Tải bản đầy đủ
Bảo vệ so lệch máy biến áp điện lực ba pha

Bảo vệ so lệch máy biến áp điện lực ba pha

Tải bản đầy đủ

92

2.1.

Mục đích thí nghiệm

Bài thí nghiệm giúp chúng ta làm quen với hệ thống bảo vệ so lệch cho máy
biến áp.
2.2.

Tóm tắt lý thuyết

Bảo vệ so lệch dọc được dùng làm bảo vệ chính trong máy biến áp công suất
từ 4 MVA trở lên, tuy nhiên, nhìn chung bảo vệ này cũng thường được áp dụng cho
các máy biến áp khi bảo vệ quá dòng không đáp ứng được các yêu cầu về độ chọn
lọc và độ nhạy. Các máy biến dòng được đặt ở tất cả các phí của máy biến áp được
bảo vệ. Thông thường bảo vệ so lệch dọc được thực hiện với hai rơ le trong mạch
so sánh, trong trường hợp sơ đồ với hai rơ le không đảm bảo độ nhạy cần thiết thì
sơ đồ dùng ba rơ le mới được áp dụng.
Các đặc điểm của bảo vệ so lệch máy biến áp
Dưới góc độ của dòng không cân bằng, bảo vệ dòng so lệch có nhiều khác
biệt so với các bảo vệ khác.

Hình 5-9. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch máy biến áp ba cuộn dây
- Sự điều chỉnh hệ số biến áp làm phá vỡ sự cân bằng của dòng điện ở các
nhánh bảo vệ, có nghĩa là làm xuất hiện thành phần không cân bằng, đôi khi thành
phần này có giá trị khá cao.

93

- Sự khác nhau của điện áp buộc phải chọn các máy biến dòng ở hai phía
khác nhau về hệ số biến đổi dòng cũng như về chủng loại. Để cân đối dòng điện
trên các nhánh người ta áp dụng các sơ đồ điều chỉnh nhờ sự hỗ trợ của máy biến
áp tự ngẫu hoặc máy biến dòng trung gian (hình 5-10).
Sự khác nhau của sơ đồ nối các cuộn dây máy biến áp dẫn đến sự lệch pha
của các dòng điện hai phía (hình 5-10c).

Hình 5-10. San bằng dòng điện trên các nhánh của bảo vệ so lệch máy biến áp:
a)Bằng máy biến áp tự ngẫu; b) Bằng máy biến dòng trung gian;
c) Sự dịch pha của véc tơ dòng điện trong máy biến áp với tổ nối Y/Δ - 11
‫ ٭‬Tóm tắt bài thí nghiệm
Trong phần đầu của bài thực hành, lắp đặt các thiết bị lên EMS Workstation
và Protective Relaying Control station.
Phần thứ hai, nối kết các thiết bị như (hình 5-11) và (hình5-12). Trong mạch
này máy biến áp nối Δ/Y được bảo vệ bằng hệ thống bảo vệ so lệch gồm một rơ le
quá dòng và các máy biến dòng ở các dây pha. Khi sự cố sảy ra trong máy biến áp,
rơ le quá dòng tác động ngắt. Nó làm cho rơ le TD1 có điện. Sau khoảng thời gian
trì hoãn, công tắc TD1 – A đóng để ghi nhận sự cố và nút reset tương ứng sáng lên.
Công tắc CR1 – B mở để làm hở CR2, điều này làm đứt kết nối giữa máy biến áp
và nguồn ba pha.
Mở CR3 để ngăn hệ thống bảo vệ so lệch hoạt động. Kiểm tra xem hệ thống
bảo vệ so lệch có đạt được sự ổn định khi không có tải mắc vào máy biến áp. Sau
đó ta sẽ điều chỉnh giá trị đặt dòng điện của rơ le quá dòng.

94

Khi máy biến áp cung cấp công suất cho tải cân bằng ba pha, ta sẽ tạo một sự
cố chạm đất tại cuộn sơ cấp và thứ cấp của máy biến áp và quan sát hiện tượng xảy
ra trong hệ thống bảo vệ.
Đóng CR3 để cho phép hệ thống bảo vệ so lệch hoạt động. Kiểm tra xem
dòng từ hóa nhảy vọt máy biến áp có đạt được sự ổn định hay không. Ta sẽ tạo ra
sự cố pha chạm đất và pha chạm pha với nhau trên máy biến áp và quan sát hoạt
động của hệ thống bảo vệ.
2.3.

