CHƯƠNG 1:XÁC ĐỊNH ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ VÀ CHỌN MÁY B IẾN DÒNG ĐIỆN Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp 110/22Kv gồm 2 máy biến áp Máy biến áp này được cung cấp từ một nguồn của hệ thống điện. Từ hệ thống điện (HTĐ) kết nối đến thanh cái 110kV của trạm biến áp và phía hạ áp của trạm có điện áp 22kV để cung cấp cho phụ tải qua đường dây Hình 1.1 mô tả đối tượng cần bảo vệ 1.Hệ Thống Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: S Nmax = 1600 MVA Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: S Nmin = 1120 MVA X0HT/X1HT=1,50 1.Máy Biến Áp Công suất định mức: SBđm=40 MVA U1/U2 = 115/24kV Uk(%)=9% 1.Đường Dây Đường Dây Chiều Dài Loại dây Tổng trở 6 L1 5 AC-95 Z= 0.Phụ Tải S1= 5MVA S2= 5MVA Đặc tính thời gian của rơle: 1.Chọn tỷ số biến đổi của các BI -Chọn tỷ số biến đổi của máy biến dòng BI. Dòng điện sơ cấp danh định của BI chọn theo quy chuẩn lấy theo giá trị lớn. Dòng thứ cấp lấy bằng 5A.
I Sdd Tỷ số biến đổi của máy biến dòng BI: ni = I Tdd + Chọn ISdd ≥ Ilvmaxdd + Chọn ITdd = 5A 1.Cho đường dây -Đường dây L2 S2 5 I lvmax 2=I pt 2= = .24 Chọn: I sdd =125( A) I sdd 120 Vì vậy, hệ số biến dòng của BI 2: n2 = = I Tdd 5 7 -Đường dây L1 S1 5 I lvmax 1= + I lvmax 2=. 24 Chọn: I sdd =220 (A ) I sdd 220 Vì vậy, hệ số biến dòng của : n5 = I Tdd = 5 CHƯƠNG 2:XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ MBA VÀ ĐƯ ỜNG DÂY 2.Phương Thức Bảo Vệ Cho MBA 2. Mục đích đặt bảo vệ Trong hệ thống điện, máy biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất liên kết hệ thống sản xuất, truyền tải và phân phối. Vì vậy, việc nghiên cứu các tình trạng làm việc không bình thường, sự cố.
xảy ra với MBA là rất cần thiết. Để bảo vệ cho MBA làm việc an toàn cần phải tính đầy đủ các hư hỏng bên trong MBA và các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của máy biến áp. Từ đó đề ra các phương án bảo vệ tốt nhất, loại trừ các hư hỏng và ngăn ngừa các yếu tố bên ngoài ảnh hưởng đến sự làm việc của MBA 2.Các dạng hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường của MBA Đối với máy biến áp, những loại hư hỏng có thể phân ra thành 2 nhóm: hư hỏng bên trong và hư hỏng bên ngoài: - Sự cố bên trong MBA gồm: +Chạm chập giữa các vòng dây. +Ngắn mạch giữa các cuộn dây.
+Chạm đất(vỏ) và ngắn mạch chạm đất. +Hỏng bộ chuyển đổi đầu phân áp. +Thủng thùng dầu (rò dầu),. 8 -Sự cố bên ngoài : +Ngắn mạch nhiều pha trên hệ thống.
+Ngắn mạch một pha trong hệ thống. - Chế độ làm việc không bình thường: +Quá tải. Phương thức bảo vệ máy biến áp Bảo vệ chính: *So lệch có hãm và rơ le khí -Chức năng : làm bảo vệ chính cho máy biến áp. -Vùng tác động : chống lại mọi dạng sự cố bên trong máy biến áp.
* So lệch có hãm : chống sự cố ngắn mạch trong máy biến áp. * Rơ le khí : chống chạm chập giữa các vòng dây, thủng thùng dầu hoặc rò dầu. Bảo vệ dự phòng : *Quá dòng có thời gian và quá dòng cắt nhanh Chức năng : + Làm dự phòng cho bảo vệ chính + Chống ngắn mạch bên trong và bên ngoài MBA. Vùng tác động : bên trong MBA và 1 phần bên ngoài.
