Tải bản đầy đủ
Bảo vệ chạm đất cho máy biến áp

Bảo vệ chạm đất cho máy biến áp

Tải bản đầy đủ

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

101

hoạt động ổn định. Tuy nhiên khi xảy ra hiện tượng chạm đất một pha cuộn dây nối
sao, tổng vec tơ dòng điện cuộn thứ cấp của các máy biến dòng dây không bằng
dòng điện thứ cấp của máy biến dòng trung tính. Hiện tượng mất cân bằng dòng
điện trong mạch làm xuất hiện dòng chạy vào rơ le và rơ le tác động cắt máy biến
áp ra khỏi hệ thống.
Khi dòng điện trong mạch hoàn toàn cân bằng, giá trị của rơ le được chỉnh
định thấp hơn vì thế hệ thống bảo vệ sẽ có độ nhạy cao. Kết quả là khả năng bảo vệ
tốt hơn cho các cuộn dây, đặc biệt khi điện trở nối đất có giá trị thấp. Ngoài ra, hệ
thống hoạt động không yêu cầu thời gian trì hoãn vì bảo vệ chống chạm đất không
nhạy với dòng từ hóa nhảy vọt.
Tóm lại, bảo vệ chống chạm đất là bảo vệ chống hiện tượng chạm đất của
máy biến áp. Hệ thống không bảo vệ khi có các sự cố ở ngoài vùng được giới hạn
bởi biến dòng. Vì thế hai hệ thống bảo vệ chống chạm đất được kết hợp để đảm bảo
an toàn cho cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp của máy biến áp.
*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 5-14 và( hình 5-15). Trong mạch
này cuộn thứ cấp của máy biến áp ba pha được bảo vệ bằng hệ thống bảo vệ chống
chạm đất với phần chính gòm ba biến dòng dây, một biến dòng trung tính và một rơ
le quá dòng. Khi sự cố chạm đất xuất hiện ở cuộn sơ cấp, dòng điện trong mạch
không cân bằng và rơ le quá dòng ngắt. Quá trình cắt trên rơ le điều khiển CR1.
Công tắc tơ CR1-C đóng để ghi hư hỏng và nút reset tương ứng sáng lên. Công tắc
tơ CR1-B mở để mở CR2, theo đó máy biến áp được cắt ra khỏi nguồn.
Mở CR3 để ngăn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ chống chạm đất. Kiểm
tra hệ thống bảo vệ có ổn định không. Với máy biến áp ba pha cung cấp công suất
cho tải cân bằng, ta tạo ra chạm đất một pha trên cuộn thứ cấp và quan sát hoạt
động của hệ thống bảo vệ.
Đóng CR3 cho phép hệ thống bảo vệ chống chạm đất hoạt động. Kiểm tra hệ
thống bảo vệ có ổn định không. Ta tạo ra các sự cố khác nhau và quan sát hoạt
động của hệ thống bảo vệ.
3.3.

Thiết bị thí nghiệm

Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module, Faultable
Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor Loads, AC

102

Ammeter, AC Volmeter, EMS Workstation, Protective Relaying Control Station,
dây cáp và dây đai.
3.4.

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……………………………………..~3 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.
Kiểm tra nguồn cung cấp phải đang tắt và núm chỉnh điện áp chỉnh về vị trí
0.
Trên Current Transformers chắc chắn tất cả các công tắc đều được đặt ở vị trí
1 (close) để ngắn mạch thứ cấp cho máy biến dòng.
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 5-14) và (hình 5-15).
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
Trên AC/DC Voltage Sensitive Relay
Công tắc INPUT…………………………..…...……..…...AC
Công tắc MODE……………………….....OVER VOLTAGE
Trên Universal Fault Module
Nút INITIATE FAULT………………….………….vị trí nhả

103

Công tắc FAULT DURATION…………………….0,05 – 5s
6. Trên AC/DC Current Sensitive Relay chỉnh định giá trị đặt dòng điện và
sai số lần lượt là 20mA và 5%.
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 chống chạm đất và
cho phép AC/DC Current Sensitive Relay hoạt động để quan sát.
7. Bật nguồn Power Supply và điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp ở vị trí
100%.
Ghi lại giá trị dòng dây sơ cấp (I1), dòng điện thứ cấp (I2), dòng trung tính
(I3) và dòng qua AC/DC Current Sensitive Relay (I4) vào ô sau:
I1 = ………………A
I2 = ………………A
I3 = ………………A
I4 = …………….mA
Hệ thống nối đất có ổn định không? Giải thích.

104

Hình 5-14. Sơ đồ kết nối thiết bị trên EMS Workstation
8. 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:
I1 = ………………A
I2 = ………………A
I3 = ………………A
I4 = …………….mA
Mô tả hiện tượng xảy ra:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 về vị trí 0 để loại bỏ sự
cố.
9. Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S3 sang vị trí 1 để đóng công
tắc tơ CR3, cho phép hệ thống bảo vệ chống chạm đất hoạt động.
10. 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.
11. Lặp lại bước trên ít nhất 10 lần.
12. Điều chỉnh điện trở R1 = 4400Ω (làm mất cân bằng tải ba pha).
Ghi lại các giá trị dòng điện:
I1 = ………………A
I2 = ………………A
I3 = ………………A
I4 = …………….mA

105

Hình 5-15. Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station

Hệ thống bảo vệ có nhạy với tải không cân bằng không? Giải thích.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Chỉnh điện trở R1 như giá trj cho trong hình 5.14.
13. 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
I1 = ………………A
I2 = ………………A
I3 = ………………A
I4 = …………….mA
Mô tả hoạt động xảy ra khi một pha cuộn sơ cấp của máy biến áp chạm đất:
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

106

Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS1 về vị trí 0 để loại bỏ sự
cố.
14. Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố
pha chạm đất của máy biến áp. Cùng lúc đó quan sát các dòng điện trong mạch và
sự hoạt động của hệ thống bảo vệ.
Mô tả hiện tượng xảy ra
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Hệ thống bảo vệ chống chạm đất có hoạt động khi có sự cố ở ngoài vùng bảo
vệ? Giải thích.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT về vị trí nhả.
15. 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.
Mô tả hiện tượng xảy ra
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Sự cố có được loại bỏ khi dùng bảo vệ chống chạm đất không?
Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 về vị trí 0 để loại bỏ sự
cố.
16. Trên Power Supply, tắt nguồn 24V AC.
Tắt nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station.
Tháo rời tất cả các dây nối và cáp.
3.5.