Thiết bị thí nghiệm

Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Faultable
Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, AC
Ammeter, AC Volmeter, EMS Workstation, Protective Relaying Control Station,
dây đai, dây cáp.
2.4.

Trình tự thí nghiệm

1. Nối nguồn của Protective Relaying Control station với nguồn điện ba pha
và DC Power Supply của Protective Relaying Control Station đang tắt.
Đưa các công tắc sự cố trên AC/DC Current Sensitive Relay về vị trí 0 (off)
sau đó nắp đặt nó lên Protective Relaying Control Station.
2. Đặt trên Universal Fault Module như sau:
TD1 thời gian trì hoãn……………………………………….~1 s
SST1 thời gian tạm nghỉ……………………………………..~5 s
SST2 thời gian tạm nghỉ……………………………………~10 s
3. Lắp đặt Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module,
Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor
Loads, AC Ammeter, AC Volmeter lên trên EMS Workstation.
4. Kết nối Interconnection Module đã được nắp đặt trên EMS Workstation
tới Interconection Panel của Protective Relaying Control Station bằng các dây cáp.
Kết nối các thiết bị như (hình 5-11) và( hình 5-12).

95

Hình 5-11. Sơ đồ kết nối thiết bị trên EMS Workstation

96

Hình 5-12. Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station
5. Đặt sẵn các thiết bị như sau:
Trên Faultable Transformers
Công tắc Transformer T1 Fault (FS1 đến FS3)…………....…0
Công tắc Transformer T3 Fault (FS1 đến FS3)………........…0
Trên Transmission Grid (A)
Công tắc S1 …………………………….…………….1 (close)
Công tắc S2…………………………………..……….O (open)
Trên AC/DC Current Sensitive Relay
Công tắc INPUT…………………………..…….........…...AC
Công tắc MODE……………………..….. OVER CURRENT
Current Setpoint……………………...minimum (fully CCW)
Hysteresis……………………………………………….7,5%
Trên Universal Fault Module
Nút INITIATE FAULT………………….………….vị trí nhả
Công tắc FAULT DURATION…………………….0,05 – 5s
6. Trên Control Relay 2 của Protective Relaying Control Station, chỉnh thời
gian trì hoãn của rơ le TD1 khoảng 2s.
Bật nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station.
Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 sang vị trí O (open) để mở
công tắc tơ CR3 ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ so lệch và cho phép
AC/DC Current Sensitive Relay hoạt động để quan sát.

97

7. Trên Resistor Load, bật tất cả các công tắc sang vị trí O (open), để tạm
thời cắt tải với thứ cấp của máy biến áp.
Bật nguồn Power Supply và điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp để điện áp
pha của cuộn thứ cấp máy biến áp (chỉ bằng E3) xấp xỉ 250V.
Ghi lại các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng
trống sau:

Hệ thống bảo vệ so lệch có ổn định không? Giải thích:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------8. Điều chỉnh vị trí đặt của AC/DC Current Sensitive Relay xấp xỉ 110%
dòng điện (I3) được đo ở bước trên. Để làm được điều này vặn từ từ núm điều
chỉnh trị đặt dòng điện theo chiều kim đồng hồ cho tới khi tín hiệu tác động (LED
đỏ) của AC/DC Current Sensitive Relay tắt.
Trên Resistor Load, đặt R1, R2 và R3 bằng giá trị cho như (hình 5-13)
9. Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS1 của máy biến áp T1
sang vị trí 1 để tạo ra sự cố chạm đất gần điểm giữa của cuộn sơ cấp của máy biến
áp T1. Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC
Current Sensitive Relay.
Ghi lại các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng trống
sau:

Miêu tả hiện tượng xảy ra khi cuộn sơ cấp của máy biến áp bị sự cố chạm đất
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

98

Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS1 về vị trí 0 để loại bỏ sự
cố.
10. Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 của máy biến áp T1
sang vị trí 1 để tạo ra sự cố chạm đất gần điểm trung tính của cuộn thứ cấp của máy
biến áp T1. Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên
AC/DC Current Sensitive Relay.
Ghi lại các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng trống
sau:

