từ động hóa trong hệ thống điện dùng nguồn dự phòng

TỰ ĐỘNG HÓA
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

TS. Vũ Thị Anh Thơ
Đại học Điện Lực


MỤC ĐÍCH MÔN HỌC

2



Nhiệm vụ của Tự động hóa và Điều khiển Hệ thông Điện



Tự động đóng nguồn dự phòng



Tự động đóng trở lại nguồn điện



Tự động hòa đồng bộ



Tự động điều chỉnh điện áp và công suất phản kháng



Tự động giảm tải theo tần số



Tự động điều chỉnh tần số và công suất tác dụng trong HTĐ



Tổ chức hệ thống thông tin – Điều độ Hệ thống Điện


Chương I

Nhiệm vụ của Tự động hóa
và Điều khiển Hệ thống Điện

3


Đặc điểm của Điều khiển Hệ thống Điện



Hệ thống Điện: mang đặc điểm đặc thù của Hệ thống lớn

 Rộng lớn về lãnh thổ
 Phức tạp về câu trúc
 Đa mục tiêu

 Bất định về thông tin: Sản xuất, truyền tải, phân phối và sử dụng điện năng thay đổi theo thời gian thực
Sự thay đổi chế độ làm việc của một phần tử có thể ảnh hưởng đến các phần tử khác trong Hệ thống


Điều khiển Hệ thống Điện

 Các phần tử đa dạng và có liên hệ chặt chẽ với nhau  Điều khiển bằng cách phân cấp hệ thống thành các
hệ thống con: theo vùng lãnh thổ, theo cấp điện áp, theo nhiệm vụ điều khiển

 Việc điều khiển được thực hiện bởi các đơn vị Điều độ Hệ thống Điện

4


Nhiệm vụ Điều khiển Hệ thống Điện

1.

Bảo vệ các thiết bị điện cao áp quan trọng

2.

Điều khiển và liên động các khí cụ Đóng – Cắt

3.

Định vị sự cố - Ghi chép các thông số quá độ

4.

Hiển thị thông số, trạng thái vận hành và cảnh báo

 Thực hiện nhờ hệ thống thiết bị bảo vệ

5.

Kiểm tra đồng bộ và hòa đồng bộ

6.

Tự động đóng lại và khôi phục chế độ làm việc bình thường

7.

Cắt tải và điều khiển phụ tải

8.

Tự động điều chỉnh điện áp và công suất phản kháng

9.

Tự động điều chỉnh tần số và công suất tác dụng

10.

Thu thập và xử lý số liệu – Đưa ra các tác động điều khiển

 Thực hiện nhờ tập hợp các thiết bị tự động khác nhau

5


Các chức năng Tự động hóa trong Hệ thống Điện



Tự động đóng nguồn dự phòng



Tự động đóng trở lại nguồn điện



Tự động hòa đồng bộ



Tự động sa thải phụ tải theo tần sô



Tự động điều chỉnh tần số và công suất tác dụng



Tự động điều chỉnh điện áp và công suât phản kháng



Tự động chống sự cố trong Hệ thống Điện: Tự động chống mất ổn định Hệ thống, tự động chống dao
động điện…

6


Chương II

TỰ ĐỘNG ĐÓNG
NGUỒN DỰ PHÒNG (TĐD)

7


Tự động đóng nguồn dự phòng
1 – Khái niệm

 Đảm bảo cung cấp điện liên tục bằng cách đưa nguồn dự phòng vào làm việc thay thế khi nguồn làm việc bị cắt
ra do sự cố

-

Cấp điện từ một nguồn: Chi phi xây lăp nhỏ, phương

~

thức bảo vệ và vận hành đơn giản, dòng ngắn mạch
nhỏ. Độ tin cậy cung cấp điện thấp

-

Cấp điện từ nhiều nguồn: Đảm bảo độ tin cậy cung cấp điên.

