Chương 4: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ NHẤT THỨ CỦA TRẠM BIẾN ĐIỆN 4.1. Máy biến áp
5.2. Sơ đồ rơle bảo vệ
5.2.1. Rơle bảo vệ máy biến áp
a) Các bảo vệ chống ngắn mạch a.1) Rơle so lệch 87T
- Loại: RADSB - Hiệu: ABB
- Đây là rơle bảo vệ chính của 2 máy biến áp chống ngắn mạch nhiều pha và chạm đất trong các cuộn dây của máy biến áp. Chỉ danh 87T1 bảo vệ máy biến áp T1; 87T2 bảo vệ máy biến áp T2.
- Khi có sự cố bên trong máy biến áp (như ngắn mạch các vòng dây, hiện tượng phóng điện giữa các cuộn dây hay phóng điện ra vỏ máy); hoặc những bất
thường khác của những thiết bị nằm giữa 2 biến dòng thì rơle sẽ tác động cắt MC 131 (132) và MC 431 (432), cô lập máy biến áp ra khỏi lưới.
- Sơ đồ khối mạch tác động của rơle so lệch
87T
TI (150/1A) TI (800/1A)
MC 131(132) MC 431(432)
Tín hiệu được lấy từ các biến dòng 800/1 A và 1600/1 A (2000/1A) của ngăn lộ 131 (132). Khi rơle 87T (chỉ danh 87T1 đối với MBA T1 , 87T2 đối với MBA T2) tác động sẽ đóng tiếp điểm của nó để mở các máy cắt 131 (132), MC 431 (432) cô lập nguồn điện nhất thứ của MBA T1 (T2).
- Thông số rơle cài đặt + I20%.In + t 0, 03s + I13.In + t 0, 01s
+ Đặc tuyến so lệch có độ dốc 20%
+ Đặc tính cản họa tần bậc 5: 50%
I: Dòng điện khởi động cấp 1 I: Dòng khởi động cấp 2 In: Dòng điện định mức của rơle t: Thời gian tác động
a.2) Bảo vệ quá dòng pha và chạm đất phía 110 kV (50/51P-50/51NP)
* Bảo vệ quá dòng pha phía 110 kV (50/51P) - Loại: SPAJ 140C
- Hiệu: ABB
- Đây là rơle quá dòng chạm pha không hướng được lắp đặt bên sơ cấp của MBA để bảo vệ dự phòng cho máy biến thế T1 và T2 và các thiết bị 22 kV. Chỉ danh vận hành trên sơ đồ bảo vệ trạm là 50/51P.
- Khi có sự cố chạm pha, giả sử chạm ở pha B và C, khi đó dòng ngõ ra thứ cấp biến dòng sẽ tăng lên cao so với dòng làm việc bình thường nên đèn led sáng báo hiệu có sự cố chạm pha. Tùy theo chế độ đặt cho rơle là tác động tức thời hay tác động có thời gian trì hoãn mà khối điều khiển sẽ cho phép ngõ ra nào của rơle có điện để đóng tiếp điểm. Các tiếp điểm này đóng lại sẽ cắt máy cắt để cô lập sự cố ra khỏi lưới điện.
- Đặc điểm:
+ Dùng để bảo vệ quá dòng chạm pha
+ Rơle có các đặc tính thời gian phụ thuộc và độc lập để tùy chọn, các đặc tính này có thể chọn bởi các công tắc chuyển đổi.
+ Có đèn led hiển thị riêng biệt trên mỗi mạch đo lường, thể hiện các chế độ làm việc cắt nhanh và có thời gian trễ.
+ Các tiếp điểm ngõ ra của rơle có chức năng riêng biệt để thực hiện việc đưa tín hiệu đi cắt các máy cắt.
+ Dòng định mức của rơle: 1 A + Tần số 50 Hz
+ Nguồn DC: 110VDC
+ ABB có các đặc tuyến thời gian làm việc theo tiêu chuẩn IEC 255-4 hoặc BS 142
Normal inverse ( Standard inverse) (NI/SI): t 0,020,14 .k s
I 1
Very inverse (VI): t 13,5.k s
I 1
Extremely Inverse (EI): t 280 .k s
I 1
Definite Inverse (DT)
Với I IN
I
bội số dòng ngắn mạch k: hệ số thời gian
- Sơ đồ khối của bảo vệ:
TI (150/1A)
50/51P
MC 431(432) MC 131 (132)
Nguồn tín hiệu điều khiển được lấy từ TI (150/1 A). Khi dòng điện phụ tải IA, IB, IC
phía 110 kV vượt quá dòng định mức cho phép thì sau một thời gian t, tiếp điểm rơle đóng lại để mở tự động MC 131 và MC 431, cắt máy biến áp ra khỏi lưới để bảo vệ máy biến áp và phụ tải. Bảo vệ cũng tương tự cho tuyến MC 132.