Kết luận

Trong bài thí nghiệm này, chúng ta thấy bảo vệ chống chạm đất là bảo vệ
máy biến áp nhanh nhạy để bảo vệ cuộn dây của máy biến áp ba pha. Ta quan sát
thấy rằng hệ thống bảo vệ chống chạm đất làm việc tốt khi có sự cố nằm trong
vùng bảo vệ giới hạn bởi các máy biến dòng. Bảo vệ chống chạm đất không nhạy
đối với dòng từ hóa và dòng không cân bằng.

107

CÂU HỎI ÔN TẬP
1. Trình bầy nội dung thí nghiệm hiện tượng nhẩy vọt từ hóa máy biến áp ?
2. Trình bầy nội dung thí nghiệm bảo vệ so lệch máy biến áp điện lực ba pha?
3. Trình bầy nội dung thí nghiệm bảo vệ chạm đất cho máy biến áp ?

108

BÀI 6: THÍ NGHIỆM BẢO VỆ QUÁ DÒNG
PHỐI HỢP BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP

VÀ

Mã bài: 19-06
Giới thiệu:
Đối với máy biến áp ba pha có công suất lớn hơn (S > 100kVA) thông
thường sử dụng sự phối hợp bảo vệ gồm bảo vệ so lệch và bảo vệ chống chạm đất.
Trong trường hợp này, việc ngắt máy biến áp được thông qua các thiết bị đóng cắt
và có thể thêm vào rơ le quá dòng trong sơ đồ bảo vệ để cung cấp sự bảo vệ quá
dòng.
Mục tiêu:
- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha.
- Kết nối, điều chỉnh và kiểm tra hệ thống bảo vệ máy biến áp ba pha.
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an
toàn cho người và thiết bị.
1.Bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha
- Lắp đặt được hệ thống bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha
- Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện trong mạch.
1.1.

Mục đích thí nghiệm

Bài thí nghiệm giúp ta làm quen với hệ thống bảo vệ quá dòng của máy biến
áp ba pha.
1.2.

Tóm tắt lý thuyết

Do tính toán kinh tế, máy biến áp ba pha cỡ nhỏ (S < 100kVA) thường chỉ
dùng bảo vệ bằng cầu chì. Cầu chì được mắc nối tiếp với cuộn sơ cấp và có tác
dụng bảo vệ máy biến áp khi có sự cố ngắn mạch hoặc quá tải kéo dài. Giá trị của
cầu chì phải được tính toán và lựa chọn cẩn thận. Nó vừa phải đủ lớn để không bị
“chảy” trong điều kiện quá tải ngắn hạn (khi khởi động động cơ) hoặc khi cấp
nguồn cho máy biến áp (dòng từ hóa trong máy biến áp). Nhưng nó cũng không
được quá cao để có thể bảo vệ quá dòng hiệu quả. Ngoài ra dùng cầu chì để bảo vệ
máy biến áp còn có sự bất lợi là thời gian làm việc của nó quá dài khi quá dòng
thấp. Đây chính là độ kém tin cậy khi sử dụng cầu chì bảo vệ cho máy biên áp.

109

Đối với máy biến áp ba pha có công suất lớn hơn (S > 100kVA) thông
thường sử dụng sự phối hợp bảo vệ gồm bảo vệ so lệch và bảo vệ chống chạm đất.
Trong trường hợp này, việc ngắt máy biến áp được thông qua các thiết bị đóng cắt
và có thể thêm vào rơ le quá dòng trong sơ đồ bảo vệ để cung cấp sự bảo vệ quá
dòng. Sự bảo vệ tăng cường này có tác dụng như một bảo vệ dự trữ chung trong
trường hợp bảo vệ chính bị sự cố. Bảo vệ quá dòng được nối vào cuộn sơ cấp và
điều khiển sự mất kết nối máy biến áp.
(Hình 6-1) miêu tả sự bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha bằng rơ le
quá dòng. Trong hệ thống bảo vệ quá dòng này, dòng sơ cấp của máy biến áp được
đo bằng ba máy biến dòng và các cuộn thứ cấp của các máy biến dòng được nối với
rơ le quá dòng. Khi bất kỳ rơ le quá dòng nào tác động thì máy biến áp cũng bị ngắt
kết nối.
Các máy biến dòng được sử dụng để bảo vệ quá dòng và cũng có thể được sử
dụng để thực hiện bảo vệ chống chạm đất của cuộn dây sơ cấp máy biến áp. (Hình
6-2) thể hiện cách kết nối điển hình của các máy biến dòng tới các rơ le bảo vệ.
Cuôn thứ cấp của máy biến dòng được nối song song tới rơ le chống chạm đất. Sự
kết nối này cho phép các rơ le quá dòng đo được dòng điện trên mỗi dây pha và
không lẫn lộn với sự đo đạc củ avec tơ tổng các dòng điện pha bởi rơ le chống
chạm đất.

Hình 6-1. Bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha