giáo trình tự động hóa trong hệ thống điện

Các ký hiệu viết tắt HTĐ: Hệ thống điện PCS Plant control system: Hệ thống điều khiển nhà máy điện SCS Substation control system: Hệ thống điều khiển trạm biến áp LMS Load management sys

HỘI ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

ĐỀ ÁN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC

VIỆT NAM

Tên đề án:

BIÊN SOẠN GIÁO TRÌNH CHO MỘT SỐ MÔN HỌC CHÍNH TRONG

BỘ KHUNG CHƯƠNG TRÌNH Ở CÁC CƠ SỞ ĐÀO TẠO THUỘC TẬP

ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

Chủ nhiệm đề tài: GS.VS TSKH Trần Đình Long

Cơ quan chủ trì: Hội Điện Lực Việt Nam

GIÁO TRÌNH MÔN HỌC

TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

Chủ biên: TS Lê Thành Doanh Đồng tác giả: TS Vũ Thị Anh Thơ

HỘI ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

BÁO CÁO HỢP ĐỒNG SỐ……./HĐ – VEEA

TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

Hà Nội – 2014

LỜI TỰA

Giáo trình Tự động hóa trong Hệ thống điện được biên soạn làm tài liệu học tập cho các sinh viên ngành Hệ thống điện đang học tập tại các trường thuộc Tập đoàn Điện lực Việt Nam Đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho sinh viên các trường khác, cho công nhân vận hành và sửa chữa trong ngành điện

Giáo trình sẽ cung cấp cho bạn đọc một số vấn đề cơ bản về tự động hóa trong

Hệ thống điện theo đúng nội dung chương trình môn học đã được ban hành

Trong quá trình biên soạn, chúng tôi cố gắng tổng hợp ngắn gọn và dễ hiểu về những vấn đề cơ bản nhất liên quan đến các thiết bị điều khiển và tự động hóa sử dụng trong quá trình điều khiển và vận hành hệ thống điện sát với các nội dung yêu cầu của từng chương

Lần đầu tiên biên soạn nên giáo trình không thể không có một số thiếu sót về mặt nội dung cũng như bố cục Chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý và bổ sung của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện với chất lượng tốt hơn

LỜI CẢM ƠN

Mục lục

CHƯƠNG 1: 10

NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ TỰ ĐỘNG HÓA 10

TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 10

1.1 TỔNG QUAN 10

1.2 NHIỆM VỤ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN 10

1.3 PHỐI HỢP CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG MỘT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỐNG NHẤT 12

CHƯƠNG 2: 15

TỰ ĐỘNG ĐÓNG NGUỒN DỰ PHÒNG (TĐD) 15

2.1 Ý NGHĨA CỦA TĐD 15

2.2 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI TĐD 16

2.3 PHÂN LOẠI TĐD 17

2.4 CÁC NGUYÊN TẮC THỰC HIỆN TĐD 18

1.1.1 Khởi động TĐD 18

2.4.1 Đảm bảo TĐD tác động một lần 23

2.5 Một số sơ đồ TĐD tiêu biểu 25

2.5.1 Sơ đồ thiết bị TĐD đường dây 25

2.5.2 Sơ đồ thiết bị TĐD máy biến áp 26

2.5.3 Sơ đồ thiết bị TĐD thanh góp phân đoạn 27

2.5.4 Dự phòng cho các phần tử quan trọng 28

2.6 Tính toán các thông số khởi động của TĐD 30

2.6.1 Độ dài xung đóng 30

2.6.2 Điện áp khởi động của rơ le điện áp cực tiểu 31

2.6.3 Thời gian làm việc của TĐD 31

2.6.4 Dòng điện khởi động của rơ le dòng điện cực tiểu 32

2.6.5 Điện áp khởi động của rơ le điện áp cực đại 32

CHƯƠNG 3: 33

TỰ ĐỘNG ĐÓNG TRỞ LẠI NGUỒN ĐIỆN (TĐL) 33

3.1 Ý NGHĨA CỦA TĐL, PHÂN LOẠI, CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI TĐL 33

3.1.1 Ý nghĩa của TĐL 33

3.1.2 Phân loại TĐL 33

3.1.3 Yêu cầu đối với thiết bị TĐL 35

3.2 NGUYÊN TẮC KHỞI ĐỘNG TĐL 36

3.2.1 Khởi động TĐL bằng thiết bị bảo vệ rơ le 36

3.2.2 Khởi động bằng phương pháp không tương ứng 36

3.3 Các thông số thời gian trong quá trình TĐL 37

3.4 TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶT CHO THIẾT BỊ TĐL BA PHA 39

3.4.1 Thời gian làm việc của thiết bị TĐL một lần 39

3.4.2 Thời gian làm việc của TĐL hai lần 40

3.4.3 Thời gian trở về của TĐL 40

3.5 TĐL MỘT PHA 40

3.6 PHỐI HỢP TÁC ĐỘNG GIỮA THIẾT BỊ TĐL, BẢO VỆ RƠ LE VÀ CÁC THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG KHÁC TRONG HTĐ 45

3.6.1 Tăng tốc độ của bảo vệ trước TĐL 45

3.6.2 Tăng tốc độ của bảo vệ rơ le sau TĐL 47

3.6.3 TĐL theo thứ tự 48

3.6.4 Phối hợp TĐL và bảo vệ khoảng cách 48

3.6.5 TĐL đường dây có phân nhánh 51

3.7 TĐL ĐƯỜNG DÂY CÓ HAI NGUỒN CUNG CẤP 52

3.8 GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG TĐL TRONG RƠ LE KỸ THUẬT SỐ 53

CHƯƠNG 4: 55

TỰ ĐỘNG HÒA ĐỒNG BỘ 55

4.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ TỰ ĐỘNG HÒA ĐỒNG BỘ 55

4.2 PHƯƠNG PHÁP HÒA ĐỒNG BỘ CHÍNH XÁC 56

4.2.1 Điện áp phách và dòng điện cân bằng 56

4.2.2 Nguyên tắc chọn thời điểm gửi xung đóng máy cắt 61

4.2.3 Sơ đồ hòa điện có góc đóng trước không đổi 64

4.3 PHƯƠNG PHÁP TỰ ĐỒNG BÔ 66

4.3.1 Quy trình hòa tự đồng bộ 66

4.3.2 Các momen tác động lên rô to máy phát điện trong quá trình tự đồng bộ 67

4.3.3 Dòng điện cân bằng và phạm vi ứng dụng của phương pháp tự đồng bộ 70

CHƯƠNG 5: 72

TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 72

5.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP 72

5.2 TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP VÀ CÔNG SUẤT PHẢN KHÁNG Ở MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ (TĐK) 75

5.2.1 Nhiệm vụ của thiết bị TĐK 75

5.2.2 Các nguyên tắc thực hiện TĐK 75

5.3 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TẠI CÁC TRẠM BIẾN ÁP 77

5.3.1 Nguyên lý 77

5.3.2 Thiết bị tự động điều chỉnh đầu phân áp 80

5.4 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP TRONG LƯỚI ĐIỆN TRUYỀN TẢI VÀ PHÂN PHỐI 84

5.4.1 Điều chỉnh điện áp trên đường dây truyền tải điện 84

5.4.2 Điều chỉnh điện áp trong lưới điện phân phối 97

CHƯƠNG 6: 105

TỰ ĐỘNG GIẢM TẢI THEO TẦN SỐ 105

6.1 KHÁI NIỆM CHUNG 105

6.2 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG CẮT TẢI THEO TẦN SỐ 107

6.3 NGUYÊN LÝ THỰC HIỆN TCT 108

6.3.1 Đại lượng đặt theo tần số của thiết bị TCT I và TCT II 108

6.3.2 Đại lượng đặt theo thời gian của thiết bị TCT I và TCT II 108

6.3.3 Lượng công suất cắt ra bởi các TCT I và TCT II 108

6.3.4 Đặc tính thay đổi tần số trong HTĐ khi phát sinh thiếu hụt công suất và tác động của thiết bị TCT 109

6.3.5 Hợp nhất các giai đoạn cắt TCT I và TCT II 111

6.4 CẮT TẢI BỔ SUNG 111

6.4.1 Ngăn chặn tần số giảm thấp dưới 45Hz 112

6.4.2 Ngăn chặn hiện tượng thác điện áp 113

6.5 ĐỀ PHÒNG TCT TÁC ĐỘNG NHẦM KHI TẦN SỐ GIẢM NGẮN HẠN 113

6.6 TỰ ĐỘNG ĐÓNG TRỞ LẠI SAU TCT (TĐLf) 114

CHƯƠNG 7: 117

ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ VÀ CÔNG SUẤT TÁC DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 117

7.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 117

7.2 CÁC LOẠI MÁY ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ QUAY CỦA TUA BIN 118

7.2.1 Máy điều tốc kiểu ly tâm 119

7.2.2 Máy điều tốc kiểu điện thủy lực 120

7.3 MÁY TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT CỦA TUA BIN 120

7.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ VÀ CÔNG SUẤT TÁC DỤNG 123

