Bài giảng hệ thống rơle bảo vệ nhà máy điện và trạm biến áp

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

Trang 1

10/6/2013 Giảng viên: TS Nguyễn Xuân Tùng

HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ

Bộ môn Hệ thống điện Đại học Bách khoa Hà Nội

tunghtd@gmail.com

NHÀ MÁY ĐIỆN & TRẠM BIẾN ÁP

Trang 2

Nguyễn Xuân Tùng – Bộ môn Hệ thống điện ĐHBK HN

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

 Phần 01: Tổng quan rơle kỹ thuật số của hãng ABB

 Phần 02: Các nguyên lý bảo vệ cơ bản

 Phần 03: Rơle kỹ thuật số RET 521

 Phần 04: Rơle kỹ thuật số REG 216

 Phần 05: Rơle kỹ thuật số REL 561

 Phần 06: Rơle kỹ thuật số REB 670

 Phần 07: Tính toán thông số chỉnh định

2

Nội dung

Trang 3

Tổng quan rơle kỹ thuật số

của hãng ABB

Phần 01

3

Trang 4

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

tiện

 Tích hợp: bảo vệ, điều khiển & đo lường

 Chuẩn truyền thông: IEC 61850; IEC

Trang 5

 Rơle điện cơ: lịch sử hơn 100 năm

 Rơle tĩnh (bán dẫn): từ những năm 1960

 Rơle với bộ vi xử l{: 1980

 Bộ vi xử l{ thực hiện thuật toán

 Lọc tín hiệu: loại tương tự

 Rơle hoàn toàn kỹ thuật số: 1986

 RELZ 100 (bảo vệ khoảng cách)

5

Quá trình phát triển

REG 100

RELZ 100

Trang 6

Hợp bộ bảo vệ họ 500 (500 series)

 Giới thiệu từ năm 1994

 Ghép nối của các modun riêng lẻ

 Modun đầu vào

 Modun chuyển đổi tín hiệu A/D

 Modun vi xử l{; modun nguồn dc/dc

 Modun truyền tin (ví dụ cho các bảo vệ so lệch)

 Modun riêng lẻ:

 Tăng độ tin cậy nói chung

 Linh hoạt trong cấu hình

 Giảm chi phí đầu tư

6

Trang 7

 Truyền tin kỹ thuật số

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

 Máy biến áp công suất lớn

 Máy biến áp tự ngẫu 1 hoặc 3 pha

 Tổ máy phát – máy biến áp nối bộ

 Các bộ OLTC

7

Trang 8

Giai đoạn hiện tại

 Phát triển sang thế hệ 670

 Kế thừa thuật toán từ họ 316 & 500

 Tốc độ xử l{ cải thiện đáng kể

 Tuân theo chuẩn kết nối IEC61850

 Đồng bộ thời gian theo tín hiệu GPS

 Giao diện thân thiện:

 Hiển thị sơ đồ một sợi

 Dễ dàng truy cập

8

Trang 9

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

Phần 02

9

Trang 10

 Tên gọi chung: BI, CT, TI

Trang 11

Sơ đồ thay thế

 Sai số của BI xuất hiện do tồn tại của dòng từ hóa

 Điện áp xuất hiện phía thứ cấp

V thứ cấp =I thứ cấp *(Z cuộn thứ cấp +Z dây dẫn phụ + Z thiết bị nối vào )

 Tải tăng  V thứ cấp tăng  tăng dòng từ hoá I e  tăng sai số của BI

Trang 12

Đặc tính từ hóa của BI

 Quan hệ giữa dòng điện từ hóa cần thiết (I e ) để sinh ra một điện

áp hở mạch V

 Điểm gập V K :

 Là một điểm trên đường cong từ hóa

 Từ đó: để tăng điện áp lên thêm 10%  cần tăng dòng từ hóa 50%

12

Máy biến dòng điện

1.1

Điện áp điểm gập VK(Knee-point)

