chuong 9 bảo vệ máy biến áp

CHƯƠNG 9
BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP


I. CÁC SỰ CỐ VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC
KHÔNG BÌNH THƯỜNG CỦA MBA
1. Sự cố bên ngoài MBA.
Các sự cố bên ngoài nguy hiểm đến MBA như: MBA quá tải, quá điện áp, tần
số thấp, NM ngoài…
Nếu là sự cố ngoài MBA cần phải cách ly sự cố trong thời gian cho phép.
Thường dùng BVDĐ làm BV dự trữ, rơle nhiệt để phát hiện quá tải và báo động
2. Sự cố bên trong MBA.
Bao gồm sự cố trực tiếp và gián tiếp.
Sự cố gián tiếp diễn ra từ từ (quá nhiệt, quá từ, áp suất dầu thay đổi). Không
đòi hỏi tác động nhanh nhưng cũng phải cách ly sự cố khỏi MBA
Sự cố trực tiếp là NM trong các cuộn dây, hư hỏng cách điện làm thay đổi
đột ngột các thông số điện. Yêu cầu phải cách ly tức thời MBA khỏi sự cố


a. chạm đất một pha cuộn dây nối
Is sao

IN

Is

INI0

Cuộn sao MBA có trung tính nối đất
qua tổng trở:

100

Dòng chạm IN

50

Dòng điện chạm đất một pha phía
nối sao phụ thuộc vào tổng trở nối
đất và tỷ lệ với khoảng cách từ điểm
N đến điểm trung tính

Dòng sơ cấp
IS

0

50

100


a. chạm đất một pha cuộn dây nối
Is sao

IN

Is

INI0
20

Cuộn sao MBA có trung tính nối
đất trực tiếp:
Dòng điện chạm đất một pha phụ
thuộc vào kháng trở MBA và thay
đổi khá phức tạp theo vị trí điểm
chạm

15
10

Dòng chạm IN

5
0

Dòng sơ cấp
IS

50

100


b. sự cố bên trong cuộn tam giác MBA
Việc tính toán IN rất phức tạp. Biên độ IN << so với chạm cuộn sao và
phụ thuộc vào cách đấu trung tính. Nếu NM tại trung điểm cuôn dây tam
giác thì INc. NM giữa các pha trong MBA 3 pha
Rất hiếm xảy ra trong MBA.

Nếu có thì IN rất lớn so với dòng 100
chạm đất 1 pha.
d. Chạm giữa vòng dây trong
MBA.
Chiếm 70% đến 80% sự cố.
Dòng NM nối tắt rất lớn
nhưng dòng ở đầu cực MBA
rất nhỏ do tỷ số MBA như
sau.

60

20
0

Dòng chạm IN

Dòng sơ cấp
IS

5

15

25


I. CÁC SỰ CỐ VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC
KHÔNG BÌNH THƯỜNG CỦA MBA
3. Dòng điện từ hoá (Ith) nhảy vọt khi đóng MBA không tải.

Là dòng xuất hiện khi đóng MBA không tải, có giá trị lớn nhưng không phải
INM. Yêu cầu BV không tác động đối với Ith.
Dạng sóng của Ith MBA có chứa một tỷ lệ hoạ tần tăng khi mật độ từ thông
đỉnh tăng tới bão hoà. Phân tích dạng sóng từ hoá có tỷ lệ hoạ tần như sau:
-Hoạ tần cơ bản 100%.
-Hoạ tần bậc 2: 63%.
-Hoạ tần bậc 3: 27%.
-Hoạ tần bậc 4: 5%.
-Hoạ tần bậc 5: 4%
Như vậy hoạ tần bậc 2 chiếm đa số và dựa vào phân tích này có thể thiết kế BV
tác động tránh dòng từ hoá khi đóng MBA không tải.


II. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ TRỰC TIẾP
BÊN TRONG MBA

CC

1. Bảo Vệ Quá Dòng Điện
1.1 Cầu Chì
MBA phân phối nhỏ thường được bảo vệ chỉ bằng cầu chì.
Cầu chì là phần tử bảo vệ quá dòng điện và chịu được dòng điện làm việc cực
đại của MBA.
Cầu chì không được đứt trong thời gian quá tải ngắn như động cơ khởi động,
dòng từ hoá nhảy vọt khi đóng MBA không tải..
1.2 Rơle dòng điện
MBA lớn hơn 100KVA có trang bị MC thường dùng BV theo nguyên tắc quá
dòng điện.
Đôi khi bảo vệ cắt nhanh có thể được thêm vào và có trị số đặt sao cho
không tác động khi NM phía thứ cấp MBA. BV sẽ cắt nhanh khi NB đầu cực

của MBA
BVDĐ là BV chính cho MBA nhỏ và là BV dự trữ cho MBA lớn


II. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ TRỰC TIẾP
BÊN TRONG MBA
2. Bảo Vệ So Lệch MBA Hai Cuộn Dây.
MBA >1MW thường dùng BVSL làm BV chính

2.1 Chọn BI
Iđm sơ cấp và thứ cấp MBA 2 cuộn dây phụ thuộc vào SđmMBA và tỷ lệ nghịch
với Uđm.
MBA 3 cuộn dây có Iđm phụ thuộc vào công suất cuộn dây tương ứng.
BI được chọn sao cho Iđm phía sơ cấp ≥ Iđm của cuộn dây MBA mà nó được
đặt


2.2 Sơ Đồ Nối Dây BI
Nếu các sơ đồ đấu nối MBA có sự lệch pha dòng điện giữa hai phía cuộn dây sơ
cấp và thứ cấp thì; sơ đồ nối BI phải được chọn phù hợp với việc bù lại góc lệch
pha giữa các dòng điện dây của MBA

Cuộn hãm
87

Cuộn làm việc
Cuộn hãm
87

Sơ đồ bảo vệ so lệch

MBA hai cuộn dây

Cuộn làm việc
Cuộn hãm
87

Cuộn làm việc


2.3 độ dốc của đặc tính rơle so lệch hãm
Để khắc phụ Ikcb trong rơle SL thường dùng rơle SL có tác động hãm.
Độ dốc của đặc tính hãm có thể thay đổi để phù hợp với Ikcb.
Rơle có đặc tính hãm với độ dốc phần trăm là 50% nghĩa là dòng cuộn làm
việc phải ≥ 50% dòng cuộn hãm thì nó mới tác động
Các yếu tố ảnh hưởng đến Ikcb trong BVSL hãm khi NM ngoài là:
- Đầu phân áp MBA.
- Sự khác nhau giữa tỷ số MBA, tỷ số BI, nấc chỉnh rơle.
- Sai số khác nhau giữa các BI các phía MBA.
Để chọn độ dốc đặc tuyến hãm, đánh giá Ikcbmax khi NM ngoài dựa vào:
- Sai số giữa dòng BI và nấc chỉnh rơle là một nửa khác nhau giữa hai nấc
chỉnh rơle (%)
- Sự sai số giữa các BI (%) được tính khi có NM lớn nhất cho sai số nhiều
nhất.
- Nấc chỉnh đầu phân áp MBA k% làm thay đổi tỷ số MBA 2k%, chọn tỷ số
BI và nấc chỉnh rơle để cân bằng dòng tải điểm giữa đầu phân áp lúc đó sai
số max là k%


II. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ TRỰC TIẾP
BÊN TRONG MBA

3. Bảo Vệ So Lệch MBA Ba Cuộn Dây.
MBA 3 cuộn dây chỉ được cấp nguồn từ 1 phía, 2 phía kia cung cấp tải có các
cấp U khác nhau. Rơle SL được dùng như đối với MBA 2 cuộn dây.
Tổng dòng thứ cấp phía tải 2BI cân bằng với dòng thứ cấp phía nguồn


II. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ TRỰC TIẾP
BÊN TRONG MBA
3. Bảo Vệ So Lệch MBA Ba Cuộn Dây.
Khi MBA có hơn một nguồn cung cấp, rơle SL dùng 2 cuộn hãm riêng biệt

Cuộn hãm

Cuộn làm việc


II. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ TRỰC TIẾP
BÊN TRONG MBA
4. Máy Biến Dòng Phụ Cho BV So Lệch

Rơle phát
hiện chạm đất
Máy biến
dòng phụ

Rơle so lệch

BI phụ dùng để bù lệch pha, để hiệu chỉnh Ikcb vào rơle do các đầu phân áp do khác
tỷ số biến đổi giữa MBA và BI chính. Đối với MBA 2 cuộn dây, BI phụ được chọn
theo theo điều kiện phối hợp dòng phụ tải lớn nhất của MBA.

II. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ TRỰC TIẾP
BÊN TRONG MBA
5. BV So Lệch khi có dòng từ hoá nhảy vọt
Khi đóng MBA không tải, dòng từ hóa (Ith) nhảy vọt xuất hiện phía nguồn. để
tránh tác động nhầm cần có các phương pháp sau:
-Tác động chậm: Ith là dòng quá độ, tắt nhanh nên có thể tránh bằng cách cho
rơle tác động chậm.
-Hãm hoạ tần: Ith chỉ xuất hiện ở cuộn sơ cấp MBA, BVSL từng phần bên
trong MBA. Thành phần hoạ tần của Ith khác nhiều so với INM. nhờ các đặc
điểm này mà phân biệt được Ith và INM và cho tác động đúng.
Ví dụ: Hoạ tần bậc 3 và bội số của nó không xuất hiện ở đầu ra BI khi nó
chạy vòng trong cuộn ∆ của MBA và ∆ của BI. Hoặc hoạ tần bậc 2 xuất hiện
trong dòng từ hoá nhiều hơn so với trong dòng chạm


II. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ TRỰC TIẾP
BÊN TRONG MBA
6. BV So Lệch dùng rơle dòng điện
Có thể dùng RI để BV MBA công suất nhỏ, BV dự trữ và BV quá tải.
Dòng điện được chọn phải lớn hơn Ikcb khi đầy tải.
7. BV chống chạm đất cuộn dây MBA
Có thể được thực hiện bằng rơle so lệch hoặc rơle quá dòng điện. Phương
án được chọn lựa tuỳ thuộc vào loại, cỡ, tổ đấu dây MBA.
BV quá dòng thường không đủ nhạy để BV hết cuộn dây nối sao, nhất là
trường hợp dây trung tính cuộn Y nối đất qua tổng trở. để tăng độ nhạy có
thể dùng rơle so lệch cuộn dây nối Y MBA.
Nếu cuộn sao MBA nối đất qua tổng trở cao thì rơle so lệch chống chạm
đất 87N có thể không đủ độ nhạy tác động, khi đó có thể thay thế bằng rơle

phát hiện chạm đất tổng trở cao 64N


II. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ TRỰC TIẾP
BÊN TRONG MBA
8. BV các MBA làm việc song song
Để tiết kiệm MC. Trong một
số trường hợp MBA làm việc
song song có cùng chung MC.
Để BV kiểu này, mỗi MBA
được BVSL riêng biệt và một
bộ BVSL chung cùng đi mở
hai MC ở hai đầu trạm.
Nếu chỉ dùng một bộ BV
chung cho hai MBA thì độ
nhạy giảm đi một nửa vì Iđm
của BI trong trường hợp BV
chung lớn gấp hai lần BV
riêng