7.4.1 Điều chỉnh với độ phụ thuộc dương 123

7.4.2 Điều chỉnh bằng một tổ máy với đặc tính điều chỉnh độc lập 124

7.4.3 Phương pháp máy phát điện chủ đạo 124

7.4.4 Phương pháp tỷ phần phụ thuộc 125

7.4.5 Phương pháp điều chỉnh theo độ lệch tích phân của tần số 126

7.5 ĐIỀU KIỆN PHÂN BỐ TỐI ƯU CÔNG SUẤT TRONG HTĐ 126

7.6 ĐẶC TÍNH ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN 128

7.7 ĐIỀU KHIỂN NHÓM CÁC TỔ MÁY Ở NHÀ MÁY ĐIỆN 129

7.8 PHÂN PHỐI PHỤ TẢI GIỮA CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN 132

7.9 ĐIỀU CHỈNH TẨN SỐ VÀ CÔNG SUẤT TRAO ĐỔI GIỮA CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN 134

CHƯƠNG 8: 137

TỔ CHỨC HỆ THỐNG THÔNG TIN VÀ ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN 137

8.1 PHÂN CẤP ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN 137

8.1.1 Cấp điều độ trung ương (Quốc gia) 137

8.1.2 Cấp điều độ miền 138

8.1.3 Cấp điều độ khu vực phân phối 139

8.2 YÊU CẦU ĐỐI VỚI THIẾT BỊ VÀ VIỆC THU THẬP, TRAO ĐỐI THÔNG TIN DỮ LIỆU GIỮA CÁC CẤP ĐIỀU KHIỂN 140

8.2.1 Hệ thống bảo vệ 140

8.2.2 Thiết bị đo lường và chỉ thị tại chỗ và từ xa 140

8.2.3 Yêu cầu đối với các thiết bị đo 141

8.3 CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG THÔNG TIN, ĐO LƯỜNG, ĐIỀU KHIỂN, BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HTĐ 143

8.3.1 Hệ thống giám sát, điều khiển, thu thâp và xử lý dữ liệu SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition System) 143

8.3.2 Điều khiển quá trình năng lƣợng (Energy Management System-EMS) 144

8.3.3 Hệ thống quản lý thông tin dữ liệu (Data Management System-DMS) 144

8.3.4 Quản lý kinh doanh (Business Management Systems-BMS 145

8.4 KÊNH THÔNG TIN ĐIỆN LỰC 146

8.4.1 Cáp thông tin 146

8.4.2 Kênh tải ba PLC-Power Line Carrier (Communication) 148

8.4.3 Kênh thông tin vô tuyến 149

8.4.4 Cáp sợi quang 150

Các ký hiệu viết tắt

HTĐ: Hệ thống điện

PCS (Plant control system): Hệ thống điều khiển nhà máy điện

SCS (Substation control system): Hệ thống điều khiển trạm biến áp

LMS (Load management system): Hệ thống quản lý phụ tải

SCADA (Supervisory control and data acquisition system): Hệ thống thu thập và xử lý

dữ liệu

EMS: Energy management system: Hệ thống điều khiển quá trình năng lượng

DMS (Distribution management system): Hệ thống điều khiển phân phối điện

BMS (Business management system): Hệ thống quản lý sản xuất kinh doanh

RTU (Remote terminal unit): Thiết bị đầu cuối

TĐL: Tự động đóng lại nguồn điện

SVC (Static var compensator): Máy bù tĩnh

TĐCS: Tự động điều chỉnh công suất

CCĐ: Cơ cấu đặt và điều chỉnh tốc độ quay

PLC (Power line carrier): Kênh tải ba

UV (Ultraviolet): Tia cực tím

Hệ thống điện hoạt động theo những quy luật xác định, tại mỗi thời điểm hệ thống ở một trạng thái xác định với một tập hợp tương ứng các trạng thái của các phần

tử trong hệ thống Số lượng các phần tử trong hệ thống điện thường rất lớn, kéo theo số trạng thái có thể phân biệt được của hệ thống cũng rất lớn, vì vậy để thực hiện việc điều khiển hệ thống, thường sử dụng phương pháp chia cắt hệ thống lớn ra thành nhiều

hệ thống con Việc chia cắt có thể được thực hiện hoặc theo lãnh thổ, theo cấp điện áp hoặc theo nhiệm vụ điều khiển (công suất tác dụng, công suất phản kháng, điện ap, tần số…) Việc điều khiển chế độ làm việc bình thường cũng như xử lý các tính huống sự

cố và sau sự cố được thực hiện bằng mạng lưới điều độ hệ thống điện Các đơn vị điều

độ được phân cấp: quốc gia, khu vực, địa phương Việc liên hệ giữa các cấp điều độ được thực hiện bằng hệ thống thông tin điện lực, mỗi cấp điều khiển và xử lý các dữ liệu, sắp xếp các thông tin cần thiết cho cấp trên và chuyển đến những địa chỉ cần thiết Tín hiệu điều khiển (lệnh điều độ) được truyền xuống cấp dưới theo chiều ngược với chiều thông tin dữ liệu, trong một số trường hợp cần thiết có thể truyền đồng thời đến nhiều đối tượng thực hiện khác nhau

Hệ thống điện ngày càng phát triển, thì cấu trúc và nhiệm vụ của hệ thống điều khiển cũng ngày càng phức tạp thêm và lượng thông tin cần xử lý cũng ngày càng tăng Đến một giai đoạn phát triển nào đó có thể có các yêu cầu, nhiệm vụ điều khiển phát sinh cần ứng dụng không những các phương tiện kỹ thuật mới mà còn đòi hỏi cả các phương pháp điều khiển và phần mềm ứng dụng mới

1.2 NHIỆM VỤ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỆN

Điều khiển hoạt động của hệ thống điện bao gồm những nhiệm vụ chính sau đây:

1 Bảo vệ các thiết bị cao áp quan trọng;

2 Điều khiển và liên động các thiết bị đóng cắt;

3 Định vị sự cố và ghi chép các thông số quá độ;

4 Hiển thị các thông số, trạng thái vận hành và cảnh báo;

5 Kiểm tra đồng bộ và hòa đồng bộ;

6 Tự động đóng lại và tự động khôi phục chế độ làm việc bình thường;

7 Cắt tải và điều khiển phụ tải;

8 Tự động điều chỉnh điện áp và công suất phản kháng;

9 Tự động điều chỉnh tần số và công suất tác dụng;

10 Thu thập và xử lý dữ liệu, đưa ra các tác động điều khiển

Các nhiệm vụ 1 ÷ 3 được thực hiện bởi hệ thống thiết bị bảo vệ, các nhiệm vụ 4

÷ 10 trong những hệ thống điện hiện đại được thực hiện bởi nhiều thiết bị khác nhau trong một hệ thống điều khiển (hoặc quản lý) cho một đối tượng cụ thể của hệ thống điện

Hình 1 1: Điều khiển hệ thống điện

Tùy theo yêu cầu điều khiển và đối tượng được điều khiển, người ta có thể sử dụng những hợp bộ (hệ thống) thiết bị điều khiển sau đây:

- Hệ thống điều khiển nhà máy điện (Plant Control System – PCS)

- Hệ thống điều khiển trạm biến áp (Substation Control System – SCS)

- Hệ thống điều khiển phụ tải (Load Management System – LMS)

- Hệ thống thu thập, xử lý và hiển thị dữ liệu (Supervisory Control And Data Acquisition System – SCADA)

- Hệ thống điều khiển quá trình năng lượng (Energy Management System – EMS)

- Hệ thống điều khiển phân phối (Distribution Management System – DMS)

- Hệ thống quản lý sản xuất kinh doanh (Business Management System – BMS)

Các trường hợp điều khiển này có thể được sử dụng riêng lẻ hoặc kết hợp với

trong một hệ thống điều khiển thông nhất (Hình 1.1) Việc kết hợp này làm tăng độ tin

cậy, độ sẵn sàng và khả dụng cuẩ hệ thống điều khiển, đồng thời cũng làm giảm kích thước và diện tích chiếm chỗ của thiết bị điều khiển

1.3 PHỐI HỢP CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG MỘT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THỐNG NHẤT

Cấu trúc “truyền thống” của các thiết bị bảo vệ và tự động hóa trong hệ thống điện thường bảo gồm nhiều chủng loại thiết bị riêng lẻ với chức năng và nguyên lý chế tạo khác nhau, từ các thiết bị điện cơ, thiết bị điện tử tĩnh đến các dụng cụ kỹ thuật số

và máy tính Những thiết bị riêng lẻ này hợp thành nhiều hệ thống con theo chức năng

và được đấu nối với nhau theo sơ đồ khá phức tạp Ngay cả khi sử dụng máy tính và thiết bị SCADA vào hệ thống điều khiển, việc kết nối giữa trạm, nhà máy và các trung tâm điều độ cũng đều phải thực hiện thông qua các bộ liên kết đầu cuối từ xa (Remote Terminal Unit – RTU)

Đối với các nhà máy điện và trạm biến áp lớn có nhiều phần tử, cấu trúc “truyền thống” của hệ thống điều khiển đòi hỏi rất nhiều thiết bị, dụng cụ và phụ kiện riêng lẻ cũng như số lượng cáp dùng cho đấu nối rất lớn Trạm càng lớn thì chi phí về thiết bị, vật liệu, thời gian lắp ráp và bảo hành càng nhiều, đồng thời độ tin cậy của hệ thống điều khiển càng thấp Những nhược điểm của cấu trúc “truyền thống” thể hiện ở các mặt cụ thể sau:

