bảo vệ máy biến áp trong hệ thống điện

BẢO VỆ RƠ LE
VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

TS. VU Thi Anh Tho
Khoa Kỹ Thuật Điện
Đại học Điện lực


Phần I
Bảo vệ rơ le
trong hệ thống điện

TS. Vũ Thị Anh Thơ
2


Chương V

BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP
VÀ MÁY BIẾN ÁP TỰ NGẪU

TS. Vũ Thị Anh Thơ
3


V.1 Các sự cố, hư hỏng ở MBA
Các bảo vệ thường dùng



Vai trò của MBA trong HTĐ:

 Tăng, giảm điện áp và liên kết hệ thống điện  Có vai trò quan trọng
 Yêu cầu: Loại trừ tất cả các hư hỏng sự cố xảy ra đối với MBA


Sự cố, hư hỏng đối với MBA: bao gồm sự cố bên trong và bên ngoài



Sự cố bên trong

 Chạm chập giữa các vòng dây
 Ngắn mạch giữa các cuộn dây
 Chạm đất (vỏ) và ngắn mạch chạm đất
 Hỏng bộ chuyển đổi đầu phân áp
 Thùng dầu bị thủng hoặc rò dầu

TS. Vũ Thị Anh Thơ
4


V.I Các sự cố - hư hỏng ở MBA
Các bảo vệ thường dùng



Sự cố bên ngoài

 Ngắn mạch nhiều pha trong hệ thống

 Ngắn mạch một pha trong hệ thống


Chế độ làm việc không bình thường

 Quá tải
 Quá bão hoà mạch từ

TS. Vũ Thị Anh Thơ
5


V.I Các sự cố - hư hỏng ở MBA
Các bảo vệ thường dùng

Tuỳ theo công suất của máy biến áp, vị trí và vai trò của máy biến áp trong hệ thống mà lựa chọn phương thức
bảo vệ phù hợp

Loại hư hỏng

Loại bảo vệ
So lệch hãm ( bảo vệ chính )

Ngắn mạch một pha hoặc nhiều pha chạm
đất

Khoảng cách ( bảo vệ dự phòng )
Quá dòng có thời gian ( chính hoặc dự phòng tuỳ theo công suất )
Quá dòng thứ tự không

Chạm chập các vòng dây, thùng dầu thủng

Rơle khí ( BUCHHOLZ )

hoặc bị rò dầu

Quá tải

Quá dòng điện
Hình ảnh nhiệt

Quá bão hoà mạch từ

Chống quá bão hoà

TS. Vũ Thị Anh Thơ
6


V. Bảo vệ MBA và MBA tự ngẫu

V.2 BẢO VỆ SO LỆCH
MÁY BIẾN ÁP




Các điểm cần chú ý khi bảo vệ so lệch MBA
Bảo vệ so lệch cho MBA hai cuộn dây
Bảo vệ so lệch cho MBA ba cuộn dây

TS. Vũ Thị Anh Thơ
7


V.2.1 Các điểm cần chú ý khi thực hiện bảo vệ so lệch cho MBA



MBA biến đổi dòng điện cả về biên độ và góc pha



Dòng điện sơ cấp ở hai (hoặc nhiều) phía của máy biến áp khác nhau

 về trị số (theo tỷ số biến giữa các điện áp các pha)
 về góc pha (theo tổ đấu dây: YN, YO; YN, D11; Y, D5 vv…)


Cần cân bằng dòng điện thứ cấp ở các phía của bảo vệ so lệch trong chế độ làm việc bình thường, để
các dòng điện đưa vào so sánh trong rơle so lệch có trị số gần bằng nhau bằng cách sử dụng biến dòng
trung gian BIG



Dòng điện từ hoá của máy biến áp tạo nên dòng điện không cân bằng chạy qua rơle. Trị số quá độ của
dòng điện không cân bằng lớn khi chế độ đóng máy biến áp không tải hoặc cắt ngắn mạch ngoài  sử
dụng bảo vệ so lệch có hãm bằng dòng điện từ hoá của máy biến áp.