Vùng làm việc tuyến tính

Vùng bão hòa

Trang 13

Trang 14

 Coi chiều dòng điện đi từ phía sơ cấp qua

rơle không đổi chiều

14

1.1

Rơle

Trang 15

 Qui ước cực tính

15

1.1

Trang 16

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

o Lõi từ bị bão hòa

Trang 17

Trang 18

Hiện tượng hở mạch BI

 Cơ cấu nối tắt mạch dòng khi tháo thiết bị nhị thứ

18

Rơle, đồng hồ đo

1.1

Trang 19

Tải danh định & Cấp chính xác

 Một BI: có nhiều cuộn thứ cấp - phục vụ các mục đích khác

nhau.

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

thuộc vào loại tải.

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

 Yêu cầu chính xác trong chế độ tải bình thường hoặc định mức.

 Phạm vi hoạt động chính xác trong khoảng 5÷120% của dòng điện

 Độ chính xác thường là: 0.2 hoặc 0.5 với chuẩn IEC

 Hoặc 0.15 hoặc 0.3 hoặc 0.6 với chuẩn IEEE.

19

Thông số của máy biến dòng điện

1.1

Trang 20

So sánh BI dùng cho đo lường – bảo vệ rơle

các dụng cụ đo khi sự cố, dòng điệntăng cao

Điện áp bão hòa cao hơn (VK)

(khó bị bão hòa)

Độ chính xác Độ chính xác cao

 0.2 hoặc 0.5 với chuẩn IEC

 0.15 hoặc 0.3 hoặc 0.6 với chuẩn IEEE

Độ chính các thấp hơn

 5P hoặc 10P theo chuẩn IEC

Thiết bị nối tới kW, KVar, A, kWh,

kVArh…

Rơle, bộ ghi sự cố

Trang 21

BI cho bảo vệ rơle

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

Công suất định mức 30VA

BI cho đo lường

 Công suất định mức

 Cấp chính xác

30VA Cấp chính xác 0,5

Cấp chính xác 0,5 Công suất định mức 30VA

Trang 22

 Dùng cho mục đích đặc biệt

 Bảo vệ so lệch thanh góp

 Có rất nhiều BI

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

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

 Dòng định mức

 Tỷ số biến

 Điện áp điểm gập V K

 Dòng điện kích từ ứng với điện áp điểm gập

 Điện trở lớn nhất cho phép phía mạch nhị thứ

22

Máy biến dòng điện cấp X

1.1

Trang 23

Tìm hiểu thông số của BI

Với mục đích bảo vệ rơle

23

1.1

5P20 30VA

Trang 24

 Thực tế, mỗi BI có thể có:

 1 hoặc 2 cuộn thứ cấp - Mục đích đo lường

 2 tới 4 cuộn thứ cấp - Ứng dụng bảo vệ rơle.

Trang 25

Thiết kế BI phổ biến

 Lõi từ và cuộn dây nằm trong thùng chứa thấp gần với đất

(Dead tank type), dây thứ cấp chạy uốn theo hình chữ U

 Lõi từ và cuộn dây nằm trong thùng chứa ở phía trên đỉnh (Live tank type), dây thứ cấp thường chạy thẳng qua lõi từ.

 Loại hỗn hợp

25

1.1

Trang 26

BI loại thùng chứa bên dưới (Dead tank)

 Trọng tâm thấp, ổn định về mặt cơ khí

 Có thể chế tạo với lõi từ loại to mà không

gây quá tải về mặt cơ khí đối với sứ cách điện

 Dây sơ cấp có chiều dài lớn nên gây phát

nóng nhiều hơn  hạn chế về dòng ổn định nhiệt (lớn nhất 63kA/1 giây)

26

1.1

Trang 27

BI loại thùng chứa bên trên (Live tank)

 Dây dẫn sơ cấp ngắn, giảm phát nhiệt

 Có dòng định mức và dòng ổn định nhiệt

cao hơn

 Trọng tâm cao hơn, kém ổn định về mặt cơ

khí so với loại thùng chứa dưới (dead tank)

 Khi chế tạo với lõi từ lớn có thể gây tải

trọng lớn về mặt cơ khí đối với sứ cách điện.

