Tự động hóa trong HTĐ

- Hư hỏng duy trì: dứt dây chạm đất, hư hỏng cách điện, quên gở dây nối đất Như vậy đa số sự cố trên đd sau khi cắt MC sau một khoảng tgian đủ để môi trường chỗ hưhỏng khôi phục lại cách

Người soạn: Thành Doanh LÊ

C1: Nhiệm vụ của TĐH và điều khiển HTĐ

1.1 Đặc điểm của việc điều khiển HTĐ

• HTĐ hiện đại mang đặc thù của HT lớn:

+ Rộng lớn về lãnh thổ

+ Phức tạp về cấu trúc

+ Đa mục tiêu

+ Chịu ảnh hưởng mạnh của sự bất định thông tin

+ Qúa trình sx, truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng

+ Sự thay đổi của mỗi phẩn tử a.hưởng đến các p.tử khác trong HT

• Các phần tử cấu thành HT có liên hệ chặt chẽ về cấu trúc, quan hệ năng lượng và quan hệ thông tin đkhiển

• Cấu trúc HT: phân cấp HT lớn gồm nhiều HT con, HT con gồm

nhiều đối tượng, phần tử

• Mỗi thời điểm HT ở một trạng thái xđịnh với tập hợp tương ứng các trạng thái của các phần tử

2

• Số phần tử lớn số trạng thái HT lớn để thực hiện việc đkhiển sử dụng pp chia cắt HT lớn thành nhiều HT con.

• Việc chia cắt thực hiện theo lãnh thổ, cấp điện áp và theo nhiệm vụ điều khiển

(P,Q,F, U…)

• Điều khiển: chế độ lvbt, sự cố, sau sự cố được thực hiện bằng lưới điều độ htđ

(Quốc gia, khu vực, địa phương)

• HTĐ ngày càng phát triển nvu và cấu trúc HTĐK phức tạp, lượng thông tin xử

lý nhiều khó khăn  kết hợp các phương tiện kỹ thuật mới+ pp điều khiển và phần mềm ứng dụng mới.

1.2 Nhiệm vụ điều khiển HTĐ

• Bảo vệ các TBĐ cao áp quan trọng

• ĐK và liên động các khí cụ đóng cắt

• Định vị sự cố và ghi chép thông số quá độ

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

• Kiểm tra đồng bộ và hòa đồng bộ

• TĐL và tự động khôi phục chế độ lvbt

C1: Nhiệm vụ của TĐH và điều khiển HTĐ

• Cắt tải và đk phụ tải

• Tự động điểu chỉnh U và Q

• Tự động điểu chỉnh P và F

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

Tùy theo yêu cầu điều khiển và đối tượng đkhiển:

- PCS: Plant control system

- SCS: Substation control system

- LMS: Load management system

- SCADA: supervisory control and data acquisition system

- EMS: Energy management system

- DMS: Distribution Management system

- BMS: Business Management system

4

SCADA EMS DMS BMS

ĐC

Điều khiển HTĐ

C2: Tự động đóng nguồn dự phòng TĐD

2.1 Nhiệm vụ và yêu cầu

1.Chỉ đóng MC trên mạch dự trữ sau khi đã mở MC trên mạch lv

Hộ tiêu thụ mất điện:

+ Mất nguồn HT1

+ Đường dây LV bị hỏng

+ NM tại thanh cái C

 4MC chỉ được đóng lại khi 2MC đã mở ra

2.TĐD chỉ đóng lại một lần

Sau khi 4MC đóng mà BVRL của nó lại tác động  NM trên thanh cái C là duy trì.

3.TĐD phải làm việc khi mất điện vì bất cứ lí do gì

4 Thời gian mất điện phải nhỏ nhất

C2: Tự động đóng nguồn dự phòng TĐD

1 Bộ phận khởi động TĐD

a Khởi động bằng BVRL

- NM trên đường dây LV và thanh cái C BVRL tác động  mở

2MC đồng thời khởi động TĐD 4MC đóng lại

- NĐ: mất nguồn  TĐD không lv được.

