Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện- Điện kháng hệ thống điện 2 hệ thống điện nối với thanh cái 110kV Trong chế độ cực đại: Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của HTĐ2:
Mục đích, các trường hợp, giả thiết tính toán ngắn mạch và thông số các phần tử
Trong quá trình thiết kế hệ thống hoặc phần tử, việc bảo vệ hiệu quả bắt buộc phải xem xét và phòng tránh các sự cố nghiêm trọng nhất, đó là sự cố ngắn mạch Phân tích sơ đồ hệ thống hiện tại giúp xác định các dạng ngắn mạch có thể xảy ra, từ đó đề xuất các giải pháp bảo vệ phù hợp, đảm bảo an toàn và độ tin cậy của hệ thống Việc này không những giúp giảm thiểu thiệt hại trong trường hợp sự cố mà còn nâng cao hiệu suất vận hành hệ thống điện.
- Ngắn mạch ba pha đối xứng N (3)
- Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1)
Kết quả tính toán ngắn mạch trên đối tượng được bảo vệ được dùng để tính toán các thông số cài đặt cho các rơle.
Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào chế độ làm việc của hệ thống, đặc biệt là công suất ngắn mạch tại thanh cái Công suất ngắn mạch, cấu hình hệ thống, vị trí điểm ngắn mạch và các dạng ngắn mạch đều ảnh hưởng trực tiếp đến giá trị dòng ngắn mạch Hiểu rõ các yếu tố này giúp xác định chính xác dòng ngắn mạch, từ đó đảm bảo an toàn và tối ưu hóa thiết kế hệ thống điện.
Các điểm cần xét tới ngắn mạch trong sơ đồ bảo vệ bao gồm các điểm ngoài và trong mạch Đối với ngắn mạch ngoài, ta tiến hành tính tại các điểm N1, N2, N3; còn đối với ngắn mạch trong, các điểm cần xem xét là N1’, N2’, N3’ như đã trình bày trong sơ đồ hình vẽ.
Hình 1.1: Sơ đồ các điểm cần tính ngắn mạch.
- N1, N2, N3 là các điểm nằm ngoài vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch máy biến áp.
- N1’, N2’, N3’ là các điểm nằm trong vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch máy biến áp. Các trạng thái vận hành của máy biến áp:
- Vận hành 2 máy biến áp làm việc song song.
- Vận hành 1 máy biến áp làm việc độc lập.
Mục đích và các trường hợp tính toán ngắn mạch:
- Kiểm tra sự làm việc của hệ thống điện (bảo vệ so lệch).
+ An toàn đối với ngắn mạch ngoài.
+ Độ nhạy đối với ngắn mạch trong.
- Tính toán thông số cài đặt cho các chức năng bảo vệ quá dòng.
- Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ dự phòng.
Các trường hợp tính toán ngắn mạch:
Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào chế độ làm việc của hệ thống, thể hiện qua công suất ngắn mạch trên thanh cái, cấu trúc hệ thống, vị trí điểm ngắn mạch và các dạng ngắn mạch khác nhau Hiểu rõ các yếu tố này giúp đánh giá mức độ nguy hiểm và đảm bảo an toàn hệ thống điện Việc phân tích chính xác dòng ngắn mạch giúp lựa chọn thiết bị bảo vệ phù hợp và tối ưu hóa hoạt động của hệ thống điện.
Chế độ max yêu cầu hệ thống điện hoạt động với điện kháng tối thiểu, đảm bảo an toàn trong vận hành của hệ thống Trong chế độ này, việc xét hai trường hợp gồm một máy biến áp vận hành độc lập và hai máy biến áp vận hành song song giúp kiểm tra độ an toàn của hệ thống bảo vệ so lệch Đồng thời, việc tính toán các thông số đặt của bảo vệ quá dòng dự phòng cũng được thực hiện để tối ưu hóa hiệu quả bảo vệ hệ thống điện.
- Chế độ min: Điều kiện: hệ thống điện chế độ min thì điện kháng của cả hệ thống là max. Trong chế độ min ta xét:
- Hai máy biến áp vận hành song song.
Mục đích: kiểm tra độ nhậy của bảo vệ quá dòng.
- Một máy biến áp vận hành độc lập.
Mục đích: kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch.
Các dạng ngắn mạch phải tính toán:
- Trong chế độ max phải tính các dạng:
+ Ngắn mạch ba pha đối xứng N (3) + Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1) + Ngắn mạch một pha N (1)
- Trong chế độ min phải tính các dạng:
+ Ngắn mạch hai pha N (3) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
+ Ngắn mạch hai pha chạm đất N (1,1) + Ngắn mạch một pha N (1)
Dòng điện ngắn mạch hai pha bé hơn dòng điện ngắn mạch ba pha đối xứng, do đó trong các chế độ cực đại, không cần tính đến dòng ngắn mạch hai pha Ngược lại, trong các chế độ cực tiểu, ta không cần phải xem xét dòng ngắn mạch ba pha để đảm bảo phân tích chính xác và hiệu quả.
Vì cuộn hạ áp đấu tam giác nên không cần tính toán các chế độ sự cố ngắn mạch chạm đất tại điểm N3.
Các giả thiết tính toán ngắn mạch giúp đơn giản hóa quá trình thiết lập sơ đồ và tính toán, giảm khối lượng công việc mà vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết cho các ứng dụng thực tế Những giả thiết này đặt nền tảng cho các bước thiết lập sơ đồ thay thế trong quá trình phân tích ngắn mạch, giúp dễ dàng hơn trong việc xác định các điều kiện ngắn mạch và đánh giá tác động của chúng đến hệ thống điện.
- Tần số hệ thống không thay đổi:
Sau sự cố ngắn mạch công suất của các máy phát thay đổi đột ngột, gây mất cân bằng giữa mômen phát động của tuabin và mômen hãm điện từ của máy phát, làm tốc độ quay thay đổi trong quá trình quá độ Tuy nhiên, do ngắn mạch được tính toán ở giai đoạn đầu, sự biến thiên tốc độ còn chưa đáng kể, đảm bảo an toàn và ổn định hệ thống trong thời gian ngắn.
- Bỏ qua bão hòa từ:
Trong trạng thái ngắn mạch, mức độ bão hòa từ ở một số phần tử có thể tăng cao hơn, nhưng do số lượng phần tử mang lõi thép trong hệ thống điện là ít, nên chúng ta có thể đơn giản hóa mô hình bằng cách coi mạch từ không bão hòa để dễ phân tích và thiết kế hệ thống.
