Bài giảng Hệ thống rơle bảo vệ nhà máy điện, trạm biến áp của TS. Nguyễn Xuân Tùng

HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ

NHÀ MÁY ĐIỆN & TRẠM BIẾN ÁP

Bộ môn Hệ thống điện Đại học Bách khoa Hà Nội

Giảng viên: TS. Nguyễn Xuân Tùng

10/6/2013

tunghtd@gmail.com

Nội dung

2

 Phần 01:

Tổng quan rơle kỹ thuật số của hãng ABB

 Phần 02:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Phần 03:

Rơle kỹ thuật số RET 521

 Phần 04:

Rơle kỹ thuật số REG 216

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Các nguyên lý bảo vệ cơ bản

 Phần 05:

Rơle kỹ thuật số REL 561

 Phần 06:

Rơle kỹ thuật số REB 670

 Phần 07:

Tính toán thông số chỉnh định

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

3

Phần 01

Tổng quan rơle kỹ thuật số của hãng ABB

Đặc điểm

4

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

tiện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

5-103; DNP 3, MODBUS và PROFIBUS.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Tích hợp: bảo vệ, điều khiển & đo lường  Chuẩn truyền thông: IEC 61850; IEC 60870-

 Phát triển từ những năm 1900 1905: Rơle thương mại đầu tiên

 Phần mềm CAP hỗ trợ

Quản l{ Cài đặt Phân tích sự cố…

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Quá trình phát triển

5

 Rơle điện cơ: lịch sử hơn 100 năm  Rơle tĩnh (bán dẫn): từ những năm 1960

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

REG 100

 Rơle với bộ vi xử l{: 1980

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bộ vi xử l{ thực hiện thuật toán Lọc tín hiệu: loại tương tự

 Rơle hoàn toàn kỹ thuật số: 1986 RELZ 100 (bảo vệ khoảng cách)

RELZ 100

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Quá trình phát triển

6

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hợp bộ bảo vệ họ 500 (500 series)  Giới thiệu từ năm 1994  Ghép nối của các modun riêng lẻ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Modun đầu vào Modun chuyển đổi tín hiệu A/D Modun vi xử l{; modun nguồn dc/dc Modun truyền tin (ví dụ cho các bảo vệ so lệch)...

 Modun riêng lẻ:

Tăng độ tin cậy nói chung Linh hoạt trong cấu hình Giảm chi phí đầu tư

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Quá trình phát triển

7

Các hợp bộ tiêu biểu họ 500  REL 501, 511, 521: hợp bộ khoảng cách cho lưới trung áp &

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

truyền tải (511, 521)

 REL 531: bảo vệ khoảng cách tác động

nhanh

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 REL 551 & 561 (1994): so lệch dọc

Truyền tin kỹ thuật số

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Máy biến áp công suất lớn Máy biến áp tự ngẫu 1 hoặc 3 pha Tổ máy phát – máy biến áp nối bộ Các bộ OLTC...

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Quá trình phát triển

8

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giai đoạn hiện tại  Phát triển sang thế hệ 670  Kế thừa thuật toán từ họ 316 & 500  Tốc độ xử l{ cải thiện đáng kể  Tuân theo chuẩn kết nối IEC61850  Đồng bộ thời gian theo tín hiệu GPS  Giao diện thân thiện: Hiển thị sơ đồ một sợi Dễ dàng truy cập

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

9

Phần 02

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

1.1

Máy biến dòng điện

10

 Tên gọi chung: BI, CT, TI  Nhiệm vụ:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Biến đổi tỷ lệ dòng điện sơ cấp  thứ cấp (5A hoặc 1 A) Cách ly mạch sơ cấp và thứ cấp Tạo sự phối hợp dòng điện giữa các pha

Nguyên l{ hoạt động Isơ cấp*wsơ cấp = Ithứ cấp*wthứ cấp Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BI cao áp

BI hạ áp

Sơ đồ nguyên l{

CT: Current Transformer (tiếng Anh)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

11

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ đồ thay thế

Zcuộn thứ cấp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vthứ cấp

BI lý tưởng

 Sai số của BI xuất hiện do tồn tại của dòng từ hóa  Điện áp xuất hiện phía thứ cấp

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Tải tăng  Vthứ cấp tăng  tăng dòng từ hoá Ie  tăng sai số của

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

12

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Đặc tính từ hóa của BI  Quan hệ giữa dòng điện từ hóa cần thiết (Ie) để sinh ra một điện

áp hở mạch V

Điện áp điểm gập VK (Knee-point)

Vùng bão hòa

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vùng làm việc tuyến tính

 Điểm gập VK:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Là một điểm trên đường cong từ hóa Từ đó: để tăng điện áp lên thêm 10%  cần tăng dòng từ hóa 50%

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

13

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Đặc tính từ hóa của BI  Thí nghiệm xác định đặc tính từ hóa

Bộ tạo dòng

BI Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảng kết quả

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

14

 Qui ước cực tính

Cần thiết với : bảo vệ làm việc dựa theo

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

hướng dòng điện.

Cực tính cùng tên được đánh dấu : hình

sao, chấm tròn, chấm vuông...

 Trên bản vẽ: cực tính cùng tên vẽ cạnh

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

nhau.

 Xác định nhanh cực tính BI:

Coi chiều dòng điện đi từ phía sơ cấp qua

rơle không đổi chiều

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

15

 Qui ước cực tính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

16

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hiện tượng hở mạch thứ cấp BI  Gây quá điện áp nguy hiểm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hở mạch Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BI lý tưởng

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

17

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hiện tượng hở mạch BI  Dạng sóng điện áp đầu ra của BI khi hở mạch

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

18

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hiện tượng hở mạch BI  Cơ cấu nối tắt mạch dòng khi tháo thiết bị nhị thứ Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle, đồng hồ đo...

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Thông số của máy biến dòng điện

19

Tải danh định & Cấp chính xác  Một BI: có nhiều cuộn thứ cấp - phục vụ các mục đích khác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

nhau.

 Tải danh định và độ chính xác của các cuộn thứ cấp này tuz

thuộc vào loại tải.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Yêu cầu chính xác trong chế độ tải bình thường hoặc định mức. Phạm vi hoạt động chính xác trong khoảng 5÷120% của dòng điện Độ chính xác thường là: 0.2 hoặc 0.5 với chuẩn IEC Hoặc 0.15 hoặc 0.3 hoặc 0.6 với chuẩn IEEE.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Thông số của máy biến dòng điện

20

So sánh BI dùng cho đo lường – bảo vệ rơle

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hạng mục so sánh

BI dùng cho đo lường Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BI dùng cho bảo vệ rơle

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

Phạm vi hoạt động chính xác

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

Lõi từ

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

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

Độ chính xác

Độ chính các thấp hơn 

5P hoặc 10P theo chuẩn IEC

Độ chính xác cao  

0.2 hoặc 0.5 với chuẩn IEC 0.15 hoặc 0.3 hoặc 0.6 với chuẩn IEEE

Thiết bị nối tới

Rơle, bộ ghi sự cố

kW, KVar, A, kWh, kVArh…

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Ví dụ thông số của máy biến dòng điện

21

BI cho đo lường  Công suất định mức

BI cho bảo vệ rơle  Công suất định mức

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Cấp chính xác  Cấp chính xác

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

30VA Cấp chính xác 0,5

5P20 30VA

Công suất định mức 30VA

Cấp chính xác 5P

Cấp chính xác 0,5

Công suất định mức 30VA

P: dùng cho mục đích bảo vệ rơle (Protection)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện cấp X

22

 Dùng cho mục đích đặc biệt Bảo vệ so lệch thanh góp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Có rất nhiều BI  Các BI phải có cùng đặc tính làm việc để giảm dòng không cân bằng

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng định mức Tỷ số biến Điện áp điểm gập VK Dòng điện kích từ ứng với điện áp điểm gập Điện trở lớn nhất cho phép phía mạch nhị thứ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

23

Tìm hiểu thông số của BI Với mục đích bảo vệ rơle

5P20 30VA

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

24

 Thực tế, mỗi BI có thể có:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1 hoặc 2 cuộn thứ cấp - Mục đích đo lường 2 tới 4 cuộn thứ cấp - Ứng dụng bảo vệ rơle.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Cuộn sơ cấp

Các cuộn thứ cấp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

25

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

 Lõi từ và cuộn dây nằm trong thùng chứa ở phía trên đỉnh (Live

tank type), dây thứ cấp thường chạy thẳng qua lõi từ.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Loại hỗn hợp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

26

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BI loại thùng chứa bên dưới (Dead tank) Trọng tâm thấp, ổn định về mặt cơ khí

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

27

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BI loại thùng chứa bên trên (Live tank) Dây dẫn sơ cấp ngắn, giảm phát nhiệt Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Có dòng định mức và dòng ổn định nhiệt

cao hơn

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

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

Khó làm mát các cuộn thứ cấp

 Loại hỗn hợp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Bộ lọc dòng điệnthứ tự không (I0)

28

 Nguyên lý:

Ia+Ib+Ic=3I0

Dùng 3 BI riêng biệt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vẽ rút gọn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Do sử dụng 3 BI riêng biệt nên sẽ có sai số giữa các BI  Ở chế độ bình thường, phía sơ cấp là đối xứng: luôn có dòng điện chạy qua

rơle do sai số của BI

 Chỉ sử dụng đo dòng chạm đất lớn  dùng ở mạng điện có dòng chạm đất lớn: Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

mạng điện trung tính nối đất trực tiếp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Bộ lọc dòng điệnthứ tự không (I0)

29

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Biến dòng có một lõi từ hình xuyến  Cuộn dây được phân bố đều trên lõi  Dây dẫn sơ cấp chạy xuyên qua lõi từ (đường kính trong 10÷25 cm)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Đấu sai

Đấu đúng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

30

BI thứ tự không  Đấu đúng: dây nối đất vỏ cáp chạy xuyên qua lõi từ Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle

Vỏ kim loại của cáp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BI0

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Máy biến dòng điện

31

BI thứ tự không  Ngược lại - đấu sai: dây nối đất vỏ cáp không chạy xuyên qua lõi

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

từ

 Dòng điện chạy qua vỏ cáp có thể triệt tiêu dòng điện sự cố

(hoàn toàn hoặc một phần): rơle có thể không nhận được thông tin sự cố. Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle

Vỏ kim loại của cáp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BI0

1.1

Máy biến dòng điện

32

 Đấu nối BI để lọc thành phần TTK Ứng dụng của BI thứ tự không

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

cách điện hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Do chỉ sử dụng một lõi từ  sai số đo lường rất nhỏ  Sử dụng cho các mạng điện có dòng chạm đất nhỏ (mạng điện có trung tính

 Do cả 3 pha chạy qua lõi từ  đường kính lõi từ lớn  kích thước BI lớn 

thích hợp để trang bị với đường cáp hoặc đầu cực máy phát điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.1

Ứng dụng thực tế của BI thứ tự không

33

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

Nguồn cấp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Cuộn hút của Aptomat

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nút bấm thử nghiệm

Điện trở mạch thử nghiệm

Cuộn dây mạch thử nghiệm

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tải (VD:Bình nóng lạnh)

Sự cố chạm vỏ (chạm đất)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.2

Máy biến điện áp

34

 Nhiệm vụ

Biến đổi tỷ lệ điện áp sơ cấp sang điện áp thứ cấp theo tiêu chuẩn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

(100V hoặc 110V)

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

 Qui ước cực tính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

vuông...

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.2

Máy biến điện áp (BU)

35

 Điện áp danh định sơ cấp và thứ cấp

BU ngoài trời thường sử dụng điện áp pha: Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Ứng dụng đo lường: phạm vi điện áp làm việc: 80÷120% Ứng dụng bảo vệ rơle: từ 0.05 ÷ 1.5 hoặc 1.9 lần điện áp danh định.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.2

Máy biến điện áp (BU)

36

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BU kiểu tụ phân áp  BU loại cảm ứng điện từ thông thường

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Lựa chọn kinh tế nhất đối với cấp điện áp tới 145kV

 Lựa chọn khi dùng ở cấp cao áp  Thường được sử dụng kết hợp với hệ thống thông tin tải ba PLC

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

Đầu cao áp

K{ hiệu trên sơ đồ

Tụ phân áp

Mạch dập dao động cộng hưởng

Điện kháng bù

Đầu ra

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BU cảm ứng thông thường

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.2

Máy biến điện áp (BU)

37

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Cấu trúc BU kiểu tụ phân áp 1. Bình giãn dầu

2. Các tụ phân áp

5. Điện kháng bù

7. BU loại cảm ứng thông thường

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

(điện áp thấp)

Đầu cực cao áp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.2

Máy biến điện áp (BU) – Tham khảo

38

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

kháng của tụ phân áp Tổng trở nguồn nhìn từ phía tải là xấp xỉ 0  công suất đầu ra lấy ra

lớn nhất

Bù dịch pha do tụ phân áp gây ra

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

tam giác hở

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.2

Máy biến điện áp (BU)

39

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại BU  Hệ số giới hạn điện áp Vf

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

Udanh định.

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Lõi từ của các biến điện áp không được phép bão hoà khi điện áp tăng

tới cấp điện áp giới hạn theo hệ số Vf.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.2

Máy biến điện áp (BU)

40

 Cấp chính xác theo tiêu chuẩn IEC 60044-2

Sai số giới hạn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ứng dụng

Cấp chính xác

Tại % tải định mức

Tại % điện áp định mức

Sai số độ lớn %

Sai số góc pha (phút)

Phòng thí nghiệm

Đo đếm chính xác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Đo đếm tiêu chuẩn

Chuẩn hóa dụng cụ đo trong công nghiệp

Đồng hồ đo

Bảo vệ rơle

Vf: Hệ số giới hạn điện áp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Công suất danh định (cosφ=0,8)

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Máy biến điện áp (BU)

41

Sơ cấp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bộ lọc điện áp TTK (U0)

Dùng 3 BU loại một pha

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Thứ cấp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Máy biến điện áp (BU)

42

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bộ lọc điện áp TTK (U0)

Dùng BU loại 3 pha 5 trụ

 Điện áp TTK lấy ra từ cuộn tam giác hở

A B C

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ cấp

Thức cấp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

3V0

Để đo được điện áp thứ tự không: o Phải có đường dẫn cho từ thông TTK o Cần thêm 2 trụ (không quấn dây) o Trung tính cuộn sơ cấp phải nối đất (nếu không sẽ chỉ đo được thành phần hài bậc 3) Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.2

Máy biến điện áp (BU) – Tham khảo

43

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bộ lọc điện áp TTK (U0)  Chọn tỷ số biến áp cho cuộn tam giác hở

Trung tính cách điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tỷ số biến có thể là:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

1.2

Máy biến điện áp (BU) – Tham khảo

44

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bộ lọc điện áp TTK (U0)  Chọn tỷ số biến áp cho cuộn tam giác hở

Trung tính nối đất trực tiếp

Vectơ điện áp khi xảy ra sự cố chạm đât một pha trong mạng có trung tính nối đất trực tiếp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tỷ số biến có thể là:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

45

Phần 03

Các nguyên l{ bảo vệ trong HTĐ

46

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng điện

2.1

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng có thời gian

47

 Bảo vệ quá dòng (I> hoặc 50 & 51):

Chống lại các dạng sự cố quá dòng một pha, hai pha & ba pha và sự cố

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

chạm đất.