-8

U<

RTBU

C2: Tự động đóng nguồn dự phòng TĐD

3 Đề phòng TĐD làm việc vô ích khi đường dây DP ko có điện

Hộ tiêu thụ1U<

+

-2BU+

4 Đề phòng TĐD đóng lặp đi lặp lại

Để tranh đóng lặp lại mạch đóng của MC đường dây DP nối qua

một RL RGT có tiếp điểm chậm trễ lúc trở về.

đóng vì 2MC3 mở.

chậm  cuộn đóng của 4MC có điện4MC đóng lại ngay sau đó tiếp điểm TGT

CĐ-

1 23

1

32

b Nguyên lý lv

- LVBT: ĐD làm việc (1MC, 2MC đóng); ĐD dự trữ (3MC đóng, 4MC mở); RGT luôn có điện và đóng tiếp điếm

- Thanh cái C mất điện và Đd dự trử có điện RT có điện theo mạch: +1RU <  1RU < RT 

RU > - RT đóng tiếp điểm 2MC mở tiếp điểm phụ 2MC 3 đóng  CĐ của 4MC có điện và đóng lại 4MC

C2: Tự động đóng nguồn dự phòng TĐD

- Điện áp khởi động RU <

+ ĐK1: RU < phải tác động khi mất điện tại TG C nhưng ko được tác động khi NM tại N2, N3

+ ĐK2: RU < không tác động khi tự khởi động các động cơ nối vào TG C

+ Điện áp khởi động RU > : không được phép trở về ứng với điện làm việc cực tiểu U lvmin -điện áp làm việc nhỏ nhất mà các ĐC còn có thể tự động khởi động trở lại

+ Dòng khởi động của BV quá dòng đặt tại 3MC

14

*

tkd kdRU

at U

U U

at tv U

U U

at U

U U

TGC khi nm tại N3,N2

Từ BV 1B

1BU

2 RU>

+ + -

Phụ tải

+ +

_ _

_ +

II I

1 2 3 4 + 1 2 3 4

+

+

+ -

3.1 Ý nghĩa, phân loại, các yêu cầu TĐL

1 Ý nghĩa

- Sự cố trên đường dây: 80-90% hư hỏng mang tính thoảng qua (phóng điện bề mặt, sét

đánh, gió mạnh làm các pha chạm nhau hoặc chạm vào vật lạ ); 10-20% còn lại là sự cốduy trì hoặc bán duy trì

- Hư hỏng bán duy trì: do vật lạ (cây cối, rắn bò qua, dây diều )

- Hư hỏng duy trì: dứt dây chạm đất, hư hỏng cách điện, quên gở dây nối đất

Như vậy đa số sự cố trên đd sau khi cắt MC sau một khoảng tgian đủ để môi trường chỗ hưhỏng khôi phục lại cách điện , ta đóng trở lại đd lv bình thường và hộ tiêu thụ lại được cungcấp điện các MC có trang bị TĐL cho phép thực hiện điều này một cách tự động

- Y nghĩa quan trọng cùa TĐL trên các đường dây cao áp: đảm bảo ổn định và đồng bộ cho

HTĐ (thiếu hụt hoặc dư thừa P khi tách các hệ thống)

2 Phân loại

- Phân loại theo số pha: TĐL 1 pha (đd cao áp vá siêu cao áp), TĐL 3 pha (đd 220kV trở

xuống)

- Phân loại theo sự cần thiết kiểm tra tính đồng bộ: TĐL chờ thời điểm đồng bộ; TĐL tự

chọn thời điểm đồng bộ; TĐL tự đồng bộ các MFĐ, ĐCĐKĐB, máy bù

C3: Tự động đóng trở lại nguồn điện (TĐL)

- Phân loại theo số lần: TĐL tác động 1 lần; TĐL tác động 2 lần

- Phân loại theo đối tượng: TĐL đường dây, TĐL MBA, TĐL thanh góp

- Phân loại theo cách tác động lên bộ truyền động máy cắt: truyền động điện, cơ khí, truyền

lực…

3 Các yêu cầu TĐL

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

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

• Sơ đồ TĐL phải đảm bảo khả năng cấm tác động (hoặc « khóa TĐL ») trong một số trườnghợp như khi bảo vệ so lệch hoặc bảo vệ bằng rơ le khí đặt ở máy biến áp tác động Thôngthường 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