~

A

B
MC1

MC3

Làm

Dự phòng

Dòng ngắn mạch lớn. Chi phí xây lắp và vận hành lớn



Nâng cao độ tin cậy cung cấp điện bằng thiết bị TĐD

Ứng dụng: Điện tự dùng NMĐ, lưới phân phối,…
Tỉ lệ thành tác động thành công: >90%

việc

MC2

8

C

MC4


Tự động đóng nguồn dự phòng
2 – Các yêu cầu đối với TĐD
Chỉ đóng máy cắt trên mạch dự phòng khi máy cắt trên mạch làm việc đã mở

~

Nguyên nhân mất điện ở phụ tải :

-

Mất nguồn cung cấp
Sự cố trên đường dây

~

N

A

B
MC1

MC3

Ngắn mạch trên TGC

N
Làm

Trường hợp sự cố đầu nguồn hoặc ngắn mạch trên AC

Dự phòng

việc

Bảo vệ Rơ le chỉ cắt MC1.
Nếu không cắt MC2 mà đóng MC4  Tăng cường dòng NM do
nguồn dự phòng cấp tới
MC2
N

Chỉ đóng MC4 sau khi đã mở MC2

9

C

MC4


Tự động đóng nguồn dự phòng
2 – Các yêu cầu đối với TĐD

~

~

N

A
TĐD chỉ được tác động một lần duy nhất

B
MC1

MC3

Trường hợp TĐD tác động không thành công

Sự cố duy trì trên TGC

N
Làm

Dự phòng

việc

Tác động lặp lại của TĐ D không có tác dụng, còn
làm hư hỏng thiết bị

MC2
N

10

C

MC4


Tự động đóng nguồn dự phòng
3 – Phân loại TĐD



Theo phần tử được trang bị TĐD
TĐD đường dây, TĐD máy biến áp, TĐD máy cắt phân đoạn,

~

TĐD tự dùng nhà máy điện

~
B

A



Theo chiều tác động

MC1

MC3

TĐD một chiều, TĐD hai chiều
TDD một chiều

Nếu TĐ D là hai chiều, bất cứ nguồn nào cũng là nguồn dự
phòng
TDD hai chiều



TĐD

Theo phương thức dự phòng

Dự phòng nguội
Dự phòng nóng

MC2

MC4

C

11


Tự động đóng nguồn dự phòng
4 – Nguyên tắc thực hiện TĐD



~

Khởi động TĐD

~

A

Khởi động bằng bảo vệ rơ le

B
MC3

MC1

Sử dụng bảo vệ rơ le của MBA để khởi động TĐD
Ngắn mạch trong MBA




BVRL làm việc đi cắt MC2

-

B1

Tiếp điểm phụ của MC2 được đóng lại đi khởi động

TĐD

B2

TĐD



TĐD làm việc đi đóng MC3 và MC4

MC2
BVRL

+

MC4

C

Ưu điểm: Đơn giản, không cần thêm bảo Rơ le
Nhược điểm: TĐD không làm việc khi mất điện từ đầu nguồn do không có dòng ngắn mạch qua bảo vệ Rơ
le của MBA
12


Tự động đóng nguồn dự phòng
4 – Nguyên tắc thực hiện TĐD



~

Khởi động TĐD

Khởi động bằng Rơ le kém áp

A

Thanh góp C bị mất điện vì lý do bất kỳ



Rơ le kém áp RU< tác động cấp nguồn cho RT



Sau một thời gian, RT đóng tiếp điểm cho tín hiệu mở MC 2



Tiếp điểm phụ của MC2 đóng



TĐD được khởi động, cho tín hiệu đi đóng MC 3, MC4



MBA B2 cung cấp điện cho TGC

~
B

MC1

MC3

-

B1

RT

RU<

BU

TĐD

MC2

+

C

Ưu điểm: TĐD tác động khi TGC mất điện vì bất kỳ lý do nào
Nhược điểm: BU thường được bảo vệ bằng cầu chì. TĐD có thể tác động nhầm khi dây cầu chì đứt