 Bảo vệ khởi động khi:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng điện của một pha, hai pha hoặc cả ba pha vượt quá một giá trị

đã được cài đặt trước trong rơle.

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

 Thời gian trễ có thể là độc lập so với dòng điện hoặc phụ thuộc

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

vào dòng điện  hai loại đặc tính thời gian tác động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

2.1

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng có thời gian

48

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

ngắn mạch

Thời gian làm việc

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

tlàm việc không đổi theo dòng điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

+

Ikhởi động

Iqua rơle

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

2.1

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng có thời gian

49

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

ngắn mạch

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

2.1.2

Tính toán thời gian làm việc

50

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Đảm bảo tính chọn lọc giữa các bảo vệ bằng phân cấp thời gian  Tên gọi: bảo vệ quá dòng làm việc có thời gian (I> hay 51)  Nguyên tắc:

Khi có sự cố có thể nhiều bảo vệ cùng khởi động Tuy nhiên, bảo vệ gần chỗ sự cố nhất sẽ phải tác động trước

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sự cố tại N2: BV2 khởi động & BV1 có thể cũng khởi động  cùng

đếm thời gian

BV2 phải tác động loại trừ sự cố, BV1 khi đó sẽ trở về  đặt thời gian tBV2

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

2.1.2

Tính toán thời gian làm việc

51

BV2 phải tác động loại trừ sự cố, BV1 khi đó sẽ trở về  đặt thời gian

tBV2

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

 Sai số thời gian của rơle: rơle không thể vận hành chính xác đúng theo đặc tính

l{ thuyết đã xây dựng

 Thời gian cắt máy cắt: do nhà sản xuất cung cấp  Thời gian quá tác động của rơle (overshoot): là hiện tượng rơle đã được ngắt Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN điện nhưng vẫn tiếp tục vận hành thêm một khoảng thời gian rất ngắn nữa.

Lý do: các rơle vẫn còn lưu trữ năng lượng: với rơle cơ thì đĩa quay có quán

tính, rơle tĩnh vẫn còn năng lượng tích lũy trong tụ điện…  Sai số của biến dòng: các BI có sai số  rơle vận hành nhanh hơn hoặc chậm hơn (nếu rơle sử dụng đặc tính độc lập thì không cần xét tới yếu tố này).

 Thêm một phần thời gian dự trữ

Nếu nhiều phân đoạn: làm tăng thời gian loại trừ sự cố của các bảo vệ Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

gần nguồn  nhược điểm  Sử dụng đặc tính phụ thuộc

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

2.1.3

Lựa chọn đặc tính làm việc

52

 Phối hợp các bảo vệ bằng đặc tính phụ thuộc

Phức tạp hơn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

I> 3

∆t

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

∆t

L (km)

 Có nhiều loại đặc tính phụ thuộc

Khác nhau về độ dốc (mức độ phụ thuộc)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Standard Inverse (SI): dốc tiêu chuẩn  Very Inverse (VI): rất dốc  Extremely Inverse (EI): cực kz dốc

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

2.1.3

Tính toán thời gian làm việc – Tham khảo

53

 Phạm vi sử dụng của các đặc tính phụ thuộc Standard Inverse (SI): đặc tính dốc bình thường

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Very Inverse (VI): đặc tính rất dốc

 Sử dụng khi độ lớn dòng điện sự cố dọc đường dây cần bảo vệ thay đổi mạnh. Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Extremely Inverse (EI): đặc tính cực dốc

 Thời gian tác động tỷ lệ nghịch với bình phương của dòng điện.  Đường dây mang các tải có dòng khởi động đột biến ở thời điểm đầu ví dụ như

tủ lạnh, máy bơm, động cơ lớn...

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

2.2

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

54

 Nguyên tắc: đảm bảo tính chọn lọc bằng phân cấp dòng điện  Sự cố tại phân đoạn nào: chỉ bảo vệ tại đó được phép khởi động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50 hay I>>)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Các bảo vệ không cần phối hợp thời gian Thời gian tác động đặt xấp xỉ 0 giây (thường từ 50 80ms)  tên gọi:

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

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

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

chính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

2.2

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

55

 Vùng được bảo vệ cắt nhanh

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ikđ=Kat*Ingắn mạch ngoài vùng max (Hệ số Kat=1,1 1,2) Dòng ngắn mạch giảm dần khi điểm ngắn mạch đi xa nguồn Độ lớn dòng ngắn mạch phụ thuộc vào chế độ của hệ thống Vẽ đường cong biểu diễn dòng ngắn mạch Inmax & Inmin dọc đường dây

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ikđ BV1

Ikđ BV2

Inmax

Lcắt nhanh min=0

Lcắt nhanh min

Inmax

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

L(km)

Lcắt nhanh max

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

2.4

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

56

 Tên gọi khác 51V  L{ do sử dụng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Đường dây dài

đường dây nhỏ

Bảo vệ không

đủ độ nhạy

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Dòng ngắn mạch cuối

Dòng khởi động

Mang tải nặng

Ikđ=

*Ilv max

của bảo vệ lớn Kat* Kmm Ktv

 Sử dụng thêm khâu phân biệt giữa sự cố và quá tải bằng điện áp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

(khóa điện áp thấp) Khi sự cố: điện áp giảm thấp hơn Khi quá tải (nặng): điện áp vẫn nằm trong ngưỡng cho phép

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

2.4

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

57

 Tên gọi khác 51V

Không có khóa điện áp (51)

Có khóa điện áp thấp (51 & 27)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Cắt MC

Ilv max

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giá trị khởi động

Ikđ=

*Ilv bình thường

*Ilv max

Kat* Kmm Ktv

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

o Dòng khởi động nhỏ hơn o Độ nhạy cao hơn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

2.5

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

58

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Sử dụng bộ lọc dòng điện thứ tự không  Tính toán dòng khởi động Ở chế độ bình thường:

 Về l{ thuyết: dòng qua rơle bằng 0  Thực tế: do các BI có sai số  dòng điện qua rơle khác 0  Để rơle không tác động: đặt dòng khởi động lớn hơn dòng điện sinh ra do sai Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

số này

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

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

động

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Thời gian làm việc:

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

59

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ quá dòng

Khởi động khi: Ingắn mạch >Ikhởi động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ quá dòng có thời gian

Bảo vệ quá dòng cắt nhanh

(I> hay 51)

(I>> hay 50)

 Dòng khởi động tính theo dòng



làm việc lớn nhất (Ilvmax) Khi xảy ra sự cố ở có thể cả bảo vệ tại chỗ và bảo vệ phía trên cùng khởi động

 Dòng khởi động tính theo dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất (In ngoài max) Khi xảy ra sự cố: chỉ bảo vệ tại phân đoạn sự cố khởi động



Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Không cần phối hợp thời gian (cắt nhanh)



Có thể dùng làm bảo vệ chính



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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ví dụ: bảo vệ quá dòng cho một ngăn lộ

60

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sự cố chạm đất một pha N(1)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

I>>

I0>

I0>>

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ví dụ: bảo vệ quá dòng cho một ngăn lộ

61

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sự cố hai pha N(2)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

I>>

I0>

I0>>

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

62

 Xét lưới điện cấp nguồn từ hai phía

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

N1

I>2

I> 3

I>6

I> 5

HT2

HT1

tBV3

 Sự cố xảy ra tại N1: có thể BV3 & BV2 khởi động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN I> 1 I>

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

N2

I>2

I> 3

I>6

I> 1

I> 5

HT2

HT1

tBV3>tBV2

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

63

 Giải pháp: sử dụng bảo vệ quá dòng loại có định hướng  Bảo vệ qúa dòng có hướng chỉ tác động khi:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng điện chạy qua bảo vệ theo hướng qui định (hướng dương - +

thường qui ước từ thanh góp  đường dây) Dòng điện vượt qua giá trị khởi động của bảo vệ

-

I> = I> + W

Có thể phân chia ra 2 nhóm bảo vệ

I>2 Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

I> 3

I>6

I> 1

I> 5

HT2

HT1

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

64

 Về phương diện bảo vệ rơle: Đường dây hai nguồn cấp hai

mạch hình tia

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

I>2

I> 3

I>6

I> 1

I> 5

HT2

HT1

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

I> 3

I> 1

I> 5

HT1

1,5

0,5

tBV5

tBV1=tBV3 + ∆t

tBV3=tBV5 + ∆t

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

I>2

I>6

HT2

1,3

0,3

0,8

tBV2

tBV6=tBV4 + ∆t

tBV4=tBV2+ ∆t

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

65

 Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

N1

I>2

I> 3

I>6

I> 1

I> 5

HT2

HT1

1,5

0,5

0,3

1,3

0,8

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

N2

I>2

I> 3

I>6

I> 1

I> 5

HT2

HT1

1,5

0,5

0,3

I> 0,81,3

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ đồ đấu nối bộ định hướng

66

 Bộ định hướng công suất:

Được đấu nối đảm bảo: rơle có đủ độ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ đồ đấu nối tiêu chuẩn đối với các rơle

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN nhạy và tác động đúng trong mọi trường hợp.

số và rơle tĩnh là sơ đồ 900, chi tiết phương thức đấu nối như sau:

Dòng điện từ một pha Điện áp dây của hai pha còn lại

 Giả thiết cosφ=1 hay φ=00 thì điện áp tham chiếu và dòng điện tạo với nhau góc 900  chính là tên gọi của sơ đồ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ đồ đấu nối bộ định hướng

67

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

68

Nguyên l{ bảo vệ so lệch dòng điện (Bảo vệ so lệch có hãm)

Nguyên l{ bảo vệ so lệch dòng điện

69

 So sánh tổng dòng điện đi vào & đi ra của đối tượng được bảo

vệ: tổng dòng điện này khác 0 bảo vệ tác động. Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Thiết bị

Irơle= +

Bình thường

 Chế độ bình thường:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng điện chạy qua rơle như hình vẽ Dòng chạy qua rơle: là dòng chênh lệch do sai số của BI các phía

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ so lệch dòng điện

70

 Chế độ sự cố ngoài vùng:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng điện là dòng sự cố có giá trị lớn  sai số BI lớn hơn Phân bố dòng điện tương tự chế độ bình thường Dòng điện chạy qua rơle sẽ lớn  chỉnh định để rơle không tác động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 dòng khởi động lớn, giảm độ nhạy  Vùng bảo vệ: giới hạn bởi vị trí đặt các BI

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Thiết bị

Sự cố ngoài

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ so lệch dòng điện

71

 Chế độ sự cố trong vùng:

Dòng điện chạy qua rơle bằng tổng dòng hai phía  có giá trị lớn 

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

rơle sẽ tác động ngay

Sự cố trong vùng

Irơle= +

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Thiết bị

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ so lệch dòng điện

72

 Tổng kết:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Thiết bị

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Irơle= +

Sự cố trong

Bình thường

Sự cố ngoài

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng điện chạy qua rơle là do sai số BI

Dòng điện chạy qua rơle là tổng dòng sự cố

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch có hãm

73

 Bảo vệ rơle so lệch thông thường các rơle có thể tác động

nhầm do: Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Sai số lớn của các BI khi ngắn mạch ngoài Chuyển đầu áp...

 Bảo vệ so lệch có hãm: hoạt động dựa theo tổ hợp của hai loại

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

dòng điện so lệch (Isl) & hãm (Ih): Sự cố ngoài vùng: dòng hãm có giá trị lớn – dòng so lệch nhỏ Sự cố trong vùng: dòng hãm nhỏ - Dòng so lệch lớn.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch có hãm

74

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sử dụng các biến dòng trung gian (BITG) Tổ hợp thêm ra dòng điện hãm (Ih)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch có hãm

75

 Tổ hợp dòng điện cho bảo vệ rơle

so lệch có hãm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Viết phương trình cân bằng sức từ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

động cho các BITG

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BITG2

BITG1

I1*w3+I2*w4=Ih*w5

Chọn w3= w4= w

 Ih=0,5*( I1 + I2)

w5=2*w

I1*w1-I1*w1=Isl*w2 Chọn w1=w2  Isl=I1 - I2

Tổng quát: Ih=Kh*(I1+I2) Kh: hệ số hãm, có thể điều chỉnh thay đổi theo số vòng cuộn w5

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch có hãm

76

 Bằng cách sử dụng BI trung gian, có thể tạo ra tổ hợp  Xét sự vận hành – Bảo vệ so lệch có hãm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

I1

100% (I1+I2)

100% (I1+I2) Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Isl

I1

Ih=Kh* (I1+I2)

I2

Ih=Kh* (I1+I2)

Isl

I2

(Ih)> (Isl) Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  bảo vệ không tác động

(Ih)< (Isl)  bảo vệ tác động

Chế độ sự cố trong vùng

Chế độ bình thường hoặc sự cố ngoài

Bảo vệ so lệch có hãm

77

 Lựa chọn hệ số hãm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

I1

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

100% (I1+I2)

Isl

Ih=Kh* (I1+I2)

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

Isl

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

I2

Bảo vệ so lệch có hãm

78

 Rơle cơ: hệ số hãm là cố định  Rơle số: hệ số hãm tự động thay đổi theo chế độ vận hành

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

a: dòng so lệch ngưỡng thấp d: dòng so lệch ngưỡng cao

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vấn đề nối đất BI với bảo vệ so lệch

79

Bảo vệ so lệch MBA

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nối đất BI

Bảo vệ so lệch MFĐ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BI trung gian

Rơle cơ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BI trung gian

Rơle số

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch có hãm

80

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nối đất BI

Bảo vệ so lệch tổng trở cao

Rơle

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

81

Nguyên l{ bảo vệ so lệch tổng trở cao

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

82

 Bảo vệ so lệch có thể tác động nhầm khi BI bị bão hòa Ví dụ hiện tượng bão hòa của các BI với bảo vệ thanh góp

Bão hòa

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vùng bảo vệ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sự cố trong vùng bảo vệ