- Thay phụ tải bằng tổng trở hằng.
- Bỏ qua các lượng nhỏ trong thông số của một số phần tử.
Trong các bài toán thiết kế hệ thống điện, việc bỏ qua dung dẫn của các đường dây điện áp thấp, mạch không tải của các máy biến áp, cũng như điện trở của cuộn dây máy phát điện và máy biến áp, giúp đơn giản hóa quá trình phân tích Điều này cho phép tập trung vào các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất và độ an toàn của hệ thống điện, đồng thời tiết kiệm thời gian trong quá trình tính toán thiết kế Việc bỏ qua các yếu tố nhỏ này phù hợp trong các nghiên cứu sơ bộ hoặc khi các tham số này có ảnh hưởng không đáng kể đến kết quả cuối cùng.
- Hệ thống sức điện động ba pha của nguồn là đối xứng.
Thông số các phần tử của sơ đồ:
+ HTĐ đã tách ra quy về thanh góp 110kV trạm biến áp:
Chế độ NM max: SNmax 110kV = 2219 MVA; X1 = X2; X0 = 1,189X1
Chế độ NM min: SNmin = 1722 MVA; X1 = X2; X0 = 1,219X1
+ HTĐ đã tách ra quy về thanh góp 220kV trạm biến áp:
Chế độ NM max: SNmax 220kV = 3122 MVA; X1 = X2; X0 = 1,022X1
Chế độ NM min: SNmin 220kV = 2173 MVA; X1 = X2; X0 = 1,067X1
+ Đường dây 220kV (dài 65 km): x1(1km) = 0,38 Ω; x0(1km) = 1,2 Ω
- Thông số máy biến áp:
Hãng sản xuất: AEG Kiểu: SDN 6444 Điện áp định mức: 225/115/23kV-250MVA
Tần số: 50HZ Tổ đấu dây: Y0Y0∆11
Tổn thất không tải: ∆Po = 94,000W Dòng điện không tải: I0% = 0,16% Điện áp ngắn mạch phần trăm:
Để thuận tiện trong việc tính toán thông số cài đặt cho máy biến áp, ta tiến hành tính toán điện kháng của các phần tử trong hệ đơn vị tương đối định mức của máy biến áp Việc xác định điện áp cơ bản đóng vai trò quan trọng trong quá trình này, giúp đảm bảo các tính toán chính xác và tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của thiết bị.
Nguồn sức điện động đẳng trị của hệ thống: E* HT= 1
- Điện kháng hệ thống điện 1 (hệ thống điện nối với thanh cái 220kV)
Trong chế độ cực đại: Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của HTĐ1: Điện kháng thứ tự không của HTĐ1:
Trong chế độ cực tiểu, việc phân tích điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của hệ thống điện là yếu tố quan trọng để đảm bảo độ tin cậy và ổn định của hệ thống Điện kháng thứ tự không của hệ thống đóng vai trò quyết định trong việc xác định khả năng chịu đựng các sự cố và mất cân bằng điện áp Trong đồ án tốt nghiệp về thiết kế bảo vệ hệ thống điện, việc hiểu rõ các nguyên tắc và phương pháp tính toán điện kháng thứ tự giúp đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn và hiệu quả.
- Điện kháng hệ thống điện 2 hệ thống điện nối với thanh cái 110kV)
Trong chế độ cực đại: Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của HTĐ2: Điện kháng thứ tự không của HTĐ2:
Trong chế độ cực tiểu: Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của HTĐ2: Điện kháng thứ tự không của HTĐ1:
Điện kháng của đường dây truyền tải là phần tử tĩnh, với điện kháng thứ tự thuận bằng điện kháng thứ tự nghịch, X1Dd = X2Dd Điều này cho thấy rằng điện kháng thứ tự thuận và nghịch đều tồn tại đồng bộ trong hệ thống truyền tải, giúp duy trì hiệu quả hoạt động của lưới điện Hiểu rõ về điện kháng thứ tự của đường dây truyền tải là yếu tố quan trọng trong phân tích và thiết kế hệ thống điện ổn định, an toàn và hiệu quả.
Đường dây lộ kép có điện kháng gồm điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch, trong khi điện kháng thứ tự không tồn tại hoặc rất thấp, gây ảnh hưởng đến hiệu suất truyền tải và độ tin cậy của hệ thống điện Hiểu rõ đặc điểm này giúp đảm bảo vận hành an toàn và ổn định của mạng lưới điện, đặc biệt trong các hệ thống phức tạp có tải và lưới phân phối đa dạng.
- Điện kháng các cuộn dây máy biến áp:
Máy biến áp là thiết bị cố định không quay, do đó, điện kháng thứ tự thuận bằng điện kháng thứ tự nghịch, hay X1mba = X2mba Điện kháng của cuộn dây máy biến áp thường có giá trị cao, giúp giảm thiểu tổn thất và tăng hiệu quả truyền tải điện năng Chính vì vậy, điện kháng cuộn cao của máy biến áp đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo ổn định hệ thống điện và hạn chế tác động của quá dòng, góp phần nâng cao độ bền và hiệu suất vận hành của thiết bị.
Tính toán ngắn mạch
Chế độ cực đại với một máy biến áp làm việc độc lập và đường dây lộ kép đảm bảo khả năng truyền tải điện hiệu quả và ổn định Điện kháng tổng tính từ hệ thống HTĐ1 đến thanh góp 220kV của trạm biến áp đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu quá tải và duy trì liên tục nguồn điện Việc lựa chọn chế độ này tối ưu hóa khả năng vận hành liên tục của hệ thống điện, nâng cao độ tin cậy và an toàn trong quá trình truyền tải điện năng lớn.
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: Điện kháng thay thế thứ tự thuận:
Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch: hoàn toàn tương tự thứ tự thuận. Điện kháng thay thế thứ tự nghịch bằng điện kháng thay thế thứ tự thuận:
Sức điện động đẳng trị của 2 nguồn: coi 2 nguồn có công suất vô cùng lớn
Trong đồ án tốt nghiệp về thiết kế hệ thống điện, việc bảo vệ chống lại lỗi điện kháng thứ tự không là rất quan trọng để đảm bảo an toàn và hoạt động liên tục của hệ thống Điện kháng thay thế thứ tự không giúp phát hiện và loại bỏ các sự cố liên quan đến mất cân bằng trong hệ thống điện, chống lại các tác nhân gây hỏng hóc và giảm thiểu thiệt hại thiết bị Thiết kế bảo vệ hệ thống điện cần chú trọng đến các giải pháp dự phòng dựa trên điện kháng thay thế thứ tự không để nâng cao độ tin cậy của hệ thống và đảm bảo vận hành hiệu quả trong mọi tình huống.