- Chất lượng của hệ thống điều khiển thấp vì nhiều thiết bị khác nhau được sử dụng để thực hiện những chức năng khác nhau, có thể rất đơn giản nhưng cũng

có thể rất phức tạp, thường khó chuẩn hóa cho từng đối tượng cụ thể Độ dự phòng của từng hệ thống con cũng như của mạng lưới điều khiển bị hạn chế, hư hỏng của mỗi phần tử có thể ảnh hưởng đến độ tin cậy chung của cả hệ thống

- Việc lắp đặt và thử nghiệm tốn nhiều thời gian và công sức Các khiếm khuyết, lỗi trong lắp đặt và thử nghiệm là nguyên nhân dẫn đến nhiều hỏng hóc không đáng có trong vận hành Một số khiếm khuyết, lỗi có thể được phát hiện trong thời gian kiểm tra, nghiệm thu nhưng cũng có nhiều lỗi chỉ có thể được phát hiện sau khi sự cố xảy ra

- Quá trình kiểm tra và bảo dưỡng phức tạp, thường khi bảo dưỡng một thiết bị hoặc một hệ thống con phải can thiệp vào sơ đồ đấu dây Chẳng hạn khi bảo dưỡng một máy cắt điện thì các mạch điều khiển, bảo vệ, cảnh báo, liên động có liên quan đều phải đưa ra khỏi trạng thái làm việc bình thường Ngoài ra việc

thử nghiệm, kiểm tra toàn bộ hệ thống điều khiển rất khó thực hiện vì nó liên quan đến một số lượng lớn các phần tử khác

- Khả năng phát triển hạn chế: khi nhà máy hoặc trạm cần phát triển, bổ sung thêm phần tử mới phải thay đổi sơ đồ đấu nối của khá nhiều phần tử liên quan, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của các phần tử khác, đòi hỏi sự thay đổi sơ đồ đấu nối, lại dẫn đến những nhầm lẫn, khiếm khuyết mới làm tăng khả năng sự cố của hệ thống và tăng thời gian gián đoạn cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ

Để khắc phục những nhược điểm trên, xu thế tập trung các chức năng bảo vệ và

tự động hóa vào một hệ thống điều khiển thống nhất cho từng đối tượng (một xuất tuyến, một trạm biến áp, một nhà máy điện, một khu vực hoặc toàn bộ hệ thống) là xu thế phát triển hiện đại được tất cả các nhà chế tạo thiết bị bảo vệ và điều khiển quan

tâm hiện nay (Hình 1.2)

Trong các hệ thống điều khiển phối hợp thống nhất hiện đại, các công nghệ kỹ thuật số được sử dụng rộng rãi không những trong việc chế tạo các thiết bị hợp bộ đa chức năng mà còn trong cả việc xây dựng những phần mềm chuyên dụng phục vụ từng nhiệm vụ điều khiển Hệ thống điều khiển phối hợp thống nhất có nhiều ưu điểm, có thể được chia thành các ưu điểm ngắn hạn – tức là ưu điểm thể hiện trong giai đoạn xây dựng, lắp ráp và các ưu điểm dài hạn thể hiện trong quá trình vận hành và bảo dưỡng

Hình 1 2: Hệ thống điều khiển phối hợp

Các ưu điểm ngắn hạn gồm có:

- Chi phí xây dựng thấp hơn nhờ sử dụng những mô đun phần mềm tiêu chuẩn (thích hợp cho từng đối tượng sử dụng)

- Giá thành lắp đặt thấp hơn vì số lượng điểm đấu nối và dây nối ít hơn

- Chi phí thử nghiệm và kiểm tra thấp hơn vì các mô đun chức năng đã được kiểm tra trước khi xuất xưởng

- Giá phần cứng thấp hơn nhờ giảm đươc số lượng rơ le bảng điều khiển nhờ

sử dụng các hợp bộ bảo vệ vào mục đích đo lường

- Giảm được kích thước và không gian chiếm chỗ của thiết bị bảo vệ, đo lường và điều khiển

Các lợi ích dài hạn bao gồm:

- Chi phi vận hành thấp hơn, có thể truy nhập dữ liệu đến từng phần tử cơ sở (từng đường dây, máy biến áp)

- Tăng độ khả dụng nhờ khả năng tự kiểm tra của từng thiết bị riêng lẻ, giảm khả năng sự cố, giảm chi phí xử lý sự cố

- Tăng tuổi thọ thiết bị, có lịch trình bảo quản sửa chữa thiết bị hợp lý trên cơ

sở số liệu thống kê trong quá trình vận hành

Ngoài ra, nhiều chức năng mới và khả năng sử dụng hệ chuyên gia sẽ mang lại nhiều lợi ích khác mà khó có thể đánh giá hết giá trị kinh tế của chúng

Hệ thống điều khiển phối hợp có thể được hình thành và sử dụng từng bước bằng cách đưa dần các thiết bị mới đa chức năng thay thế các thiết bị cũ, ở một giai đoạn nhất định các thiết bị cũ vẫn có thể còn được sử dụng với tư cách dự phòng Dần dần tất cả các chức năng bảo vệ, đo lường và điều khiển , thông tin và hiển thị sẽ được tập trung vào một hệ thống điều khiển phối hợp đảm bảo điều hành toàn bộ hệ thống điện rộng lớn một cách thông minh và hiệu quả nhất

Mặc dù việc cung cấp điện cho hộ tiêu thụ từ nhiều nguồn đảm bảo được độ tin cậy cung cấp điện cho các phụ tải, nhưng phần lớp các trạm có hai nguồn cung cấp trở lên đều làm việc theo sơ đồ một nguồn cung cấp, để đơn giản hóa quá trình vận hành, giảm dòng ngắn mạch, giảm tổn thất điện năng không tải trong máy biến áp, đơn giản hóa bảo vệ rơ le Độ tin cậy cung cấp điện trong trường hợp này được đảm bảo bằng cách đặt thêm các phần tử dự phòng (nóng hoặc nguội) Những phần tử này được tự động đưa vào thay thế các phần tử làm việc có sự cố vừa bị cắt ra Thiết bị tự động làm nhiệm vụ chuyển đổi này gọi là thiết bị tự động đóng nguồn điện dự phòng (TĐD) TĐD được sử dụng rộng rãi trong lưới điện phân phối và trong hệ thống điện tự dùng của các nhà máy điện

Hình 2 1: Sơ đồ mạng điện có đường dây dự trữ

Kinh nghiệm vận hành cho thấy hiệu quả sử dụng TĐD là rất cao, với xác suất thành công lớn hơn 90%

2.2 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI TĐD

Các sơ đồ TĐD có thể được thực hiện theo nhiều phương thức khác nhau, nhưng nhìn chung cần phải thỏa mãn một số yêu cầu cơ bản sau:

1 Việc đóng nguồn điện dự phòng chỉ được thực hiện sau khi nguồn điện làm việc đã được cắt ra

Với lưới điện trong Hình 2.1, nguyên nhân dẫn đến mất điện ở các phụ tải trên

thanh góp C gồm có:

- Mất điện ở nguồn cung cấp

- Sự cố trên đường dây tải điện

- Ngắn mạch trên thanh cái phụ tải

Trong các nguyên nhân này, khả năng xảy ra ngắn mạch trên đường dây tải điện trên không là tương đối lớn Khi ngắn mạch trên đường dây này, bảo vệ rơ le chỉ tác động mở máy cắt MC1, nếu chưa mở máy cắt MC2 trên mạch làm việc đã đóng máy cắt trên mạch dự trữ (MC4) sẽ làm cho chỗ ngắn mạch bị hư hỏng thêm

Như vậy, yêu cầu mở máy cắt trên mạch làm việc trước khi đóng máy cắt trên mạch dự phòng nhằm đảm bảo loại trừ khả năng:

- Đóng không đồng bộ giữa hai nguồn làm việc

- Đóng nguồn dự phòng vào ngắn mạch ở nguồn làm việc

- Đóng không thành công nguồn dự phòng vào sự cố thoáng qua đã được loại trừ sau khi cắt điện

2 TĐD chỉ tác động một lần duy nhất

Trường hợp TĐD tác động không thành công thường là ngắn mạch trên thanh góp phụ tải (TGC - Hình 2 1) Để ngăn chặn khả năng đóng nguồn dự phòng nhiều lần vào ngắn mạch duy trì, thường chỉ sử dụng TĐD tác động một lần

3 Thiết bị TĐD phải tác động khi phần tử làm việc bị mất điện vì bất kỳ lý

do gì, kể cả trường hợp ngắn mạch trên thanh góp phụ tải, ngoại trừ trường

hợp cắt ra do tác động của thiết bị tự động sa thải phụ tải theo tần số Trong trường hợp đó, TĐD phải bị cấm tác động

4 Thời gian mất điện càng nhỏ càng tốt

Để giảm thời gian mất điện, thiết bị TĐD phải đóng ngay nguồn dự phòng sau khi nguồn làm việc đã bị cắt ra Khi TĐD tác động phải đảm bảo điều kiện tự khởi động của các động cơ trên thanh góp phụ tải

md TDK

t tNếu điều kiện tự khởi động không thực hiện được hoặc quá trình tự khởi động

bị kéo dài quá mức thì có thể cắt bớt một số phụ tải ít quan trọng, sau đó thực hiện TĐD