Sự cố ngoài vùng bảo vệ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

83

 Lý do sử dụng 87H

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Với các rơle so lệch tổng trở thấp: trường hợp rơle bị bão hòa hoàn toàn thì dù rơle có được trang bị hãm nhưng vẫn có khả năng tác động nhầm

Nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch tổng trở cao đã đảm bảo làm

việc tin cậy trong trường hợp xấu nhất: BI bị bão hòa hoàn toàn.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

 Tải của các BI không giống nhau – một BI có dòng sự cố tổng chạy qua và dòng

sự cố này sẽ phân chia qua các BI còn lại. Với bảo vệ REF hiện tượng xảy ra tương tự:

 BI ở trung tính và BI pha mang dòng khác nhau trong chế độ sự cố  mức độ

bão hòa khác nhau. Dễ gặp hiện tượng bão hòa máy biến dòng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

84

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ đồ thay thế khi BI bị bão hòa  Dùng khi tính toán bảo vệ so lệch tổng trở cao  Khi BI bị bão hòa:

Dòng đầu vào tăng cao Dòng đầu ra có dạng xung nhọn  giá trị hiệu dụng rất nhỏ Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Như vậy: có thể coi là có dòng đầu vào BI nhưng không có dòng đầu ra  dòng đầu vào đã khép mạch qua nhánh từ hóa  tương đương với việc tổng trở nhánh từ hóa giảm rất thấp, coi như xấp xỉ bằng 0

Zsơ cấp

Zthứ cấp

Xμ=0

BI lý tưởng

Sơ đồ thay thế khi BI bị bão hòa

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

85

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Zsơ cấp

Zthứ cấp

Zsơ cấp

Bão hòa

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Xμ=0

∆I

BI1

Xμ>>0

BI2

∆I

BI2 Lý tưởng

BI1 Lý tưởng

Giá trị rất lớn (coi là hở mạch)

Giá trị xấp xỉ 0 (nối tắt)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

86

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Zthứ cấp

Zsơ cấp

Zthứ cấp

Zsơ cấp

∆I

BI2 Lý tưởng

R>>

BI1 Lý tưởng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle so lệch tổng trở cao

Nhánh song song

 BI bị bão hòa: không có dòng thứ cấp

 BI còn lại: dòng cấp ra khép mạch qua rơle và tổng trở thứ cấp BI bị bão

hòa  có dòng qua rơle  rơle sẽ tác động (tác động sai)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Giải pháp: hạn chế dòng qua rơle bằng cách ghép nối tiếp một điện trở

có giá trị lớn  rơle so lệch tổng trở cao

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

87

 Yêu cầu đối với BI

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các BI có cùng tỷ số biến Nên sử dụng biến dòng cấp X BI chân sứ có thể sử dụng nếu các cuộn dây BI thuộc loại quấn phân

bố đều

Điện áp điểm gập VK (Knee-point)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các BI nên có cùng thiết kế Điện trở cuộn thứ cấp BI nên chọn nhỏ nhất có thể Không nên nối các thiết bị khác tới lõi dùng cho 87H Điện áp điểm gập Vk phải lớn hơn ít nhất 2 lần điện áp khởi động của

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

88

 Hoạt động với sự cố ngoài

BI lý tưởng: không bão hòa

BI bị bão hòa

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch có hãm

89

Bảo vệ so lệch tổng trở cao

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nối đất BI

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

90

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phạm vi áp dụng  Các trường hợp dễ xảy ra bão hòa BI

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

87H

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

91

Nguyên l{ bảo vệ so sánh pha dòng điện

92

 Bảo vệ so lệch dòng điện (87)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle trao đổi thông tin về toàn bộ dạng sóng dòng điện đang đo được Cần cơ chế để tự đồng bộ tín hiệu  Đồng bộ thông qua đồng hồ GPS  Đồng bộ thông qua đồng hồ máy chủ  Tự đồng bộ giữa các rơle (ví dụ: sử dụng cơ chế “ping-pong”)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Bảo vệ so sánh pha dòng điện (87PC)

Rơle chỉ trao đổi thông tin về pha dòng điện Chỉ trao đổi cho nhau hai trạng thái: dòng điện đang ở chu kz âm hay

dương (logic 0 và 1)

Với các rơle hiện đại: so sánh riêng biệt ba pha (cáp quang) Khi sử dụng kênh truyền băng thông thấp (ví dụ: tải ba PLC):

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bảo vệ so sánh pha dòng điện

93

 Nguyên lý so sánh pha

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

trùng hoàn toàn

không trùng khớp

1 không trùng khớp

0

1

0

Sự cố ngoài vùng bảo vệ

Sự cố trong vùng bảo vệ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bảo vệ so sánh pha dòng điện

94

 Các yếu tố ảnh hưởng

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

động nhầm  Giải pháp: sử dụng bộ phận phát hiện sự cố (phần tử quá dòng)  khởi động

truyền tin.

Với các rơle kỹ thuật số: sai số về góc pha do việc lấy mẫu tín hiệu Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Do ảnh hưởng của dòng điện dung: góc cài đặt cho BV so lệch pha

phải tăng lên  BV so lệch pha chỉ nên áp dụng cho đường dây tới 400km.

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

95

Nguyên l{ bảo vệ tổng trở thấp (Bảo vệ khoảng cách)

Nguyên l{ hoạt động

96

 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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Nếu tổng trở sự cố này nhỏ hơn giá trị tổng trở đã cài đặt trong

rơle thì rơle sẽ tác động  rơle tổng trở thấp Z< (hoặc 21)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

jX

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

R

Nguyên l{ hoạt động

97

Xét sơ đồ đơn giản:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tính toán tổng trở rơle đo được trong các chế độ Bình thường:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

jX

ZR(bt)=ZD+Zphụ tải ≥ ZD

ZD+Zpt

100%ZD

Zpt

Điểm làm việc lúc bình thường

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

R

Nguyên l{ hoạt động

98

Xét sơ đồ đơn giản:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

jX

Tính toán tổng trở rơle đo được trong các chế độ Sự cố: ví dụ tại 50% đường dây:

ZR(sc)=ZDsự cố=50%ZD < ZD

Điểm làm việc lúc bình thường

Điểm làm việc khi sự cố

Điểm sự cố di chuyển vào đường tổng trở đường dây

ZD+Zpt

50%ZD

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

R

Nguyên l{ hoạt động

99

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

jX

Điểm làm việc lúc bình thường

Điểm làm việc khi sự cố

Đặc tính tác động là một đường thẳng

ZD+Zpt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

R

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ hoạt động

100

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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 Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN chế tạo thường cố { mở rộng đặc tính tác động về cả hai phía của đường dây  trở thành vùng tác động.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

jX

ZD+Zpt

Đặc tính tác động là một đường thẳng hẹp

Đặc tính tác động được mở rộng

Điểm làm việc lúc bình thường

100%ZD

Điểm sự cố rơi vào vùng tác động

Điểm sự cố rơi ra ngoài rơle không tác động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

R

Nguyên l{ hoạt động

101

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

102

Nguyên l{ bảo vệ theo tần số

Nguyên lý bảo vệ theo tần số

103

 Tần số trong hệ thống điện thay đổi khi có sự mất cân bằng giữa công phát và tiêu thụ: do các tổ máy bị sự cố, tải nặng trong giờ cao điểm, sự cố của thiết bị điều tốc... Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Ảnh hưởng:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các thiết bị đồng bộ hoạt động dựa trên tần số Sự suy giảm tần số kéo dài  rã lưới Gây nguy hiểm đối với tuabin do hiện tượng cộng hưởng...

 Rơle tần số thấp (cao) có nhiệm vụ

Sa thải phụ tải đảm bảo sự cân bằng công suất Chia tách hệ thống thành các phần trong trường hợp xảy ra các biến

động công suất lớn, hệ thống có vấn đề nghiêm trọng về ổn định

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Nguyên lý hoạt động

Rơle so sánh tần số đo được với giá trị cài đặt và sẽ tác động khi nào

tần số ra khỏi phạm vi cài đặt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại rơle tần số

104

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Rơle tác động theo độ lệch tuyệt đối tần số

 Rơle tác động bất cứ khi nào tần số thấp hơn giá trị chỉnh định  Cài đặt chỉnh định dễ dàng  Không tính đến tốc độ suy giảm của tần số

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

hoặc tốc độ biến thiên

trung bình

 Rơle tác động theo tốc độ biến thiên tần số

 Tốc độ biến thiên tần số phản ánh mức độ mất cân bằng công suất  Rơle có khả năng phản ứng nhanh hơn với sự cố  Thực tế: sử dụng kết hợp cả hai chức năng ( & )

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Đặc tính làm việc của rơle tần số

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các yếu tố ảnh hưởng

105

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Quá trình suy giảm tần số có dao động  rơle tác động theo tốc

độ suy giảm {df/dt} có thể bị tác động nhầm: Giải pháp: sử dụng các rơle tác động tốc độ biến thiên trung bình của

tần số {∆f/ ∆t}

 Trường hợp điện áp bị ảnh hưởng bởi sóng hài: rơle tần số có

thể xác định nhầm (rơle số ít bị ảnh hưởng bởi yếu tố này)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Rơle tần số đặt tại các khu vực phụ tải có nhiều động cơ cần có

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Khi thanh góp có điện trở lại: các tải này không được tự động đóng điện do khi bị sa thải theo tần số thì thiết bị TĐL sẽ không hoạt động

Các yếu tố ảnh hưởng

106

 Rơle tần số đặt tại các khu vực phụ tải có nhiều động cơ có thể

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

tác động nhầm: Giải pháp:

 Sử dụng thêm mạch giám sát bằng điện áp

 Rơle tần số sẽ bị khóa bất cứ khi nào điện áp giảm xuống thấp hơn giá trị cài đặt của rơle

điện áp thấp (khoảng 80%Uđịnh mức)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giám sát bằng rơle dòng điện & rơle điện áp thấp

Giám sát bằng rơle dòng điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

107

Phần 04

Các chức năng bảo vệ và giám sát khác trong rơle

Các loại bảo vệ khác

108

 Chức năng phòng ngừa khi đóng máy cắt bằng tay

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Khi đóng máy cắt bằng tay  cần đưa vào các bảo vệ cắt nhanh Để phòng gặp sự cố chưa phát hiện hết

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Kích hoạt nhờ tiếp điểm phụ khóa điều khiển  Đặt thời gian của bảo vệ quá dòng về 0 giây  Chức năng này kích hoạt trong 300ms đầu tiên  Chức năng này cũng kích hoạt bằng chức năng bảo vệ trong rơle (internal)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại bảo vệ khác

109

 Hiện tượng tải khởi động đồng thời

Khi phụ tải được cấp điện trở lại  tất cả đều khởi động  dòng tăng cao

 bảo vệ quá dòng có thể tác động nhầm. Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Dynamic Cold-load Pickup cho bảo vệ qúa dòng Khi tải mất điện đủ lâu (CB open time)  kích hoạt Tự động tăng dòng khởi động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phát hiện tải mất điện

dựa theo  Tiếp điểm phụ máy cắt  Giám sát dòng điện qua

đối tượng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại bảo vệ khác

110

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46)  Phát hiện tải mất cân bằng  Mất pha tới tải  Sự cố không đối xứng  Đấu sai cực tính máy biến dòng.  Chống quá tải (động cơ) khi xảy ra hiện tượng mất cân bằng.  Dự phòng cho các bảo vệ quá dòng pha, đặc biệt với trường hợp

sự cố hai pha Dòng khởi động đặt rất nhỏ Độ nhạy cao

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại bảo vệ khác

111

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống máy cắt từ chối tác động (50BF)  Đảm bảo loại trừ được sự cố ở mức độ nhanh nhất Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Nguyên lý:

bảo vệ nào tác động  gửi tín hiệu

 Máy cắt tương ứng  Bộ đếm thời gian của chức năng 50BF

Nếu bộ đếm hết thời gian & Dòng điện vẫn còn  logic hỏng máy cắt

 gửi lệnh cắt tới máy cắt cấp trên ở lân cận.

 Với các bảo vệ không sử dụng tín hiệu dòng điện Xác định việc cắt máy cắt thông qua tiếp điểm phụ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng giám sát trong rơle

112

 Các chức năng giám sát bao gồm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Trạng thái phần cứng Hoạt động của phần mềm Các đại lượng đo được (dòng điện, điện áp).

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Giám sát phần cứng & phần mềm của rơle

Điện áp của nguồn nuôi rơle Điện áp làm việc của bộ vi xử lý Điện áp của pin trong rơle Sự hoạt động của bộ nhớ Sự hoạt động của phần mềm trong rơle

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng giám sát trong rơle

113

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Bình thường: dòng điện 3 pha thường tương đối đối xứng. Chức năng giám sát phát hiện hiện tượng mất đối xứng dòng điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giám sát mạch thứ cấp từ máy biến điện áp

Chức năng này so sánh

 So sánh tổng điện áp ba pha  Điện áp cuộn tam giác hở của máy biến điện áp

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng giám sát trong rơle

114

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giám sát hiện tượng hở mạch dòng do đứt dây

BV so lệch tác động nhầm Quá áp nguy hiểm ở mạch nhị thứ.

