Tải bản đầy đủ
Bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha

Bảo vệ quá dòng cho máy biến áp ba pha

Tải bản đầy đủ

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

110

Hình 6-2. Bảo vệ quá dòng và bảo vệ chống chạm đất cho máy biến áp ba pha
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 6-3) và ( hình 6-4). Trong mạch
này, máy biến áp được bảo vệ bằng hệ thống bảo vệ quá dòng và bảo vệ chống
chạm đất cho các cuộn dây sơ cấp máy biến áp. Các phần tử chính của hệ thống bảo
vệ bao gồm ba máy biến dòng, một rơ le quá dòng ba pha, một rơ le chống chạm
đất. Khi dòng điện qua máy biến áp vượt quá giá trị đặt dòng điện, rơ le quá dòng
ba pha sẽ ngắt. Nó tạo ra dòng điện chạy trong rơ le điều khiển CR1. Công tắc tơ
CR1-C đóng để ghi nhân sự cố và nút reset tương ứng sáng lên. Công tắc tơ CR1-B
mở để hở mạch CR1 để làm đứt kết nối từ máy biến áp khỏi nguồn cung cấp. Khi
có sự cố trên bất kì cuộn dây sơ cấp nào thì rơ le chống chạm đất cũng ngắt và loại
bỏ máy biến áp ra khỏi nguồn.
1.3. Thiết bị thí nghiệm
Interconnection Module, Power Supply, Universal Fault Module,
Faultable Transformers, Transmission Grid (A), Current Transformers, Resistor
Loads, AC Ammeter, AC Volmeter, DC Volmetter/ Ammeter, EMS Workstation,
Protective Relaying Control Station, dây đai, dây cáp.

111

1.4.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, DC Volmetter/ Ammeter 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 6-3) và (hình 6-4).
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 …………………………….……………. 0 (open)
Trên AC/DC Current Sensitive Relay
Công tắc INPUT…………………………..…….........…...AC
Công tắc MODE……………………..….. OVER CURRENT
Trên Universal Fault Module
Nút INITIATE FAULT………………….………….vị trí nhả
Công tắc FAULT DURATION…………………….0,3 – 30s
Chắc chắn các máy biến dòng được nối như (hình 6-3) và (hình 6-4), sau đó
bật các công tắc CT1, CT2, CT3 trên Current Transformers sang vị trí 0 (open).
6. Điều chỉnh giá trị đặt dòng điện của Three-Phase Overcurrent Relay xấp xỉ
200% dòng đầy tải định mức của máy biến áp.

112

Đặt thời gian trì hoãn của Three-Phase Overcurrent Relay xấp xỉ 5s.
Chỉnh định giá trị dòng điện và sai số của AC/DC Current Sensitive Relay
lần lượt là 100mA và 5%.
7. Bật nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station.

Hình 6-3. Sơ đồ kết nối thiết bị trên EMS Workstation
Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S2 sang vị trí O (open) để mở
công tắc tơ CR2 ngăn chặn sự hoạt động của hệ thống bảo vệ và cho phép các rơ le
bảo vệ hoạt động để quan sát.

113

8. Bật nguồn Power Supply và điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp đến vị trí
100%. Dòng dây sơ cấp (I1) phải xấp xỉ bằng dòng đầy tải định mức của máy biến
áp.
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố ngắn
mạch trên một pha của tải. Cùng lúc đó quan sát các dòng điện trong mạch và sự
hoạt động của hệ thống bảo vệ.
Ghi lại các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng
trống sau:
I1 = ………………A
E1 = ………………V
I2 = ………………A
E2 = ………………V
I3 = ………………A
Miêu tả hiện tượng xảy ra khi một pha của tải bị ngắn mạch.
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Hình 6-4. Sơ đồ kết nối thiết bị trên Protective Relaying Control Station