Tuy nhiên thời gian mất điện phải lớn hơn thời gian khử môi trường ion hóa do

hồ quang sinh ra tại chỗ ngắn mạch trên thanh cái phụ tải

md khuion

t t

5 Khi sử dụng TĐD, cần xem xét khả năng tăng tốc độ của bảo vệ rơ le đặt ở nguồn dự phòng trong trường hợp TĐD tác động vào ngắn mạch duy trì Điều này đặc biệt quan trọng khi hộ tiêu thụ bị mất nguồn cung cấp

và được thiết bị TĐD nối vào nguồn dự trữ đang mang tải (dự phòng nóng) Cắt nhanh ngắn mạch lúc này là cần thiết để ngăn ngừa việc phà hủy sự làm việc bình thường của nguồn dự trữ đang làm việc với các hộ tiêu thụ khác

2.3 PHÂN LOẠI TĐD

Thiết bị TĐD khá đa dạng, chúng có thể được phân loại theo nhiều cách

1 Phân loại theo phần tử được trang bị TĐD

Gồm có TĐD máy biến áp, TĐD đường dây, TĐD cho phân đoạn thanh góp, TĐD trang thiết bị tự dùng của nhà máy điện và trạm biến áp…

2 Phân loại theo chiều tác động

Có thể phân thành TĐD tác động theo một chiều và TĐD tác động theo hai chiều

Hình 2 2: Chiều tác động của TĐD

Nếu TĐD tác động theo một chiều nhất định thì nguồn điện A (Hình 2 2) luôn luôn là nguồn làm việc và máy cắt 2MC luôn đóng, còn nguồn điện B luôn luôn là nguồn điện dự phòng và máy cắt 4MC luôn mở Khi mất điện trên thanh góp phụ tải C, TĐD tác động đóng máy cắt 4MC Việc đưa sơ đồ trở lại chế độ làm việc bình thường

có thể được thực hiện tự động hoặc bằng tay

Nếu TĐD tác động hai chiều thì bất kỳ nguồn điện nào cũng có thể được coi là nguồn làm việc hoặc nguồn dự phòng

3 Phân loại theo nguồn điện thao tác được sử dụng

TĐD có thể dùng nguồn điện thao tác một chiều hoặc xoay chiều

4 Theo phương thức dự phòng

Gồm có TĐD nguồn dự phòng nguội hoặc TĐD nguồn dự phòng nóng Dự phòng nguội có thể ở dạng hoàn toàn được cắt ra khỏi lưới hoặc chỉ đóng điện nhưng không mang tải Trong trường hợp dự phòng nóng, phụ tải được phân bố giữa các nguồn và các nguồn thường làm việc non tải để khi có một nguồn bị hư hỏng, nguồn kia có thể gánh lấy phần phụ tải của nguồn đã bị cắt

2.4 CÁC NGUYÊN TẮC THỰC HIỆN TĐD

1.1.1 Khởi động TĐD

Để đảm bảo các yêu cầu nêu trên đối với các thiêt bị TĐD, việc khởi động TĐD

và gửi tín hiệu tự động đóng nguồn dự phòng có thể được thực hiện bằng tiếp điểm phụ của máy cắt hoặc bằng tiếp điểm của rơ le trung gian phản ánh vị trí của máy cắt này

(Hình 2.3)

Hình 2 3: Khởi động TĐD bằng tiếp điểm phụ máy cắt điện

Theo cách này, có thể dùng bảo vệ rơ le của máy biến áp hoặc thanh cái để khởi động thiết bị TĐD Khi có ngắn mạch trong máy biến áp trên thanh cái C của hộ tiêu thụ, bộ phận bảo vệ rơ le nhận được tín hiệu dòng điện lớn sẽ tác động cắt máy cắt 2MC Tiếp điểm phụ của máy cắt đóng lại làm khởi động thiết bị TĐD Sau đó thiết bị TĐD cho tín hiệu đi đóng máy cắt 3MC và 4MC đưa máy biến áp dự phòng B2 vào làm việc (Hình d.5)

Hình 2 4: Khởi động TĐD bằng bảo vệ rơ le của máy biến áp

Khởi động thiết bị TĐD theo nguyên tắc này đơn giản không cần thêm rơ le làm nhiệm vụ khởi động Tuy nhiên, trong trường hợp sự cố từ phía hệ thống ngoài phần tử làm việc (ví dụ từ nguồn A), hộ tiêu thụ có thể bị mất điện nhưng bảo vệ rơ le cho máy biến áp không tác động và các máy cắt ở phần tử làm việc vẫn ở trạng thái đóng Trong những trường hợp như vậy, để đảm bảo thiết bị TĐD có thể tác động cần phải sử dụng một bộ phận khởi động riêng, thường là khởi động bằng rơ le điện áp thấp (Hình 2.5) Nhiệm vụ của bộ phận khởi động là tác động cắt máy cắt ở phần tử làm việc đã được cắt ra khi mất điện áp trên thanh cái của hộ dùng điện Sau khi máy cắt ở phần tử làm việc đã cắt ra, máy cắt ở phần tử dự phòng được đóng vào ngay

Hình 2 5: Khởi động TĐD bằng rơ le kém áp

Nếu vì một lý do nào đó mà thanh cái phụ tải đang làm việc bị mất điện, rơ le điện áp thấp RU< sẽ tác động làm khởi động rơ le thời gian RT Sau một thời gian chậm trễ cần thiết (do yêu cầu chọn lọc của bảo vệ rơ le), rơ le thời gian RT sẽ đóng tiếp điểm cho tín hiệu đi mở máy cắt 2MC, tiếp điểm phụ của 2MC đóng lại làm khởi động thiết bị TĐD Sau đó thiết bị TĐD cho tín hiệu đi đóng máy cắt 3MC và 4MC (Hình 2 5)

Khởi động thiết bị TĐD theo nguyên tắc này rõ ràng có lợi hơn phương pháp khởi động bằng bảo vệ rơ le, vì máy cắt 2MC có thể bị mở ra do bất kỳ nguyên nhân nào cũng làm cho thanh cái C của phụ tải mất điện và thiết bị TĐD sẽ được khởi động

để đóng nguồn dự trữ

Nếu các phần tử làm việc và dự phòng cùng được cấp điện từ một nguồn thì không cần phải dùng bộ phận khởi động riêng, mà có thể sử dụng trực tiếp tiếp điểm phụ của máy cắt hoặc rơ le phản ánh vị trí máy cắt như thể hiện ở Hình 2 3 Khi phần

tử làm việc có hai máy cắt (trường hợp TĐD máy biến áp), để tăng tốc độ TĐD có thể

sử dụng mạch liên động giữa các máy cắt để đảm bảo TĐD tác động ngay khi các máy cắt mạch làm việc (1MC, 2MC) cắt ra

Nếu TĐD được sử dụng để đóng các trang thiết bị dự phòng, chẳng hạn các động cơ quan trọng trong hệ thống điện dự phòng của nhà máy điện và trạm biến áp thì chúng có thể được khởi động khi các thông số kiểm tra (áp suất, nhiệt độ, tốc độ, lưu lượng…) vượt quá các giới hạn cần khống chế

Bộ phận khởi động TĐD không được tác động cắt máy cắt ở phần tử làm việc trong một số trường hợp:

- Hư hỏng mạch thứ cấp của máy biến điện áp

- Ngắn mạch ngoài thoáng qua không làm mất điện áp của nguồn làm việc, nhưng nguồn tạm thời bị cắt và sau đó được thực hiện đóng trở lại nguồn điện (TĐL) Muốn thực hiện điều này, thời gian trễ của bộ phận khởi động TĐD phải được đặt lớn hơn thời gian tác động của thiết bị TĐL đặt ở phần

tử làm việc

- Nguồn dự phòng không có điện áp hoặc điện áp thấp hơn mức để các động

cơ điện có thể tự khởi động được

Một số phương án khởi động TĐD được đề xuất Rơ le thời gian RT được dùng

để chỉnh định tránh khởi động TĐD khi có ngắn mạch ngoài, không dẫn đến cắt nguồn điện làm việc Rơ le quá điện áp 3RU> được sử dụng để kiểm tra điện áp ở nguồn điện

dự phòng, đảm bảo TĐD không tác động khi nguồn dự phòng không có điện áp hoặc điện áp thấp hơn điện áp tự khởi động của các động cơ

Thông thường, mạch điện thứ cấp của biến điện áp BU thường được bảo vệ bằng cầu chì Nếu chỉ đặt một rơ le điện áp thấp thì khi cầu chì đứt, tiếp điểm của nó

đóng lại giống như trường hợp đường dây làm việc bị mất điện Lúc này, thiết bị TĐD

sẽ tác động nhầm Để tránh khuyết điểm đó, người ta đặt hai rơ le điện áp thấp RU<,

tiếp điểm của chúng mắc nối tiếp với nhau (Hình 2.6) Nếu đường dây tải điện bị mất

điện, phía thứ cấp của máy biến điện áp không có điện sẽ làm cho tiếp điểm của cả hai

rơ le điện áp thấp RU< đóng đồng thời, do đó thiết bị TĐD được khởi động Nhưng nếu đứt cầu chì ở một trong hai mạch rơ le điện áp thấp, tiếp điểm của rơ le kia vẫn

mở, và thiết bị TĐD không bị khởi động nhầm Khả năng xảy ra hiện tượng cả hai cầu chì cùng đứt một lúc là rất nhỏ