-Chú ý : + Thời gian tác động phải sau thời gian tác động của bảo vệ chính. + Phối hợp thời gian với các bảo vệ lân cận. 9 + Nếu MBA nhận công suất từ nhiều nguồn cung cấp thì phải đặt định hướng công suất tại phía nối với nguồn có thời gian tác động nhỏ hơn. + Nếu là MBA 2 cuộn dây thì chỉ cần đặt bảo vệ quá dòng ở 1 đầu MBA, phía gần nguồn (do nếu 1 cuộn dây quá tải thì cuộn dây còn lại của MBA cũng quá tải).
Nếu là MBA nhiều cuộn dây thì mỗi phía đặt 1 bộ. *Bảo vệ chống chạm đất : quá dòng TTK -Chức năng : chống chạm đất (vỏ) bên trong MBA -Vùng tác động : phần được giới hạn bởi bộ lọc dòng TTK và BI trung tính MBA *Bảo vệ chống quá tải : quá dòng điện hoặc rơ le hình ảnh nhiệt -Chức năng : chống quá tải Hình 2.1 sơ đồ phương thức bảo vệ MBA Để chống ngắn mạch giữa các pha và sự cố bên trong thùng dầu người ta thường dùng : Bảo vệ so lệch có hãm (1) và rơ le khí (2) làm bảo vệ chính. Bảo vệ quá dòng điện có thời gian (4) được sử dụng làm bảo vệ dự phòng. Để chống quá tải và nhiệt độ dầu tăng cao người ta sử dụng bảo vệ quá dòng (5) và bảo vệ phản ứng theo nhiệt độ (6).
Các nguyên lý bảo vệ role sử dụng trong phương thức bảo vệ cho máy biến áp B1, B2 2. Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm a) Nhiệm vụ: Đối với MBA công suất lớn làm việc ở lưới điện cáo áp, bảo vệ so lệch (87,∆I) được dùng làm bảo vệ chính có nhiệm vụ chống ngắn mạch trong các cuộn dây và ở đầu ra của MBA. b) Nguyên tắc tác động: Bảo vệ làm việc dựa trên nguyên tắc so sánh trực tiếp dòng điện ở hai đầu phần tử được bảo vệ. Bảo vệ sẽ tác động đưa tin đi máy cắt khi sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ ( vùng bảo vệ là vùng giới hạn giữa các BI mắc vào mạch so lệch).
Với nguồn cung cấp từ phía 1, còn phía 2,3 là phụ tải. Bỏ qua dòng điện kích từ của máy biến áp, trong chế độ làm việc bình thường ta có/ Dòng điện đi vào cuộn dây làm việc bằng Dòng điện hãm Các dòng điện hãm được cộng với nhau theo trị tuyệt đối để tạo nên hiệu ứng hãm theo quan hệ. Trong đó: 11 là hệ số hãm của bảo vệ so lệch Ngoài ra, để ngăn chặn tác động sai do ảnh hưởng của dòng điện từ hóa khi đóng máy biến áp không tải và khi cắt ngắn mạch ngoài, bảo vệ còn được hãm bằng thành phần hài bậc hai trong dòng điện từ hóa IHM. Để đảm bảo được tác động hãm khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ cần thực hiện điều kiện.
Rơle khí (BUCHHOLZ) 2 cấp tác động Rơle hoạt động dựa vào sự bốc hơi của dầu MBA khi sự cố và mức độ hạ thấp dầu quá mức cho phép.2 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo và vị trí đặt Rơ le khí trên MBA Rơle khí được đặt trên đoạn nối từ thùng dầu đến bình dãn dầu của MBA. Rơle có hai cấp tác động gầm có 2 phao bằng kim loại mang bầu thủy tinh có tiếp điểm thủy ngân hay tiếp điểm từ. Ở chế độ làm việc bình thường trong bình đầy dầu, các phao nổi lơ lửng trong dầu, tiếp điểm rơle ở trạng thái hở. Khi khí bốc ra yếu ( ví dụ dầu nóng vì quá tải), khí tập trung lên phía trên của bình rơle.