TS. Vũ Thị Anh Thơ

8


V.2.1 Các điểm cần chú ý khi thực hiện bảo vệ so lệch cho MBA

Cân bằng pha cho bảo vệ so lêch MBA

Chú ý: Đối với rơ le số, việc cân bằng pha được thực hiện tự động và không cần qua BIG

TS. Vũ Thị Anh Thơ
9


V.2.2 Bảo vệ so lệch MBA hai cuộn dây



Phân tích sóng hài của dòng so lệch :

 Dòng điện từ hoá xung kích chứa phần lớn hài bậc hai (khoảng 70% so với hài cơ bản)
 Trị số cực đại của dòng từ hóa xung kích khoảng 30% trị số của dòng sự cố.
 Sử dụng hãm bổ sung bằng hài bậc hai (f 2 = 100Hz) của dòng điện quá độ đưa vào bảo vệ so lệch cho máy
biến áp

TS. Vũ Thị Anh Thơ
10


V.2.2 Bảo vệ so lệch MBA hai cuộn dây

Các biến dòng phụ:

 BILV : lấy dòng điện làm việc (hay dòng điện so lệch ISL)
 BIH : lấy dòng điện hãm (IH)
 BIL : lọc hài bậc hai trong dòng điện so lệch đưa vào hãm bổ sung trong bộ so sánh pha.
TS. Vũ Thị Anh Thơ
11


V.2.3 Bảo vệ so lệch MBA ba cuộn dây

ISL = IT1 − ( IT 2 + IT3 )
I H1 = I T1 + IT 2
I H2 = IT3
I H = K H ( I H1 + I H 2

)

TS. Vũ Thị Anh Thơ
12


V. Bảo vệ MBA và MBA tự ngẫu

V.3 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN

TS. Vũ Thị Anh Thơ
13

V.3 Bảo vệ quá dòng điện



Bảo vệ quá dòng điện có thời gian dùng làm bảo vệ chính cho máy biến áp công suất bé; làm bảo vệ dự
phòng cho máy biến áp có công suất trung bình và lớn; chống ngắn mạch bên trong và bên ngoài máy
biến áp.



MBA 2 cuộn dây dùng một bộ bảo vệ đặt ở phía nguồn cung cấp. MBA nhiều cuộn dây mỗi phía đặt một
bộ.



Dòng điện khởi động chọn theo dòng điện danh định MBA có xét đến khả năng quá tải. Thời gian làm
việc chọn theo nguyên tắc bậc thang, phối hợp với thời gian làm việc của các bảo vệ lân cận trong hệ
thống.



Nếu máy biến áp nhiều cuộn dây nối với nguồn từ nhiều phía thì cần đặt bộ phân định hướng công suất
ở phía nối với nguồn có thời gian tác động bé hơn.

TS. Vũ Thị Anh Thơ
14


V. Bảo vệ MBA và MBA tự ngẫu

V.4 BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
CHO MBA

TS. Vũ Thị Anh Thơ
15


V.4 Bảo vệ khoảng cách cho MBA



Bảo vệ khoảng cách được sử dụng làm bảo vệ dự phòng cho MBA công suất lớn (>100MVA)



Bảo vệ khoảng cách được đặt ở cả 2 phía của máy biến áp với 3 vùng tác động về phía trước (hướng
thuận) và một vùng tác động về phía sau (hướng nghịch).



Bảo vệ khoảng cách ở hai phía của máy biến áp làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ so lệch của máy
biến áp và cho các bảo vệ chính đặt ở thanh góp và các đường dây lân cận với máy biến áp.