• Thiết bị TĐL phải đảm bảo khoảng thời gian không điện (thời gian chết) cần thiết giữa thờiđiểm hồ quang bị dập tắt trong buồng dập hồ quang của máy cắt và thời điểm các đầu tiếpxúc chính của máy cắt chạm nhau khi đóng trở lại

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

• Thiết bị TĐL phải tự động trở về trạng thái xuất phat 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 độngcho đến lúc nó trở lại trạng thái ban đầu

18

• Khi có trục trặc trong thiết bị TĐL phải loại trừ khả năng việc đóng lặp lại máy cắt nhiềulần vào ngắn mạch duy trì để ngăn ngừa khả năng hỏng máy cắt và làm mất ổn định hệthống hoặc gây cháy, nổ.

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

NMBVRL tác động gửi tín hiệu đi cắt MC

đồng thời đi khởi động TĐL TĐL chỉ được phép

làm việc sau khi MC đẵ được mở ra

- LVBT MC đóng tiếp điểm nghịch phụ MC

mở TĐL không thể khởi động được

NM MC mở tiếp điểm phụ của MCđóng 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

- TDL tác động trong mọi trường hợp, ngoại trừ

cắt bằng khóa điều khiển do người vận hành

C3: Tự động đóng trở lại nguồn điện (TĐL)

3.3 Các thông số thời gian trong quá trình TĐL

hiệu cắt máy cắt

lúc hồ quang được dập tắt

chính của máy cắt điện tách nhau ra (phát sinh ra hồ quang) đến khi hồ quang điện bị dậptắt

đến khi tiếp điểm chính của máy cắt được thông mạch

chất cách điện (được khử ion) đảm bảo cho khi đóng điện trở lại không phát sinh hồ quanglần 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 đièu kiện môi trường, điện dung của các phần tử lân cận vớiphần tử được TĐL, trong đó cấp điện áp đóng vai trò quyết định: nói chung cấp điện ápcàng cao thời gian khử ion càng dài

20

• 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

đóng của máy cắt đượccấp điện

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

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

C3: Tự động đóng trở lại nguồn điện (TĐL)

3.4 Phối hợp tác động giữa thiết bị TĐL, BVRL và các thiết bị tự động khác

1 Tăng tốc độ bảo vệ trước TĐL

a Sơ đồ nguyên lý

-Thường dùng cho đường dây 1 nguồn cung

cấp, có nhiều đoạn.

-Tại mỗi đầu đường dây: BV chọn lọc (Bảo

vệ quá dòng điện có thời gian, chọn theo đặc

tính độc lập

-Đầu đường dây trang bị thêm bảo vệ KCL

(bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh) và TĐL

tác động 1 lần Ikđ chọn theo hai điều kiện:

+ Tác động với mọi sự cố xẩy ra trên các

đường dây.

+ Không tác động khi NM tại N1 ,N2 ,N3

N

ISC

C3: Tự động đóng trở lại nguồn điện (TĐL)

24

b Nguyên tác hoạt động

- Khi NM trên bất kì các đoạn ĐD BV KCL sẽ tác động tức thời cắt 1MC Ngay sau đó TĐL tác động đóng trở lại 1MC và đồng thời khóa BVKCL.

- Nếu NM là duy trì khi đó các BV CL sẽ tác động cắt có chọn lọc sự cố theo đặc tính độc lập.

- Nếu sự cố là thoảng qua thì TĐL đóng thành công và các hộ tiêu thụ lại có điện

- Việc phối hợp giữa các chức năng BV CL và KCL được thực hiện như trên hình vẽ

+ Trước khi sự cố: BVKCL được phép tác

động và làm việc tức thời đi cắt sự cố.

+ Sau tTDL TĐL tác động đóng trở lại 1MC

đồng thời gửi tín hiệu đi khóa BVKCL

nếu sự cố là duy trì thì BVCL tác động

2 Tăng tốc độ BV sau TĐL

b Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ

- Khi NM tại N, BV CL2 của đường dây tác động cắt 2MC với thời gan t2 Sau khoảng thời tgian TĐL2 khời động sẽ đóng trở lại 2MC đồng thời cho BV KCL2 sẽ tác động:

+ Nếu NM là thoảng qua TĐL đóng thành công đường dây BC lại được cung cấp điện bình

thường Sau một khoảng thời gian thì BVKCL2 bị cấm làm việc, để các sự cố tiếp theo tiếp tục được cắt chọn lọc.