 Nguyên lý giám sát:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên tục giám sát giá trị tức thời của dòng điện Dòng điện thay đổi mạnh tới không Không ghi nhận được thời điểm dòng điện qua 0  là chỉ dấu của sự cố đứt dây mạch dòng CT

 Tác động:

Khóa BV so lệch và chống chạm đất hạn chế Khóa các BV dựa trên sự không đối xứng của dòng điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng giám sát trong rơle

115

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Mạch áp bị ngắn mạch hoặc hở mạch  điện áp cấp tới rơle bị sụt

giảm  các bảo vệ dựa theo điện áp dễ tác động nhầm

 Nguyên lý giám sát: dựa theo logic

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Điện áp mất đối xứng (độ lớn điện áp TTN) Dòng điện vẫn đối xứng (I2 & I0 dưới ngưỡng cho phép)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng giám sát trong rơle

116

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ngắn mạch ba pha mạch áp Giảm điện áp cấp vào rơle.  Nguyên lý: dựa theo logic

Tất cả điện áp ba pha nhỏ hơn một ngưỡng cho phép Không có sự tăng đột biến của dòng điện đo được Dòng điện trên 3 pha lớn hơn một ngưỡng nhỏ nhất cho phép

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng giám sát trong rơle

117

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giám sát mạch cắt (Trip Circuit Supervision – 74)  Mạch cắt có vai trò quan trọng & qua nhiều khâu (cầu chì, cầu nối, tiếp điểm rơle, hàng kẹp, dây nối...)  giám sát sự thông mạch  Nguyên lý:

Bơm một dòng điện nhỏ vào mạch (cỡ mA để không kích hoạt cuộn

cắt )

Giám sát dòng điện này

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng giám sát trong rơle

118

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giám sát mạch cắt (Trip Circuit Supervision – 74)  Thực hiện: rơle giám sát gồm một hoặc hai rơle phụ loại thường đóng, đóng chậm. Khi hai rơle tác động  cảnh báo mạch cắt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Khi máy cắt đã đóng

Giám sát được cả khi mất nguồn thao tác máy cắt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng giám sát trong rơle

119

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giám sát mạch cắt (Trip Circuit Supervision – 74)  Thực hiện: rơle giám sát gồm một hoặc hai rơle phụ loại thường đóng, đóng chậm. Khi hai rơle tác động  cảnh báo mạch cắt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Khi máy cắt đang cắt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng giám sát trong rơle

120

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giám sát mạch cắt (Trip Circuit Supervision – 74)  Thực hiện: rơle giám sát gồm một hoặc hai rơle phụ loại thường đóng, đóng chậm. Khi hai rơle tác động  cảnh báo mạch cắt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Khi máy cắt đã mở

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

121

Phần 05

Bảo vệ các máy biến áp lực

Các vấn đề cần quan tâm

122

 Các hư hỏng đối với máy biến áp  Phương thức bảo vệ máy biến áp trên lưới truyền tải Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Chức năng bảo vệ so lệch (87T) Nguyên lý, đặc tính làm việc Các vấn đề cần chú ý khi áp dụng BVSL cho máy biến áp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

chạm đất hạn chế (REF) Nguyên lý hoạt động Lý do sử dụng  Các loại bảo vệ khác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Chức năng bảo vệ so lệch thứ tự không (87N) hay bảo vệ chống

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại sự cố & chế độ bất thường

123

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các sự cố  Phóng điện sứ xuyên  Sự cố pha-pha, pha-đất đối với

Chế độ bất thường  Quá tải  Mức dầu tăng cao hoặc giảm

cuộn dây cao và hạ áp

thấp

 Sự xâm ẩm của hơi nước vào

 Hỏng bộ chuyển đổi đầu phân Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

dầu cách điện

áp

 Sét đánh lan truyền vào trạm:

 Lõi từ bị quá từ thông...

hỏng cách điện cuộn dây

 Sự cố giữa các vòng dây trên

cùng cuộn dây.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phân tích

124

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Chạm chập giữa các vòng dây: dòng điện trong các vòng dây bị sự cố lớn nhưng dòng điện tại hai đầu của máy biến áp thay đổi không đáng kể (theo tỷ số vòng dây) Các bảo vệ hoạt động theo dòng điện khó phát hiện Nếu không loại trừ nhanh thì có thể gây sự cố lan tràn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Sự cố lõi từ:

Tăng độ lớn dòng điện xoáy Gây phát nhiệt sự cố lớn hơn.

 Sự cố thùng dầu chính: mức dầu bị hạ thấp

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

 Hỏng bộ chuyển đổi đầu phân áp (OLTC)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phân tích

125

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vai trò của cuộn thứ ba (đấu tam giác) trong MBA  Với các máy biến áp (gồm cả tự ngẫu) đấu Y/Y: thường được

trang bị thêm cuộn tam giác: Là điểm đấu nối của các bộ tụ, kháng bù Cung cấp điện tự dùng hoặc cho một số tải địa phương

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

định Thành phần sóng hài bậc 3 chạy quẩn trong cuộn dây này Ổn định điểm trung tính (neutral point): khi có cuộn tam giác thì tổng trở TTK sẽ nhỏ hơn và có tác dụng giảm sự mất cân bằng của điện áp khi mang tải không cân bằng. Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phân tích

126

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vai trò của cuộn thứ ba (đấu tam giác) trong MBA  Sự phân bố dòng điện trong MBA khi mang tải không cân bằng: giả thiết MBA chỉ mang tải 1 pha (trường hợp mất cân bằng trầm trọng nhất)

 Dòng trong cuộn tam giác bằng 1/3 của tải 1 pha: do đó cuộn Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

tam giác thường có công suất bằng 1/3 cuộn dây chính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại bảo vệ thường dùng cho máy biến áp

127

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Loại sự cố

Loại bảo vệ

Bảo vệ so lệch

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sự cố pha-pha và pha-đất ở cuộn dây

Bảo vệ quá dòng

Bảo vệ chống chạm đất hạn chế

Bảo vệ so lệch

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sự cố giữa các vòng dây

Rơle khí (Buchholz)

Bảo vệ so lệch

Sự cố lõi từ

Rơle khí (Buchholz)

Bảo vệ so lệch

Sự cố thùng dầu máy biến áp

Rơle khí (Buchholz)

Bảo vệ chống chạm đất thùng máy biến áp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Quá từ thông

Bảo vệ chống quá từ thông

Quá nhiệt

Bảo vệ chống quá tải

Sơ đồ phương thức bảo vệ phổ biến

128

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

Bảo vệ chính 1:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 87T, 49, 64, 50/51, 50/51N  Tín hiệu dòng điện các phía được lấy từ BI chân sứ MBA.

Bảo vệ chính 2:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 87T, 49, 50/51/50/51N  Tín hiệu dòng điện: lấy từ BI ngăn máy cắt đầu vào các phía MBA.

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây 500kV:  67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59, 50BF, 74  Tín hiệu dòng điện: lấy từ BI ngăn máy cắt đầu vào phía 500kV của MBA  Tín hiệu điện áp: lấy từ BU thanh cái 500kV

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây 220kV:  67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59, 50BF, 74  Tín hiệu dòng điện: lấy từ BI ngăn máy cắt đầu vào phía 220kV của MBA  Tín hiệu điện áp: lấy từ BU thanh cái 220kV

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ đồ phương thức bảo vệ phổ biến

129

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

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây trung áp: Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 50/51, 50/51N, 50BF, 74  Tín hiệu dòng điện: lấy từ BI chân sứ 35kV của MBA

Các bảo vệ khác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Rơ le bảo vệ nhiệt độ dầu /cuộn dây MBA (26)  Rơ le áp lực MBA (63)  Rơ le gaz cho bình dầu chính và ngăn điều áp dưới tải (96)  Rơ le báo mức dầu tăng cao (71)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ đồ phương thức bảo vệ phổ biến

130

 Cấu hình bảo vệ cho máy biến áp 220/110kV

Bảo vệ chính 1:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 87T, 49, 64, 50/51, 50/51N  Lấy tín hiệu dòng điện từ BI chân sứ MBA

Bảo vệ chính 2

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 87T, 49, 50/51/50/51N  Lấy tín hiệu dòng điện từ BI ngăn máy cắt đầu vào các phía MBA.

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây 220kV:  67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59, 50BF, 74  Lấy tín hiệu dòng điện từ BI ngăn máy cắt đầu vào phía 220kV của MBA  Lấy tín hiệu điện áp được lấy từ BU thanh cái 220kV

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây 110kV:  67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59, 50BF, 74  Lấy tín hiệu dòng điện từ BI ngăn máy cắt đầu vào phía 110kV của MBA  Tín hiệu điện áp: lấy từ BU thanh cái 110kV

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ đồ phương thức bảo vệ phổ biến

131

 Cấu hình bảo vệ cho máy biến áp 220/110kV

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây trung áp: Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 50/51, 50/51N, 50BF, 74  Tín hiệu dòng điện: BI chân sứ cuộn trung áp của MBA

Các chức năng bảo vệ khác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Bảo vệ nhiệt độ dầu /cuộn dây MBA (26)  Rơ le áp lực MBA (63)  Rơ le gaz cho bình dầu chính và ngăn điều áp dưới tải (96)  Rơ le báo mức dầu tăng cao (71)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ đồ phương thức bảo vệ phổ biến

132

 Cấu hình bảo vệ cho máy biến áp 110kV

Bảo vệ chính:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 87T, 49, 64 (theo nguyên l{ tổng trở thấp), 50/51, 50/51N  Tín hiệu dòng điện: BI ngăn máy cắt đầu vào các phía MBA.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây 110kV:  67/67N, 50/51, 50/51N, 27/59, 50BF, 74  Tín hiệu dòng điện: BI chân sứ 110kV của MBA  Tín hiệu điện áp: BU thanh cái 110kV

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây trung áp 1:

 50/51, 50/51N, 50BF, 74  Tín hiệu dòng điện: BI chân sứ cuộn trung áp 1 của MBA.

Bảo vệ dự phòng cho cuộn dây trung áp 2:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 50/51, 50/51N/51G, 50BF, 74  Tín hiệu dòng điện: BI chân sứ cuộn trung áp 2 của MBA

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ đồ phương thức bảo vệ phổ biến

133

 Cấu hình bảo vệ cho máy biến áp 110kV

Các bảo vệ khác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch cho máy biến áp (87T)

134

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch có hãm ∆I (87)  Dùng làm bảo vệ chính cho máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Phạm vi bảo vệ được giới hạn bởi vị trí đặt BI

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

135

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Bảo vệ so lệch có hãm: đảm bảo sự làm việc ổn định của bảo vệ Đặc tính của CT các phía khác nhau (chế độ bình thường & bão hòa) Khi có sự cố ngoài Chuyển đổi đầu phân áp của máy biến áp

 Phương thức tổ hợp dòng hãm:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tùy theo hãng chế tạo Ví dụ với rơle Siemens: tổng độ lớn của dòng đi vào & đi ra

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

136

 Phương thức tổ hợp dòng hãm: (tiếp)

Tùy theo hãng chế tạo

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

“sum of”

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

“scaled sum of”

“geometrical average”

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

“maximum of”

ABB

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

137

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các yếu tố cần chú ý

Hiệu chỉnh góc pha do tổ đấu dây máy biến áp Loại bỏ thành phần dòng điện TTK Hiệu chỉnh tỷ số biến dòng Hãm theo sóng hài

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Khi đóng xung kích máy biến áp  Khi quá từ thông lõi từ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

138

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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 Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

(nếu cần thiết).

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

139

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

140

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

BI trung gian không có cuộn tam giác

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

141

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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

BI trung gian có cuộn tam giác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng qua rơle bằng 0

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

142

Ví dụ khác: loại I0 và hiệu chỉnh góc pha

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sự cố chạm đất ngoài vùng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng qua rơle bằng 0 – Rơle không tác động nhầm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

143

Ví dụ khác: loại I0 và hiệu chỉnh góc pha

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sự cố chạm đất trong vùng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

144

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hiệu chỉnh tỷ số biến dòng  Dòng cân bằng có thể sinh ra khi:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN BI các phía có tỷ số biến khác tỷ số biến áp Hoặc khi dòng điện thứ cấp của các BI không giống nhau

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

145

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hiệu chỉnh tỷ số biến dòng  Dòng cân bằng có thể sinh ra khi:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle so lệch

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

146

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

147

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hiệu chỉnh tỷ số biến dòng  Chọn BI trung gian

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

148

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hãm theo thành phần sóng hài Dòng từ hóa xung kích khi đóng không tải Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Đóng máy biến áp không tải

Không có tải Đóng điện máy biến áp từ một phía

 Khi đóng không tải:

Dòng từ hóa xung kích chạy vào từ một phía Phía đầu ra không tải: không có dòng điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

∆I

Bảo vệ so lệch có thể tác động nhầm

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

149

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hãm theo thành phần sóng hài Cách xử lý dòng từ hóa xung kích khi đóng không tải Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Dòng từ hóa xung kích có dạng méo sóng, tắt nhanh

Dòng xung kích

Bậc cơ bản (50Hz)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phân tích phổ

Bậc hai (100Hz)

Điện áp

Sóng hài

Bậc cao hơn

 Phân tích phổ: có sóng hài bậc 2  lấy làm tín hiệu hãm bảo vệ

so lệch  hãm theo sóng hài

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

150

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hãm theo thành phần sóng hài

Đóng máy biến áp không tải (đóng xung kích)  Dòng từ hóa xung kích: luôn chứa thành phần 2nd  Dòng sự cố: không có 2nd & bậc chẵn  Dòng từ hóa xác lập: không có sóng hài bậc chẵn.

 Sóng hài bậc 2: đặc trưng riêng biệt của dòng từ hóa xung kích  sử

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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 – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

151

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hãm theo thành phần sóng hài Hiện tượng quá từ thông  Lõi máy biến áp bị quá từ thông  Dòng điện các phía không giống nhau  Khi MBA bị quá từ thông: dòng điện có chứa thành phần sóng

hài bậc 3th & 5th

 Thành phần bậc 3: có thể bị loại bởi cuộn tam giác  dùng

thành phần hài bậc 5 để khóa tạm thời chức năng bảo vệ so lệch

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch thứ tự không (87N)

152

Lý do dùng bảo vệ so lệch thứ tự không 87N  Sự cố tại điểm gần trung tính cuộn dây đấu hình sao, trung tính nối đất: dòng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN sự cố có thể rất bé (do điện áp gần trung tính có giá trị nhỏ)

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

 Bảo vệ quá dòng TTK (50N & 51N):

 Có thể không đủ độ nhạy  dùng bảo vệ so lệch thứ tự không (87N)  Phạm vi bảo vệ: các cuộn dây đấu sao, trung tính nối đất (phạm vi bảo vệ bị hạn chế).

 Bảo vệ so lệch: Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch thứ tự không (87N)

153

 Nguyên lý hoạt động  Chế độ bình thường & sự cố ngoài

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Chế độ sự cố trong vùng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại bảo vệ khác

154

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Báo chạm đất phía cuộn trung tính cách điện  Cuộn dây có trung tính cách điện  nếu xảy ra chạm đất: dòng điện có

giá trị nhỏ  bảo vệ quá dòng không phát hiện được Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

110

BI1

BI2

Để phát hiện chạm đất  Sử dụng điện áp thứ tự không 3U0

 Ua+Ub+Uc=3U0  Đo bằng BU loại 3 pha 5 trụ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

I>

BI3

 Có cuộn tam giác hở

10,5

 Bình thường 3 pha điện áp đối xứng

Biến điện áp (BU)

 Tổng vecto điện áp bằng không

U0 >

 Khi xảy ra chạm đất:

Ua=0

 Pha chạm đất có điện áp bằng không

 Vecto điện áp ba pha bị lệch  Tổng vecto điện áp 3 pha (3U0) sẽ khác không

 bảo vệ báo chạm đất

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Ub

Ua+Ub+Uc=3U0 Bình thường

Ua+Ub+Uc#3U0 Sự cố (A-Đ)

Các loại bảo vệ khác

155

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống quá từ thông lõi thép (24)  Quá từ thông (hay quá kích từ): phát hiện hiện tượng quá từ

thông trong lõi từ

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

áp.

