MBA làm việc song song 145 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Tương tự các phương thức bảo vệ trước
Do máy biến áp vận hành song song: các bảo vệ quá dòng là loại có định hướng (67 & 67N) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN MBA làm việc song song có thanh góp phân đoạn 146 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN MBA ba cuộn dây 147 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN MBA tự ngẫu 148 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN MBA tự ngẫu lớn và quan trọng 149 Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Bảo vệ các hệ thống thanh góp Chương 08 150 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 kỳ
Hệ thống bảo vệ: phải có độ tin cậy & an toàn cao
Sử dụng các nguyên lý dự phòng: tín hiệu cắt phải được kiểm tra qua 151 Bảo vệ các hệ thống thanh góp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN nhiều khâu độc lập Nguyên lý "2 trong 3" đảm bảo an toàn Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 152 Bảo vệ các hệ thống thanh góp Vùng bảo vệ Vùng bảo vệ Bão hòa Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Sự cố trong vùng bảo vệ Sự cố ngoài vùng bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Giới thiệu cấu trúc bảo vệ thanh góp kiểu tập trung
Sử dụng nguyên lý 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. 153 Bảo vệ các hệ thống thanh góp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Giới thiệu cấu trúc bảo vệ thanh góp kiểu phân tán
Khối điều khiển trung tâm (Central Unit)
Khối điều khiển cấp ngăn lộ (Bay Unit)
Sử dụng nguyên lý bảo vệ so lệch 154 Bảo vệ các hệ thống thanh góp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 155 Bảo vệ các hệ thống thanh góp BUS 2 BUS 1 + I S O L A T O R 1 ISOLATOR 1 OPEN 7B 7A BUS 1 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN CB 1 ISO 1 ISO 2 ISO 3 BYPASS - F1a F1c Contact Input F1a On Contact Input F1c On F1b - + F1a F1c Contact Input F1a On Contact Input F1c On F1b I S O L A T O R 1 ISOLATOR 1 CLOSED 7B 7A BUS 1 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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) 156 Bảo vệ các hệ thống thanh góp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 50 50 50 50 50 50 B L O C K Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Các phương thức bảo vệ thanh góp
Bảo vệ so lệch
Sử dụng nguyên lý hãm
Dòng hãm: tổng dòng, dòng lớn nhất, một phần tổng dòng.. 157 Bảo vệ các hệ thống thanh góp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 5187 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Chức năng kiểm tra vùng bảo vệ (check zone)
Khi mạch dòng từ một ngăn lộ hỏng  dòng so lệch 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: lấy tổng tất các các dòng điện vào hệ thống thanh góp 158 Bảo vệ các hệ thống thanh góp Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Chỉ tác động khi: bảo vệ vùng & bảo vệ check zone cùng tác động Bảo vệ các máy phát điện Chương 9 159 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Phương thức bảo vệ khuyến cáo cho các MFĐ 160 Bảo vệ máy phát điện Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN (O: tùy chọn, X: nên dùng, Y: thủy điện tích năng) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 161 Bảo vệ máy phát điện Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Máy cắt có thể chỉ có một cuộn cắt Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 162 Bảo vệ máy phát điện Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Tín hiệu cắt đi theo các hệ thống khác nhau Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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<) 163 Chức năng bảo vệ quá dòng (50, 51) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 164 Chức năng bảo vệ quá dòng (50, 51) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN  Tự động điều chỉnh giá trị dòng khởi động theo điện áp  Khi điện áp giảm  dòng khởi động được tự động giảm đi Chức năng này sẽ khóa khi mất điện áp nhị thứ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 165 Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46 hay I2>) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Sự cố ngắn mạch không đối xứng Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Nguyên tắc thực hiện 166 Bảo vệ so lệch (87G) Bảo vệ so lệch Bảo vệ so lệch Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN dọc ngang Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 167 Bảo vệ mất kích từ (Loss of Field - 40) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Generator Capability Curve: công suất phản kháng bị giới hạn 168 Bảo vệ mất kích từ (Loss of Field - 40) Giới hạn dòng điện trong cuộn kích từ (Field Current Heating Limit): giới hạn bởi phát nóng trong cuộn dây roto Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Dòng điện trong cuộn dây stato (Amature Current Heating Limit): không được vượt quá mức độ phát nóng cho phép Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Generator Capability Curve: công suất phản kháng bị giới hạn 169 Bảo vệ mất kích từ (Loss of Field - 40) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Generator Capability Curve: công suất phản kháng bị giới hạn 170 Bảo vệ mất kích từ (Loss of Field - 40) + Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Generator Capability Curve: công suất phản kháng bị giới hạn 171 Bảo vệ mất kích từ (Loss of Field - 40) Giới hạn Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Lý thuyết ổn định tĩnh & động Thực tế Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 172 Bảo vệ mất kích từ (Loss of Field - 40) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 2. Sử dụng giá trị tổng dẫn (riêng Siemens áp dụng) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 173 Bảo vệ mất kích từ (Loss of Field - 40) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 2. Sử dụng giá trị tổng dẫn (riêng Siemens áp dụng)  Đặc tính làm việc 174 Bảo vệ mất kích từ (Loss of Field - 40) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HNo Khi điểm làm việc của máy phát vượt quá đặc tính 1 & 2: bảo vệ làm việc trễ sau 10 giây o Đảm bảo bộ kích từ nâng điện áp trở lại mức cần thiết o Nếu bộ điều chỉnh hỏng  rút ngắn thời gian cắt – Thực hiện bằng cách giám sát điện áp kích từ (chức năng Uexcit.<) o Khi vượt đặc tính 3: cắt tức thời Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 175 Bảo vệ chống luồng công suất ngược (32R) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN làm mát
Nguy hiểm cho hộp số của các tuabin khí do các hộp số này không được thiết kế ở chế độ quay ngược.