+ Nếu NM là duy trì BVKCL2 tác động cắt tức thời 2MC

+ Nếu không tăng tốc độ BV sau TĐL trong trường hợp này có thể xẩy ra cắt không chọn lọc đường dây (do ảnh hưởng của dòng mở máy của các động cơ nối với thanh góp B BV CL1 chưa kịp trở về)

-Thường dùng cho lưới hình tia, đường dây

có nhiều đoạn nối tiếp.

- Trên các đường dây được trang bị 2 bảo vệ:

+ BV KCL: quá dòng cắt nhanh

+ Bảo vệ CL: quá dòng điện có thời gian

chọn theo đặc tính độc lập.

C3: Tự động đóng trở lại nguồn điện (TĐL)

26

3 TĐL tác động theo thứ tự

b Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ

- Khi NM tại N trên BC MC1 và MC2 có thể cắt đồng thời Tuy nhiên MC1 gần nguồn sẽ được tác động trước TĐL đóng chắc chắn thành công sau khoảng thời gian trễ xác định lớn hơn tTĐL1 thì BVKCL1 sẽ khóa trước khi TĐL2 làm việc đóng trở lại MC2 Nếu sự cố là duy trì thì BVKCL2 sẽ tác động cắt tức thời MC2.

- BVKCL1 sẽ được đưa vào làm việc tở lại sau một khoảng tgian đủ để thực hiện TĐL2 và BVKCL2 khi NM là duy trì.

-Thường dùng cho lưới hình tia, đường dây

có nhiều đoạn nối tiếp.

- Trên các đường dây được trang bị 2 bảo vệ:

+ BV KCL: quá dòng cắt nhanh Các BV

được chỉnh định bao trùm toàn bộ đượng

dây và một phần đường dây tiếp theo

+ Bảo vệ CL: quá dòng điện có thời gian

chọn theo đặc tính độc lập.

+ Các thiết bị TĐL được chỉnh định theo

nguyên tắc TĐL gần nguồn tác động trước:

tABTĐL1 =tTĐL1 ; tBCTĐL1 =tTĐL1 +  t; tCDTĐL1

=tBCTĐL1 +  t= tTĐL1 + 2  t

4 TĐL đường dây có phân nhánh

b Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ

- Khi NM tại N1  BV tác động mở MC, trong khoảng thời gian chết DCLTĐ1 mở để cách ly điểm sự

cố Sau đó TĐL tác động đóng trở lại MC hộ tiêu thụ trên nhánh khác lại được cung cấp điện.

- Khi NM tại N3 và N2 do kháng của MBA lớn có thể làm BV ko đủ độ nhạy để tăng độ hạy dùng DNM để ngắn mạch nhân tạo trước MBA khi sự cố xẩy ra tại N3 và N2

- Dùng cho lưới nông thông và lưới trung áp cung cấp điện cho thành phố theo sơ đồ kín vận hành hở.

- Lưới hình tia có U<110kV tiết kiệm chỉ

dùng MC ở đầu đường dây, trên đoạn rẽ

nhánh dùng DCLTĐ

-TĐL chỉ đặt ở đầu đường dây

C3: Tự động đóng trở lại nguồn điện (TĐL)

28

5 TĐL đường dây có 2 nguồn cung cấp

-Đường dây một nguồn cung cấp  TĐL không cần kiểm tra đồng bộ

-Đường dây hai nguồn cung cấp  Phải kiểm tra đồng bộ trước khi TĐL tác động

RKU: Chỉ đóng TĐL khi đường dây mất điệnRKĐ: Chỉ đóng TĐL khi hai đường dây đồng bộ với nhau

• Khi vận hành đường dây chọ bộ phận RKU ở đầu này lv, còn đầu kia cho RKĐ lv

+ Nếu NM duy trì 2MC lại mở ra 2MC lv nhiều hơn 1MC dùng 2 bộ TĐL

(RKU và RKĐ hoàn toàn giống nhau) và thiết bị đổi nối

2TĐL 3BU

4.1 Khái niệm chung

Ý nghĩa:

Hệ thống thiếu hụt công suất tác dụng

 Tần số trong hệ thống điện giảm thấp

Hệ thống điện tự dùng trong các nhà máy nhiệt điện: bơm cấp nước và bơm tuần hoàn… bịảnh hướng

 Giảm công suất phát của các nhà máy

 Tần số lại tiếp tục suy giảm  “thác tần số”.