 Nguyên nhân: Hiện tượng quá từ thông lõi từ có thể xảy ra khi: Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Khi quá từ thông  lõi từ không thể mang thêm từ thông  từ thông móc vòng qua các kết cấu kim loại lân cận  phát nóng

Các loại bảo vệ khác

156

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống quá từ thông lõi thép (24)  Phương thức bảo vệ

Giám sát tỷ số V/f (điện áp & tần số) Loại bảo vệ có trễ: quá từ thông quá độ không gây nguy hiểm tức thời

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ví dụ đặc tính làm việc của chức năng 24

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại bảo vệ khác

157

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống quá tải (49)  Quá tải khó phát hiện bằng các bảo vệ quá dòng  Rơle số có thể dùng 3 phương pháp

Hình ảnh nhiệt (không tính tới nhiệt độ môi trường ngoài) Hình ảnh nhiệt (có tính tới nhiệt độ môi trường ngoài) Nhiệt độ điểm nóng & tính toán già hóa cách điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại bảo vệ khác

158

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống quá tải (49)

Nguyên lý hình ảnh nhiệt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Coi cả máy biến áp là một đối tượng đồng nhất  Dòng điện  nhiệt lượng Q (tỷ lệ I2)

 Nhiệt lượng Q = Q1 + Q2

 Q1: tỏa nhiệt vào môi trường  Q2: tăng nhiệt bản thân

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Tỷ phần của Q1 & Q2  Kết cấu, hình dáng, kiểu làm mát..  đặc trưng bởi hệ số “hằng số quán tính

nhiệt ”

 Hằng số này có thể tính toán gần đúng

 Độ tăng nhiệt tỷ lệ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 So với nhiệt độ chuẩn

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

Các loại bảo vệ khác

159

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giám sát nhiệt độ  Trang bị sẵn của nhà sản xuất

Dựa theo sự giãn nở của môi chất

theo nhiệt độ

Nhiệt độ tỷ lệ với dòng điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại bảo vệ khác

160

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle khí (Buchholz) (tiếng Việt: RK)  Vị trí: trường đường ống nối từ thùng dầu chính máy biến áp lên

thùng dầu phụ - Do nhà sản xuất chế tạo sẵn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại bảo vệ khác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên lý hoạt động của rơle khí (Buchholz)

Petcock

Alarm bucket

Counter balance weight

Mercury switch

Oil level

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

From transformer

To oil conservator

Trip bucket

Aperture adjuster

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Deflector plate

Drain plug

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại bảo vệ khác

162

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle khí (Buchholz)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại bảo vệ khác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên lý hoạt động của 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 cấp 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 nhanh, khí tích tụ mạnh và đi lên trên  xô đẩy vào phao cấp 2  khởi động đi cắt nguồn của máy biến áp.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Thùng dầu chính máy biến áp

Thùng dầu phụ máy biến áp

Hướng di chuyển của dòng dầu khi sự cố

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle kỹ thuật số RET 670

Tổng quan

165

 Chức năng chính:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch có hãm (87) Bảo vệ quá dòng điện (51 & 51N)

 Có thể lựa chọn chức năng định hướng Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (87N) Điều chỉnh đầu phân áp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Phạm vi sử dụng:

Máy biến áp 2 hoặc 3 cuộn dây Máy phát-máy biến áp nối bộ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

166

 Phương thức tổ hợp dòng hãm:

Tùy theo hãng chế tạo

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

“sum of”

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

“scaled sum of”

“geometrical average”

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

“maximum of”

RET521

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

167

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hiệu chỉnh các yếu tố ảnh hưởng  Dòng điện thứ tự không: loại trừ bằng phần mềm Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Lựa chọn có/không loại trừ cho từng cuộn dây

 Việc loại/không loại tùy theo

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tổ đấu dây máy biến áp Có/không có CT trung tính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Xử l{ dòng I0 linh hoạt

168

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

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

không cần loại trừ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Xử l{ dòng I0 linh hoạt

169

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

Bắt buộc phải loại trừ dòng TTK (bằng phần mềm) Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Độ nhạy có thể giảm tới 30% (với sự cố N(1))

 Tương tự với MBA tự ngẫu

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

MBA tự ngẫu luôn có tổ đấu dây Y(N)y0 Tùy thuộc vào có/không có CT trung tính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

170

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hiệu chỉnh các yếu tố ảnh hưởng  Dịch góc pha do tổ đấu dây: hiệu chỉnh bằng phần mềm

BI đấu hình sao Khai báo tổ đấu dây máy biến áp

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Khai báo tỷ số BI các phía

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

mềm Tổng số đầu phân áp Điện áp đầu phân áp cao nhất/thấp nhất Vị trí đầu phân áp trung gian Nếu tín hiệu vị trí đầu phân áp đưa tới rơle bị lỗi: dòng so lệch

ngưỡng thấp tạm thời được nâng tới ít nhất là giá trị 30%

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

171

 Đặc tính tác động

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

nhất

Vùng tác động không hãm

Dòng so lệch ngưỡng cao

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Dòng so lệch

Vùng tác động có hãm

Vùng khóa

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng hãm

Dòng so lệch ngưỡng thấp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

172

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Cài đặt - Đặc tính tác động Lựa chọn 5 đặc tính có sẵn Tịnh tiến đặc tính có sẵn Nguyên tắc chung: dòng hãm luôn lớn hơn 2 lần dòng so lệch với sự cố ngoài độ dốc lớn nhất 50%

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hệ số hãm tăng: mở rộng vùng hãm  hãm tốt, giảm độ nhạy tác động Ngược lại: tăng độ nhạy tác động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

173

 Cài đặt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng so lệch ngưỡng thấp Idiff>  Độ dốc bằng không (không hãm)  Đặt cao hơn dòng so lệch xuất hiện ở chế độ bình thường  Có thể tính tới ảnh hưởng của đầu phân áp (nếu không sử dụng chức năng bù)  Dải lựa chọn: 0,1÷0,5

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

174

 Cài đặt

Các đoạn tiếp theo: trạng thái quá tải và sự cố ngoài Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Độ dốc tăng dần  tăng hiệu lực hãm (giảm độ nhạy)  Thường đặt theo tham số mặc định của nhà sản xuất  Độ dốc mặc định thay đổi tại 1

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

175

 Cài đặt

Vùng tác động không hãm & Dòng so lệch ngưỡng cao Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

sóng hài

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

một ngưỡng cho phép}

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vùng tác động không hãm

 Ngưỡng cho phép phải đảm bảo phân biệt đúng sự cố trong vùng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

176

 Cài đặt

Dòng so lệch ngưỡng cao

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Tham số này tính toán được  Thường đặt cao hơn 120% giá trị này

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

177

Ngăn ngừa tác động nhầm khi BI bị bão hòa với sự cố ngoài  Dòng so lệch có thể tăng cao do

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ngắn mạch ngoài với dòng điện ngắn mạch lớn Mức độ bão hòa của các BI khác nhau

 Dòng so lệch lớn  Dòng hãm không tăng tương ứng với thực tế (do BI bão hòa)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

bảo vệ có thể tác động nhầm. Rơle RET 670: chức năng hãm khi phát hiện BI bị bão hòa

 Cơ chế hãm

Phát hiện sự cố ngoài Kích hoạt hãm theo sóng hài bậc 2 (BI bị bão hòa, dạng sóng sẽ tạm Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

thời có thành phần hài bậc 2)

Tăng dòng khởi động so lệch ngưỡng thấp lên 70%

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

178

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ngăn ngừa tác động nhầm khi BI bị bão hòa  Vấn đề quan trọng: phát hiện sự cố nào là sự cố ngoài  Thuật toán:

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

làm việc

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

179

 Sự di chuyển điểm làm việc khi ngắn mạch ngoài, BI bão hòa Dòng điện sơ cấp & thứ cấp khi BI bão hòa

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Quĩ đạo điểm làm việc tương ứng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

AB BC

CA

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

động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

180

Ngăn ngừa bảo vệ tác động nhầm khi đóng máy biến áp không tải

(đóng xung kích)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Nguyên lý

Dựa theo thành phần sóng hài bậc 2

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Dòng từ hóa xung kích: luôn chứa thành phần 2nd  Dòng sự cố: không có 2nd & bậc chẵn  Dòng từ hóa xác lập: không có sóng hài bậc chẵn

Dựa theo phân tích dạng sóng dòng điện tức thời

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

hóa)

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

181

Ngăn ngừa bảo vệ tác động nhầm khi đóng máy biến áp không tải

(đóng xung kích)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Hãm theo sóng hài và hãm theo dạng sóng: tự động bật khi máy biến

áp không có điện  Tự khóa sau 1 phút khi máy biến áp đóng điện: tránh bảo vệ bị hãm, làm việc Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

kéo dài khi sự cố trong vùng

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

182

Ngăn ngừa bảo vệ tác động nhầm khi máy biến áp bị quá kích từ

(dòng từ hóa bị tăng cao)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

lệch có thể tác động nhầm

 Đặc điểm dòng từ hóa khi quá từ thông:

Chỉ chứa hài bậc lẻ: 3, 5, 7... Thành phần bậc 5 chiếm chủ yếu

 Hài bậc 3: không đi đi qua cuộn tam giác  không dùng để phát Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

hiện quá từ thông  Chỉ dùng hài bậc 5

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Mật độ từ thông trong lõi từ: tỷ lê B= E/(4.44*S*f)  Khi điện áp tăng cao/ tần số giảm thấp: quá từ thông lõi từ  Không cần thiết phải cắt nhanh máy biến áp Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Tuy nhiên: Dòng từ hóa tăng cao kết hợp với dòng tải: bảo vệ so

Chức năng bảo vệ so lệch (F87T)

183

Ngăn ngừa bảo vệ tác động nhầm khi máy biến áp bị quá kích từ

(dòng từ hóa bị tăng cao)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Hài bậc 3: không đi đi qua cuộn tam giác  không dùng để phát

hiện quá từ thông  Chỉ dùng hài bậc 5 Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Quá trình hãm theo hài bậc 5: chỉ bắt đầu nếu chức năng so lệch

yêu cầu lệnh cắt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch thứ tự không (F87N)

184

 Dòng so lệch & dòng hãm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Iso lệch = Itrung tính – 3*I0 (tổ hợp từ tổng ba dòng điện pha) Ihãm = max {Itrung tính, Ipha A, Ipha B, Ipha C}

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Độ dốc cố định: 70% & 100%

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch thứ tự không (F87N)

185

Đặc điểm  Độ nhạy cao:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng khởi động đặt thấp Dòng tác động tổngdòng thứ tự không tổng tại điểm sự cố

 Chỉ sử dụng thành phần thứ tự không cơ bản  không bị ảnh

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

hưởng của thành phần hài bậc 3

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

 Không bị ảnh hưởng của việc chuyển đổi đầu phân áp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng điều khiển điện áp (OLTC control)

186

Sơ đồ đấu nối

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

187

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tiếp điểm D&S riêng biệt

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

188

 Sự cần thiết phải có thiết bị đổi nối trung gian

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Không có thiết bị đổi nối

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

189

 Sự cần thiết phải có khâu hạn chế dòng điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Không có thiết bị hạn chế dòng điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

190

 Hạn chế dòng điện bằng điện trở

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

191

 Hạn chế dòng điện bằng điện trở

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

192

 Chuyển đầu phân áp qua tiếp điểm trung gian phụ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

193

 Hạn chế dòng điện bằng điện kháng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

chuyển mạch

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

194

 Chuyển mạch bằng máy cắt chân không

Các phương pháp chuyển mạch: xuất hiện hồ quang  dầu nhanh bị

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

kém chất lượng

Sử dụng thêm chuyển mạch bằng máy cắt chân không

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

195

 Chuyển mạch bằng máy cắt chân không

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

196

 Chuyển mạch bằng máy cắt chân không

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

197

 Phương pháp trích đầu phân áp với MBA tự ngẫu

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Thích hợp nếu điện áp cao áp thay đổi nhiều

Công tắc đảo chiều:

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

198

 Trích đầu phân áp gần điểm trung tính cuộn dây

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Các phương pháp trước lấy đầu phân áp lân cận vị trí X Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

được cách điện của thiết bị OLTC

 Phương pháp lấy đầu phân áp gần điểm trung tính: giảm

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

 Tuy nhiên:

 Không thích hợp sử dụng vì điện áp phía cao áp thường tương

đối ổn định

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Thiết bị tự động chuyển đổi đầu phân áp MBA

199

 Sơ đồ đấu nối của bộ điều khiển

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ bộ OLTC

200

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các giá trị chỉnh định

 Mức điện áp cài đặt

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

105V

Vùng không nhạy

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Vùng không nhạy

Thời gian trễ

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

 Thời gian trễ:

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tương tự như trong thiết bị điều khiển kích từ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Giữ điện áp tại điểm nút phụ tải:

Phối hợp sự làm việc song song các MBA

201

 L{ do làm việc song song của các MBA:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tăng khả năng tải Tăng cường mức độ dự phòng Dễ dàng khi cần bảo dưỡng một MBA

 Các vấn đề cần quan tâm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Khác tỷ số/ điện áp Khác tổng trở Bộ điều khiển không tương thích với nhau Tăng dòng ngắn mạch...  Hậu quả khi phối hợp sai: Tải phân bố không đều Dòng cân bằng chạy quẩn lớn

 Quá tải, tăng tổn thất

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phối hợp sự làm việc song song các MBA

202

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sai lệch thời gian: một bộ điều áp hoạt động nhanh hơn các bộ khác  Một MBA sẽ thay đổi đầu phân áp trước, MBA còn lại không thay đổi  hai

MBA sẽ vận hành song song với các nấc phân áp khác nhau  sinh ra dòng cân bằng chạy quẩn giữa hai máy  phát nóng, quá tải, tăng tổn hao.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sai lệch cảm biến điện áp: tác hại tương tự

MBA 15MVA; Xk%=8.7; Uthứ cấp=12.7kV Lệch một nấc phân áp Icb=25A

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phối hợp sự làm việc song song các MBA

203

 Yêu cầu đối với việc phối hợp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các MBA song song: đảm bảo điều áp như đã cài đặt với một máy Nấc phân áp: được tự động lựa chọn sao cho dòng cân bằng chạy quẩn

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

Các chức năng phải tự động được đảm bảo: khi thay đổi cấu hình hệ thống Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phối hợp sự làm việc song song các MBA

204

 Các phương pháp phối hợp bộ điều khiển

Theo phương pháp bộ điều khiển chủ đạo/ phụ thuộc

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

(Master/Flolower)

Phương pháp dòng cân bằng nhỏ nhất

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phối hợp sự làm việc song song các MBA

205

 Nguyên l{ điều khiển chủ đạo/phụ thuộc

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phối hợp sự làm việc song song các MBA

206

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Chủ đạo/phụ thuộc – giữ cùng nấc phân áp Chỉ áp dụng với các MBA giống nhau hoàn toàn Tỷ số BI có thể khác nhau Yêu cầu có phản hồi từ thiết bị được điều khiển (thường dùng các rơle

trung gian)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Khi có 01 bộ điều khiển

Khi có 02 bộ điều khiển

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phối hợp sự làm việc song song các MBA

207

 Nguyên l{ dòng cân bằng nhỏ nhất

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sử dụng thêm thiết bị phụ trợ (Parallel Balancing Module) Thiết bị phụ trợ phân tách dòng điện chạy qua MBA:

 Dòng tải thông thường – các dòng tải qua các MBA cùng pha với nhau  Dòng cân bằng chạy quẩn – lệch pha 1800 giữa các MBA

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ của khối cân bằng dòng

Sơ đồ đấu nối theo phương pháp dòng cân bằng nhỏ nhất

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ quá dòng (50&51)

208

 Là bảo vệ dự phòng  Trang bị các đặc tính theo tiêu chuẩn & tự đặt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

giữa các bảo vệ  Nếu không phối hợp được -> sử dụng các đặc tính tiếp theo như VI hay EI. Very Inverse (VI): độ lớn dòng điện sự cố dọc đường dây thay đổi

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

mạnh từ đầu tới cuối đường dây.