Dòng điện ngắn mạch chạy qua điểm ngắn mạch:
Dòng điện ngắn mạch đến từ phía trung áp 110kV:
Dòng điện ngắn mạch đến từ phía cao áp 220kV:
- Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI khi ngắn mạch tại N 1 :
Không có dòng chạy qua BI0 và BI3:
- Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI khi ngắn mạch tại N 1 ’ :
Dòng điện qua BI2, BI3, BI0 là không đổi: , ,
Ngắn mạch 1 pha chạm đất N (1)
Dòng điện các thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch của pha sự cố:
Dòng điện thứ tự thuận và nghịch đến từ bên trung áp 110kV:
Dòng điện thứ tự thuận và nghịch đến từ bên cao áp 220kV:
Dòng điện thứ tự không đến từ bên trung áp 110kV:
Dòng điện thứ tụ không đến từ bên cao áp 220kV:
- Dòng điện chạy qua các BI khi ngắn mạch tại N 1 :
Dòng điện thứ tự thuận và nghịch qua BI1 và BI2:
Dòng điện thứ tự không đi qua BI1:
Dòng điện thứ tự không đi qua BI2:
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI1:
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI2:
Trong quá trình thiết kế hệ thống điện, cần lưu ý rằng không có dòng điện chạy qua BI3 để đảm bảo tính chính xác của hệ thống bảo vệ Đồ án tốt nghiệp về thiết kế bảo vệ hệ thống điện nhấn mạnh việc loại bỏ thành phần thứ tự không khỏi dòng pha trong chức năng bảo vệ so lệch 87T nhằm tránh tác động nhầm gây sai sót trong quá trình so sánh Việc này giúp nâng cao độ tin cậy và hiệu quả của hệ thống bảo vệ, đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống điện.
Dòng điện chạy qua các BI1, BI2, BI3 đã loại bỏ thành phần thứ tự không:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI0 (dây trung tính của máy biến áp):
- Dòng điện chạy qua các BI khi ngắn mạch tại N 1 ’:
Khi có ngắn mạch tại điểm N1’, dòng điện chạy qua BI2 và BI3 là không đổi:
Dòng điện thứ tự thuận và nghịch qua BI1:
Dòng điện thứ tự không đi qua BI1:
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI1:
Dòng điện chạy qua BI1 đã loại bỏ thành phần thứ tự không:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI0 (dây trung tính của máy biến áp):
Ngắn mạch 2 pha chạm đất
Dòng điện thành phần thứ tự thuận tại điểm ngắn mạch của pha sự cố:
Dòng điện thành phần thứ tự nghịch tại điểm ngắn mạch của pha sự cố:
Dòng điện thành phần thứ tự không tại điểm ngắn mạch của pha sự cố:
Dòng điện thứ tự thuận đến từ bên trung áp 110kV:
Dòng điện thứ tự nghịch đến từ bên trung áp 110kV:
Dòng điện thứ tự không đến từ bên trung áp 110kV:
Dòng điện thứ tự thuận đến từ bên cao áp 220kV:
Dòng điện thứ tự nghịch đến từ bên cao áp 220kV:
Dòng điện thứ tự không đến từ bên cao áp 220kV:
- Dòng điện đi qua các BI khi ngắn mạch tại điểm N 1 :
Dòng điện thứ tự thuận qua BI1 và BI2:
Dòng điện thứ tự nghịch qua BI1 và BI2:
Dòng điện thứ tự không qua BI1:
Dòng điện thứ tự không đi qua BI2: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Dòng điện pha sự cố đi qua BI1:
Dòng điện pha sự cố đi qua BI2:
Không có dòng qua BI3.
Dòng điện chạy qua các BI1, BI2, BI3 đã loại bỏ thành phần thứ tự không:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI0 (dây trung tính của máy biến áp):
- Dòng điện đi qua các BI khi ngắn mạch tại điểm N 1 ’:
Khi ngắn mạch tại điểm N1’, dòng điện sự cố chạy qua BI2, BI3 là không đổi.
Dòng điện thứ tự thuận qua BI1:
Dòng điện thứ tự nghịch qua BI1:
Dòng điện thứ tự không qua BI1:
Dòng điện pha sự cố đi qua BI1:
Dòng điện chạy qua các BI1 đã loại bỏ thành phần thứ tự không:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI0( dây trung tính của MBA):
Bảng tổng hợp kết quả cho trường hợp ngắn mạch tại N1:
Trong quá trình tính toán ngắn mạch, cần quy ước chiều dòng ngắn mạch các thành phần đối xứng Khi dòng điện đi ra khỏi điểm ngắn mạch, chiều dòng được xác định là chiều âm (+), còn khi dòng đi vào điểm ngắn mạch, chiều dòng sẽ là chiều dương (-) Việc áp dụng quy ước này giúp đảm bảo tính chính xác trong các phân tích hệ thống điện khi thực hiện các phép tính liên quan đến dòng ngắn mạch.
Qui ước chiều cho dòng ngắn mạch các thành phần đối xứng chạy trong máy biến áp: Đi vào MBA: chiều dương (+) Đi ra khỏi MBA: chiều âm (-)
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3
0 0,7127 0,6511 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: Điện kháng thay thế thứ tự thuận: Điện kháng thay thế thứ tự nghịch bằng điện kháng thay thế thứ tự thuận:
Sức điện động đẳng trị của 2 nguồn: coi 2 nguồn có công suất vô cùng lớn:
Sơ đồ thay thế thứ tự không: Điện kháng thay thế thứ tự không:
Dòng điện ngắn mạch chạy qua điểm ngắn mạch:
Dòng điện ngắn mạch đến từ phía trung áp 110kV:
Dòng điện ngắn mạch đến từ phía cao áp 220kV:
- Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI khi ngắn mạch tại N 2 :
Không có dòng chạy qua BI0 và BI3: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
- Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI khi ngắn mạch tại N 2 ’ :
Dòng điện qua BI1, BI3, BI0 là không đổi: , ,
Ngắn mạch 1 pha chạm đất N (1)
Dòng điện các thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch của pha sự cố:
Dòng điện thứ tự thuận và nghịch đến từ bên trung áp 110kV:
Dòng điện thứ tự thuận và nghịch đến từ bên cao áp 220kV:
Dòng điện thứ tự không đến từ bên trung áp 110kV:
Dòng điện thứ tụ không đến từ bên cao áp 220kV:
- Dòng điện chạy qua các BI khi ngắn mạch tại N 2 :
Dòng điện thứ tự thuận và nghịch qua BI1 và BI2:
Dòng điện thứ tự không đi qua BI2:
Dòng điện thứ tự không đi qua BI1:
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI1:
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI2:
Không có dòng điện chạy qua BI3: Để tránh tác động nhầm thì chức năng bảo vệ so lệch 87T phải loại bỏ dòng thứ tự không để so sánh.
