1.3. Khảo sát thực tế tại trạm biến áp 110kV thành phố Thái Bình (E11.3)
1.3.5. Nghiên cứu bảo vệ Máy biến áp
1.3.5.1. Các loại bảo vệ chống sự cố trực tiếp trong máy biến áp 1.3.5.1.1. Bảo vệ quỏ dũng ủiện
1.3.5.1.1.1. Cầu chì
ðối với mỏy biến ỏp phõn phối cầu chỡ thường ủược dựng ủể bảo vệ quỏ dũng kộo dài một khoảng thời gian nhất ủịnh, cầu chỡ khụng ủứt trong khoảng thời gian quỏ tải ngắn như: khởi ủộng ủộng cơ, dũng ủiện từ hoỏ tăng vọt khi ủúng mỏy biến ỏp không tải.
Hình 1.40. Bảo vệ biến áp dùng cầu chì 1.3.5.1.1.2. Rơle quỏ dũng ủiện
Mỏy biến ỏp lớn hai dõy quấn, ủiện ỏp ủến 35KV, cú trang bị mỏy cắt, bảo vệ quỏ dũng ủiện ủược dựng làm bảo vệ chớnh, mỏy biến ỏp cú cụng suất lớn hơn bảo vệ quỏ dũng ủược dựng làm bảo vệ dự trữ. ðể nõng cao ủộ nhạy cho bảo vệ người ta dùng bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp (BVQIKU). đôi khi bảo vệ cắt nhanh có thể ủược thờm vào và tạo thành bảo vệ quỏ dũng cú hai cấp (hỡnh vẽ ). Với MBA 2 cuộn dõy dựng một bộ bảo vệ ủặt phớa nguồn cung cấp. Với MBA nhiều cuộn dõy thường mỗi phớa ủặt một bộ.
Hỡnh 1.41. Sơ ủồ nguyờn lý bảo vệ cắt nhanh và cú thời gian
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 33 1.3.5.1.2. Bảo vệ so lệch dọc
Sơ ủồ nguyờn lý bảo vệ so lệch:
Hình 1.42. Bảo vệ so lệch dọc
ðối với máy biến áp công suất lớn làm việc ở lưới cao áp, bảo vệ so lệch (87T) ủược dựng làm bảo vệ chớnh. Nhiệm vụ của bảo vệ so lệch là chống ngắn mạch trong cỏc cuộn dõy mỏy biến ỏp và ủầu ra của mỏy biến ỏp.
Bảo vệ làm việc dựa trờn nguyờn tắc so sỏnh trực tiếp dũng ủiện ở hai ủầu phần tử ủược bảo vệ. Bảo vệ sẽ tỏc ủộng ủưa tớn hiệu ủi cắt mỏy cắt khi sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ (vùng bảo vệ là vùng giới hạn giữa các BI mắc vào mạch so lệch).
Sơ ủồ nguyờn lý bảo vệ so lệch mỏy biến ỏp 2 cuộn dõy (∆/Y0):
Hỡnh 1.43. Sơ ủồ nguyờn lý bảo vệ so lệch MBA 2 cuộn dõy
Khỏc với bảo vệ so lệch cỏc phần tử khỏc (như mỏy phỏt, ủường dõy...), dũng ủiện sơ cấp ở hai (hoặc nhiều) phớa của MBA thường khỏc nhau về trị số (theo tỷ số biến ỏp) và về gúc pha (theo tổ ủấu dõy). Vỡ vậy tỷ số, sơ ủồ BI ủược chọn phải thớch hợp ủể cõn bằng dũng thứ cấp và bự sự lệch pha giữa cỏc dũng ủiện ở cỏc phớa MBA.
Dòng không cân bằng chạy trong bảo vệ so lệch máy biến áp khi xảy ra ngắn mạch ngoài lớn hơn nhiều lần ủối với bảo vệ so lệch cỏc phần tử khỏc.