114

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 và Three-Phase Overcurrent Relay.
Ghi lại các giá trị dòng điện và điện áp trong mạch điện vào các khoảng
trống sau:
I1 = ………………A
E1 = ………………V
I2 = ………………A
E2 = ………………V
I3 = ………………A
Miêu tả hiện tượng xảy ra khi một trong các cuộn dây sơ cấp của máy biến
áp bị sự cố chạm đất.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS1 về vị trí 0 để loại bỏ sự
cố.
10. Trên Transmission Grid (A), chỉnh công tắc S2 sang vị trí 1 để đóng công
tắc tơ CR2, cho phép hệ thống bảo vệ hoạt động.
11. Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT để tạo ra sự cố
ngắn mạch trên một pha của tải. Cùng lúc đó quan sát các dòng điện trong mạch và
sự hoạt động của hệ thống bảo vệ.
Miêu tả hiện tượng xảy ra khi một pha của tải bị ngắn mạch.
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Dòng điện sự cố có bị loại bỏ bởi hệ thống bảo vệ không?
Trên Universal Fault Module, ấn nút INITIATE FAULT về vị trí nhả.
12. 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.
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 và Three-Phase Overcurrent Relay.
Miêu tả hiện tượng xảy ra

115

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS3 về vị trí 0 để loại bỏ sự
cố.
13. Tắt nguồn Power Supply.
Tắt nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station.
Tháo rời tất cả các dây nối và cáp.
1.5.

Kết luận

Trong bài thí nghiệm này chúng ta nhận thấy rằng các máy biến áp cỡ lớn (S
> 100kVA) thường được bảo vệ bằng rơ le bảo vệ và các máy cắt tự động. Ta cũng
biết được rằng các rơ le quá dòng được tăng cường cho hệ thống bảo vệ máy biến
áp để làm nhiệm vụ bảo vệ quá dòng. Và khi dòng điện chạy qua máy biến áp vượt
qua giá trị đặt của rơ le quá dòng trong khoảng thời gian đặt trước máy biến áp sẽ
được loại bỏ ra khỏi hệ thống. Chúng ta cũng nhận thấy rằng rơ le chống chạm đất
có thể bao gồm hệ thống bảo vệ quá dòng để tăng cường khả năng cắt nhanh và
tăng độ nhạy chống lại sự chống chạm đất bên phía sơ cấp máy biến áp.
2. Phối hợp bảo vệ máy biến áp điện lực ba pha
Mục tiêu:
- Lắp đặt được hệ thống phối hợp bảo vệ máy biến áp điện lực ba pha
- Kiểm tra/xác định được hư hỏng/ thay thế các linh kiện trong mạch.
2.1. Mục đích thí nghiệm
Bài thí nghiệm này giúp chúng ta có thể kết nối, điều chỉnh và kiểm tra hệ
thống bảo vệ máy biến áp ba pha.
2.2.Tóm tắt lý thuyết
Xác định cấp độ bảo vệ cho máy biến áp phụ thuộc vào giá trị và tầm quan
trọng của nó trong hệ thống điện. Ví dụ đối với máy biến áp cỡ nhỏ có thể sử dụng
cầu chì để bảo vệ, máy biến áp cỡ lớn thì phải dùng các thiết bị bảo vệ tốt hơn, tin
cậy hơn.
Bảo vệ so lệch và bảo vệ chạm đất thường được kết hợp với nhau khi bảo vệ
cho máy biến áp ba pha. Bảo vệ so lệch có thể bảo vệ cho các cuộn dây sơ cấp và
thứ cấp của máy biến áp. Bảo vệ chống chạm đất được dùng thêm khi có yêu cầu
cao về độ nhạy, thường là trong trường hợp trung tính của cuộn sao nối đất thông