Dòng điện chạy qua các BI1, BI2, BI3 đã loại bỏ thành phần thứ tự không:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI0 (dây trung tính của máy biến áp):
- Dòng điện chạy qua các BI khi ngắn mạch tại N 2 ’:
Khi có ngắn mạch tại điểm N1’, dòng điện chạy qua BI1 và BI3 là không đổi:
Dòng điện thứ tự thuận và nghịch qua BI2:
Dòng điện thứ tự không đi qua BI2:
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI2:
Dòng điện chạy qua các BI2 đã loại bỏ thành phần thứ tự không:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI0 (dây trung tính của máy biến áp): Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Ngắn mạch 2 pha chạm đất
Dòng điện thành phần thứ tự thuận tại điểm ngắn mạch của pha sự cố:
Dòng điện thành phần thứ tự nghịch tại điểm ngắn mạch của pha sự cố:
Dòng điện thành phần thứ tự không tại điểm ngắn mạch của pha sự cố:
Dòng điện thứ tự thuận đến từ bên trung áp 110kV:
Dòng điện thứ tự nghịch đến từ bên trung áp 110kV:
Dòng điện thứ tự không đến từ bên trung áp 110kV:
Dòng điện thứ tự thuận đến từ bên cao áp 220kV:
Dòng điện thứ tự nghịch đến từ bên cao áp 220kV:
Dòng điện thứ tự không đến từ bên cao áp 220kV:
- Dòng điện đi qua các BI khi ngắn mạch tại điểm N 1 :
Dòng điện thứ tự thuận qua BI1 và BI2:
Dòng điện thứ tự nghịch qua BI1 và BI2:
Dòng điện thứ tự không qua BI2:
Dòng điện thứ tự không đi qua BI1:
Dòng điện pha sự cố đi qua BI1:
Dòng điện pha sự cố đi qua BI2:
Không có dòng qua BI3
Dòng điện chạy qua các BI1, BI2, BI3 đã loại bỏ thành phần thứ tự không:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI0 (dây trung tính của máy biến áp):
- Dòng điện đi qua các BI khi ngắn mạch tại điểm N 2 ’:
Khi ngắn mạch tại điểm N1’, dòng điện sự cố chạy qua BI1, BI3 là không đổi.
Dòng điện thứ tự thuận qua BI2: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Dòng điện thứ tự nghịch qua BI2:
Dòng điện thứ tự không qua BI2:
Dòng điện ngắn mạch trên pha sự cố đi qua BI2:
Dòng điện chạy qua các BI2 đã loại bỏ thành phần thứ tự không:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI0 (dây trung tính của máy biến áp):
Bảng tổng hợp kết quả cho trường hợp ngắn mạch tại N2
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3
1.2.1.3 Ngắn mạch tại điểm N 3 và N 3 ’
Tại các điểm N3 và N3’, cuộn tam giác chặn lại dòng ngắn mạch thứ tự không, do đó chỉ có dòng ngắn mạch thứ tự thuận và thứ tự nghịch chạy qua BI3 Điều này giúp giảm thiểu ảnh hưởng của dòng ngắn mạch đến hệ thống, đảm bảo an toàn và ổn định cho lưới điện Việc kiểm soát dòng ngắn mạch tại các điểm này là rất quan trọng trong thiết kế và vận hành hệ thống phân phối điện.
Để phục vụ quá trình cài đặt rơle chính xác, cần tính toán ngắn mạch 3 pha N(3) và N(2) tại các điểm N3 và N3’, tương ứng với chế độ hệ thống điện cực đại và cực tiểu Việc xác định sơ đồ thay thế thứ tự thuận giúp đánh giá chính xác hệ thống trong các điều kiện hoạt động khác nhau Điện kháng thay thế thứ tự thuận đóng vai trò quan trọng trong phân tích ngắn mạch, trong khi điện kháng thay thế thứ tự nghịch bằng với điện kháng thay thế thứ tự thuận để đảm bảo tính chính xác trong các phép tính phù hợp với các tình huống quá trình vận hành hệ thống.
Sức điện động đẳng trị của 2 nguồn: coi 2 nguồn có công suất vô cùng lớn:
Dòng điện ngắn mạch chạy qua điểm ngắn mạch:
Dòng điện ngắn mạch đến từ phía trung áp 110kV:
Dòng điện ngắn mạch đến từ phía cao áp 220kV: Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
- Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI khi ngắn mạch tại N 3 :
- Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI khi ngắn mạch tại N 3 ’ :
Dòng điện qua BI1, BI2 là không đổi: ,
Dòng điện qua BI3 bằng không do điểm N3 ’ nằm trước BI3.
Bảng kết quả tính toán:
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3
Tổng kết kết quả tính toán ngắn mạch
Bảng 1.6: Công suất hệ thống cực đại – 1 máy biến áp làm việc độc lập:
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3
1,0787 2,4511 3,5298 1,0787 2,4511 0 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Bảng 1.7: Công suất hệ thống cực đại – 2 máy biến áp làm việc song song:
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3
0 0 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Bảng 1.8: Công suất hệ thống cực tiểu – 1 máy biến áp làm việc độc lập
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3
Bảng 1.9: Công suất hệ thống cực tiểu – 2 máy biến áp làm việc song song
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Chọn lựa phương thức bảo vệ và giới thiệu các loại rơle được sử dụng
Yêu cầu bảo vệ và các sự cố
2.1.1 Những yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ hệ thống điện
Khi thiết kế bảo vệ rơ le cho hệ thống điện, cần xem xét khả năng phát sinh hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường của hệ thống để đảm bảo độ tin cậy và an toàn Việc này giúp lựa chọn thiết bị phù hợp, tăng khả năng phát hiện và hạn chế sự cố gây ảnh hưởng đến hệ thống điện Đồng thời, thiết kế cần chú trọng đến khả năng phản ứng nhanh và chính xác của rơ le trong các tình huống khẩn cấp, góp phần duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.