Đẩy 12 phao số 1 xuống, role gửi tín hiệu cấp 1 cảnh báo. Nếu khí bốc ra mạnh (chẳng hạn do ngắn mạch cuộn dây MBA đặt trong thùng dầu) luồng khí di chuyển từ thùng dầu lên bình dãn dầu đẩy phao số 2 xuống gửi tín hiệu đi cắt máy cắt của MBA. Một van thử được lắp trên role: khi thử nghiệm rơle, lắp máy bơm khí nén vào đầu van thử. Mở khóa van, không khí nén bên trong rơle cho đến khi phao hạ xuống đóng tiếp điểm.
Một nút nhấn thử để kiểm tra sự làm việc của 2 phao khi nhấn nút thửu đến nửa hành trình, sẽ tác động cơ khí cho phao trên hạ xuống (lúc này, cả 2 phao đang nâng lên vì rơle chứa đầy dầu) đóng tiếp điểm báo hiệu (cấp 1) của phao trên. Tiếp tục nhấn nút thử đến cuối hành trình, sẽ tác động cơ khí cho phao dưới cũng bị hạ xuống (do phao trên đã hạ xuống rồi) đóng tiếp điểm mở máy cắt (cấp 2) của phao dưới. Dựa vào thành phần và khối lượng hơi sinh ra ta có thế xác định được tính chất và mức độ sự cố. Do đó trên rơle hơi còn có thêm van để lấy hỗn hợp khí sinh ra nhằm phục vụ cho việc phân tích sự cố.
Rơle hơi tác động chậm, thời gian làm việc tối thiếu là 0,1s, trung bình là 0,2s. Rơle khí có thể làm việc khá tin cậy chống lại tất cả các sự cố bên trong thùng dầu máy biến áp, tuy nhiên kinh nghiệm vận hành cũng phát hiện một số trường hợp tác động sai do ảnh hưởng của chấn động cơ học lên máy biến áp (như động đất, các vụ nổ gần nơi đặt máy biến áp .) Đối với máy biến áp lớn, bộ điều chỉnh điện áp dưới tải thường được đặt trong thùng dầu riêng và người ta dùng 1 bộ rơle khí riêng để bảo vệ cho bộ điều áp dưới tải. Bảo vệ quá dòng thứ tự không I0> Bảo vệ này dùng để chống các dạng ngắn mạch chạm đất các phía.Có thể dùng loại có đặc tính thời gian phụ thuộc (tỉ lệ nghịch) Bảo vệ sẽ tác động khi dòng điện chạm đất chạy qua chỗ đặt bảo vệ vượt quá giá trị chỉnh định. Thực tế do có dòng không cân bằng ở đầu ra của bộ lọc nên dòng khởi động của bảo vệ là: I0>kđ = k.
Idđ : dòng danh định của phần tử được bảo vệ K : hệ số chỉnh định; k = 0,2 ->0,3 2. Bảo vệ quá dòng có thời gian I>,t Bảo vệ quá dòng điện có thời gian thường được dùng làm bảo vệ chính cho các máy biến áp có công suất bé và làm bảo vệ dự phòng cho máy biến áp có công suất trung bình và lớn để chống các dạng ngắn mạch bên trong và bên ngoài máy biến áp. Dòng điện khởi động của bảo vệ chọn theo 2 điều kiện: + Khi có quá tải: Ikđ>Ilvmax ; với Ilvmax: dòng làm việc cực đại. Thường chọn: Ikđ= kIdđ Idđ: dòng danh định của phần tử được bảo vệ; K: hệ số chỉnh định (thường chọn k = 1,5÷1,6) + Phải đảm bảo độ nhạy khi có ngắn mạch: INmin: dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ khi có sự cố trong miền bảo vệ Ilvmax<Ikđ<INmin Thời gian làm việc của bảo vệ chọn theo nguyên tắc bậc thang, phối hợp với thời gian làm việc của các bảo vệ lân cận trong hệ thống.