1.3.5.1.3. Bảo vệ chống chạm ủất cuộn dõy mỏy biến ỏp
ðối với MBA cú trung tớnh nối ủất, ủể bảo vệ chống chạm ủất một ủiểm trong cuộn dõy MBA cú thể ủược thực hiện bởi rơle quỏ dũng ủiện hay so lệch thứ tự khụng.
Phương ỏn ủược chọn tuỳ thuộc vào loại, cỡ, tổ ủấu dõy MBA.
Khi dựng bảo vệ quỏ dũng thứ tự khụng bảo vệ nối vào BI ủặt ở trung tớnh MBA, hoặc bộ lọc dũng thứ tự khụng gồm ba BI ủặt ở phớa ủiện ỏp cú trung tớnh nối
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 34 ủất trực tiếp (hỡnh 3.5). ðối với trường hợp trung tớnh cuộn dõy nối sao nối qua tổng trở nối ủất bảo vệ quỏ dũng ủiện thường khụng ủủ ủộ nhạy, khi ủú người ta dựng rơle so lệch như hỡnh 3.6. Bảo vệ này so sỏnh dũng chạy ở dõy nối ủất IN và tổng dũng ủiện 3 pha (IO). Chọn IN là thành phần làm việc và nú xuất hiện khi cú chạm ủất trong vựng bảo vệ. Khi chạm ủất ngoài vựng bảo vệ dũng thứ tự khụng (IO tổng dũng cỏc pha) có trị số bằng nhưng ngược pha với dòng qua dây trung tính IN.
Hỡnh 1.44. Sơ ủồ nguyờn lý bảo vệ chống chạm ủõt mỏy biến ỏp bằng bảo vệ quỏ dũng ủiện và bộ lọc dũng thứ tự khụng
Hỡnh 1.45. Sơ ủồ nguyờn lý bảo vệ chống chạm ủất mỏy biến ỏp bằng rơle so lệch
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 35 1.3.5.2. Các loại bảo vệ chống sự cố gián tiếp trong máy biến áp
1.3.5.2.1. Rơle khí (96B)
Hình 1.46. Nguyên lý cấu tạo (a) và vị trí bố trí trên máy biến áp của rơle hơi Rơle hoạt ủộng dựa vào sự bốc hơi của dầu mỏy biến ỏp khi bị sự cố và mức ủộ hạ thấp dầu quỏ mức cho phộp.
Rơle khớ ủược ủặt trờn ủoạn ống nối từ thựng dầu ủến bỡnh dón dầu của MBA. Rơle cú hai cấp tỏc ủộng gồm cú hai phao bằng kim loại mang bầu thuỷ tinh cú tiếp ủiểm thuỷ ngõn hay tiếp ủiểm từ. Ở chế ủộ làm việc bỡnh thường trong bỡnh ủầy dầu, cỏc phao nổi lơ lửng trong dầu, tiếp ủiểm rơle ở trạng thỏi hở. Khi khớ bốc ra yếu (vớ dụ vỡ dầu núng do quỏ tải), khớ tập trung lờn phớa trờn của bỡnh rơle ủẩy phao số 1 xuống, rơle gởi tín hiệu cấp 1 cảnh báo. Nếu khí bốc ra mạnh (chẳng hạn do ngắn mạch cuộn dõy MBA ủặt trong thựng dầu) luồng khớ di chuyển từ thựng dầu lờn bỡnh dón dầu ủẩy phao số 2 xuống gởi tớn hiệu ủi cắt mỏy cắt của MBA.
Một van thử ủược lắp trờn rơle: Khi thử nghiệm rơle, lắp mỏy bơm khụng khớ nộn vào ủầu van thử. Mở khúa van, khụng khớ nộn bờn trong rơle cho ủến khi phao hạ xuống ủúng tiếp ủiểm.
Một nỳt nhấn thử ủể kiểm tra sự làm việc của 2 phao. Khi nhấn nỳt thử ủến nửa hành trỡnh, sẽ tỏc ủộng cơ khớ cho phao trờn hạ xuống (lỳc này cả 2 phao ủang nõng lờn vỡ rơle chứa ủầy dầu) ủúng tiếp ủiểm bỏo hiệu (cấp 1) của phao trờn. Tiếp tục nhấn nỳt thử ủến cuối hành trỡnh, sẽ tỏc ủộng cơ khớ cho phao dưới cũng bị hạ xuống (do phao trờn ủó hạ xuống rồi) ủúng tiếp ủiểm mở mỏy cắt (cấp 2) của phao dưới.