116

qua điện trở nối đất. Hơn nữa bảo vệ quá dòng còn được sử dụng để bảo vệ dự trữ
trong trường hợp bảo vệ chính bị sự cố.
Một vấn đề phát sinh khi kết hợp bảo vệ so lệch và bảo vệ chống chạm đất.
Bên cuộn đấu sao của máy biến áp, trong bảo vệ so lệch cuộn thứ cấp của các máy
biến dòng cần được nối tam giác. Mặt khác trong bảo vệ chống chạm đất yêu cầu
cuộn thứ cấp của máy biến dòng phải nối song song. Đây chính là vấn đề mâu
thuẫn vì hai loại bảo vệ yêu cầu hai cách nối khác nhau.
Vấn đề này được giải quyết bằng cách sử dụng hai chế độ điều chỉnh biến
dòng bên cuộn nối sao của máy biến áp. Cách này rất đắt nhưng hoạt động của hai
loại bảo vệ được đảm bảo độc lập nhau. Một cách giải quyết khác là một chế độ
điều chỉnh trên biến dòng và dùng máy biến dòng phụ phía sao 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 6-5), (hình 6-6),(hình 6-7). Trong
mạch này máy biến áp được kết nối với nguồn có thể thay đổi cung cấp cho tải điện
trở cân bằng. Sơ đồ bảo vệ của máy biến áp bao gồm bảo vệ so lệch, bảo vệ chạm
đất và bảo vệ quá dòng. Khi bảo vệ so lệch, bảo vệ chạm đất hoặc bảo vệ quá dòng
tác động, máy biến áp được cắt ra khỏi nguồn làm việc.
Phần thứ ba, kiểm tra lại sơ đồ bảo vệ máy biến áp do các sự cố khác nhau
trong mạch đã được trình bày trước đó.
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 cáp và dây đai.
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, Three-Phase
Overcurrent Relay và AC/DC Voltage 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

117

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 MĐ 36-06-05, MĐ 36-06-06 và MĐ 36-06-07.
5. Đặt sẵn các thiết bị như sau:
Trên Faultable Transformers
Công tắc Transformer T1 Fault (FS1 đến FS3)…………....…0
Công tắc Transformer T2 Fault (FS1 đến FS3)………........…0
Trên Transmission Grid (A)
Công tắc S1 …………………………….…………… 0 (open)
Công tắc S2…………………………………..……….1 (close)
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
Công tắc FAULT DURATION…………………….0,3 – 30s
Chắc chắn các máy biến dòng được nối như hình MĐ 36-06-05, MĐ 36-0606 và MĐ 36-06-07, sau đó bật các công tắc CT1, CT2, CT3 trên Current
Transformers sang vị trí 0 (open).
6. Trên AC/DC Current Sensitive Relay được dùng để bảo vệ so lệch chỉnh
định giá trị đặt dòng điện và sai số lần lượt là 1A và 5%.
7. Chỉnh định giá trị đặt áp và sai số của AC/DC Voltage Sensitive Relay lần
lượt là 1V và 5%.
8. Điều chỉnh giá trị đặt dòng điện của Three-Phase Overcurrent Relay xấp xỉ
200% dòng đầy tải định mức của máy biến áp.
Đặt thời gian trì hoãn của Three-Phase Overcurrent Relay xấp xỉ 5s.

118

Hình 6-5. Sơ đồ kết nối thiết bị trên EMS Workstation (Phần I)
9.Chỉnh định giá trị dòng điện và sai số của AC/DC Current Sensitive Relay
được dùng làm rơ le chống chạm đất lần lượt là 100mA và 5%.
Kiểm tra hoạt động của hệ thống bảo vệ máy biến áp
10. Mở nguồn DC Power Supply của Protective Relaying Control Station.
Bật nguồn Power Supply và điều chỉnh núm điều chỉnh điện áp đến vị trí
100%. Tất cả các hệ thống bảo vệ phải làm việc ổn định.
11. 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 tín hiệu tác động trên AC/DC Current Sensitive Relay
được dùng để bảo vệ so lệch và bảo vệ quá dòng.

119

Miêu tả hiện tượng xảy ra
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Trên Faultable Transformers, bật công tắc sự cố FS1 về vị trí 0 để loại bỏ sự
cố.
12. 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 quá dòng.
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 điện áp và tín hiệu tác động trên AC/DC Voltage
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.