Extremely Inverse (EI): thời gian tác động tỷ lệ nghịch với bình phương

của dòng điện. Thích hợp với:  Đường dây mang các tải có dòng khởi động đột biến  Phối hợp với các cầu chì hoặc các thiết bị tự đóng lại

Definite Time (DT): dòng ngắn mạch thay đổi mạnh do công suất ngắn Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

mạch của nguồn thay đổi.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ quá dòng (50&51)

209

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Chức năng phòng ngừa khi đóng máy cắt bằng tay (tham khảo) Khi đóng máy cắt bằng tay  cần đưa vào các bảo vệ cắt nhanh Để phòng gặp sự cố chưa phát hiện hết

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ quá dòng (50&51)

210

 Hiện tượng tải khởi động đồng thời (tham khảo)

Khi phụ tải được cấp điện trở lại  tất cả đều khởi động  dòng tăng cao

 bảo vệ quá dòng có thể tác động nhầm. Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Chức năng Dynamic Cold-load Pickup (rơle SIEMENS)

Khi tải mất điện đủ lâu (CB open time)  kích hoạt Tự động tăng dòng khởi động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ quá dòng (50&51)

211

 Dynamic Cold-load Pickup

Phát hiện tải mất điện dựa theo

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Tiếp điểm phụ máy cắt  Giám sát dòng điện qua đối tượng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46)

212

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Phát hiện tải mất cân bằng  Mất pha tới tải  Sự cố không đối xứng  Đấu sai cực tính máy biến dòng.  Chống quá tải (động cơ) khi xảy ra hiện tượng mất cân bằng. Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Dự phòng cho các bảo vệ quá dòng pha, đặc biệt với trường hợp

sự cố hai pha Dòng khởi động đặt rất nhỏ Độ nhạy cao

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chống quá tải (49)

213

 Quá tải khó phát hiện bằng các bảo vệ quá dòng  REG 521: 2 phương pháp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chống quá tải (49)

214

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hình ảnh nhiệt (không tính tới nhiệt độ môi trường ngoài)  Coi cả máy biến áp là một đối tượng đồng nhất  Dòng điện  nhiệt lượng Q (tỷ lệ I2)  Nhiệt lượng Q = Q1 + Q2

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Q1: tỏa nhiệt vào môi trường Q2: tăng nhiệt bản thân

 Độ tăng nhiệt tỷ lệ

Tỷ phần của Q1 & Q2 Kết cấu, hình dáng, kiểu làm mát..  đặc trưng bởi hệ số “hằng số

quán tính nhiệt ”

Hằng số này có thể tính toán gần đúng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

So với nhiệt độ chuẩn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Phương pháp: xác định được độ tăng nhiệt (%)

215

Phần 04

Rơle kỹ thuật số REG 216

Bảo vệ máy phát điện

216

 Phương thức bảo vệ khuyến cáo cho các MFĐ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ máy phát điện

217

 Nguyên tắc dự phòng: nguyên tắc n-1 – hỏng hóc 1 phần tử

không gây gián đoạn hệ thống

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Dự phòng một phần:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hai hệ thống rơle bảo vệ Có thể sử dụng chung các biến áp đo lường Chung nguồn nuôi

Máy cắt có thể chỉ có một cuộn cắt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ máy phát điện

218

 Nguyên tắc dự phòng: nguyên tắc n-1 – hỏng hóc 1 phần tử

không gây gián đoạn hệ thống

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Dự phòng đầy đủ:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Biến áp đo lường riêng biệt Hai hệ thống bảo vệ toàn phần Nguồn nuôi rơle riêng biệt Tín hiệu cắt đi theo các hệ thống khác nhau

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ máy phát điện

219

 Ví dụ sơ đồ bảo vệ MFĐ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Có thanh góp điện áp máy phát

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nối bộ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ quá dòng (50, 51)

220

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

Ngắn mạch gần  điện áp đầu cực sụt giảm  dòng điện ngắn mạch

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

bị giảm đi  bảo vệ không đủ độ nhạy

 Giải pháp:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Đặt dòng khởi động thấp Kết hợp khóa điện áp thấp (27 hay U<) Tên tiếng Anh: Voltage Controlled Overcurrent Protection

 Cài đặt:

Dòng điện: cao hơn 20-30% dòng tải max Khóa điện áp thấp (27): nhỏ hơn 80% Uđịnh mức

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chức năng bảo vệ quá dòng (50, 51)

221

 Phân biệt hai loại bảo vệ

Bảo vệ quá dòng kết hợp với khóa điện áp thấp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 51 & 27= Voltage Controlled Overcurrent

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Voltage-Restraint Overcurrent  Tự động điều chỉnh giá trị dòng khởi động theo điện áp  Khi điện áp giảm  dòng khởi động được tự động giảm đi

Chức năng này sẽ khóa khi mất điện áp nhị thứ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

REG 521 không có hai chức năng này

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

222

 Tên gọi khác: Unbalance Load Protection  Dòng thứ tự nghịch (TTN)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

223

 Có thêm đặc tính độc lập

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch (87G)

224

 Nguyên tắc thực hiện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch dọc

Bảo vệ so lệch ngang

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giới thiệu hệ tọa độ quay

225

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giới thiệu hệ tọa độ quay

226

 Hệ tọa độ cố định & Hệ tọa độ quay

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ so lệch máy biến áp

227

 Được trang bị trong REG 216 cùng với so lệch máy phát  Đặc tính và phương thức làm việc tương tự RET 670 Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Thêm chức năng tự động nâng dòng ngưỡng thấp

Kích hoạt qua đầu vào nhị phân Có thể nên sử dụng khi:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

máy phát...

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

cuối cùng.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

228

 Cường độ “liên kết” giữa roto & stato

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các MFĐ: không rơi vào tình trạng làm việc mất đồng bộ khi

xảy ra hư hỏng trong hệ thống kích từ

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

 Bảo vệ này hoạt động dựa trên:

Khả năng phát/nhận công suất phản kháng của MFĐ  Biểu đồ giới hạn công suất phát (Generator Capability Curve)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

229

 Generator Capability Curve: công suất phản kháng bị giới hạn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dòng điện trong cuộn dây stato (Amature Current Heating Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Limit): không được vượt quá mức độ phát nóng cho phép

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

230

 Generator Capability Curve: công suất phản kháng bị giới hạn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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 – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

231

 Generator Capability Curve: công suất phản kháng bị giới hạn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

+

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

232

 Generator Capability Curve: công suất phản kháng bị giới hạn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Giới hạn ổn định tĩnh & động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

L{ thuyết

Thực tế

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

233

 Dựa theo đặc tính  có hai phương pháp bảo vệ chống mất

kích từ (thiếu kích từ) 1.



Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN 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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

234

 Dựa theo đặc tính  có hai phương pháp bảo vệ chống mất

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống luồng công suất ngược (32R)

235

 Reverse Power Protection  Năng lượng sơ cấp bị mất  MFĐ hoạt động ở chế độ động cơ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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 truyền ngược.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Phát nóng quá mức cánh tuabin hơi do hơi không lưu chuyển được để

 Nguyên nhân: Lỗi vận hành Trục trặc máy cắt đầu cực không cắt khi ngừng tổ máy Hỏng hóc cơ khí

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống luồng công suất ngược (32R)

236

 Bảo vệ

Bảo vệ cơ khí và theo tín hiệu điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Rơle REG216: dựa theo luồng công suất ngược.  Độ lớn luồng công suất ngược tùy thuộc:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ma sát, tổn hao do tuabin hoạt động như máy nén Tổn hao điện trong máy phát

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

Chỉ sử dụng thành phần TTT của dòng và áp Sai số góc của BU & BI gây sai số phép đo  phải đưa vào trong tính

toán

 Bảo vệ thường là loại có trễ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tránh các biến động ngắn hạn Trong khi hòa đồng bộ hoặc dao động điệncó thể có luồng công suất

ngược

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống luồng công suất ngược (32R)

237

 Bảo vệ thường là loại có trễ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tránh các biến động ngắn hạn Trong khi hòa đồng bộ hoặc dao động điệncó thể có luồng công suất

ngược: khi đó bảo vệ sẽ khởi động, giải trừ nhiều lần.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chống trượt cực từ (78) – Out of Step

238

 Out of Step  Hiện tượng dao động điện (Power Swing) Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Hiện tượng trượt cực từ (Out of Step)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

239

 Hiện tượng dao động điện (Power Swing)

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống hiện tượng trượt cực từ - Out of Step (78) Thực hiện các thao tác cần thiết tách máy phát

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Hiện tượng trượt cực từ (Out of Step)

 Cả hai chức năng đều dựa trên giám sát tốc độ biến thiên tổng

trở đo được dZ/dt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chống trượt cực từ (78) – Out of Step

240

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

điện không ổn định)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Quĩ đạo 1 & 2: hiện tượng mất ổn

định: đi vào ở một phía & đi ra ở phía đối diện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Quĩ đạo 3 & 4: dao động điện ổn định

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chống trượt cực từ (78) – Out of Step

241

 Logic phát hiện trượt cực từ

Là hiện tượng 3 pha đối xứng: dòng điện TTN phải nhỏ hơn ngưỡng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

cho phép.

Có ghi nhận sự cắt đặc tính ở cả hai phía (đi vào và đi ra phía đối diện)

của vecto tổng trở.

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

trước)

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

phát.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

242

 Lý do

Máy phát điện:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Trung tính cách điện  Nối đất qua tổng trở  Hạn chế dòng chạm đất

Chạm đất cuộn stato:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Cách điện bị hóa than tới lõi thép  Hồ quang tới lõi thép. Thực nghiệm cho thấy:

 Chạm đất có phát sinh hồ quang  dòng điện 5A có thể phá hủy cách điện lá

thép stato  sự cố tiếp theo

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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 – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

243

Nguyên l{ bảo vệ trong rơle REG 216  Dựa theo điện áp điểm trung tính cuộn dây stato Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Khi chạm đất  vecto điện áp 3 pha mất cân bằng  điểm trung tính

bị dịch chuyển  điện thế tăng lên khác 0.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Cách điện

Nối qua tổng trở

Bình thường

Chạm đất

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

244

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Cuộn tam giác hở của MBA

tạo trung tính giả

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

245

 Phương pháp đo dòng chạm đất

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

246

 Logic bảo vệ chống chạm đất trong rơle REG 216 Điện áp điểm trung tính vượt quá ngưỡng cài đặt Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm đất 100%

247

 Sử dụng sóng hài bậc 3 (27/59TN 3rd Harm.) Điện áp do MFĐ sinh ra có cả thành phần bậc 3 Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Thành phần bậc 3 có tính chất như thành phần TTK

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Phần bố điện áp bậc 3 lúc bình thường

Bảo vệ chống chạm đất 100%

248

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

Chạm đất tại trung tính: giá trị điện áp bậc 3 tại đầu cực lớn nhất 

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chạm đất tại đầu cực: giá trị điện áp bậc 3 tại trung tính lớn nhất 

bằng tổng điện áp hài bậc 3 của máy phát

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN bằng tổng điện áp hài bậc 3 của máy phát

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chạm đất tại trung tính

Chạm đất tại đầu cực

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm đất 100%

249

 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 

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

sử dụng rơle điện áp cao (59)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chạm đất tại trung tính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm đất 100%

250

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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)

Bình thường

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Chạm đất tại trung tính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm đất 100%

251

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Dùng rơle điện áp cao (59) Hoặc dùng rơle điện áp thấp (27)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Độ lớn điện áp bậc 3 phụ thuộc tải  các rơle hiện đại có chức năng

tự động thay đổi giá trị chỉnh định theo dòng tải.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm đất 100%

252

 Sử dụng sơ đồ so sánh sóng hài bậc 3 Nguyên l{ so lệch điện áp hài bậc 3

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

59D

150Hz

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm đất 100%

253

Sử dụng nguồn phụ tần số thấp  Lý do

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các phương pháp trên phụ thuộc đặc tính MFĐ Số lượng phụ tải, số lượng đường dây, cáp

 Giải pháp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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 – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm đất 100%

254

Sử dụng nguồn phụ tần số thấp (64S)  Nguyên lý

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phát điện áp tần số thấp vào trung

tính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Điện áp  sinh ra dòng điện Độ lớn dòng điện: tùy theo tổng trở nguồn phát & điện dung cuộn stato với đất (Xc)

Khi chạm đất: điện dụng bị nối tắt 

dòng điện tăng lên

Tần số thấp để:

 Dung kháng (Xc) có giá trị lớn  dòng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

điện nhỏ  dòng khởi động thấp  tăng độ nhạy

 Tránh nhiễu do điện áp của MFĐ gây ra,

dễ lọc.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm đất 100%

255

Sử dụng nguồn phụ tần số thấp  Nguyên l{ sơ đồ đấu nối và lấy tín hiệu Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Tần số 20Hz – Điện áp 25 V

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phát điện áp qua máy biến áp tạo trung tính giả

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm đất 100%

256

Sử dụng nguồn phụ tần số thấp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phát điện áp qua máy biến áp trung tính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm đất 100%