Trang 28

 Nguyên lý:

 Dùng 3 BI riêng biệt

 Do sử dụng 3 BI riêng biệt nên sẽ có sai số giữa các BI

 Ở chế độ bình thường, phía sơ cấp là đối xứng: luôn có dòng điện chạy qua rơle do sai số của BI

 Chỉ sử dụng đo dòng chạm đất lớn  dùng ở mạng điện có dòng chạm đất lớn: mạng điện trung tính nối đất trực tiếp

Vẽ rút gọn

I a +I b +I c =3I 0

Trang 29

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

 Biến dòng có một lõi từ hình xuyến

 Cuộn dây được phân bố đều trên lõi

 Dây dẫn sơ cấp chạy xuyên qua lõi từ (đường kính trong 10÷25 cm)

29

1.1

Đấu sai Đấu đúng

Trang 30

Trang 31

BI thứ tự không

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

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

(hoàn toàn hoặc một phần): rơle có thể không nhận được thông tin sự cố.

Trang 32

 Đấu nối BI để lọc thành phần TTK

 Ứng dụng của BI thứ tự không

 Do chỉ sử dụng một lõi từ  sai số đo lường rất nhỏ

 Sử dụng cho các mạng điện có dòng chạm đất nhỏ (mạng điện có trung tính cách điện hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang)

 Do cả 3 pha chạy qua lõi từ  đường kính lõi từ lớn  kích thước BI lớn  thích hợp để trang bị với đường cáp hoặc đầu cực máy phát điện

32

1.1

Trang 33

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

33

Ứng dụng thực tế của BI thứ tự không

1.1

Nút bấm thử nghiệm Điện trở mạch thử nghiệm Cuộn dây mạch thử nghiệm

Tải (VD:Bình nóng lạnh) Sự cố chạm vỏ

(chạm đất)

Cuộn lấy tín hiệu dòng chạm đất (dòng so lệch) Cuộn hút của Aptomat Nguồn cấp

Trang 34

Trang 35

 Điện áp danh định sơ cấp và thứ cấp

 BU ngoài trời thường sử dụng điện áp pha:

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

 Ứng dụng đo lường: phạm vi điện áp làm việc: 80÷120%

 Ứng dụng bảo vệ rơle: từ 0.05 ÷ 1.5 hoặc 1.9 lần điện áp danh định.

35

Máy biến điện áp (BU)

1.2

Trang 36

BU kiểu tụ phân áp

 BU loại cảm ứng điện từ thông thường

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

hưởng

BU cảm ứng thông thường

Đầu ra

1.2

K{ hiệu trên sơ đồ

Trang 37

Cấu trúc BU kiểu tụ phân áp

Trang 38

 Bù dịch pha do tụ phân áp gây ra

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

tam giác hở

38

Máy biến điện áp (BU) – Tham khảo

1.2

Trang 39

Các loại BU

 Hệ số giới hạn điện áp Vf

 Khi xảy ra sự cố trong HTĐ: U pha có thể tăng lên tới một giá trị là V f lần

U danh định

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

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

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

 Lõi từ của các biến điện áp không được phép bão hoà khi điện áp tăng tới cấp điện áp giới hạn theo hệ số V f

39

1.2

Trang 40

 Cấp chính xác theo tiêu chuẩn IEC 60044-2

 Công suất danh định (cosφ=0,8)

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

40

Cấp chính xác

Sai số giới hạn

Tại % điện áp định mức

Sai số độ lớn

%

Sai số góc pha (phút)

Ứng dụng

Chuẩn hóa dụng cụ đo trong công nghiệp Đồng hồ đo

Tại % tải định mức

Phòng thí nghiệm

Đo đếm chính xác

Bảo vệ rơle Vf: Hệ số giới hạn điện áp

Bảo vệ rơle

Đo đếm tiêu chuẩn

1.2

Định dạng
Số trang	348
Dung lượng	9,74 MB