Ngắn mạch là loại hư hỏng phổ biến và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện, gây ra nguy cơ mất an toàn và thiệt hại lớn cho thiết bị Quá tải là tình trạng làm việc không bình thường của hệ thống điện, dễ dẫn đến hư hỏng và nguy hiểm cho cả thiết bị và người sử dụng Để ngăn chặn hư hỏng lan rộng và bảo vệ hệ thống điện, cần nhanh chóng cắt phần tử bị hư hỏng khỏi mạng điện và loại trừ các trạng thái làm việc không bình thường có thể gây nguy hiểm Việc duy trì hệ thống điện an toàn đòi hỏi sự chủ động phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố như ngắn mạch và quá tải.
Bảo vệ rơle có nhiệm vụ phát hiện và tác động khi xảy ra ngắn mạch hoặc các tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thống điện Khi phát hiện sự cố, bảo vệ rơle sẽ kích hoạt để cắt máy cắt điện hoặc phát tín hiệu cảnh báo, giúp đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống Việc lựa chọn và lắp đặt bảo vệ rơle đúng cách đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hoạt động liên tục và tránh thiệt hại cho thiết bị điện.
Bảo vệ rơle cần phải thỏa mãn những yêu cầu cơ bản sau đây:
Khả năng cắt đúng phần tử bị hư hỏng trong hệ thống điện đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì liên tục cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ Yêu cầu về tính chọn lọc là điều kiện tối thiểu để đảm bảo an toàn, ổn định và liên tục của hệ thống điện Cắt không có chọn lọc dễ dẫn đến gia tăng các sự cố, gây ra tổn thất lớn cho các hộ sử dụng điện và ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành của hệ thống.
Là tính năng đảm bảo cho thiết bị làm việc đúng, chắc chắn Người ta phân biệt :
- Độ tin cậy tác động là khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy ra trong phạm vi đã được xác định.
Độ tin cậy không tác động đề cập đến khả năng tránh các lỗi hoạt động nhầm lẫn trong quá trình vận hành bình thường hoặc khi sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được xác định Đây là yếu tố quan trọng đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và an toàn, giảm thiểu rủi ro trong các tình huống vận hành thực tế Việc nâng cao độ tin cậy không tác động giúp hạn chế các sai sót không mong muốn, đảm bảo quá trình hoạt động diễn ra suôn sẻ và liên tục.
Bảo vệ rơle cần cắt nhanh phần tử bị hư hỏng để hạn chế tối đa mức độ phá hại và giảm thiểu thời gian sụt áp trong các hộ dùng điện Yêu cầu tác động nhanh của hệ thống phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của mạng điện và tình trạng hoạt động của các phần tử được bảo vệ Việc thiết kế hệ thống bảo vệ điện đúng cách giúp đảm bảo an toàn, ổn định và hiệu quả trong vận hành của hệ thống điện.
Độ nhạy của hệ thống bảo vệ đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện những thay đổi bất thường so với trạng thái làm việc bình thường của mạng điện Để xác định độ nhạy, cần phải xác định rõ vùng tác động của bảo vệ và sử dụng hệ số nhạy k (k nh ) làm tiêu chuẩn Điều này giúp đảm bảo hệ thống bảo vệ phản ứng chính xác và nhanh chóng trước các sự cố điện, nâng cao độ tin cậy của hệ thống điện.
Tính kinh tế đóng vai trò quan trọng trong việc lựa chọn hệ thống bảo vệ cho lưới trung và hạ áp, khi số lượng phần tử cần bảo vệ lớn hơn so với lưới truyền tải cao áp Do yêu cầu bảo vệ không cần cao bằng, nên việc cân nhắc về chi phí là yếu tố hàng đầu để thiết kế hệ thống phù hợp, đảm bảo kỹ thuật mà vẫn tối ưu về chi phí.
2.1.2 Bảo vệ máy biến áp tự ngẫu
Các dạng hư hỏng và những loại bảo vệ thường dùng:
Những hư hỏng thường xảy ra đối với máy biến áp có thể phân ra làm hai nhóm: hư hỏng bên trong và hư hỏng bên ngoài.
Hư hỏng bên trong bao gồm :
- Chạm chập giữa các vòng dây.
- Ngắn mạch giữa các vòng dây.
- Chạm đất (vỏ) và ngắn mạch chạm đất
- Hỏng bộ chuyển đổi đầu phân áp.
- Thùng dầu bị thủng hoặc rò dầu
Những hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường bên ngoài máy biến áp bao gồm:
- Ngắn mạch nhiều pha trong hệ thống.
- Ngắn mạch 1 pha trong hệ thống.
- Quá bão hoà mạch từ.
Việc lựa chọn phương thức bảo vệ phù hợp cho máy biến áp phụ thuộc vào công suất, vị trí và vai trò của thiết bị trong hệ thống truyền tải điện Các loại bảo vệ phổ biến nhằm chống lại các sự cố và chế độ làm việc không bình thường của máy biến áp bao gồm những thiết bị và phương pháp đã được trình bày chi tiết trong bảng Điều này giúp đảm bảo an toàn, ổn định vận hành và tăng tuổi thọ cho máy biến áp trong hệ thống điện.
Loại hư hỏng Loại bảo vệ
Ngắn mạch một pha hoặc nhiều pha chạm đất.
So lệch có hãm Bảo vệ so lệch thứ tự không (chống chạm đất hạn chế).
Bảo vệ quá dòng, quá dòng thứ tự không. Chạm chập các vòng dây
Thùng dầu thủng hoặc bị rò dầu Bảo vệ Rơle khí (Buchholz).
Quá tải Quá dòng điện
Hình ảnh nhiệt Quá bão hoà mạch từ Chống quá bão hoà.
Việc chọn phương thức bảo vệ cho trạm biến áp và các thành phần trong hệ thống điện đóng vai trò quan trọng trong việc loại bỏ nhanh chóng các nguy cơ sự cố, giúp duy trì hoạt động an toàn, ổn định và bền vững của hệ thống điện.
Để thực hiện được nhiệm vụ quan trọng này thì hệ thống bảo vệ phải thoả mãn các yêu cầu sau:
- Tác động phải chọn lọc.
- Tin cậy khi tác động.
- Độ nhạy phải đảm bảo.