257

Sử dụng nguồn phụ tần số thấp  Xử l{ tín hiệu

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle đo điện áp phát vào VSEF Dòng điện chạy trong mạch iSEF Tính toán điện trở chạm đất RE  nếu RE < Rđặt  rơle tác động Một số rơle có thêm chức năng bảo vệ quá dòng dự phòng (độ lớn

tổng của dòng 50Hz và dòng 20Hz)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ưu điểm:

 Làm việc hoàn toàn độc lâp  Bảo vệ cả trạnh thái khi máy phát đứng im

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm đất 100%

258

Rơle REG216  Ví dụ phương thức bơm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

qua máy biến áp trung tính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Rơle REG 216 có hai ngưỡng tác động theo mặc định: Ngưỡng cảnh báo: 5kΩ & trễ 2 giây Ngưỡng tác động: 500 Ω & 1 giây

Bảo vệ chống chạm đất 100%

259

Rơle REG670

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm chập giữa các vòng dây

260

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm chập giữa các vòng dây

261

Rơle REG 216  Dựa theo sự mất đối xứng điện áp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sự cố  vecto điện áp mất đối xứng  cuộn tam giác hở có điện 

rơle sẽ tác động. Giá trị mặc định:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Điện áp khởi động 5%  Thời gian: 0,5 giây

Khuyến cáo nên đặt theo thí nghiệm thực tế

REG 216

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống chạm chập giữa các vòng dây

262

 Phương pháp khác: so lệch điện áp TTK

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Rơle

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

tác động

Sự cố chạm chập: BU phía trung tính không đo được  chỉ có điện áp Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

từ BU phía đầu cực  mất cân bằng  rơle tác động

Giá trị khởi động đặt thấp: 2%

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

263

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Một số vòng dây bị nối tắt Từ trường bị lệch Gây rung động mạnh  bắt buộc phải cắt nếu độ rung vượt quá

ngưỡng cho phép

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

264

 Phương thức bảo vệ đơn giản

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Sử dụng hai đèn

 Sử dụng đồng hồ đo điện

 Bình thường: hai đèn sáng

 Chạm đất một nhánh: kim

bằng nhau

đồng hồ lệch về phía tương ứng

 Chạm đất một nhánh: đèn tối

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

hơn

 Không phát hiện chạm đất tại

trung điểm

 Không phát hiện chạm đất tại

trung điểm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phương pháp bơm nguồn phụ

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

265

Phương thức bơm nguồn phụ xoay chiều  Điện áp xoay chiều bơm vào mạch roto Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

qua rơle quá dòng (64F)

 Tụ C:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hạn chế dòng khi có sự cố chạm đất Cách ly

 Dòng điện qua rơle 64F:

IC: dòng điện dung (điện dung roto) IG: dòng rò qua cách điện của roto (rất

nhỏ)

 Dòng khởi động: Ikhởi động ≥ (IC+IG)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Khi sự cố chạm đất  điện dung bị nối tắt  dòng điện qua

rơle tăng lên  rơle khởi động.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

266

Phương thức bơm nguồn phụ xoay chiều  Nhược điểm:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Hoạt động phụ thuộc chế độ nối đất roto Nếu nối đất qua ổ bi trục quay

 Màng dầu dẫn điện kém  Rơle không đủ nhạy  Nếu tăng điện áp bơm vào  chọc thủng

màng dầu  dẫn điện tốt

 Nhược: ăn mòn điện hóa tại ổ bi trục quay

Giải pháp khác: chổi than nối đất

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

267

Áp dụng trong rơle REG 216  Sử dụng nguồn bơm xoay chiều

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

268

Áp dụng trong rơle REG 216  Sử dụng nguồn bơm xoay chiều

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Giá trị đưa vào rơle:  Dòng điện đo được  Điện áp bơm vào  Rơle tính toán thành phần điện trở đo được

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ tổng trở thấp (21)

269

 Là bảo vệ dự phòng  Tác động nhanh & nhạy hơn các bảo vệ quá dòng Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Chỉ làm dự phòng:

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Tín hiệu đầu vào: BU đầu cực BI phía trung tính Đặc tính tác động vô hướng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ tổng trở thấp (21)

270

 Phạm vi bảo vệ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Thường đặt tới 0,7XB

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

271

Rơle bảo vệ khoảng cách

Phần 05

Bảo vệ khoảng cách

272

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các vùng cài đặt của bảo vệ khoảng cách  Thường được chỉnh định với 3 vùng tác động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Vùng I: tác động tức thời

với các bảo vệ liền kề

 Vùng II & III: tác động có trễ theo nguyên tắc phân cấp thời gian, phối hợp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ khoảng cách

273

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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%.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Do vùng I không cần phải phối hợp với bất cứ bảo vệ nào nên thời

gian tác động có thể đặt xấp xỉ 0 giây.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ khoảng cách

274

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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 – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ khoảng cách

275

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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 – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ khoảng cách

276

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Minh họa

Đường dây 2

Đường dây 3

Đường dây 1

A

Vùng I – Bảo vệ 2

Vùng I – Bảo vệ 3

Vùng I – Bảo vệ 1

D 10÷15%

B Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN 10÷15%

C 10÷15%

Nguồn

Vùng III t = 2∆t giây

Vùng II t = ∆t giây

Thanh góp B

Vùng I t = 0 giây

Tổng trở đường dây

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Thanh góp A

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ khoảng cách

277

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn 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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vùng 3

Trường hợp đường dây dài, mang tải nặng: vùng tải có thể chồng lấn vào đặc tính tác động Việc chồng lấn tải ảnh hưởng đến vùng 3 của BVKC

Vùng tải

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ khoảng cách

278

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các yếu tố ảnh hưởng đến BVKC  Ảnh hưởng của tải- Cách xử l{ Vùng 3 mở rộng có giới hạn Sử dụng các đặc tính đa giác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bị ảnh hưởng chồng lấn tải

Không bị ảnh hưởng chồng lấn tải

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ khoảng cách

279

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các yếu tố ảnh hưởng đến BVKC  Ảnh hưởng của điện trở hồ quang tại điểm sự cố Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN 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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

jX

ZD+Zpt

Điểm làm việc lúc bình thường

Rhq

Điểm làm việc khi sự cố nằm ngoài vùng tác động

Zpt

Điểm làm việc khi sự Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Zpt cố

R

Rhq=0

Rhq>0

Bảo vệ khoảng cách

280

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các yếu tố ảnh hưởng đến BVKC  Ảnh hưởng của điện trở hồ quang tại điểm sự cố Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

phía trục R

jX

ZD+Zpt

Rhq

Điểm làm việc khi sự cố nằm ngoài vùng tác động

Rhq

Điểm làm việc khi sự cố nằm trong vùng tác động

Zpt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

R

Đặc tính MHO

Đặc tính tứ giác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phối hợp sự làm việc của các BVKC

281

 Nếu không có sự liên hệ phối hợp giữa các bảo vệ ở hai đầu

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

A

N2

B Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN N1 10÷15%

HT1

HT2

10÷15%

Khắc phục: thực hiện liên động giữa các BVKC thông qua kênh truyền Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên động bảo vệ (Teleprotection)

282

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các phương pháp  Zone 1 Extension Scheme  Transfer Tripping Schemes

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Direct Under-reach Transfer Tripping Scheme Permissive Under-reach Transfer Tripping (PUTT) Scheme  Permissive Over-Reach Transfer Tripping (POTT) Scheme Nguồn yếu (Weak Infeed)

 Blocking Over-reaching scheme

Nguồn yếu

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên động bảo vệ (Teleprotection)

283

L{ do cần liên động giữa các BVKC  Không có sự phối hợp: sự cố tại 10-20% đầu đường dây tồn tại

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

lâu Ảnh hưởng đến tính ổn định

 Không thể sử dụng hệ thống tự đóng lại nhanh:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Máy cắt hai đầu không được cắt cùng lúc  sự cố thoáng qua dễ

thành duy trì.

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên động bảo vệ (Teleprotection)

284

Zone 1 Extension Scheme (Mở rộng

vùng 1)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Dùng với thiết bị tự đóng lại

 Khi không có kênh truyền

 Lưới phân phối

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vùng 1: o

Đặt: 80% (Z1) và mở rộng 120% (Z1X)

o o

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

Rơle tác động tức thời và TĐL khởi động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

TĐL thành công – Mở lại Z1X

Z1X bị khóa trước khi TĐL tác động : Chỉ còn Z1 Sự cố thoáng qua: o Thất bại: o

Loại trừ như bình thường bởi Z1 hoặc Z2

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên động bảo vệ (Teleprotection)

285

Transfer Tripping Schemes – Sơ đồ truyền tín hiệu cho phép

Direct Under-reach Transfer Tripping Scheme (truyền tín hiệu cắt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

trực tiếp) DUTT

o Sự cố: o

Vùng 1 tác động  gửi tín hiệu cắt tới đầu đối diện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

o Đầu đối diện:

Nhận tín hiệu cắt  cắt tức thời o Nhược điểm: dễ tác động nhầm

o o

Do nhiễu Sai sót của hệ thống truyền tin.

o Không phổ biến

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên động bảo vệ (Teleprotection)

286

Transfer Tripping Schemes – Sơ đồ truyền tín hiệu cho phép

Permissive Under-reach Transfer Tripping (PUTT) Scheme

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

o Phương pháp DUTT dễ tác động

nhầm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

o Đảm bảo an toàn: yêu cầu thêm

vùng 2 khởi động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên động bảo vệ (Teleprotection)

287

Transfer Tripping Schemes – Sơ đồ truyền tín hiệu cho phép

Permissive Over-Reach Transfer Tripping (POTT) Scheme

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

o Chỉnh định để bảo vệ bao trùm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

quá đường dây o Rơle khởi động:

Gửi tín hiệu cho phép tới đầu đối diện

o Chỉ cắt khi:

o o

Đã khởi động Có tín hiệu cho phép từ đầu đối diện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên động bảo vệ (Teleprotection)

288

Transfer Tripping Schemes – Sơ đồ truyền tín hiệu cho phép

Nguồn yếu (Weak Infeed) – Hoặc Breaker Open Conditions

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Đường dây được cấp nguồn từ 2 phía - Một nguồn có công suất ngắn

mạch nhỏ (nguồn yếu)

 Sự cố: dòng từ phía nguồn yếu có thể không đủ lớn  rơle phía đó sẽ

không khởi động.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Nếu dùng sơ đồ truyền tín hiệu cho phép: không có tín hiệu cho phép từ

rơle phía nguồn yếu  không thể tác động nhanh.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên động bảo vệ (Teleprotection)

289

Transfer Tripping Schemes – Sơ đồ truyền tín hiệu cho phép

Nguồn yếu (Weak Infeed) – Hoặc Breaker Open Conditions

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

khởi động.

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

 Đầu nguồn yếu sẽ cắt:

 Đã nhận được tín hiệu từ đầu đối diện

 Role điện áp thấp cho phép

 Role khoảng cách không khởi động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên động bảo vệ (Teleprotection)

290

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

Nguồn yếu (Weak Infeed) – Hoặc Breaker Open Conditions

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

 Đường truyền bị sự cố

 Không có chức năng nguồn yếu

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên động bảo vệ (Teleprotection)

291

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

o Sự cố ngoài vùng: phần tử

khoảng cách hướng ngược sẽ gửi tín hiệu khóa tới đầu đối diện để khóa bảo vệ này

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Liên động bảo vệ (Teleprotection)

292

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Tại nguồn khỏe: rơle tác động với mọi sự cố trong vùng do không có tín

hiệu khóa từ đầu nguồn yếu

 Khi sự cố rơi sau nguồn yếu: vùng ngược của rơle tại nguồn yếu sẽ hoạt động vì dòng lúc này do nguồn khỏe cấp  gửi tín hiệu khóa tới đầu đối Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN diện  Rơle tại nguồn khỏe sẽ luôn hoạt động đúng.

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phát hiện dao động điện

293

 Khi có dao động điện: cần khóa bảo vệ khoảng cách  Nguyên l{: giám sát tốc độ biến thiên tổng trở dZ/dt Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Đặt thêm các vùng giám sát phát hiện sớm dao động điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hiện tượng chồng lấn tải

294

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Tổng trở đo được

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Tổng trở đo được ~ V2: V giảm tới 0.9 pu thì tổng trở giảm tới 0.81pu  Tổng trở đo được tỷ lệ nghịch với công suất chạy trên đường dây:

công suất truyền tải tăng gấp đôi thì tổng trở giảm 50%   giá trị tổng trở đo được khi tải nặng rơi vào vùng tác động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vận hành với điện áp xấp xỉ 0

295

 Khi ngắn mạch gần: điện áp giảm xuống xấp xỉ bằng 0 

rơlehoạt động không chính xác.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Giải pháp

 Sử dụng điện áp nhớ được trước thời điểm sự cố. Biện pháp này

không có tác dụng nếu đường dây gặp sự cố ngay khi vừa được cấp điện trở lại.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh với vùng bảo vệ bao trùm một

chút qua vị trí đặt rơle.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Định vị sự cố

296

 Chức năng định vị sự cố độc lập với chức năng BV khoảng cách.  Chức năng bảo vệ có nhiệm vụ:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Kích hoạt ghi dòng& áp khi sự cố xảy ra với tần số lấy mẫu thích hợp. Xác định được sự cố cả khi bảo vệ khác tác động (vd: bảo vệ quá dòng) Định vị sự cố ngoài vùng bảo vệ thường không chính xác do ảnh

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

hưởng của các nguồn khác bơm vào.