Hình 2 6: Sơ đồ khởi động TĐD bằng rơ le điện áp thấp

Trong một số trường hợp, có thể thay rơ le điện áp thấp và rơ le thời gian bằng hai rơ le thời gian làm việc với điện áp xoay chiều phía thứ cấp của máy biến điện áp

của nguồn làm việc (Hình 2.7)

Hình 2 7: Sơ đồ khởi động TĐD sử dụng rơ le thời gian

Ngoài khởi động bằng điện áp, TĐD còn có thể khởi động kết hợp với rơ le dòng điện và rơ le tần số

Hình 2 8: Khởi động theo điện áp kết hợp với dòng điện và tần số

Rơ le dòng điện cực tiểu được dùng để ngăn chặn TĐD khởi động nhầm khi đứt

cầu chì trong mạch điện áp Rơ le tần số thấp đôi khi được sử dụng (Hình 2.8) vì khi

động theo điện áp có thể sẽ bị chậm do khi mất điện áp, các động cơ còn duy trì một sức điện động tàn dư làm cho rơ le điện áp cực tiểu không thể tác động ngay, đặc biệt khi có các động cơ không đồng bộ hoặc máy bù đồng bộ công suất lớn Tần số của sức điện động tàn dư sẽ suy giảm nhanh hơn nhiều nên TĐD sẽ được khởi động sớm hơn

Đối với thiết bị sử dụng TĐD hai chiều, bộ phận khởi động cũng có thể được

thực hiện theo sơ đồ logic trên Hình 2.9

Sơ đồ có hai đầu vào và hai đầu ra đối xứng tác động cắt nguồn I và II tương ứng Đầu vào là hai rơ le điện áp cực đại để kiểm tra điện áp nguồn Giả sử nguồn I (II)

là nguồn làm việc và nguồn II (I) là nguồn dự phòng Tín hiệu đầu ra cắt nguồn I (II) chỉ xuất hiện khi:

- Không có điện áp UI (UII) ở nguồn I (II)

- Có điện áp UII (UI) ở nguồn II (I)

- Không có tín hiệu khóa (cấm tác động)

Hình 2 9: Sơ đồ logic kiểm tra điện áp của thiết bị TĐD trường hợp TĐD hai chiều

Ba điều kiện này được kiểm tra bằng khâu logic “VÀ” (&1 hoặc &2) trung gian Đầu ra các khâu logic “VÀ” trung gian &1 (2) qua khâu logic “HOẶC” (OR) đến bộ

điếm thời gian t xác định thời gian làm việc của TĐD để hình thành tín hiệu cắt nguồn

I (II) ở đầu ra khâu logic &I (II) Sơ đồ sẽ không làm việc khi cả hai điện áp UI và UIIcùng tồn tại hoặc cùng biến mất hoặc khi có tín hiệu khóa Để khóa sơ đồ, chẳng hạn khi nhảy automat trong mạch thứ cấp của BU, có thể dùng một rơ le trung gian đấu song song với tiếp điểm phụ của automat

2.4.1 Đảm bảo TĐD tác động một lần

Sau khi thiết bị TĐD làm việc, máy cắt ở mạch dự trữ đóng lại Nếu ngắn mạch trên thanh cái của hộ tiêu thụ xảy ra lâu dài thì bảo vệ rơ le đặt trên mạch dữ trữ sẽ mở máy cắt ở trên mạch đó ra Khi đó, có thể thiết bị TĐD lại tác động đóng máy cắt trở lại, có thể phát sinh dòng điện ngắn mạch và dẫn đến hư hỏng máy cắt

Tác động một lần của TĐD có thể được đảm bảo bằng nhiều cách khác nhau tùy thuộc vào kết cấu của bộ truyền động máy cắt, dạng nguồn điện thao tác và điều kiện làm việc của phần tử được TĐD Phương pháp đơn giản nhất là gửi tín hiệu TĐD qua một khâu duy trì thời gian ngắn đủ đảm bảo đóng chắc chắn máy cắt ở phần tử dự phòng Để duy trì thời gian này có thể sử dụng các rơ le trung gian có tiếp điểm mở

chậm nối tiếp qua các tiếp điểm phụ của máy cắt đặt ở phần tử làm việc (Hình 2.10)

Trong chế độ vận hành bình thường, máy cắt 2MC đóng, máy cắt 4MC mở Ở vị trí đóng máy cắt 2MC, các tiếp điểm phụ 2MC2 đóng, 2MC3 mở Do tiếp điểm 2MC2 đóng nên cuộn dây rơ le RGT luôn có điện trong suốt thời gian máy cắt 2MC đóng theo mạch (+)  2MC2  RGT  (-) Do vậy tiếp điểm của rơ le RGT luôn đóng Tuy nhiên mạch cuộn đóng CĐ của máy cắt 4MC không có điện vì tiếp điểm phụ 2MC3luôn mở

Hình 2 10: Đảm bảo tác động một lần của thiêt bị TĐD bằng rơ le RGT

Khi xảy ra sự cố, máy cắt 2MC mở ra, tiếp điểm phụ 2MC2 mở ra còn 2MC3đóng vào Khi đó, cuộn dây của RGT mất điện, tiếp điểm của nó sẽ mở ra, nhưng vì tiếp điểm này mở chậm nên vẫn có dòng điện chạy trong cuộn đóng CĐ của máy cắt 4MC theo mạch (+)  2MC3  RGT  4MC  CĐ  (-) Máy cắt 4MC đóng lại, tiếp điểm phụ của 4MC mở ra, sau đó tiếp điểm mở chậm RGT mở ra hoàn toàn

Nếu trên thanh cái của hộ tiêu thụ không có ngắn mạch hoặc ngắn mạch thoáng qua, TĐD tác động thành công, mạch điện dự phòng được đưa vào làm việc Ngược lại, nếu ngắn mạch còn tồn tại lâu dài, bộ phận bảo vệ rơ le đặt ở mạch điện dự phòng tác động cắt máy cắt 4MC Tiếp điểm phụ của 4MC đóng lại nhưng cuộn đóng CĐ của 4MC không có điện nữa vì tiếp điểm RGT đã mở ra trước đó rồi Vì vậy máy cắt 4MC không đóng lặp lại nhiều lần được

Ngoài ra, việc đảm bảo tác động một lần của TĐ D cũng có thể được đảm bảo bằng rơ le phản ánh vị trí cắt và đóng của máy cắt đặt trên máy cắt của phần tử làm việc

Hình 2 11: Đảm bảo tác động một lần của TĐD sử dụng rơ le phản ánh trạng thái máy cắt

Rơ le phản ánh trạng thái cắt (RGC) của máy cắt chỉ là một rơ le trung gian bình thường, còn rơ le phản ánh trạng thái đóng (RGĐ) của máy cắt là một rơ le trung gian

có tiếp điểm mở chậm tương tự rơ le RGT Xung đóng máy cắt trên mạch dự phòng của thiết bị TĐD chỉ tồn tại trong thời gian trở mở chậm của RGĐ hoặc RGT

2.5 Một số sơ đồ TĐD tiêu biểu

2.5.1 Sơ đồ thiết bị TĐD đường dây

Hình 2 12: Sơ đồ nguyên lý thiết bị TĐD đường dây

Sơ đồ nguyên lý các thiết bị TĐ D đường dây được thể hiện trong Hình 2.12 Ở

trạng thái làm việc bình thường, trên đường dây làm việc, các máy cắt 1MC, 2MC đóng và trên đường dây dự trữ, máy cắt 3MC đóng còn 4MC mở

Vì một lý do nào đó trên thanh cái phụ tải xảy ra mất điện (mất nguồn, ngắn mạch trên đường dây hoặc sự cố trên thanh cái phụ tải…) và trên đường dây dự phòng

có điện thì tiếp điểm của các rơ le kém áp (1RU<, 2RU<) và rơ le quá áp (3RU>) đóng vào cấp nguồn cho rơ le thời gian RT Sau một thời gian trễ do yêu cầu chọn lọc của bảo vệ rơ le, tiếp điểm RT đóng vào Cuộn cắt CC2 của máy cắt 2MC có điện, máy cắt 2MC mở ra Tiếp điểm 2MC3 đóng lại, cho dòng điện đi qua cuộn đóng CĐ4 của máy cắt 4MC Máy cắt 4MC đóng lại đưa đường dây dự phòng vào làm việc cấp điện cho phụ tải

2.5.2 Sơ đồ thiết bị TĐD máy biến áp

Nếu sự cố thoáng qua, TĐD tác động thành công Trường hợp sự cố duy trì, bảo

vệ rơ le sẽ cắt máy biến áp ra Khi đó, tiếp điểm mở chậm của 6RGT đã mở ra hoàn toàn nên TĐD không tác động đóng lặp lại máy cắt

2.5.3 Sơ đồ thiết bị TĐD thanh góp phân đoạn

Hình 2 14: Sơ đồ TĐD thanh góp phân đoạn của trạm biến áp phân phối

Ở một trạm biến áp, thanh cái điện áp thấp có thể làm việc riêng lẻ (máy cắt phân đoạn bình thường mở), mỗi máy biến áp cung cấp điện cho một phân đoạn, nhằm mục đích giảm dòng điện ngắn mạch và do đó giảm nhẹ việc chọn thiết bị và khí cụ điện của trạm Khi xảy ra sự cố đối với một trong hai máy biến áp, máy cắt phân đoạn

sẽ được đóng vào sau khi máy biến áp hư hỏng được cắt ra Máy biến áp còn lại sẽ cung cấp điện cho cả hai phân đoạn Trường hợp này cũng có thể gặp đối với một số đường dây song song cung cấp cho một hộ tiêu thụ nào đó