Các bảo vệ được sử dụng
2.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm
Nguyên lí của bảo vệ so lệch có hãm dùng cho MBATN được trình bày như hình vẽ:
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện có hãm dùng cho MBATN. Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
HM: Hãm theo thành phần hài bậc 2 trong dòng điện từ hoá MBA
Trong mô hình giả định, nguồn cung cấp điện từ phía 1 đóng vai trò chính, trong khi các phía 2 và 3 chỉ đóng vai trò phụ tải, giúp tối ưu hóa hệ thống phân phối Việc bỏ qua ảnh hưởng của tổ đấu dây làm đơn giản hóa phân tích hệ thống, đồng thời tỷ số biến đổi của MBA và BI được giả định bằng 1 để dễ dàng tính toán Điều này giúp nâng cao hiệu quả phân tích và dự đoán hiệu suất của hệ thống truyền tải điện.
Ta có: Trong chế độ làm việc bình thường: İS1 = İS2 + İS3
Dòng điện đi vào cuộn dây làm việc: İLV = İT1 – ( İT2 + İT3 )
Các dòng hãm: İH1 = İT1 + İT2, İH2 = İT3
Các dòng điện hãm được cộng với nhau theo trị số tuyệt đối để tạo nên hiệu ứng hãm theo quan hệ: İH = kH.(|İT1 + İT2| + |İT3|)
Trong đó: kH = 0,5 là hệ số hãm của bảo vệ so lệch
Để ngăn chặn tác động tiêu cực do ảnh hưởng của dòng điện từ hoá khi đóng mạch khí và cắt ngắn mạch ngoài, hệ thống bảo vệ còn được giảm thiểu bằng thành phần hài bậc hai trong dòng điện từ hoá IHM Để đảm bảo hiệu quả của hệ thống hãm khi xảy ra ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, cần thực hiện điều kiện quan trọng là |İH| > |İLV|.
BVSL là thiết bị bảo vệ chính, có chức năng cắt nhanh nguồn MBA khi xảy ra sự cố ngắn mạch trong vùng bảo vệ, đảm bảo an toàn hệ thống điện Thiết bị này cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt để đảm bảo khả năng phản ứng nhanh chóng và chính xác trong các tình huống khẩn cấp, giúp bảo vệ thiết bị và ngăn chặn thiệt hại lan rộng Với vai trò quan trọng trong hệ thống bảo vệ, BVSL đảm bảo khả năng ngắt nguồn nhanh chóng khi có sự cố ngắn mạch, nâng cao độ tin cậy và an toàn cho hệ thống điện.
Chỉnh định chắc chắn khỏi dòng điện không cân bằng khi đóng MBA không tải là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn vận hành hệ thống điện Điều này giúp tránh các tác động tiêu cực do dòng điện không đều, giảm thiểu nguy cơ hư hỏng thiết bị và cải thiện độ tin cậy của hệ thống Ngoài ra, cần cẩn trọng khi cắt ngắn mạch ngoài và theo dõi dòng điện từ hoá tăng cao trong trường hợp quá điện áp, để duy trì hiệu suất hoạt động ổn định và bảo vệ các thiết bị điện khỏi quá tải.
Đảm bảo độ nhạy cao với các dạng ngắn mạch bên trong vùng bảo vệ.
2.2.2 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế của MBATN
Sơ đồ nguyên lí như trên hình vẽ:
I SL Hình 2.2: Sơ đồ bảo vệ chống chạm đất hạn chế dùng cho MBATN..
Khi ngắn mạch ngoài (điểm N1) hoặc khi làm việc bình thường:
ISL = IĐ - 3.I0’ = 0 Bảo vệ không tác động.
Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (điểm N2):
ISL = IĐ + 3.I0’’ = 3.(I0’ + I0’’) Bảo vệ tác động.
2.2.3 Bảo vệ khí đặt ở MBATN
Rơle khí được lắp đặt ở ống nối giữa thùng MBA và bình dãn dầu để phát hiện các biến đổi áp suất hoặc lưu lượng dầu Rơle có cấu tạo gồm hai phao kim loại có bầu thủy tinh nhỏ, chứa tiếp điểm thủy ngân hoặc tiếp điểm từ, giúp đảm bảo độ chính xác trong quá trình hoạt động Trong điều kiện làm việc bình thường, bình rơle chứa đầy dầu, các phao nổi lơ lửng trong dầu và tiếp điểm rơle duy trì trạng thái hở Khi có sự cố hoặc chế độ không bình thường xảy ra, rơle sẽ hoạt động theo hai cấp, góp phần cảnh báo hoặc kích hoạt các chế độ an toàn phù hợp.
Cấp 1 (cấp cảnh báo): Khi sự cố nhẹ (ví dụ dầu nóng do quá tải), khí bốc ra yếu, tích tụ trên thành bình rơle đẩy phao số 1 xuống, rơle gửi tín hiệu cảnh báo và tăng cường hệ thống làm mát cưỡng bức.
Cấp 2 (cắt MBA): Khi sự cố lớn (ví dụ ngắn mạch trong thùng dầu), khí bốc ra mạnh, luồng dầu vận chuyển từ thùng lên bình dãn dầu xô phao số 2 chìm xuống, gửi tín hiệu đi cắt máy cắt.
2.2.4 Bảo vệ chống quá tải
Hệ thống bảo vệ dùng để ngăn chặn hư hỏng do nhiệt độ của MBA tăng cao khi quá tải kéo dài Công nghệ bảo vệ dựa trên nguyên lý hình ảnh nhiệt giúp phản ánh chính xác mức độ tăng nhiệt độ ở nhiều điểm kiểm tra khác nhau trong MBA Tùy theo mức tăng nhiệt độ, hệ thống có nhiều cấp tác động khác nhau, thường là hai cấp để đảm bảo an toàn tối đa cho thiết bị.
Cấp 1: Gửi tín hiệu cảnh báo và tăng làm mát cưỡng bức.
Cấp 2: Gửi tín hiệu cắt máy cắt.
Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp 220kV
Để bảo vệ cho hai máy biến áp tự ngẫu với công suất rất lớn (2x250 MVA) ta lựa chọn các bảo vệ sau đây:
- Bảo vệ chính là 2 bộ bảo vệ so lệch P633.
Bảo vệ quá dòng có hướng (67, 67N) tại phía cao áp và trung áp, cùng với bảo vệ quá dòng không có hướng (51, 51N) ở phía hạ áp được sử dụng như thiết bị dự phòng cho đường dây và thanh cái ở các phía tương ứng Điều này đảm bảo an toàn và ổn định hệ thống điện trong quá trình vận hành Đặc biệt, bảo vệ quá dòng có hướng 67, 67N tại phía 220kV và 110kV của máy biến áp sẽ được đặt với hướng ra phía đường dây để phát hiện và cắt sự cố kịp thời.