Nguyên nhân:
Lỗi vận hành
Trục trặc máy cắt đầu cực không cắt khi ngừng tổ máy
Hỏng hóc cơ khí Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Bảo vệ
Bảo vệ cơ khí và theo tín hiệu điện
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 176 Bảo vệ chống luồng công suất ngược (32R) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 177 Bảo vệ chống chạm đất 90% (59N, 64G, 67G) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN   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 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyên lý bảo vệ trong rơle 7UM62
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. 178 Bảo vệ chống chạm đất 90% (59N, 64G, 67G) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Dựa theo dòng điện chạm đất
Với các MFĐ có phụ tải địa phương (cáp)  dòng chạm đất có thể đủ để xác định sự cố
Để tăng độ nhạy: sử dụng BI thứ tự không (core balance CT)
Sử dụng bộ định hướng công suất: sự cố trong & ngoài máy phát Bình thường Cách điện Nối qua tổng trở Chạm đất Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Phương pháp đo điện áp điểm trung tính
Máy biến điện áp nối tại trung tính cuộn dây
Máy biến áp trung tính 179 Bảo vệ chống chạm đất 90% (59N, 64G, 67G) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Cuộn tam giác hở của MBA tạo trung tính giả Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Phương pháp đo dòng chạm đất 180 Bảo vệ chống chạm đất 90% (59N, 64G, 67G) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Logic bảo vệ chống chạm đất
Điện áp điểm trung tính vượt quá ngưỡng cài đặt
Dòng điện chạm đất vượt quá ngưỡng
Hướng vào trong máy phát
Ukhởi động > Ukhông đối xứng trong vận hành đặt 5÷10% Upha 181 Bảo vệ chống chạm đất 90% (59N, 64G, 67G) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Bảo vệ được 90÷95% cuộn dây stato tính từ đầu cực Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 182 Bảo vệ chống chạm đất 100% Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Phần bố điện áp bậc 3 lúc bình thường Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Sử dụng sóng hài bậc 3 (27/59TN 3rd Harm.)
Chạm đất gần trung tính: giá trị điện áp bậc 3 tại đầu cực lớn nhất  sử dụng rơle điện áp cao (59) 183 Bảo vệ chống chạm đất 100% Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Chạm đất tại trung tính Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Sử dụng sóng hài bậc 3 (27/59TN 3rd Harm.)
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) 184 Bảo vệ chống chạm đất 100% Bình thường Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Chạm đất tại trung tính Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Sử dụng sóng hài bậc 3 (27/59TN 3rd Harm.)