- Thông số rơle cài đặt
+ Dòng khởi động: I1,3.In + Hệ số thời gian: k 0,16 + Đặc tuyến làm việc SI
+ Dòng khởi động cấp 2: I8.In + Thời gian khởi động cấp 2: t0, 2s
* Bảo vệ quá dòng pha chạm đất 110kV (50/51NP) - Loại: SPAJ 140C
- Hiệu: ABB
- Đây là rơle quá dòng pha chạm đất không hướng được lắp đặt bên sơ cấp của MBA để bảo vệ dự phòng cho máy biến áp T1, T2 và các thiết bị 22 kV.
Chỉ danh vận hành trên sơ đồ bảo vệ trạm là 50/51NP.
- Sơ đồ khối của bảo vệ
50/51P TI (150/1A)
50/51NP
MC 431(432) MC 131(132)
Nguồn tín hiệu điều khiển được lấy từ TI (150/1 A). Khi dòng điện phụ tải IA, IB, IC
phía 110 kV vượt quá dòng định mức cho phép thì sau một thời gian t, tiếp điểm rơle đóng lại để mở tự động MC 131 và MC 431, cắt nguồn máy biến áp ra khỏi lưới để bảo vệ máy biến áp và phụ tải. Bảo vệ cũng tương tự cho tuyến MC 132.
- Thông số rơle cài đặt
+ Dòng khởi động: I0, 6.In + Bội số thời gian: k0,3 + Đặc tuyến làm việc SI
+ Dòng khởi động cấp 2: I6.In + Thời gian khởi động cấp 2: t 0, 2s
a.3) Bảo vệ quá dòng pha và chạm đất phía 22 kV (50/51S-50/51NS)
* Bảo vệ quá dòng pha phía 22 kV (50/51S) - Loại: SPAJ 140C
- Hiệu: ABB
- Đây là rơle quá dòng chạm pha không hướng được lắp đặt bên thứ cấp của MBA để bảo vệ dự phòng cho máy biến thế T1 và T2 và các thiết bị 22 kV. Chỉ danh vận hành trên sơ đồ bảo vệ trạm là 50/51S.
- Khi có sự cố chạm pha giả sử chạm ở pha B và C, khi đó dòng ngõ ra thứ cấp biến dòng sẽ tăng lên cao so với dòng làm việc bình thường nên đèn led sáng báo hiệu có sự cố chạm pha. Tùy theo chế độ đặt cho rơle là tác động tức thời hay tác động có thời gian trì hoãn mà khối điều khiển sẽ cho phép ngõ ra nào của rơle có điện để đóng tiếp điểm. Các tiếp điểm này đóng lại sẽ cắt máy cắt để cô lập sự cố ra khỏi lưới điện.
- Sơ đồ khối của bảo vệ
MC 431(432)
50/51S
TI (800/1A)
Nguồn tín hiệu điều khiển được lấy từ TI (800/1 A). Khi dòng điện phụ tải IA, IB, IC phía 22 kV vượt quá dòng định mức cho phép thì sau một thời gian t, tiếp điểm rơle đóng lại để mở MC 431, cắt nguồn phụ tải ra khỏi lưới để bảo vệ máy biến áp và phụ tải. Bảo vệ cũng tương tự cho tuyến 432.
- Thông số rơle cài đặt
+ Dòng khởi động I1,3.In + Bội số thời gian k0,16 + Đặc tuyến làm việc SI
+ Dòng khởi động cấp 2: I8.In + Thời gian khởi động cấp 2: t0,2s
a.4) Bảo vệ quá dòng pha chạm đất 22 kV (50/51NS) - Loại: SPAJ 140C
- Hiệu: ABB
- Đây là rơle quá dòng pha chạm đất không hướng được lắp đặt bên thứ cấp của MBA để bảo vệ dự phòng cho máy biến áp T1 và T2 và các thiết bị 22 kV.
Chỉ danh vận hành trên sơ đồ bảo vệ trạm là 50/51NS.