Y
∆

LV

H
H

Y
∆

LV

H
H

LV

H
H


II. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ TRỰC TIẾP
BÊN TRONG MBA
9. BV các MBA tự ngẫu
Bảo vệ chính MBA tự ngẫu cũng là bảo vệ so lệch. Bảo vệ dựa trên cơ sở định
luật Kirchoff, đó là tổng vectơ dòng điện vào ra các nhánh của đối tượng bảo
vệ bằng không (ngoại trừ trường hợp sự số).
BV chống chạm đất bên trong MBA tự
ngẫu
BV chống NM nhiều pha và một pha
bên trong MBA tự ngẫu
Dùng rơle tổng trở cao tác động nhanh
không hãm. Có độ nhạy cao, tác động
nhanh và không bị ảnh hưởng bởi đầu
phân áp hay dòng từ hoá nhảy vọt. Tuy
nhiên không phát hiện chạm giữa các
vòng dây

II. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ TRỰC TIẾP
BÊN TRONG MBA
10. Kết hợp BVSL và BV chạm đất cuộn dây MBA
Có thể kết hợp BVSL thứ tự không
cuộn dây MBA với BVSL dọc
100
MBA.
Nếu trung tính cuộn Y nối đất qua
điện trở, hệ thống BVSL dọc có trị
số đặt 20% sẽ phát hiện chạm chỉ
42% cuộn dây tính từ đầu đường
dây.

Iđm (%)

BV chạm đất

50

Yêu cầu sơ đồ của 2 bộ BI cho hai
hệ thống so lệch khác nhau:
-BI của BVSL thứ tự không nối Y.
-BI của BVSL dọc nối ∆ ở phía
cuộn dây Y của MBA.

BV so lệch

0
100

50

0
% cuộn dây
được BV


II. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ TRỰC TIẾP
BÊN TRONG MBA
11. BV MBA nối đất
Nhiệm vụ của MBA nối đất là cung cấp một điểm nối đất cho hệ thống mà
các máy điện có cuộn dây nối ∆.
Thông thường MBA nối đất kết nối với hệ thống được đặt gần MBA công
suất và nằm trong vùng BV của MBA này..
Trong trường hợp MBA nối đất nằm riêng biệt cần phải được BV riêng.


III. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ GIÁN TIẾP
BÊN TRONG MBA
3.1. Bảo vệ quá nhiệt
Bình thường MBA làm
việc ở nhiệt độ dưới
950C.
Bộ phận cảm ứng nhiệt
độ sẽ đánh giá mức độ
quá tải của MBA
Phần tử cảm ứng nhiệt sẽ
phản ánh nhiệt độ của
cuộn dây MBA trong tất cả
các trường hợp.

Bộ đo lường nhiệt độ MBA


III. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ GIÁN TIẾP
BÊN TRONG MBA
3.2 Rơle hơi Buchholz
Phát hiện sự cố nhỏ mới bắt đầu mà có thể trở thành nguy hiểm sau này. Khi sự
cố xảy ra từ từ sinh ra nhiệt độ làm ảnh hưởng cách điện, sinh khí gaz dễ cháy.
Hoạt động của rơle này là phát hiện khí gaz và báo động khi lượng khí đủ lớn.
Phân tích khí gaz trong rơle có thể cho biết tình trạng quá nhiệt của MBA


III. BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ GIÁN TIẾP
BÊN TRONG MBA
3.3 Bộ phận giảm áp suất dầu
Được gắn ở MBA, nó là một đĩa đặt ở một ống xả, khi có sự cố lớn, áp suất
dầu tăng mạnh làm bật tung đĩa, do đó dầu xả ra ngoài nhanh chóng, tránh cháy
nổ.
Nguyên tắc này thường được áp dụng cho MBA > 2MVA, và cũng có thể áp
dụng cho MBA phân phối lớn hơn 200KVA.
3.4 Rơle phát hiện tốc độ tăng áp suất dầu
Rơle này có thể phát
hiện tốc độ tăng của áp
suất nên làm việc nhanh
hơn rơle áp suất, nó chỉ
phát hiện trị số áp suất
lúc sự cố