Dựa vào thành phần khối lượng hơi sinh ra ta cú thể xỏc ủịnh ủược tớnh chất và
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 36 mức ủộ sự cố. Do ủú trờn rơle hơi cũn cú thờm van ủể lấy hỗn hợp khớ sinh ra nhằm phục vụ cho việc phõn tớch sự cố. Rơle hơi tỏc ủộng chậm thời gian làm việc tối thiểu là 0,1s; trung bình là 0,2s.
1.3.5.2.2. Rơle bảo vệ quá nhiệt cuộn dây(26w)
Nhiệt ủộ ủịnh mức mỏy biến ỏp phụ thuộc chủ yếu vào dũng ủiện tải chạy qua cuộn dõy MBA và nhiệt ủộ của mụi trường xung quanh. Tuỳ theo từng loại cũng như cụng suất ủịnh mức của MBA mà dải nhiệt ủộ cho phộp của chỳng cú thể thay ủổi, thụng thường nhiệt ủộ của cuộn dõy dưới 95oC ủược xem là bỡnh thường.
ðể ủo nhiệt ủộ cuộn dõy mỏy biến ỏp người ta thường dựng thiết bị loại AKM 35, ủõy là thiết bị ủiện trở nhiệt cú phần tử ủốt núng ủược cấp ủiện từ biến dũng phớa cao ỏp và hạ ỏp biến ỏp. Rơle nhiệt ủộ cuộn dõy gồm 4 tiếp ủiểm ( mỗi bộ gồm một tiếp ủiểm thường mở, một tiếp ủiểm thường ủúng với cực chung ) lắp bờn trong một nhiệt kế có kim chỉ thị:
Hỡnh 1.47. Thiết bị chỉ thị nhiệt ủộ cuộn
Cơ cấu rơle gồm: chỉ thị quay ủể ghi số ủo, một bộ phận cảm biến nhiệt, một ống mao dẫn nối bộ cảm biến nhiệt với cơ cấu chỉ thị. Bên trong ống mao dẫn là chất lỏng ủược nộn lại. Sự co gión của chất lỏng trong ống mao dẫn thay ủổi theo nhiệt ủộ mà bộ cảm biến nhận ủược, tỏc ủộng lờn cơ cấu chỉ thị và bốn bộ tiếp ủiểm. ðồng thời, tỏc ủộng lờn cơ cấu chỉ thị và cỏc tiếp ủiểm, cũn cú một ủiện trở ủốt núng. Cuộn dõy thứ cấp của một mỏy biến dũng ủiện ủặt tại chõn sứ mỏy biến ỏp ủược nối với ủiện trở ủốt núng. ðể chỉnh ủịnh cho phần tử ủốt núng, người ta sử dụng một biến trở ủặt ở tủ ủiều khiển cạnh mỏy biến ỏp. Tỏc dụng của ủiện trở ủốt núng (tựy theo dũng ủiện qua cuộn dõy mỏy biến ỏp) và bộ cảm biến nhiệt lờn cơ cấu ủo cựng cỏc bộ tiếp ủiểm sẽ tương ứng với nhiệt ủộ ủiểm núng, nhiệt ủộ của cuộn ủõy.
Cú 4 vớt ủiều chỉnh nhiệt ủộ ủể ủặt trị số tỏc ủộng cho 4 bộ tiếp ủiểm. Tựy theo thiết kế, cỏc tiếp ủiểm rơle nhiệt ủộ cú thể ủược nối vào cỏc mạch, bỏo hiệu sự
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 37 cố “nhiệt ủộ cuộn dõy cao”, mạch tự ủộng mở mỏy cắt ủể cụ lập mỏy biến ỏp, mạch tự ủộng khởi ủộng và ngừng cỏc quạt làm mỏt mỏy biến ỏp.