Hình 2.3: Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp.
Chú thích: Bảo vệ so lệch có hãm (87T).
Bảo vệ so lệch thứ tự không (87N).
Bảo vệ quá tải nhiệt (49).
Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (50BF).
Bảo vệ rơ le khí (B).
Bảo vệ chống quá áp (59N).
Bảo vệ so lệch dòng có hướng (67,67N).
Bảo vệ mức dầu thấp (OL).
Bảo vệ quá tải nhiệt (OT).
Bảo vệ so lệch thứ nhất máy biến áp P633.
Bảo vệ hệ thống lấy tín hiệu từ các BI chân sứ của máy biến áp để đảm bảo tín hiệu chính xác và ổn định Ngoài việc sử dụng chức năng bảo vệ so lệch (87T) và chống chạm đất hạn chế (87N), việc cài đặt thêm chức năng bảo vệ quá tải nhiệt (49) giúp phòng ngừa quá nhiệt và đảm bảo tuổi thọ của máy biến áp Các chức năng này phối hợp chặt chẽ để nâng cao độ tin cậy và an toàn cho hệ thống điện.
Bảo vệ so lệch thứ hai máy biến áp 7UT613.
Bảo vệ lấy tín hiệu từ các BI ngoài thanh cái để đảm bảo phát hiện chính xác các sự cố Hệ thống bảo vệ so lệch thứ hai hoạt động song song với bảo vệ so lệch thứ nhất, giúp dự phòng lẫn nhau để nâng cao độ tin cậy của hệ thống Hai bảo vệ này khác nhau về vùng tác động và mạch đầu ra, phù hợp với các yêu cầu bảo vệ khác nhau trong hệ thống điện Chức năng chính của các bảo vệ là chống hư hỏng máy cắt, đảm bảo vận hành an toàn và liên tục của hệ thống Bảo vệ 50BF được lắp đặt ở cả 3 phía của máy biến áp nhằm phát hiện và tác động kịp thời khi có sự cố hỏng hóc xảy ra trên máy cắt, góp phần bảo vệ hiệu quả thiết bị và hệ thống phân phối điện.
Bảo vệ so lệch chống chạm đất máy biến áp (64).
Rơle so lệch tổng trở cao P122 đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ so lệch chống chạm đất máy biến áp, giúp duy trì sự ổn định hệ thống điện Với khả năng chống ngắn mạch ngoài và bão hòa BI, thiết bị này đảm bảo an toàn và tin cậy cao trong quá trình vận hành Công nghệ này giúp hạn chế rủi ro cháy nổ và hỏng hóc thiết bị, tăng tuổi thọ và hiệu suất hoạt động của máy biến áp trong hệ thống điện.
Bảo vệ chống chạm đất phía 22kV (59N).
Cuộn dây phía 22kV được đấu tam giác, với dòng thứ tự không chạy quẩn trong cuộn tam giác, do đó chức năng chống chạm đất phía 22kV được thực hiện bằng bảo vệ tác động với thành phần 3U0 Tín hiệu từ BU 3 pha 5 trụ được đấu sao-sao-tam giác hở nhằm lọc thành phần thứ tự không, giúp chuẩn đoán chính xác các sự cố chạm đất Khi xảy ra sự cố chạm đất, nếu trị số 3U0 vượt quá ngưỡng Uđặt, hệ thống bảo vệ sẽ tác động sau một khoảng thời gian định trước, gửi tín hiệu cảnh báo về sự cố chạm đất phía 22kV, đảm bảo an toàn lưới điện.
Bảo vệ quá dòng có hướng.
Bảo vệ quá dòng 67 và 67N có hướng ra ngoài đường dây dùng để bảo vệ dự phòng cho đường dây
Rơle khí Buchholz, 2 cấp tác động.
Rơle khí đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ máy biến áp khi có sự cố xảy ra bên trong thùng dầu, thường được lắp đặt trên ống nối giữa thùng dầu chính và bình dầu phụ Rơle gồm hai phao hình trụ, thường làm bằng kim loại hoặc chất dẻo chứa bầu thủy tinh có thủy ngân hoặc tiếp điểm từ, giúp phát hiện các bất thường trong dầu Trong chế độ hoạt động bình thường, rơle khí chứa đầy dầu, hai phao nổi lơ lửng, giữ tiếp điểm ở trạng thái hở để đảm bảo an toàn cho máy biến áp Khi xảy ra sự cố bên trong thùng dầu, rơle sẽ kích hoạt và thực hiện hai cấp tác động nhằm cảnh báo hoặc ngắt mạch để bảo vệ thiết bị.
Cấp 1 (cấp cảnh báo): Khi mức dầu tụt thấp (rò, thùng bị thủng) hoặc sự cố nhẹ, khí bốc ra yếu (dầu nóng do quá tải), khí tập trung lên phía trên của bình rơle đẩy phao 1 xuống, rơle gửi tín hiệu cảnh báo và tăng cường hệ thống làm mát cưỡng bức
Cấp 2 (cắt máy biến áp): Khi sự cố lớn (chẳng hạn ngắn mạch trong thùng dầu), khí bốc ra mạnh luồng dầu vận chuyển từ thùng lên bình dãn dầu xô phao 2 chìm xuống gửi tín hiệu đi cắt máy biến áp.
Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơle được sử dụng
2.4.1 Rơle bảo vệ so lệch Areva P633.
Rơle số P633 do hãng Areva chế tạo, là thiết bị bảo vệ chính cho máy biến áp 3 cuộn dây hoặc máy biến áp tự ngẫu ở mọi cấp điện áp Rơle này còn có thể bảo vệ các loại máy điện quay như máy phát điện và động cơ, với các chức năng tích hợp như bảo vệ quá dòng, quá tải nhiệt, quá kích thích và chống hư hỏng máy cắt, nhằm đảm bảo hoạt động an toàn và tin cậy Việc phối hợp các chức năng trong Rơle P633 giúp xây dựng phương án bảo vệ phù hợp, hiệu quả về kinh tế và đáp ứng yêu cầu của hệ thống điện Đây là xu hướng chung trong chế tạo các rơle số hiện đại ngày nay, góp phần nâng cao độ tin cậy và an toàn của hệ thống điện Công nghệ số hóa trong bảo vệ hệ thống điện ngày càng phổ biến và phát triển.