Dùng rơle điện áp cao (59)
Hoặc dùng rơle điện áp thấp (27) 185 Bảo vệ chống chạm đất 100% Sử dụng cùng với sơ đồ bảo vệ 90% Phải có vùng chồng lấn Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Độ lớn điện áp bậc 3 phụ thuộc tải  rơle 7UM62x tự động thay đổi giá trị chỉnh định theo dòng tải. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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
Sơ đồ theo điện áp bậc 3 có điểm “chết” trong vùng bảo vệ
Giải pháp 186 Bảo vệ chống chạm đất 100% Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Sử dụng nguồn phụ tần số thấp
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 187 Bảo vệ chống chạm đất 100% Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN nguồn phát & điện dung cuộn stato với đất (Xc)
Khi chạm đất: điện dụng bị nối tắt  dòng điện tăn 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. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 188 Bảo vệ chống chạm chập giữa các vòng dây Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 189 Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây roto (64R) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN ngưỡng cho phép Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Phương thức bảo vệ đơn giản 190 Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây roto (64R) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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 191 Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây roto (64R) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
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)
Khi sự cố chạm đất  điện dung bị nối tắt  dòng điện qua rơle tăng lên  rơle khởi động. Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 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 192 Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây roto (64R) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN  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 ối đất Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Phương thức bơm nguồn phụ một chiều
Ưu điểm:
Tránh được dòng điện dung qua đất 193 Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây roto (64R) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Hướng dẫn bài tập dài 194 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Đề bài 195 Nội dung cần làm Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Chọn số liệu: Lựa chọn = Số dư của phép chia {Số thứ tự/n} 196 Nội dung cần làm n=3 n=4 n=6 n=3 n=3 n=4 n=4 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Nếu phép chia không có số dư: lấy số cuối cùng của dãy số liệu n=5 n=3 n=6 n=4 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Ví dụ: số thứ tự trong danh sách lớp là 32 197 Nội dung cần làm n=3 n=4 32/3 còn dư 2 32/4 còn dư 0 Số dư bằng 2: chọn số thứ 2 của dãy số liệu Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Số dư bằng 0: chọn số cuối cùng của dãy số liệu Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Tham khảo tài liệu kèm theo
Kết quả tính ngắn mạch 198 Chọn biến dòng điện (BI) & Tính toán ngắn mạch Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN Inmax N9 Inmin N9 I0max N9 I0min N9 Inmax N5 Inmin N5 I0max N5 I0min N5 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 199 Tính toán chỉnh định các bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Chỉnh định bảo vệ quá dòng cắt nhanh I>> (50)
Thời gian:  t50/BV1 = 0 (giây)  t50/BV2 = 0 (giây)
Dòng khởi động:  Ikđ50/BV1=Kat*Ingắn mạch ngoài max = Kat*Inmax N5  Ikđ50/BV2=Kat*Ingắn mạch ngoài max = Kat*Inmax N9  Với Kat=1,1÷1,2 (tùy chọn) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Xác định vùng bảo vệ cắt nhanh
Dựa theo dòng ngắn mạch và dòng khởi động đã tính  xác định vùng được bảo vệ cắt nhanh  Ikđ50/BV1= Kat*Inmax N5  Ikđ50/BV2=Kat*Inmax N9 200 Tính toán chỉnh định các bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN L(km) Inmax N9 Inmax N5 Ikđ50/BV1 Ikđ50/BV2 Lcắt nhanh min Lcắt nhanh max Lcắt nhanh min=0 Lcắt nhanh max Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 201 Tính toán chỉnh định các bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Chỉnh định bảo vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không I0>> (50N)
Thời gian:  t50N/BV1 = 0 (giây)  t50N/BV2 = 0 (giây)
Dòng khởi động:  Ikđ50N/BV1=Kat*3I0ngắn mạch ngoài max = Kat*3I0max N5  Ikđ50N/BV2=Kat*3I0 ngắn mạch ngoài max = Kat*3I0max N9  Với Kat=1,1÷1,2 (tùy chọn) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Xác định vùng bảo vệ cắt nhanh thứ tự không