Rơle nhiệt ủộ cuộn dõy hoạt ủộng ở 2 cấp:
Cấp1: Khi nhiệt ủộ cuộn dõy MBA ở 115oC sẽ bỏo ủộng bằng tớn hiệu ủốn cũi.
Cấp 2: Khi nhiệt ủộ cuộn dõy mỏy biến ỏp là 120oC thỡ bỏo ủộng bằng tớn hiệu ủốn cũi và tỏc ủộng ủi cắt mỏy cắt cụ lập mỏy biến ỏp ra khỏi lưới. Ngoài ra, rơle nhiệt ủộ cuộn dõy mỏy biến ỏp cũn cú tỏc dụng ủưa cỏc tớn hiệu ủi ủiều khiển hệ thống làm mát cho máy biến áp làm mát bằng quạt thổi thì hệ thống quạt mát sẽ làm việc khi nhiệt ủộ cuộn dõy ủạt ủến một trong cỏc giỏ trị 750C ở cuộn cao, 800C ở cuộn hạ và 600C ủối với nhiệt ủộ dầu. Hệ thống này sẽ dừng khi nhiệt ủộ cuộn dõy và dầu MBA giảm 100C dưới cỏc giỏ trị khởi ủộng trờn.
1.3.5.2.3. Rơle nhiệt ủộ dầu( 26Q )
ðể ủo nhiệt ủộ lớp dầu trờn ta dựng 2 ủồng hồ, một ủồng hồ nhiệt ủộ dầu bỏo tớn hiệu ở 80oC và một ủồng hồ nhiệt ủộ dầu tỏc ủộng cắt mỏy cắt ở nhiệt ủộ 90oC. Cỏc ủồng hồ này sử dụng nguyờn lý cảm ứng nhiệt ủộ. Phần tử cảm ứng nhiệt ủược bỏ vào trong hộp và ủặt gần ủỉnh của thựng dầu mỏy biến ỏp.
Hỡnh 1.48. Cỏch lắp rơle nhiệt ủộ dầu trong mỏy biến ỏp
Rơle nhiệt ủộ dầu gồm cú cơ cấu chỉ thị quay ủể ghi số ủo, một bộ phận cảm biến nhiệt, một ống mao dẫn nối bộ cảm biến nhiệt với cơ cấu chỉ thị. Bên trong ống mao dẫn là chất lỏng ( dung dịch hữu cơ ) ủựơc nộn lại. Sự cú gión của chất lỏng trong
Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ……… 38 ống mao dẫn thay ủổi theo nhiệt ủộ mà bộ cảm biến nhiệt nhận ủựơc, sẽ tỏc ủộng cơ cấu chỉ thị và tiếp ủiểm. Cỏc tiếp ủiểm sẽ thay ủổi trạng thỏi khi nhiệt ủộ lớn hơn một mức ủặt trước. Bộ phận cảm biến nhiệt ủựơc lắp trong lỗ trụ bọc kớn, ở phớa trờn nắp mỏy biến ỏp, bao quanh lỗ trụ là dầu ủể ủo nhiệt ủộ lớp trờn của dầu. Thường dựng nhiệt kế cú 2 hoặc 4 vớt ủiều chỉnh nhiệt ủộ ủể ủặt 2 hoặc 4 trị số tỏc ủộng cho 2 hoặc 4 bộ tiếp ủiểm riờng rẽ ủặt trong nhiệt kế. Khi nhiệt ủộ cao hơn trị số ủặt cấp , rơle ủúng tiếp ủiểm cấp 1 bỏo hiệu tớn hiệu sự cố “ nhiệt ủộ dầu cao”, khi nhiệt ủộ tiếp tục cao hơn trị số ủặt cấp 2 rơle, ủồng thời cũng cú mạch bỏo hiệu sự cố xảy ra.
Trong khuụn khổ của ủề tài tụi sẽ nghiờn cứu bảo vệ cho mỏy biến ỏp TD1.