13

B2

MC4


Tự động đóng nguồn dự phòng
4 – Nguyên tắc thực hiện TĐD



Đề phòng TĐD làm việc nhầm khi đứt mạch cầu chì BU

BU thường được bảo vệ bằng cầu chì. TĐD có thể tác động nhầm
khi dây cầu chì đứt

+
Tới RT

Dùng 2 rơ le kém áp có tiếp điểm mắc nối tiếp

RU<

RU<

Nếu đường dây tải điện bị sự cố thì cả hai rơ le RU< đều tác
động

Khởi động TĐD

Nếu đứt một trong hai cầu chì mạch điện áp  Chỉ một Rơ le

BU

RU< tác động

TĐ D không làm việc
- Trường hợp đứt cả hai cầu chì ít xảy ra

14

CC

CC

C


Tự động đóng nguồn dự phòng
4 – Nguyên tắc thực hiện TĐD
Đề phòng TĐD làm việc vô ích khi nguồn dự phòng không có điện
Nguồn dự phòng không có điện  Tác động của TĐD là vô ích
 Kiểm tra điện áp nguồn dự phòng bằng Rơ le quá điện áp RU>
Tới
MC

MC4

MC2

_

+

C
RU<

RT

RU>

BU

2

BU1

BU1 tới

BU2 tới

RT
Nguồn dự phòng có điện  RU> đóng tiếp điểm cho phép

+

RU<

-

RU>

TĐD làm việc

TGC mất điện  RU< đóng tiếp điểm
 RT tác động cắt MC2  Khởi động TĐD đóng nguồn dự
phòng
15


Tự động đóng nguồn dự phòng
4 – Nguyên tắc thực hiện TĐD
Đề phòng TĐD tác động nhiều lần
Ban đầu, 2MC đóng. Tiếp điểm phụ 2MC 1, 2MC2 đóng, 2MC3 mở



Tiếp điểm RGT đóng (do 2MC2 đóng)



Cuộn đóng của 4MC không có điện (2MC3 mở)

Sử dụng rơ le trung gian – thời gian RGT có tiếp điểm
đóng nhanh – mở chậm để ngăn ngừa TĐD tác động
nhiều lần

TGC mất điện  2MC mở ra



Tiếp điểm phụ 2MC1, 2MC2 mở, 2MC3 đóng

Làm



Tiếp điểm RGT mở ra từ từ. Do tiếp điểm mở chậm nên mạch CĐ

việc

Dự
phòng

RGT

của 4MC có điện
_

(+)  2MC3 RGT  CĐ  (-)
 Mạch dự phòng được đưa vào làm việc

CĐ
4MC

2MC
_
1

+

+

2

3

Nếu ngắn mạch duy trì trên TGC  TĐD không thành công, tiếp điểm RGT đã mở hoàn toàn  TĐD không tác động lại lần
nữa
16


Tự động đóng nguồn dự phòng
5 – Các sơ đồ TĐD tiêu biểu
Sơ đồ TĐD đường dây
~

-

7MC

Bình thường: AC làm việc, BC dự phòng;

A

5MC

1MC

B

~
3MC

6MC

1MC, 2MC, 3MC đóng, 4MC mở

-

TG C mất điện  Các rơ le kém áp đóng
tiếp điểm.

-

+

RG
RT

LV

DP

-

Nguồn dự phòng có điện  Rơ le quá áp

_

đóng tiếp điểm

RU>

+

 Rơ le thời gian RT có điện, sau một thời gian

RU<

RGT

RU<

cấp nguồn cho RG. RG đóng tiếp điểm cấp

CC

1

2

3

2BU

-

CĐ
4MC

nguồn cho cuộn cắt, cắt 2MC.

2MC

1BU

+

+

C

-

Các tiếp điểm phụ của 2MC chuyển trạng thái. Cuộn đóng của 4MC có điện đi đóng 4MC đưa mạch dự phòng vào làm
việc. Do tiếp điểm của RGT đóng nhanh mở chậm nên TĐ D tác động một lần duy nhất.