Tương tự với bảo vệ cắt nhanh 202 Tính toán chỉnh định các bảo vệ Ikđ50N/BV1 I Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN L(km) 3I0max N9 3I0max N5 kđ50N/BV2 Lcắt nhanh min Lcắt nhanh max Lcắt nhanh min=0 Lcắt nhanh max Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 203 Tính toán chỉnh định các bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian I0> (51N)
Dòng khởi động:  Ikđ51N/BV1=(0,1÷0,3)*I định mức BI1  Ikđ51N/BV2=(0,1÷0,3)*I định mức BI2
Thời gian: phối hợp với các bảo vệ thứ tự không liền kề  t51N/BV2 = tpt2 + ∆t (giây)  t51N/BV1 =max{t51N/BV2; tpt1} + ∆t (giây)  Chọn bậc phân cấp thời gian ∆t=0,3÷0,5 giây (tùy ý) Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 204 Tính toán chỉnh định các bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Bảo vệ quá dòng có thời gian I> (51)
Dòng khởi động:  Ikđ51/BV2=K*I làm việc max qua D2  Ikđ51/BV1=K*I làm việc max qua D1  Với hệ số K =1,6
Thời gian: sử dụng đặc tính phụ thuộc & phối hợp với các bảo vệ thứ tự không liền kề Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN 205 Tính toán chỉnh định các bảo vệ N9 N5 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Bảo vệ quá dòng có thời gian I> (51)
Thời gian: sử dụng đặc tính phụ thuộc & phối hợp với các bảo vệ thứ tự không liền kề  t51BV2/ngắn mạch tại N9 = tpt2 + ∆t (giây)  Chọn bậc phân cấp thời gian ∆t=0,3÷0,5 giây (tùy ý)  Từ đó tính ra được giá trị t51BV2/ngắn mạch tại N9 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Bảo vệ quá dòng có thời gian I> (51) 206 Tính toán chỉnh định các bảo vệ N9 N5 ? Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Đã có giá trị t51BV2/ngắn mạch tại N9
Đã biết: bảo vệ 2 làm việc với đặc tính như sau:
Trong công thức này:  t: thời gian làm việc của bảo vệ khi sự cố tại điểm nào đó (khi sự cố tại N9 thì thời gian đó là t51BV2/ngắn mạch tại N9 đã biết)  Ikđ: dòng khởi động của bảo vệ 2 (đã biết là Ikđ51/BV2=K*I làm việc max qua D2)  I: dòng ngắn mạch tại điểm đang tính (N9): đã biết là Inmax N9  Còn lại Tp chưa biết (Tp: bội số thời gian của bảo vệ): cần tìm Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Bảo vệ quá dòng có thời gian I> (51) 207 Tính toán chỉnh định các bảo vệ N9 N5 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN  Còn lại Tp chưa biết (Tp: bội số thời gian của bảo vệ): cần tìm  Thay tất cả các giá trị đã biết vào công thức   tìm ra giá trị Tp của bảo vệ 2: Tp/BV2 ? Đặc tính làm việc của BV 2 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Tìm thời gian làm việc của bảo vệ 2 (BV2) với các điểm sự cố còn lại 208 Tính toán chỉnh định các bảo vệ N9 N5 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN  Biết dòng điện tại N5÷N9 ở chế độ max  Lần lượt thay vào công thức của BV2 đã biết  tính ra thời gian tương ứng  Ví dụ: Biết dòng điện Inmax N7 Thay vào đây Đã biết Đã biết Tính ra được tBV2/N7 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Tại mỗi điểm từ N5÷N9: tính được thời gian làm việc tương ứng của BV2 (với dòng điện I ÷I ) 209 Tính toán chỉnh định các bảo vệ N9 N5 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN nmaxN5 nmaxN9 L(km)D1 D2 tBV2/N9(Inmax) N8N7N6N5 N9 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Tính toán tiếp với BV1: 210 Tính toán chỉnh định các bảo vệ N5 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Tại N5: nếu BV2 không tác động thì BV1 phải tác động  phải chỉnh định thời gian của BV1: t51BV1/ngắn mạch tại N5 = t51BV2/ngắn mạch tại N5 + ∆t (giây) đã biết 0,3 giâyTính được ra giá trị này Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Với giá trị thời gian làm việc của BV1 tại N5 đã biết 211 Tính toán chỉnh định các bảo vệ N5 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Phương trình làm việc của BV1 ? Đặc tính làm việc của BV1 t51BV1/ngắn mạch tại N5 Ikđ51/BV1 Đã biết InmaxN5 Đã biết Tính ra được Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Tương tự với BV2: tại mỗi điểm từ N1÷N5: tính được thời gian làm việc tương ứng của BV1 (với dòng điện I ÷I ) 212 Tính toán chỉnh định các bảo vệ N9 N5 Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN nmaxN1 nmaxN5 L(km)D1 D2 tBV2/N9(Inmax) N8N7N6N5 N9N3N2N1 N4 tBV1/Inmax ∆t Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN
Có đầy đủ phương trình làm việc của BV1 & BV2
Biết độ lớn dòng ngắn mạch ở cả chế độ min: tính toán tiếp thời gian  vẽ ra đường đặc tính thời gian ứng với Inmin 213 Tính toán chỉnh định các bảo vệ N8N7N6N5 N9N3N2N1 N4 tBV1/Inmin tBV2/Inmin Nguyễn Xuân Tùng – Bm Hệ thống điện ĐHBK HN L(km)D1 D2 tBV2/Inmax tBV1/Inmax ∆t KẾT THÚC