Miêu tả hiện tượng xảy ra khi cuộn thứ cấp của máy biến áp bị sự cố chạm
đất:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 về vị trí 0 để loại bỏ sự
cố.
11. Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 sang vị trí 1 để đóng công
tắc tơ CR3, cho phép hệ thống bảo vệ so lệch hoạt động.
12. Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S1sang vị trí O (open) để mở
công tắc tơ CR1 và ngừng cung cấp điện cho máy biến áp.
Cấp điện cho máy biến áp bằng cách đặt công tắc S1 tới vị trí 1. Cùng lúc đó
quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive
Relay.
13. Lặp lại bước trên ít nhất 10 lần.
14. Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S1 sang vị trí 1 để đóng công
tắc tơ CR1 và cung cấp điện cho máy biến áp.
Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 của máy biến áp T1
sang vị trí 1 để tạo ra sự cố chạm đất gần điểm trung tính của cuộn thứ cấp của máy
biến áp T1. Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên
AC/DC Current Sensitive Relay.
Miêu tả hiện tượng xảy ra

99

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 về vị trí 0 để loại bỏ sự
cố.
15. Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS1 của máy biến áp T1
sang vị trí 1 để tạo ra sự cố chạm đất gần điểm giữa của cuộn sơ cấp của máy biến
áp T1. Cùng lúc đó quan sát dòng điện trong mạch và tín hiệu tác động trên AC/DC
Current Sensitive Relay.
Miêu tả hiện tượng xảy ra
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 về vị trí 0 để loại bỏ sự
cố.
16. Trên Control Relay 1 của Protective Relaying Control Station, nhấn nút
RESET của rơ le điều khiển CR1 để khởi động lại hệ thống bảo vệ so lệch.
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố pha
chạm pha tại cuộn thứ cấp của máy biến áp. Cùng lúc đó quan sát các dòng điện
trong mạch và sự hoạt động của hệ thống bảo vệ.
Tắt nguồn Power Supply.
17. Tắt nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station.
Tháo rời tất cả các dây nối và cáp.
2.5. Kết luận
Trong bài thí nghiệm này, ta nhận thấy rằng hệ thống bảo vệ so lệch có thể
được sử dụng để bảo vệ các cuộn dây của máy biến áp chống lại các sự cố chạm đất
và chạm pha – pha. Ta cũng biết được dòng từ hóa máy biến áp chạy trong mạch
điện của hệ thống bảo vệ so lệch và nó có thể gây ra sự đứt kết nối với máy biến áp
không như mong muốn. Ngoài ra chúng ta cũng biết được khi them một rơ le thời
gian vào hệ thống bảo vệ so lệch sẽ ngăn chặn được tác động ngắt của rơ le ngay
lúc dòng từ hóa nhảy vọt.
3.Bảo vệ chạm đất cho máy biến áp
Mục tiêu:
- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ chạm đất cho máy biến áp
- Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện trong mạch.

100

3.1.

Mục đích thí nghiệm
Bài thí nghiệm giúp chúng ta làm quen với hệ thống bảo vệ chống chạm đất
cho máy biến áp.
3.2.

Tóm tắt lý thuyết

(Hình 5-13) là sơ đồ bảo vệ chống chạm đất cho cuộn dây nối sao máy biến
áp có điểm trung tính nối đất qua tổng trở. Trong sơ đồ này ba máy biến dòng được
dùng để đo dòng của ba pha máy biến áp và một máy biến dòng dùng để đo dòng
trung tính, cuộn thứ cấp của máy biến dòng được kết nối song song để lấy tổng
vecto của ba dòng, các cuộn này cũng được kết nối song song với 1 rơ le và song
song với cuộn thứ cấp của máy biến dòng lắp trên dây trung tính. Trong hệ thống
có một dòng chạy trong mạch giống như hệ thống bảo vệ so lệch.

Hình 5-13. Hệ thống bảo vệ chống chạm đất dùng bảo vệ cuộn dây máy biến áp nối
tam giác – sao có trung tính nối đất.
Trong mạch này tổng vec tơ dòng điện tại cuộn thứ cấp của các máy biến
dòng trên ba pha của máy biến áp luôn bằng dòng điện tại cuộn thứ cấp của máy
biến dòng trung tính, cho dù hệ thống ba pha có cân bằng hay không. Khi nối các
máy biến dòng như hình 5 .13 dòng điện trong mạch cân bằng và hệ thống bảo vệ