TS. Vũ Thị Anh Thơ
16


V.4 Bảo vệ khoảng cách cho MBA



Vùng thứ nhất:

I
Z kđ = 0,7XB

I
t = (0,4 ÷ 0,5)s

XB: điện kháng của MBA
II
II I
Z kđ = 1,3XB t = t + Δt; Δt = (0,3 ÷ 0,5) s



Vùng thứ hai:



Vùng thứ ba: phối hợp với vùng thứ hai của các bảo vệ khoảng cách RZD1 và RZD2 đặt ở các đường dây D1 và D2 lân cận
với máy biến áp.

TS. Vũ Thị Anh Thơ
17


V. Bảo vệ MBA và MBA tự ngẫu

V.5 BẢO VỆ BẰNG RƠ LE KHÍ BUCHHOLZ

TS. Vũ Thị Anh Thơ
18


V.5 Bảo vệ bằng Rơ le khí Buchholz



MBA có cuộn dây ngâm dầu: hư hỏng bên trong thùng MBA làm cho dầu bốc hơi và chuyển động.

 Sư dụng Rơ le khí để bảo vệ các sự cố bên trong

-

MBA công suất dưới 5MVA: bảo vệ bằng
rơ le khí có một cấp tác động

-

MBA công suất trên 5MVA: bảo vệ rơ le
khí có 2 cấp tác động

TS. Vũ Thị Anh Thơ
19


V.5 Bảo vệ bằng Rơ le khí Buchholz

Rơ le khí đặt trên đoạn ống nối từ thùng dầu đến bình dãn dầu

MBA.
Cấu trúc: 2 phao kim loại mang bầu thuỷ tinh con có tiếp điểm
thuỷ ngân hoặc tiếp điểm từ.
Chế độ làm việc bình thường: các phao nổi lơ lửng trong dầu,
tiếp điểm rơ le hở.
Khi quá tải, khí bốc ra yếu, khí tập trung lên phía trên của bình
rơ le đẩy phao số 1 xuống, rơ le gửi tín hiệu cấp 1 cảnh báo.

Khi ngắn mạch, khí bốc ra mạnh, luồng dầu vận chuyển từ thùng lên bình dãn dầu xô phao thứ 2 chìm xuống
gửi tín hiệu đi cắt máy biến áp.
Có thể tác động khi mức dầu trong bình rơle hạ thấp do dầu bị rò hoặc thùng biến áp bị thủng.

TS. Vũ Thị Anh Thơ
20


V.5 Bảo vệ bằng Rơ le khí Buchholz

Yêu cầu:



o
o
Ống dẫn nghiêng so với mặt phẳng ngang khoảng 2 ÷ 5 đối với rơ le khí có một phao và từ 3 đến 7 đối với rơle có 2 phao
để rơ le dễ dàng tác động



Chiều dài của đoạn ống từ thùng dầu đến rơ le phải lớn hơn 5 lần đường kính của nó và từ rơ le đến bình dãn dầu phải lớn

hơn 3 lần.

Đánh giá:



Làm việc khá tin cậy chống tất cả các loại sự cố bên trong thùng dầu



Có một số trường hợp tác động sai do ảnh hưởng của chấn động cơ học lên máy biến áp: động đất, cháy nổ gần nơi đặt
máy biến áp



Đối với máy biến áp lớn bộ điều chỉnh điện áp dưới tải thường được đặt trong thùng dầu riêng và người ta dùng
một bộ rơ le khí riêng để bảo vệ cho bộ điều áp dưới tải.

TS. Vũ Thị Anh Thơ
21


V.6 Bảo vệ chống chạm đất cho MBA

V.6 BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT
CHO MBA

TS. Vũ Thị Anh Thơ
22

V.6 Bảo vệ chống chạm đất cho MBA



Bảo vệ quá dòng TTK

TS. Vũ Thị Anh Thơ
23


V.6 Bảo vệ chống chạm đất cho MBA



Bảo vệ so lệch TTK

TS. Vũ Thị Anh Thơ
24


V. Bảo vệ MBA và MBA tự ngẫu

V.6 BẢO VỆ QUÁ NHIỆT
CHO MBA

TS. Vũ Thị Anh Thơ
25