Rơle số P633 là thiết bị với chức năng chính là bảo vệ so lệch tích hợp thêm các chức năng sau đây :
+ Hệ thống bảo vệ so lệch 3 pha, bảo vệ cho đối tượng 3 cuộn dây.
+ Tự cân bằng pha và cân bằng tổ đấu dây.
+ Lọc dòng điện thứ tự không cho mỗi cuộn dây, có thể không kích hoạt.
+ Hãm bổ sung phản ứng theo thành phần sóng hài bậc hai (2f0), tuỳ chọn cho các ứng dụng, có thể không kích hoạt.
+ Hãm quá từ thông phản ứng theo thành phần sóng hài bậc năm (5f0), có thể không kích hoạt.
+ Tăng tính ổn định với bộ phát hiện bão hoà.
+ Bảo vệ so lệch chống chạm đất hạn chế.
Hệ thống bảo vệ quá dòng được thiết kế đặc tính thời gian độc lập, đảm bảo hoạt động chính xác trong mọi tình huống Các cấp tác động riêng biệt theo từng pha giúp tối ưu hóa khả năng phân biệt và phân loại sự cố Mỗi pha có hệ thống đo lường riêng biệt, phản ứng dựa trên thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không của dòng điện, đảm bảo độ chính xác cao trong phát hiện sự cố Tính năng này giúp nâng cao độ tin cậy và an toàn cho hệ thống truyền tải điện, phù hợp với yêu cầu của các hệ thống bảo vệ hiện đại.
Hệ thống bảo vệ quá dòng phụ thuộc thời gian hoạt động dựa trên nguyên lý phân chia thành 3 cấp tác động theo từng pha của hệ thống Mỗi pha có hệ thống đo lường riêng biệt, giúp phản ứng chính xác dựa trên thành phần thứ tự nghịch và thành phần TTK Điều này đảm bảo sự tối ưu trong việc bảo vệ các thiết bị điện khi xảy ra quá dòng, đồng thời nâng cao độ tin cậy và an toàn cho hệ thống điện.
+ Bảo vệ quá tải nhiệt.
+ Giám sát giá trị tới hạn.
Các thông số kỹ thuật của rơle P633
Các đại lượng đầu vào, đầu ra.
Dòng danh định: 1A hoặc 5Aac
Tiêu thụ danh định/pha: , giúp xác định ngưỡng cắt khi dòng điện vượt quá giới hạn cho phép Điểm gập thứ hai được xác định dựa trên hệ số chỉnh định dòng điện hãm DIFF: IR,m2, đảm bảo tính linh hoạt và chính xác trong quá trình bảo vệ hệ thống điện Các điểm gập này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa chức năng bảo vệ, giảm thiểu rủi ro mất điện và nâng cao độ tin cậy của hệ thống mạng điện.
Phương trình đặc tính cho 3 dải so lệch:
Phương trình đặc tính cho dải: 0 ≤ IR ≤ 0,5Id>
Phương trình đặc tính cho dải: 0,5Idiff > < IR ≤ IR,m2
Id = m1IR + Id> (1 - 0,5m1) Phương trình đặc tính cho dải: IR,m2 < IR
Id = m2IR + Id> (1 - 0,5m1) + 4(m1 – m2) Trong đó: m1: là hệ số góc của đặc tính trong dải 0,5Id > < IR ≤ IR,m2 m2: là hệ số góc của đặc tính trong dải IR,m2 < IR
Ngưỡng điều chỉnh xác định DIFF dựa trên dòng qua máy biến áp trong chế độ làm việc bình thường, giúp tránh tác động nhầm do dòng không cân bằng gây ra bởi sai số của thiết bị đo lường Việc thiết lập ngưỡng này đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác và ổn định, hạn chế sai lệch trong quá trình đo lường Điều chỉnh dòng Id theo dòng qua máy biến áp là phương pháp hiệu quả để duy trì độ tin cậy của hệ thống truyền tải điện.
Trên ngưỡng điều chỉnh DIFF: Id>> rơle sẽ tác động không cần tính toán đến hãm hài bậc cao.
Khi trên ngưỡng điều chỉnh DIFF, dòng hãm và bộ phát hiện bão hòa không còn được tính đến, giúp rơle tác động tự động mà không cần quan tâm đến các yếu tố này Điều này đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống khi biến chỉnh đạt mức nhất định, tối ưu hóa hiệu suất điều khiển Việc bỏ qua các thành phần như dòng hãm và bộ phát hiện bão hòa khi ở ngưỡng này giúp tăng độ nhạy và ổn định của rơle trong quá trình vận hành.
Hãm bổ sung phản ứng theo thành phần sóng hài bậc hai (2f0):
Khi đóng máy biến áp không tải hoặc cắt dòng điện ngắn mạch ngoài, dòng điện từ hoá sẽ chạy qua mạch từ của máy biến áp, có thể có giá trị lớn gấp nhiều lần dòng điện định mức Trong trường hợp xấu nhất, dòng từ hoá đạt cực đại khi đóng máy cắt điện đúng lúc điện áp nguồn qua điểm 0, gây ra những tác động mạnh mẽ lên thiết bị và hệ thống điện.
Khi quá trình quá độ chấm dứt, dòng điện từ hoá trở lại trị số xác lập chừng vài phần trăm dòng điện danh định.
Dòng điện từ hoá chỉ chạy qua cuộn dây của máy biến áp nối với nguồn, trong khi máy đang ở chế độ không tải, gây ra dòng điện không đáng kể ở phía còn lại của cuộn dây Hệ thống bảo vệ so lệch cho máy biến áp có thể nhầm lẫn việc đóng máy không tải với sự cố ngắn mạch bên trong, đặc biệt khi nguồn cấp chỉ từ phía một bên, dẫn đến nguy cơ tác động nhầm và cắt máy không cần thiết Để phân biệt giữa tình huống đóng máy không tải và ngắn mạch trong máy biến áp, người ta dựa vào đặc điểm của dòng điện từ hoá xung kích và dòng điện ngắn mạch, từ đó xác định đúng trạng thái vận hành của máy biến áp.
Dòng điện từ hoá xung kích chứa một tỷ lệ lớn hài bậc hai, khoảng 70% so với hài cơ sở, có thể đạt tới 30% trị số dòng điện sự cố Việc tách thành phần hài bậc hai trong dòng điện từ hoá để đưa vào tăng cường cho dòng điện hãm của hệ thống bảo vệ so lệch giúp ngăn chặn tác động nhầm khi đóng máy biến áp không tải.