 Với một số loại rơle số: vị trí điểm sự cố xác định theo điện

kháng đo được

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Định vị sự cố

297

 L{ do sử dụng chỉ giá trị điện kháng:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sự cố thường kèm theo hồ quang hoặc qua vật trung gian Hồ quang (vật trung gian) có tính chất điện trở Nếu sử dụng tổng trở  bao gồm cả điện trở hồ quang  định vị

không chính xác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Khoảng thời gian lấy thông tin U & I:

Sự cố xuất hiện  trước khi máy cắt mở (tránh nhiễu loạn) Vị trí xác định theo từng cập tín hiệu (U&I) đã lấy mẫu Kết quả cuối cùng có thể là giá trị khoảng cách trung bình

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

298

Rơle so lệch dọc đường dây

Phần 6

Đặc điểm

299

hiệu dòng điện giữa các phía.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Đường dây có chiều dài lớn  phải dùng kênh truyền để gửi tín

Đường dây 2 nguồn cấp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Đường dây rẽ nhánh

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Đặc điểm

300

 Hai loại bảo vệ so lệch dòng điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

 Đường dây cấp điện từ một phía

Độ trễ đường truyền tin

301

 Bảo vệ dùng dây dẫn phụ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vận hành trong thời gian thực Tín hiệu tương tự đo lường tại các đầu đồng bộ về mặt thời gian

 Bảo vệ dùng kênh truyền kỹ thuật số

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Lấy mẫu tín hiệu Xử lý và gửi qua kênh truyền kỹ thuật số  có độ trễ Độ trễ về mặt thời gian thể hiện thành mức độ dịch pha của tín hiệu Giải pháp: đo và bù độ trễ đường truyền dựa theo cơ chế “ping- pong”  Rơle một phía gửi tín hiệu  Rơle đầu kia nhận được và gửi trả lại  Xác định độ trễ đường truyền dựa theo thời gian từ lúc gửi đến lúc nhận lại tín hiệu

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Độ trễ đường truyền tin

302

 Bảo vệ dùng kênh truyền kỹ thuật số

Xác định độ trễ đường truyền theo nguyên tắc “ping-pong” có độ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

chính xác cao

Tuy nhiên cần chú ý tới độ không đối xứng của kênh truyền (Channel

unsymmetry):  Kênh truyền thường được thiết kế với kênh dự phòng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

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

 Phụ thuộc vào độ tin cậy của tín hiệu GPS

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Độ trễ đường truyền tin

303

 Bảo vệ dùng kênh truyền kỹ thuật số

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ảnh hưởng của điện dung đường dây

304

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

nhau

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Đường dây truyền tải: có thể bỏ qua điện dung đường dây  Cáp điện lực: điện dung lớn  phải có biện pháp bù

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ảnh hưởng của điện dung đường dây

305

Thuật toán bù điện dung đường dây  Đưa thêm: một thành phần mô phỏng thành phần dòng điện

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

dung này vào trong tính toán dòng so lệch

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Dòng điện dung: tính toán gần đúng bằng cách đo điện áp

đường dây và chia cho dung kháng của đường dây

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống tụt lèo (46BC)

306

 Sự cố  dòng điện tăng cao  dễ dàng phát hiện bằng các

nguyên l{ bảo vệ thông thường

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Sự cố tụt lèo:

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Giải pháp:

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

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ chống tụt lèo (46BC)

307

 Giải pháp:

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Để chắc chắn phát hiện sự cố tụt lèo: sử dụng tỷ số I2/I1  L{ do: tỷ số này hầu như không thay đổi khi dòng tải thay đổi  Loại trừ được ảnh hưởng của việc non tải.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

308

Phần 07

Rơle so lệch thanh góp REB 670

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

309

 Thanh góp: kết nối nhiều phần tử

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Hệ thống bảo vệ có vai trò quan trọng Thời gian tác động cực ngắn  đảm bảo ổn định của hệ thống Rơle hiện đại: tác động chỉ trong vòng 1 chu kz

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

Sử dụng các nguyên l{ dự phòng: tín hiệu cắt phải được kiểm tra qua Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

nhiều khâu độc lập

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Nguyên l{ "2 trong 3" đảm bảo an toàn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

310

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Cấu trúc bảo vệ kiểu phân tán (thế hệ mới) Khối điều khiển trung tâm (Central Unit) Khối điều khiển cấp ngăn lộ (Bay Unit) Sử dụng nguyên l{ bảo vệ so lệch

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

311

 Giới thiệu cấu trúc bảo vệ thanh góp kiểu tập trung

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sử dụng nguyên l{ bảo vệ so lệch Tín hiệu dòng điện từ tất cả các ngăn lộ được đưa về rơle trung tâm:

số lượng dây dẫn nhiều.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

312

 Hệ thống chuyển mạch dòng

Một ngăn lộ có thể nối tới thanh góp 1 hoặc 2  cần chuyển mạch

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

dòng tới bảo vệ tương ứng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

313

Các phương thức bảo vệ thanh góp  Sơ đồ khóa liên động

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 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)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

314

Các phương thức bảo vệ thanh góp  Bảo vệ so lệch tổng trở cao

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Các BI phải có cùng tỷ số biến  Yêu cầu các biến dòng cấp X  Thiết bị hạn chế quá áp bảo vệ cho rơle

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

315

Các phương thức bảo vệ thanh góp  Bảo vệ so lệch tổng trở cao

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Nguyên lý

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

316

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các phương thức bảo vệ thanh góp  Bảo vệ so lệch tổng trở thấp  Sử dụng nguyên lý hãm  Dòng hãm: tổng dòng, dòng lớn nhất, một phần tổng dòng..  Không yêu cầu BI cấp X

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

317

 Đặc điểm:

Số lượng ngăn lộ lớn  số lượng tín hiệu, dây dẫn lớn  sử dụng cấu

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

trúc phân tán

Cơ chế kiểm tra chống tác động nhầm: check zone Dễ gặp hiện tượng bão hòa máy biến dòng

Bão hòa Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vùng bảo vệ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sự cố trong vùng bảo vệ

Sự cố ngoài vùng bảo vệ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

318

 Đặc tính làm việc của rơle REB 670

Độ dốc cố định Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Dòng so lệch ngưỡng thấp thay đổi tùy đặt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

319

 Đặc tính tác động độ nhạy cao

Trang bị thêm đặc tính độ nhạy cao: hạ thấp đặc tính làm việc Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Kích hoạt thông qua đầu vào nhị phân (Binary Input) Sử dụng ở các lưới có dòng chạm đất bé

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Cài đặt:

 Dòng khởi động ngưỡng thấp: nhỏ

hơn dòng ngắn mạch min

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

 Có thể kết hợp khóa U0> để giảm

dòng đặt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bảo vệ các hệ thống thanh góp

320

 Chức năng kiểm tra vùng bảo vệ (check zone)

Khi mạch dòng từ một ngăn lộ hỏng  dòng so lêch bằng chính dòng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

321

Phần 8

Hệ thống kích từ máy phát điện

Các mạch vòng điều khiển cơ bản của MFĐ

322

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

LFC Controller: Thiết bị điều tần Frequency Sensor: cảm biến đo tần số AVR: bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát Excitation system: Phần kích từ của máy phát

Turbine: Tua bin; Shaft: trục nối Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN Steam: hơi vào tua bin Valve control mechanism: Cơ cấu điều chỉnh độ mở van năng lượng vào tua bin

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Điều chỉnh kích từ và điện áp máy phát điện

323

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Sơ đồ chi tiết của mạch vòng điều khiển kích từ

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại hệ thống kích từ

324

 Hệ thống kích từ có thể chia ra 3 loại:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Hệ thống kích từ một chiều (DC)  Hệ thống kích từ xoay chiều (AC) – Không vành trượt.  Hệ thống kích từ dùng chỉnh lưu trực tiếp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại hệ thống kích từ

325

1. Hệ thống kích từ một chiều (DC):

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Hệ thống kích từ một chiều: hiện tại vẫn còn tồn tại, thường dùng cho các máy phát

có công suất <100MVA.

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại hệ thống kích từ

326

1. Hệ thống kích từ một chiều (DC):

Vành góp

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Vành trượt (slip ring)

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

 Nhược điểm:

 Thời gian đáp ứng chậm

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Do vẫn dùng chổi than-vành góp nên thường xuyên phải thay thế.

Các loại hệ thống kích từ

327

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Không cần hệ thống vành trượt, vành góp

 Thời gian đáp ứng của quá trình điều chỉnh nhanh hơn

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

 Hệ thống vẫn được sử dụng trong công nghiệp vì không yêu cầu một nguồn kích từ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

riêng biệt quá lớn

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các loại hệ thống kích từ

328

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

Vành trượt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Máy phát

Biến điện áp (BU)

Máy phát

Biến dòng điện (BI)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Từ hệ thống tự dùng

MBA kích từ

Từ đầu cực máy phát

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

dùng

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

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

Các loại hệ thống kích từ

329

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

MBA kích từ

Cường hành kích thích

Kích từ ở chế độ bình thường

Tới cuộn kích từ máy phát chính

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

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

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

 Thời gian đáp ứng điều khiển nhanh.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Trong chế độ diệt từ: bộ chỉnh lưu có thể điều khiển trở thành bộ nghịch lưu tiêu thụ

năng lượng thừ trong cuộn roto.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Các chế độ vận hành của bộ điều khiển kích từ

330

 Bộ kích từ cho phép điều khiển máy phát với các chế độ vận hành

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

khác nhau  Chế độ duy trì điện áp đầu cực (AVR):

 Điện áp được duy trì không đổi

 Dùng khi máy phát làm nhiệm vụ giữ điện áp

nút hoa tiêu

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Hoặc khi máy phát vận hành độc lập  Chế độ duy trì hệ số công suất (PF):

 Điều khiển lượng Q phát ra tỷ lệ với lượng P

đang phát  duy trì cosϕ

 Có thể dùng khi máy phát nối lưới  Chế độ duy trì lượng công suất phản

kháng (VAR) :  Lượng công suất phản kháng của máy phát

được duy trì không đổi

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Có thể dùng khi máy phát nối lưới

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

331

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

332

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Bộ phận bù tải: được sử dụng khi cần điều khiển giữ không đổi điện

áp tại nút phụ tải phía xa.

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

Với: Vc: điện áp cần bù

Vg: điện áp đầu cực máy phát

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Bộ so sánh

Rc & Xc: tổng trở từ máy phát đến tải  Khi không cần bù tải: đặt Rc=0; Xc=0  khi đó sẽ giữ điện áp tại đầu

cực máy phát

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

333

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Bộ giới hạn dòng kích từ: giới hạn dòng kích từ cực đại và cực tiểu  Cuộn kích từ bị giới hạn về mặt phát nóng do đó phải giới hạn dòng kích từ

cực đại

 Với các hệ thống hiện đại: sử dụng hệ thống giới hạn dòng kích từ cực đại

nhiều bậc: dòng kích từ lớn nhất cho phép tùy thuộc vào khoảng thời gian tồn tại.

 Hệ thống giới hạn dòng kích từ là cần thiết để ngăn ngừa quá tải khi máy phát Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN làm việc với hệ thống: tránh trường hợp thiếu công suất phản kháng lớn và máy phát sẽ cố điều chỉnh để bù lại sự thiếu hụt này.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

334

 Bộ giới hạn dòng kích từ: giới hạn dòng kích từ cực đại và cực tiểu  Giới hạn dòng kích từ cực tiểu: cần thiết phải giữ một ngưỡng tối thiểu của

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

dòng kích từ để tránh trường hợp máy phát dễ bị mất đồng bộ

 Bộ nâng cao ổn định (PSS): có tác dụng điều khiển để tắt nhanh các

dao động điện trong hệ thống  Tín hiệu đầu vào của bộ PSS có thể là tốc độ roto, tần số dòng điện phát ra và Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

công suất tác dụng thực phát.

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

335

 Sơ đồ khối chi tiết khác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Mạch điện áp đầu vào

336

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

 Mất tín hiệu điện áp  Bộ điều khiển có thể nhầm lẫn và tăng tối đa dòng

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

kích từ

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

 Rơle kiểm tra điện áp (60): phát hiện đứt cầu chì và chuyển bộ điều khiển sang chế độ

manual hoặc chuyển sang lấy tín hiệu từ BU còn tốt.  Thông thường 1 BU dùng cho mạch điều khiển kích từ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 BU còn lại dùng cho mạch bảo vệ, đo lường

 Để tranh đột biến khi chuyển chế độ: nên trang bị chức năng Automatic Tracking để chế

độ manual có thể bám sát thông số của chế độ tự đông trước khi mất điện áp.

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Mạch điện áp đầu vào

337

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

 Trường hợp chỉ có 1 BU đầu vào

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Dùng rơle điện áp thấp để phát hiện mất điện áp đầu vào  chuyển sang chế độ manual

(rơle này sẽ tạm khóa khi máy phát khởi động)

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

 Có thể kết hợp với rơle quá điện áp thứ tự nghịch (47) để phát hiện mất cân bằng điện

áp (đứt cầu chí 1 pha mạch áp)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Mạch điện áp đầu vào

338

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

 Trường hợp chỉ có 1 BU đầu vào

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

 Rơle tác động chuyển chế độ vận hành sang manual khi:  Điện áp thứ tự nghịch vượt quá ngưỡng (chì báo đứt cầu chì)  Dòng điện đo được trong ngưỡng bình thường  khẳng định sự kiện đứt cầu chì

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Ví dụ về hệ thống kích từ

339

 Hệ thống kích từ của nhà máy thủy điện Hòa Bình

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

340

Phần 9

Hòa đồng bộ các nguồn điện

 Automatic Synchronization  Chức năng kiểm tra đồng bộ (25)

Hòa đồng bộ trong hệ thống điện

341

 Là thao tác cần thiết để đưa máy phát điện vào làm việc cùng với hệ

thống – hoặc để kết nối giữa hai hệ thống. Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Yêu cầu: dòng điện cân bằng trong lúc hòa đồng bộ phải nhỏ nhất,

giảm thiểu sụt áp và dao động công suất

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phương pháp hòa đồng bộ chính xác

342

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Sơ đồ hòa đồng bộ

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Trình tự thao tác

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

đồng bộ

 Máy phát được kích từ - quay tới tốc độ

Góc lệch

 Cùng thứ tự pha  Điện áp bằng nhau:  Tốc độ góc (tần số) bằng nhau:  Góc lệch tương đối giữa vecto điện áp hai phía bằng

 Kiểm tra các điều kiện hòa

không:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Phương pháp hòa đồng bộ chính xác

343

 Dòng điện cân bằng xuất hiện tại thời điểm hòa

Sơ đồ thay thế

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Độ lớn dòng điện cân bằng Icb:

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phương pháp hòa đồng bộ chính xác

344

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

 Dòng cân bằng nhỏ nhất:

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Dòng cân bằng lớn nhất:

Vậy thời điểm bất lợi nhất: khi góc lệch giữa vecto điện áp hai phía là 1800 và dòng Icbmax có thể gấp 2 lần dòng ngắn mạch 3 pha đầu cực máy phát

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phương pháp hòa đồng bộ chính xác

345

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

Với: định nghĩa là tốc độ trượt

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Với giả thiết EH=EF=E

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

uS(t)

(t)

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

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Phương pháp hòa đồng bộ chính xác

346

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

uS(t)

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

(t)

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

Us=0: Thời điểm thuận lợi ( )

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

giữa hai vecto điện áp theo thời gian.

 Vì là tốc độ trượt nên đại lượng chính là góc lệch tương đối

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN  Chu kz của điện áp phách thay đổi do trong quá trình hòa luôn có những thao tác điều chỉnh sao cho tốc độ góc của máy phát gần nhất với phía hệ thống

 Thời điểm thuận lợi để hòa: khi Us=0