Trạng thái làm việc bình thường máy biến áp 1B cung cấp điện cho phân đoạn thanh cái I; máy biến áp 2B cung cấp điện cho phân đoạn thanh cái II, hai phân đoạn thanh cái I, II làm việc độc lập, máy cắt 5MC mở

Khi có hư hỏng xảy ra trong máy biến áp 2B, thiết bị bảo vệ rơ le sẽ mở máy cắt 3MC, 4MC Rơ le RGT mất điện Tiếp điểm phụ 4MC4 đóng Cuộn đóng của 5MC có điện, máy cắt 5MC được đóng lại, lúc này phân đoạn thanh cái II nhận được điện từ máy biến áp 1B

Nếu máy biến áp 1B chỉ thiết kế đủ cung cấp cho phụ tải ở phân đoạn thanh cái

I thì cần phải cắt bớt phụ tải không quan trọng hoặc kém quan trọng hơn ở cả hai phân đoạn I, II trước khi đóng máy cắt 5MC Mạch mở máy cắt 4MC qua tiếp điểm phụ của 3MC nhằm mục đích khi mở 3MC sẽ đồng thời mở cả 4MC, làm như vậy tiết kiệm được thời gian mở máy cắt 4MC

2.5.4 Dự phòng cho các phần tử quan trọng

Các hệ thống cung cấp điện cho khu vực công nghiệp, thương mại, hành chính,

cơ sở nghiên cứu khoa học, y tế… đều có những phụ tải rất quan trọng mà nguồn cấp điện phải được duy trì trong trường hợp có sự cố trong hệ thống điện quốc gia, ví dụ như:

- Các hệ thống an toàn (chiếu sáng sự cố, thiết bị phòng chống cháy, hệ thống báo động và tín hiệu…)

- Các mạch điện quan trọng cấp điện cho những thiết bị mà nếu ngừng hoạt động

sẽ gây nguy hiểm chết người, hư hỏng máy móc, ngừng trệ dây chuyền công nghệ…

- Các hệ thống liên quan đến an ninh quốc gia

Một trong những biện pháp dự phòng thường gặp là sử dụng nguồn điện tại chỗ bằng máy phát điện Diezen được nối với phần phụ tải quan trọng của hộ tiêu thụ thông qua thiết bị TĐD, mà trường hợp đơn giản nhất là sử dụng một cầu dao đổi nguồn (Hình 2 15)

Hình 2 15: Dự phòng cho các phụ tải quan trọng bằng máy phát điện Diezen tại chỗ

Đặc điểm cần chú ý khi sử dụng các máy phát điện nhỏ tại chỗ làm nguồn điện

dự phòng là sự khác nhau rất lớn giữa tổng trở nguồn điện làm việc bình thường và

tổng trở của máy phát điện Diezen Nếu xem hệ thống cấp nguồn làm việc có công suất

vô cùng lớn so với công suất của hộ tiêu thụ thì tổng trở của nguồn làm việc chủ yếu xác định theo điện trở của máy biến áp (thường khoảng 4-5%) còn điện kháng của máy phát Diezen thường khá lớn (thường khoảng 30 – 35%) Sự khác nhau này dẫn đến dòng sự cố khi ngắn mạch ở đầu phụ tải sẽ khác nhau nhiều, ảnh hưởng đến độ nhạy của các bảo vệ khi chuyển sang làm việc với nguồn Diezen dự phòng

Đối với các phụ tải quan trọng yêu cầu tính liên tục cung cấp điện tuyệt đối, người ta có thể sử dụng các nguồn cấp điện dự phòng liên tục (UPS – Uniterrupted Power Supply) Thiết bị UPS bao gồm ba phần tử chính: Bộ acquy để tích điện dự phòng, bộ chỉnh lưu để nạp điện cho acquy và bộ nghịch lưu để biến nguồn điện một

chiều đã được nạp acquy thành nguồn điện xoay chiều cấp điện cho phụ tải (Hình 2.16)

Hình 2 16: Sơ đồ nguyên lý của bộ UPS

Có hai cách đầu nối UPS với phụ tải: mắc song song và mắc nối tiếp (Hình 2.17)

Khi đấu song song, bình thường acquy được nạp điện và UPS hoạt động như một nguồn điện dự phòng, còn khi mắc nối tiếp, bình thường UPS làm việc như một bộ đệm giữ cho điện áp và tần số phụ tải không thay đổi và không phụ thuộc vào điện áp

và tần số của nguồn cung cấp Khi mất điện nguồn cung cấp, UPS tự động chuyển sang chế độ nguồn dự phòng không gây gián đoạn cung cấp điện, năng lượng nạp sẵn trên acquy sẽ đảm bảo duy trì điện áp ở đầu ra của bộ nghịch lưu với chất lượng tốt trong một khoảng thời gian nhất định phụ thuộc vào chất lượng acquy

Những thông số chính để lựa chọn UPS gồn có:

- Công suất danh định (có thể lên đến nhiều MVA)

- Mức điện áp đầu vào, đầu ra (  U1 15%;U2 1%)

- Thời gian hoạt động như nguồn độc lập (có thể đến hàng giờ)

- Tần số đầu vào và đầu ra (  f1 5%;  f2 0,1%)

- Mức độ khả dụng (thời gian làm việc tin cậy trung bình khoảng 50.000 đến 200.000 giờ)

Acquy dùng trong UPS thường là loại acquy kín không cần bảo quản (maintenance free sealed units) dùng cho cỡ công suất từ 250kVA trở xuống hoặc loại acquy axit chì dùng cho UPS công suất lớn Khi dùng acquy axit chì phải đặt buồng riêng, có hệ thống thông gió cưỡng bức và tuân thủ các quy trình an toàn

(a)

(b)

Hình 2 17: Sơ đồ đấu nối UPS: (a)- song song; (b) – nối tiếp

2.6 Tính toán các thông số khởi động của TĐD

tĐMC – thời gian đóng máy cắt;

t – độ dự trữ về thời gian, thường lấy t = 0,2 – 0,3s

2.6.2 Điện áp khởi động của rơ le điện áp cực tiểu

Điện áp khởi động của rơ le kém áp kiểm tra mất điện áp trên phần tử làm việc được lựa chọn dựa trên hai điều kiện:

- Thấp hơn điện áp tàn dư nhỏ nhất khi có ngắn mạch ba pha sau máy biến áp

hoặc sau kháng điện (Hình 2.18)

kd(1RU,2RU) du min at

Trong đó : kat 1, 2 1,3 - Hệ số an toàn

Hình 2 18: Chọn vị trí điểm ngắn mạch để tính toán thông số đặt của thiết bị TĐD

- Thấp hơn điện áp tối thiểu khi các động cơ khởi động sau khi cắt ngắn mạch

kd(1RU,2RU) kd min at

Trong đó : kat 1, 2 1,3 - Hệ số an toàn

Từ các điều kiện Error! Reference source not found và Error! Reference

urce not found., trị số bé hơn được chọn làm đại lượng đặt Thông thường chọn :

kd(1RU,2RU) dd

2.6.3 Thời gian làm việc của TĐD

Thời gian làm việc của TĐD được chọn lớn hơn một cấp t=0,5 so với thời gian

làm việc lớn nhất của các phần tử nối với các thanh góp A và B (Hình 2.18) khi có

ngắn mạch liền sau máy cắt của các phần tử này (điểm N1, N3, N4, N6)

TDD BVmax

Khi cần thiết thời gian làm việc của TĐD còn phải phối hợp với thời gian làm việc của thiết bị TĐL đặt ở đầu đường dây ở nguồn điện làm việc

2.6.4 Dòng điện khởi động của rơ le dòng điện cực tiểu

Dòng điện khởi động của rơ le dòng điện cực tiểu trong sơ đồ khởi động TĐD (Hình 2 8) được chọn bé hơn dòng điện phụ tải bé nhất đi qua phần tử làm việc:

2.6.5 Điện áp khởi động của rơ le điện áp cực đại

Rơ le điện áp cực đại làm nhiệm vụ kiểm điện áp trên phần tử dự phòng có điện

áp khởi động được chọn theo điều kiện trở về khi điện áp vận hành tối thiểu cho phép

vh min kd

v at

U U

CHƯƠNG 3:

TỰ ĐỘNG ĐÓNG TRỞ LẠI NGUỒN ĐIỆN (TĐL)

3.1 Ý NGHĨA CỦA TĐL, PHÂN LOẠI, CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI TĐL

3.1.1 Ý nghĩa của TĐL

Phân tích số liệu thống kê về sự cố của đường dây trên không cho thấy có đến

80 90%  hư hỏng mang tính thoáng qua, giới hạn dưới (~80%) thường gặp trong lưới

6 10kV  còn giới hạn trên thường gặp đối với các đường dây trên không từ 220kV trở lên