 Khả năng phát công suất phản kháng (CSPK) bị suy giảm

 Điện áp của HTĐ bị giảm thấp Khi tần số giảm xuống 43 – 45Hz, điện áp có thể giảm đến

những trị số gây hiện tượng ‘thác điện áp’.

Phản ứng của Hệ thống:

• Huy động dự phòng quay của các tổ máy

• Chuyển các tổ máy phát thủy điện đang làm việc ở chế độ bù sang chế độ phát công suấttác dụng và khởi động các tổ máy thủy điện dự phòng

• Cắt một phần các hộ tiêu thụ (cắt tải) để nhanh chóng lập lại cân bằng công suất Thao tác

đó được thực hiện nhờ thiết bị tự động giảm tải theo tần số (TGT)

C4: Tự động giảm tải theo tần số

30

• Việc cắt bớt các hộ tiêu thụ có thể dẫn đến một số thiệt hại cho người dùng điện, tuy nhiêntheo quan điểm toàn hệ thống thì thiệt hại này bé hơn nhiều so với thiệt hại của các sự cố

có thể trầm trọng hơn nhiều nếu không cắt bớt phụ tải

Hiệu ứng điều chỉnh phụ tải lên tần số khi phụ tải tăng đột ngột

PT

PP’

∆PP

PT – công suất của các tuabin kéo máy phát

Ppt – công suất của phụ tải điện

∆P – tổn thất công suất tác dụng trong HT

Trạng thái cân bằng ban đầu (điểm A) tần số f o

Phụ tải tăng đột ngột công suất ∆P0

 Đặc tính của phụ tải đổi sang đường P’

T pt

P  P   P

Công suất tuabin không đổi Công suất thiếu hụt ∆P0=P’-P khiến tần số của hệ thống

sẽ suy giảm đến khi P’ dịch chuyển đếm điểm B có P’=P T,

Hệ thống lại thiết lập một chế độ cân bằng mới với tần số f1

Tần số của hệ thống suy giảm một lượng

Phân loại TGT

C4: Tự động giảm tải theo tần số

32

Yêu cầu đối với TGT

• Công suất được cắt ra bởi thiết bị TGT phải đủ lớn để lập lại cân bằng công

suất trong trường hợp thiếu hụt công suất nhiều nhất trong hệ thống.

• Thiết bị TGT phải đảm bảo ngăn chặn được một cách chắc chắn hiện tượng sụp

đổ tần số và điện áp (Tần số không được giảm xuống dưới 45Hz, và thời gian làm việc với tần số 47Hz không quá 20s)

• Các thiết bị TGT phải được bố trí sao cho có thể loại trừ được mức độ thiếu hụt công suất bất kỳ không phụ thuộc vào vị trí và đặc điểm phát triển sự cố

• Thiết bị TGT phải đảm bảo cắt bớt phụ tải tương ứng với lượng công suất thiếu hụt phát sinh

• Sau tác động của TGT, tần số của hệ thống phải được phục hồi đến mức 49.5Hz Tiếp theo cần huy động hết công suất dự phòng hoặc các thao tác điều

4.2 Ngăn ngừa TGT tác động nhầm khi tân số giảm ngắn hạn

• Khi mất liên lạc với HT (cắt cả 2 đd, hoặc

MBA B1) Phụ tải nối vói PĐI mất điện

• Sau 1 khoảng tgian TĐL hoặc TĐD tác

động phụ tải lại được khôi phục ccđ Tuy

nhiên trong khoảng tgian đó TGT có thể tác

động nhầm do: khi mất điện nguồn, điện áp

trên TG có máy bù hoặc ĐC ko bị mất ngay

mà duy trì trong 1 khoảng tgian do quán tính

(Máy bù có thể duy trì 40-50% Uđm trong 1s,

còn ĐC có thể duy trì trong vài giây)tốc

độ quay của máy bù và ĐCđ giảm f

giảm TGT tác động cắt các hộ tiêu thụ

trước khi TĐL hoặc TĐD làm việc.

ĐC