17


Tự động đóng nguồn dự phòng
5 – Các sơ đồ TĐD tiêu biểu
A

~

Sơ đồ TĐD đường dây
Các giá trị đặt

7MC

5MC

1MC

Thời gian đóng chậm cho RT

B

~
3MC

6MC

N

t RT > t BV7 MC

+

t RT > t BV8MC,9MC

RG
RT

LV

DP

-

_
RU>

Thời gian mở chậm của RGT
tCĐ

tRL

+
tCC

tCĐ

RU<

RGT

RU<

Máy cắt 4MC

CC

1

2

3

2BU

-

CĐ
4MC

t

2MC

1BU

tRGT

+

-

+

Rơ le RGT
t

9MC

8MC

C

t RGT = t CD4MC + ∆t
∆t = 0.2 ÷ 0.3s
18

N

N


Tự động đóng nguồn dự phòng
5 – Các sơ đồ TĐD tiêu biểu
Sơ đồ TĐD đường dây

Rơ le kém áp RU<



A

~

Các giá trị đặt
7MC

5MC

1MC

B

~
3MC

6MC

Không đóng tiếp điểm khi ngắn mạch sau kháng hoặc
MBA

U kdRU <

U N min
≤
k at n U

+

RG
RT

LV

DP

-

_

UNmin:điện áp ngắn mạch nhỏ nhất khi NM sau

RU>

kháng hoặc MBA



+

Không tác động do sụt áp khi các động cơ tự khởi

RU<

RGT

RU<

động

CC

1

2

3

2BU

-

CĐ
4MC

2MC

1BU

+

-

+

C

U
≤
k at n U

UTKD: Điện áp tự khời động nhỏ nhất của các động
TKD
cơ

U kdRU <

N

19

N

Tự động đóng nguồn dự phòng
5 – Các sơ đồ TĐD tiêu biểu
Sơ đồ TĐD đường dây
~

Các giá trị đặt
Rơ le quá áp RU>

7MC

A

5MC

1MC

B

~
3MC

6MC

Không mở tiếp điểm khi đường dây dự phòng có điện

U lv min k v
U kdRU
=

Ulvmin
:Điên
áp
làm
việc nhỏ nhất
>
k at n U

+

RG
RT

LV

DP

-

_

Bảo vệ quá dòng cho 4MC: Không tác động khi các động

RU>

cơ trên TGC tự khởi động sau khi đóng nguồn dự phòng

+
RU<

RGT

RU<

CC

1

2

3

2BU

-

CĐ
4MC

2MC

ITKD: dòng tự khởi động của các động cơ trên TGC

I kdBV4MC = k at ITKD
k at = 1.3 ÷ 1.4

20

1BU

+

+

C


Tự động đóng nguồn dự phòng
5 – Các sơ đồ TĐD tiêu biểu
Sơ đồ TĐD máy biến áp

2BU

Dự trữ
Làm việc
CĐ
1MC

3MC

+
-

CC

_

+

+

RU>

+

4RG

7RG

_
+

1B
3RT

2B

_

+

1RU<

2RU<

CC
1

1BU

2

3

CĐ
4MC

2MC

-

21

_

6RGT

Từ bảo vệ 1B

+

+

-

C


Tự động đóng nguồn dự phòng
5 – Các sơ đồ TĐD tiêu biểu

Sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn

+

+

1MC

3MC

1B

RGT

2B
+

CC

1

+2 3

4
1

2 3

CC

4

4MC

2MC
PĐI

+
+

-

5MC

22

-

PĐII


2BU

Dự trữ
Làm việc
CĐ
1MC

3MC

+
-

CC

_

+

+

RU>

+

4RG

7RG

_
+

1B
3RT

2B

_

+

1RU<

2RU<

CC
1

1BU

2

3

CĐ
4MC

2MC

-

23

_

6RGT

Từ bảo vệ 1B

+

+

-

C