Những hư hỏng thoáng qua như vậy thường xảy ra do sứ bị phóng điện bề mặt,

do sét đánh hoặc do gió mạnh làm dây dẫn chạm nhau hoặc chạm phải các vật bên cạnh… Khoảng 10 – 20% các trường hợp hư hỏng còn lại là duy trì hoặc bán duy trì

Hư hỏng bán duy trì có thể do vật lạ (cây cối, rắn, dây diều …) vắt qua đường dây gây ngắn mạch và sẽ được loại trừ sau khi tia lửa điện (hồ quang) đã đốt cháy vật

lạ Hư hỏng duy trì có thể do đứt dây dẫn rơi chạm đất, hư hỏng cách điện đường dây hoặc quên gỡ dây nối đất khi đóng điện sau sửa chữa

Như vậy đa số trường hợp hỏng hóc trên đường dây tải điện trên không nếu sau khi cắt máy cắt một khoảng thời gian đủ để cho môi trường chỗ hư hỏng khôi phục lại tính chất cách điện, ta đóng trở lại đường dây thì đường dây có thể tiếp tục làm việc bình thường, nhanh chóng khôi phục cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Các máy cắt có trang bị hệ thống tự động đóng trở lại (TĐL) sẽ cho phép thực hiện nhiệm vụ này một cách tự động và, trong thực tế, chúng đã góp phần thiết thực trong việc nâng cao tính liên tục cung cấp điện cho hộ tiêu thụ Ngoài ra, TĐL còn có một ưu điểm khá quan trọng, đặc biệt cho đường dây truyền tải cao áp (từ 66kV trở lên) là khả năng giữ ổn định và đồng bộ cho hệ thống Trên đường dây truyền tải, đặc biệt đường dây nối hai

hệ thống lớn với nhau, việc tách rời hai hệ thống có thể gây mất ổn định Trong một số trường hợp, việc cắt rời hai hệ thống sẽ gây ra tình trạng một bên thì thiếu hụt công suất trầm trọng, một bên lại dư thừa công suất Trong trường hợp này, việc đóng trở lại kịp thời (trong một khoảng thời gian giới hạn nào đó) sẽ cho phép hệ thống điện tự động cân bằng trở lại Đây là một ưu điểm quan trọng của việc đóng trở lại trên đường dây truyền tải

3.1.2 Phân loại TĐL

Các thiết bị tự động đóng lại có thể được phân loại theo nhiều cách

1 Phân loại theo số lần đóng lại

Có thể phân thành TĐL một lần hoặc hai lần Đối với loại ngắn mạch bán duy trì có thể sau lần cắt máy cắt đầu tiên nguyên nhân gây ngắn mạch chưa được loại trừ

(vật lạ gây ngắn mạch chưa bị đốt cháy hoàn toàn) nên khi đóng lại nguồn điện lại phát sinh sự cố và hồ quang lần này có thể đốt cháy hoàn toàn vật lạ và nếu đóng lại lần thứ hai sẽ thành công TĐL hai lần thường chỉ áp dụng cho lưới 110kV trở xuống Xác suất thành công của lần đóng lại thứ hai thường không quá 10%, tuy nhiên độ hao mòn máy cắt và ảnh hưởng xấu đến ổn định của hệ thống hạn chế khả năng áp dụng TĐL nhiều lần Sau số lần tác động đã được qui định thiết bị TĐL sẽ bị khoá lại

2 Phân loại theo số pha thực hiện TĐL

Có thể phân biệt thành TĐL 3 pha và TĐL 1 pha Trong sơ đồ TĐL 3 pha khi

hư hỏng một hay nhiều pha, thiết bị bảo vệ sẽ cắt cả 3 pha và TĐL cả 3 pha Để thực hiện TĐL 1 pha, máy cắt điện và bộ truyền động làm việc riêng rẽ cho từng pha, sơ đồ bảo vệ phát hiện sự cố riêng từng pha để cắt máy cắt của pha bị hư hỏng và TĐL lại pha đó Trong thời gian sự cố một pha, hai pha không bị sự cố vẫn làm việc bình thường Nếu ngắn mạch một pha là duy trì, sau khi TĐL không thành công bảo vệ sẽ tác động cắt cả ba pha và khoá thiết bị TĐL lại

TĐL môt pha (một lần) thường dùng cho các đường dây tải điện cao áp và siêu cao áp còn TĐL 3 pha thường dùng cho mọi cấp điện áp từ 220kV trở xuống

3 Phân loại theo sự cần thiết phải kiểm tra đồng bộ

Khi thực hiện TĐL ba pha đường dây có hai nguồn cung cấp, nếu thời gian đóng trở lại kéo dài cần phải kiểm tra đồng hộ của nguồn điện ở hai đầu đường dây Với các đường dây được cung cấp điện từ một phía có thể sử dụng TĐL không kiểm tra đồng bộ

Tùy theo cách kiểm tra đồng bộ, người ta lại phân ra

Nhiệm vụ của nhóm thiết bị tự động đóng lại theo tần số (TĐLf) này là nhanh chóng khôi phục việc cấp điện cho các hộ tiêu thụ sau khi tình trạng mất cân bằng công suất trong HTĐ được khôi phục Thiết bị TĐLf thường được đặt ở tất cả các đường dây

và hộ tiêu thụ quan trọng có trang bị rơ le cắt phụ tải theo tần số

3.1.3 Yêu cầu đối với thiết bị TĐL

Thiết bị TĐL bao gồm nhiều chủng loại, tuy nhiên tất cả chúng đều phải thỏa mãn một số yêu cầu chung cơ bản sau :

1 TĐL phải được khởi động khi máy cắt đã tự động cắt ra

Ngoại trừ trường hợp khi đóng máy cắt vào sự cố ngắn mạch và thiết bị bảo vệ

đã tác động cắt máy cắt ngay sau khi đóng vào sự cố, còn thông thường, TĐL cần phải được khởi động khi máy cắt đã tự động cắt ra

2 TĐL không được làm việc khi nhân viên vận hành cắt máy cắt bằng tay tại chỗ hoặc từ xa

3 Sơ đồ TĐL phải đảm bảo khả năng cấm tác động (hoặc « khóa TĐL ») trong một số trường hợp như khi bảo vệ so lệch hoặc bảo vệ bằng rơ le khí đặt ở máy biến áp tác động Thông thường đây là trường hợp này là sự cố bên trong thùng dầu máy biến

áp, nếu thực hiện TĐL có thể làm hư hỏng nặng thêm

4 Thiết bị TĐL phải đảm bảo đúng số lần tác động, tức là số chu trình đóng lặp lại liên tiếp cần phải được thực hiện Cần lưu ý rằng thông thường chỉ nên thực hiện TĐL 1 lần ; TĐL 2 lần thường được sử dụng ở các đường dây cụt hoặc ở lưới phân phối để tăng độ tin cậy cung cấp điện của các đường dây đơn có một nguồn cung cấp Xác xuất thành công của TĐL lần thứ 2 thường không cao, trong khi đó máy cắt phải làm việc nặng nề hơn và nếu TĐL không thành công có thể làm xấu đi điều kiện ổn định của các đường dây truyền tải

Bảng 3 1: Xác suất thành công của TĐL đường dây trên không

Cấp điện áp, kV Số lần TĐL Xác suất thành công, %

Hai lần

53.5 56.2

Theo quan điểm nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của HTĐ, thời gian mất điện càng bé càng tốt Tuy nhiên, phải chú ý đến những ràng buộc khác như điều kiện khử ion tại chỗ sự cố, khôi phục khả năng cắt của máy cắt điện, khôi phục khả năng sẵn sàng của bộ truyền động máy cắt (để căng lò xo, để khôi phục áp suất của khí nén…)

6 Độ dài của tín hiệu điều khiển đóng máy cắt phải đủ lớn để đảm bảo việc đóng lại chắc chắn

7 Thiết bị TĐL phải tự động trở về trạng thái xuất phát sau một khoảng thời gian nhất định, thời gian tự động trở về của thiết bị TĐL là khoảng thời gian từ lúc TĐL được khởi động cho đến lúc nó trở lại trạng thái ban đầu

8 Khi có trục trặc trong thiết bị TĐL phải loại trừ khả năng việc đóng lặp lại máy cắt nhiều lần vào ngắn mạch duy trì để ngăn ngừa khả năng hỏng máy cắt và làm mất

ổn định hệ thống hoặc gây cháy, nổ

9 Tác động của thiết bị TĐL cần được phối hợp với tác động của thiết bị rơ le và các thiết bị khác của hệ thống điện như thiết bị kiểm tra đồng bộ, thiết bị tự động cắt tải theo tần số

3.2 NGUYÊN TẮC KHỞI ĐỘNG TĐL

Các thiết bị TĐL có thể được khởi động theo hai cách bằng thiết bị bảo vệ rơ le hoặc bằng sự không tương ứng giữa vị trí tiếp điểm phụ của máy cắt và vị trí của khóa điều khiển

3.2.1 Khởi động TĐL bằng thiết bị bảo vệ rơ le

Khi có sự cố trên đường dây, các thiết bị bảo vệ sẽ tác động, đồng thời với việc gửi tín hiệu đi cắt máy cắt, bảo vệ sẽ gửi tín hiệu đi khởi động thiết bị TĐL