- Sơ đồ khối của bảo vệ
MC 431(432)
50/51NS
TI (800/1A)
50/51S
Nguồn tín hiệu điều khiển được lấy từ TI (800/1 A). Khi dòng điện phụ tải IA ,IB , IC
phía 22 kV vượt quá dòng định mức cho phép thì sau một thời gian t, tiếp điểm rơle
đóng lại để mở MC 431, cắt nguồn phụ tải ra khỏi lưới để bảo vệ máy biến áp và phụ tải. Tương tự cho tuyến 432
- Thông số rơle cài đặt
+ Dòng khởi động I0,3.In + Bội số thời gian k0,32 + Đặc tuyến làm việc SI
+ Dòng khởi động cấp 2 Icô lập + Thời gian khởi động cấp 2 t cô lập
a.5) Rơle bảo vệ quá dòng trung tính nối đất phía 22 kV (50/51GNS) - Loại: SPAJ 110
- Hiệu: ABB
- Đây là rơle bảo vệ quá dòng chạy qua dây trung tính nối đất của máy biến áp. Chỉ danh vận hành trên sơ đồ bảo vệ trạm 50/51GNS
- Sơ đồ khối của bảo vệ
50/51GNS
TI trung tính 800/1A MC 131(132)
MC 431(432)
Nguồn tín hiệu điều khiển được lấy từ máy biến dòng trung tính phía 22 kV của máy biến áp Khi dòng điện qua dây trung tính nối đất phía 22 kV vượt quá dòng định mức cho phép thì sau một thời gian t, tiếp điểm rơle đóng lại để mở MC 131 (132) và MC 431 (432), cắt cô lập máy biến áp T1 (T2) ra khỏi lưới.
- Thông số rơle cài đặt tại trạm:
+ Dòng khởi động I0,3.In + Bội số thời gian k0,32 + Đặc tuyến SI
a.6) Rơle chống chạm đất cuộn dây MBA phía 110 kV (50REF)
- Loại: SPAE 010 -Hiệu: ABB
- Là rơle bảo vệ chạm đất cuộn dây 110 kV (hay rơle so lệch tổng trở cao) của máy biến áp được lắp đặt để bảo vệ cho máy biến áp T1. Chỉ danh vận hành trên sơ đồ rơle bảo vệ trạm là 50REF.
- Khi có hiện tượng chạm đất cuộn dây 110 kV của máy biến áp thì sẽ xuất hiện dòng thứ tự không (khác không) chạy qua biến dòng chân sứ, khi đó sẽ xuất hiện dòng không cân bằng đi qua rơle, cấp tín hiệu cho rơle 50REF hoạt động.
Rơle 50REF sẽ tác động cắt MC 431 và MC 131 cô lập máy biến áp khỏi lưới.
- Sơ đồ khối của bảo vệ
MC 431 MC 131 TI (150/1A)
TI trung tính 150/1A
50 REF
Nguồn tín hiệu điều khiển rơle được lấy từ biến dòng chân sứ trung tính cuộn dây 110 kV của máy biến áp. Khi có hiện tượng chạm đất cuộn dây 110 kV thì sẽ xuất hiện dòng thứ tự không (khác không) chạy qua biến dòng chân sứ sẽ xuất hiện dòng không cân bằng đi qua rơle, cấp tín hiệu cho rơle 50REF hoạt động. Rơle 50REF sẽ tác động cắt MC 431 và MC 131 cô lập máy biến áp ra khỏi lưới.
- Thông số rơle cài đặt tại trạm:
+ Dòng khởi động I0,01.In + Điện áp đặt U25V
b) Bảo vệ chống sự cố gián tiếp trong máy biến áp b.1) Rơle hơi (96)
- Rơle hơi hiệu ABB được lắp trên đoạn ống liên thông dầu từ thùng chính máy biến áp đến thùng giãn nở dầu của máy biến áp theo một chiều nhất định
có sự cố trong máy biến áp). Đoạn ống liên thông dầu có độ nâng cao về phía thùng giãn nở với góc nghiêng (so với mặt phẳng ngang) khoảng 1100. Đoạn ống liên thông không được có góc, phần cong của ống có bán kính càng lớn càng tốt
- Đây là loại rơle có 2 phao đặt trong buồng dầu kín, trong đó phao nằm trên (phao 1) đi báo tín hiệu, phao dưới (phao 2) đi cắt máy cắt MC 131 (132) và MC 431 (432) cô lập máy biến áp T1 (T2) ra khỏi lưới.
- Rơle hơi 96 chỉ tác động khi có bất thường trong nội bộ MBA. Rơle 96 hoạt động ở 2 cấp:
+ Cấp 1: Báo động bằng tín hiệu đèn, còi.
+ Cấp 2: Báo động và cắt MC 131 (132), 431 (432) cô lập máy biến áp ra khỏi lưới.
- Nguyên lý hoạt động:
+ Khi sự cố nhẹ hoặc quá tải, hơi sinh ra tập trung ở phía trên, đẩy phao 1 về vị trí nằm ngang làm đóng tiếp điểm thủy ngân. Tiếp điểm này được nối vào mạch điện báo hiệu sự cố của máy biến áp (96-1).
+ Khi có sự cố bên trong máy biến áp, luồng dầu và hơi sinh ra phụt mạnh từ thùng chính qua rơle hơi đến thùng giãn nở. Lưu lượng dầu lớn hơn trị số đã điều chỉnh sẵn sẽ đẩy cho cánh chặn quay, làm cho phao 2 chìm xuống, đóng tiếp điểm thủy ngân, cắt máy cắt (96-2).
b.2) Rơle áp suất (63)
- Rơle kiểu ABB dùng để bảo vệ dự phòng cho máy biến áp lực. Chỉ danh vận hành trên sơ đồ rơle bảo vệ trạm là 63. Rơle áp suất được gắn bên cạnh rơle hơi 96.
- Khi có sự cố bên trong thùng chính máy biến áp thì áp suất trong thùng chính tăng cao sẽ làm tác động tiếp điểm của rơle thông qua van đĩa và rơle áp suất gởi tín hiệu tới mạch báo động và tự động cắt máy cắt 131 (132), 431 (432); cô lập máy biến áp T1 (T2) ra khỏi lưới điện.
- Khi áp suất trở lại bình thường, muốn tái lập lại cho máy biến áp thì phải nhấn cái chỉ thị cơ khí về vị trí cũ, đồng thời reset rơle áp suất bằng nút nhấn.
b.3) Rơle bảo vệ áp suất tăng cao trong bộ đổi nấc MBA (63 OLTC)
- Rơle được chế tạo bởi hãng ABB dùng bảo vệ thùng đổi nấc có tải máy biến áp lực. Rơle được đặt ở đường ống thông OLTC với bình dầu phụ. Là bảo vệ dự phòng cho máy biến áp. Chỉ danh vận hành trên sơ đồ bảo vệ là 63 OLTC (On Load Tap Changer).
- Nguyên lý vận hành tương tự như rơle 63 đã nói ở trên.
- Khi tiếp điểm chuyển mạch của bộ OLTC có phát sinh hồ quang hoặc bị ngắn mạch, áp lực trong thùng bộ OLTC tăng đột ngột làm cho rơle 63 OLTC sẽ tác động và tự động cắt máy cắt 131 (132) và 431 (432) cô lập máy biến áp T1 (T2) ra khỏi lưới điện.
b.4) Rơle nhiệt độ (26)
* Rơle nhiệt độ dầu (26 OIL)
- Rơle nhiệt độ dầu (hãng ABB) gồm các tiếp điểm thường đóng, thường mở lắp bên trong là một nhiệt kế có kim chỉ thị nhiệt độ. Rơle được gắn ở phía trên nắp máy biến áp, nhiệt kế của rơle dùng để đo nhiệt độ lớp dầu trên cùng của máy biến áp. Khi nhiệt độ cao hơn trị số đặt cấp 1, rơle sẽ đóng tiếp điểm cấp 1 để báo hiệu sự cố “nhiệt độ dầu cao” của máy biến áp. Khi nhiệt độ tiếp tục cao hơn trị số đặt cấp 2, rơle sẽ đóng thêm tiếp điểm cấp 2 để tự động cắt máy cắt, cách ly máy biến áp, đồng thời cũng có mạch điện báo hiệu sự cố “cắt do nhiệt độ dầu cao”.
- Hoạt động ở 2 cấp:
+ Cấp 1: Nhiệt độ dầu máy biến áp đạt 850C: Báo động bằng tín hiệu đèn còi.
+ Cấp 2: Nhiệt độ dầu máy biến áp đạt 950C: Báo động bằng tín hiệu đèn còi và tác động cắt MC 131 (132), MC 431 (432) cô lập máy biến áp T1 (T2) ra khỏi lưới.
* Rơle nhiệt độ cuộn dây (26 W)
- Rơle nhiệt độ cuộn dây gồm bốn bộ tiếp điểm (mỗi bộ có một tiếp điểm thường mở, một tiếp điểm đóng với cực chung) lắp bên trong một nhiệt kế có kim chỉ thị. Rơle được lắp trên thân máy biến áp.
- Rơle nhiệt độ đo được nhiệt độ thông qua bộ cảm biến nhiệt.
Ngoài bộ cảm biến nhiệt độ, còn dùng thêm một phần tử cảm biến nhiệt nối với một
biến dòng qua điện trở phối hợp, dòng điện qua biến dòng tương ứng với dòng điện qua tải máy biến áp. Do đó, nó phản ánh được trạng thái của nhiệt độ cuộn dây.
Hình trên là thiết bị chỉ thị nhiệt độ cuộn dây với (1) là máy biến dòng điện lấy ở chân sứ máy biến áp; (2) là phần tử nhiệt; (3) điện trở phối hợp.
+ Nếu nhiệt độ từ 650C - 750C bộ khuếch đại 4 khởi động quạt gió + Nếu nhiệt độ tăng >750C bộ khuếch đại 3 đóng bơm dầu tuần hoàn + Nếu nhiệt độ tăng đến 950C bộ khuếch đại 2 sẽ báo tín hiệu
+ Nếu nhiệt độ tăng đến 1050C bộ tích thời gian sẽ làm việc, sau khoảng thời gian 6 giờ thì bộ khuếch đại 1 sẽ đi cắt MBA.