Hình 3 1: Khởi động TĐL bằng thiết bị bảo vệ rơ le

Như vậy, TĐL chỉ tác động sau khi máy cắt đã được mở ra do ngắn mạch nhờ tác động của bảo vệ rơ le Hạn chế của phương pháp này là TĐL sẽ không được khởi động trong những trường hợp máy cắt tự động cắt ra vì những nguyên nhân khác, chẳng hạn do những trục trặc về cơ khí hoặc do chấn động

3.2.2 Khởi động bằng phương pháp không tương ứng

Phương thức này dựa trên sự không tương ứng giữa vị trí tiếp điểm phụ của máy cắt khi đã cắt ra và vị trí của khóa điều khiển đang ở trạng thái đóng

Ở trạng thái vận hành bình thường, máy cắt đóng, tiếp điểm nghịch phụ của máy cắt ở trạng thái mở, bộ TĐL không thể khởi động được Vì một lý do nào đó máy cắt tự

động mở ra (do sự làm việc của bảo vệ rơ le khi có ngắn mạch hoặc tuột chốt hãm của máy cắt…), khi đó tiếp điểm phụ của máy cắt đóng lại Lúc này khóa điều khiển K vẫn đang ở trạng thái đóng nên có dòng điện chạy theo mạch (+) KĐK >MC TĐL (-) Khi đó thiết bị TĐL sẽ khởi động

Hình 3 2: Khởi động TĐL bằng phương pháp không tương ứng

Phương pháp này đơn giản và đảm bảo khởi động TĐL trong tất cả các trường hợp máy cắt được cắt ra, ngoại trừ khi cắt bằng khóa điều khiển do nhân viên vận hành thực hiện

3.3 Các thông số thời gian trong quá trình TĐL

Các đại lượng thời gian trong quá trình TĐL gồm có:

- Thời gian làm việc của bảo vệ: thời gian từ lúc bảo vệ nhận tín hiệu sự cố đến

lúc phát tín hiệu cắt máy cắt

- Thời gian cắt của máy cắt điện: thời gian từ lúc mạch cắt của máy cắt được

mang điện đến lúc hồ quang được dập tắt

- Thời gian tồn tại của hồ quang điện trong máy cắt điện: thời gian từ khi các đầu

tiếp xúc chính của máy cắt điện tách nhau ra (phát sinh ra hồ quang) đến khi hồ quang điện bị dập tắt

- Độ dài xung đóng của TĐL: là khoảng thời gian tiếp điểm đầu ra của TĐL ở

trạng thái kín

- Thời gian đóng của máy cắt điện: thời gian từ lúc mạch đóng của máy cắt được

mang điện đến khi tiếp điểm chính của máy cắt được thông mạch

Cấp điện áp (kV) Thời gian khử ion tối thiểu (giây)

- Thời gian khử ion: thời gian cần thiết để vùng không khí tại chỗ sự cố khôi phục

lại tính chất cách điện (được khử ion) đảm bảo cho khi đóng điện trở lại không phát sinh hồ quang lần nữa Thời gian này phụ thuộc vào cấp điện áp, khoảng cách giữa các phần mang điện, dòng điện sự cố, tốc độ gió và điều kiện môi trường, điện dung của

các phần tử lân cận với phần tử được TĐL, trong đó cấp điện áp đóng vai trò quyết định: nói chung cấp điện áp càng cao thời gian khử ion càng dài

Trường hợp TĐL một pha thời gian khử ion phải kéo dài hơn khi TĐL ba pha, khi TĐL một pha trong thời gian mất điện ở pha sự cố, tại chỗ ngắn mạch có thể phát

sinh và tồn tại hồ quang thứ cấp do các liên hệ điện dung và hỗ cảm giữa các pha

không hư hỏng còn đang mang điện với pha sự cố đã được cắt điện

- Thời gian sẵn sàng của TĐL: thời gian từ lúc tiếp điểm của rơ le TĐL khép lại

gửi tín hiệu đóng máy cắt đến khi nó sẵn sàng làm việc cho chu kỳ tiếp theo

- Thời gian tự động đóng trở lại (t TĐL ): thời gian từ lúc TĐL được khởi động đến

lúc mạch đóng của máy cắt được cấp điện

- Thời gian chết (hoặc thời gian không điện – dead time): thời gian từ lúc hồ

quang điện bị dập tắt đến lúc tiếp điểm chính của máy cắt tiếp xúc trở lại

- Thời gian dao động của hệ thống: khoảng thời gian từ lúc phát sinh sự cố đến

khi máy cắt đóng trở lại thành công Đúng ra thời gian này nên gọi là thời gian ảnh hưởng hoặc thời gian gây nhiễu loạn hệ thống (System Disturbance Time)

Quan hệ giữa các đại lượng thời gian trong quá trình tự đóng lại nguồn điện

được trình bày trong Hình 3.3

Trong chu trình TĐL, đại lượng thời gian chết (thời gian không điện) có ý nghĩa rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến việc nhanh chóng phục hồi cung cấp điện và đảm bảo giữ ổn định cho hệ thống Thông thường, đối với TĐL một pha, khoảng thời gian này

từ 0,4 đến 1,2s, đối với TĐL ba pha không kiểm tra đồng bộ là từ 0,3 đến 0,5s và TĐL

ba pha có kiểm tra đồng bộ từ 1 đến 5s

Hình 3 3: Các đại lượng thời gian trong quá trình tự đóng lại nguồn điện

3.4 TÍNH TOÁN CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶT CHO THIẾT BỊ TĐL BA PHA

Các đại lượng cần tính toán cài đặt khi thực hiện TĐL gồm có

3.4.1 Thời gian làm việc của thiết bị TĐL một lần

Các máy cắt hiện đại cho phép đóng trở lại ngay sau khi cắt ngắn mạch, vì vậy thời gian làm việc của thiết bị TĐL tác động một lần được xác định theo hai điều kiện:

 Thời gian khử ion tại chỗ xảy ra sự cố

TDL at khuion DMC

Với tkhuion – thời gian khử ion tại chỗ xảy ra sự cố;

tDMC – thời gian đóng máy cắt;

kat – hệ số an toàn, thường lấy khoảng 1,2 – 1,3

 Thời gian sẵn sàng của bộ truyền động máy cắt tss:

TDL at ss

Trong đó: tss = 0,2 – 1s tùy thuộc vào kết cấu của loại máy cắt sử dụng

kat – hệ số an toàn, thường lấy khoảng 1,2 – 1,3

Theo hai điều kiện trên, giá trị nào có trị số lớn hơn thì được chọn làm đại lượng đặt Trong một số trường hợp, người ta cố tình tăng thời gian tTĐL để nâng cao xác suất tác động thành công, chẳng hạn đối với lưới điện phân phối, thời gian này có thể được tăng lên 3 – 5s

3.4.2 Thời gian làm việc của TĐL hai lần

Thời gian làm việc của TĐL ở chu kỳ thứ nhất được chọn theo hai điều kiện (3- 1) và (3- 2)

Thời gian làm việc của chu kỳ thứ hai được xác định theo thời gian khôi phục khả năng cắt tkpc của máy cắt, sau khi cắt ngắn mạch ở chu kỳ thứ nhất

TDL kpc

3.4.3 Thời gian trở về của TĐL

Thời gian trở về của thiết bị TĐL là tv được lựa chọn cũng theo điều kiện khôi phục khả năng cắt tkpc của máy cắt ở những chu trình tiếp theo sau khi TĐL thành công

3.5 TĐL MỘT PHA

Trong các lưới điện cao áp và siêu cao áp có trung tính trực tiếp nối đất, người

ta thường sử dụng thiết bị tự động đóng trở lại một pha (TĐL1P) bởi vì trong các lưới điện này, tỉ lệ ngắn mạch một pha lớn hơn nhiều so với các dạng ngắn mạch khác (khoảng 70 – 90% các trường hợp ngắn mạch) Để loại trừ các sự cố một pha thoáng qua, chỉ cần cắt pha bị ngắn mạch, sau đó đóng nó trở lại, hai pha không bị hư hỏng vẫn làm việc liên tục

TĐL1P so với TĐL ba pha có các ưu điểm chính sau đây: đối với các đường dây nối giữa hai hệ thống, khi cắt một pha sự cố trong chu trình TĐL1P thì hai pha còn lại vẫn giữ được liên hệ giữa hai hệ thống, không làm mất ổn định của mạch truyền tải, đặc biệt đối với những đường dây đơn có chiều dài lớn Ngoài ra, trong chu trình TĐL1P chế độ đồng bộ vẫn được duy trì nên khi đóng trở lại pha bi cắt sẽ ít gây chấn động về dòng, áp và công suất trong hệ thống điện

Đối với các đường dây có một nguồn cung cấp, TĐL1P đảm bảo việc cung cấp điện liên tục cho các phụ tải quan trọng trong quá trình xử lý sự cố Nếu chế độ làm việc không toàn pha của đường dây có thể chấp nhận được thì khi ngắn mạch một pha duy trì trên đường dây có thể chuyển sang chế độ ngắn mạch hai pha – đất Khi sử dụng TĐP1P , số lần thao tác của máy cắt nói chung sẽ giảm đáng kể

Tuy nhiên, TĐL1P cũng có một số nhược điểm:

- Sơ đồ điều khiển máy cắt, bảo vệ và TĐL phức tạp hơn vì phải thêm bộ phận lựa chọn pha sự cố và điều khiển mạch máy cắt riêng từng pha