ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN Khảo sát thực tế hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN Khảo sát thực tế hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV, thuyết minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp, bộ điều khiển lập trình hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp,hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, điện năng là một phần thiết yếu trong sản xuất công nghiệp cũng như trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày của con người. Để đảm bảo sản lượng và chất lượng điện năng cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định trong toàn hệ thống; cần phải sử dụng một cách rộng rãi và có hiệu quả những phương tiện bảo vệ,thông tin ,đo lường ,điều khiển và điều chỉnh tự động trong hệ thống điện.
Trong số các phương tiện này, rơle và thiết bị bảo vệ bằng rơle đóng một vai trò hết sức quan trọng. Trong quá trình vận hành hệ thống điện, không phải lúc nào hệ thống cũng hoạt động ổn định, thực tế chúng ta luôn gặp tình trạng làm việc không bình thường hoặc sự cố như ngắn mạch, quá tải v.v. . mà nguyên nhân có thể do chủ quan hoặc khách quan. Hệ thống Rơle sẽ phát hiện và tự động bảo vệ các sự cố ,tình trạng làm việc bất thường của hệ thống ,để từ đó con người có biện pháp xử lý kịp thời.
Hiện nay dưới sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thiết bị bảo vệ rơle ngày càng hiện đại, nhiều chức năng và tác động chính xác hơn. Ở nước ta ngày nay, xu hướng sử dụng rơle không tiếp điểm để dần thay thế cho các rơle điện cơ dùng tiếp điểm đã quá cũ kỷ, hoạt động không an toàn và thiếu chính xác .
Đề tài “ Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc “ nhằm mục đích tìm hiểu và giới thiệu một số thiết bị về rơle bảo vệ kỹ thuật số mà hiện nay đang sử dụng rộng rãi trong hệ thống cung cấp điện.
Đề tài gồm có 2 phần :
- Phần 1 : Tổng quan về rơle .
Trong phần này gồm có 2 chương giới thiệu nguyên lý bảo vệ của một số loại rơle cơ bản và các chỉ danh vận hành của thiết bị bảo vệ rơle thông dụng hiện đang được sử dụng trong hệ thống điện ở Việt Nam.
- Phần 2 : Khảo sát thực tế hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV
Thủ Đức Bắc.
Phần này gồm 2 chương :
+ Chương I : Giới thiệu các thiết bị nhất thứ của trạm 110/15KV Thủ Đức Bắc.
+ Chương II : Hệ thống rơle bảo vệ của trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc.
...........................................................
Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm nghiên cứu đã được sự hướng dẫn tận tình
của cô , nghiên cứu các tài liệu liên quan cũng như đi tìm hiểu thực tế tại
trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc. Tuy nhiên, do thời gian thực hiện đề tài có hạn cũng như kiến thức kinh nghiệm về lĩnh vực bảo vệ rơle trong hệ thống điện chưa nhiều, nên tập đồ án tốt nghiệp này sẽ có những sai sót là điều không thể tránh được. Nhóm nghiên cứu rất mong được sự nhận xét và đóng góp của quí Thầy Cô.
MỤC LỤC
Lời nói đầu Trang
Phần giới thiệu 1
Phần nội dung :
Phần 1 : TỔNG QUAN VỀ RƠLE BẢO VỆ
Chương 1 : Khái niệm về rơle bảo vệ 5
Chương 2 : Nguyên lý hoạt động của các loại rơle bảo vệ
trong trạm biến áp 8
Phần 2 : KHẢO SÁT THỰC TẾ HỆ THỐNG RƠLE
BẢO VỆ TRONG TRẠM 110/15KV THỦ ĐỨC BẮC
Chương 1 : Giới thiệu trạm Thủ Đức Bắc 27
Chương 2 : Giới thiệu thiết bị nhất thứ
- Máy biến áp lực 28
- Máy cắt 29
- Cầu dao cách ly 31
- Máy biến dòng điện 32
- Máy biến điện áp 32
Chương 3 : Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ trạm biến điện
110/15KV Thủ Đức Bắc
- Sơ đồ nhất thứ 33
-
Sơ đồ hệ thống rơle bảo vệ nhất thứ
- Sơ đồ và kết lưới hệ thống 33
- Phân tích sơ đồ 35
-
Khảo sát rơle bảo vệ đường dây
- Bảo vệ đường dây phía 110KV 40
- Bảo vệ đường dây phía 15KV 52
-
Khảo sát rơle bảo vệ máy biến thế
- Rơle tác động có dòng điện 55
- Rơle tác động không có dòng điện 82
-
Các rơle bảo vệ khác
- Rơle sa thải phụ tải 86
- Rơle khóa trung gian 90
Phần 3 : KẾT LUẬN 92
Tài liệu tham khảo 93
Phụ lục 94
**
TRƯỜNG ĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
KHOA : ĐIỆN - ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN : ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
- Họ và tên :
- Lớp :
- Khóa :
- Ngành : Điện khí hóa và cung cấp điện
- Đề tài :
KHẢO SÁT HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ
TRẠM BIẾN ÁP 110/15KV THỦ ĐỨC BẮC
- Số liệu ban đầu :
Số liệu thực tế tại trạm Thủ Đức Bắc .
3. Nội dung phần thuyết minh :
+ Tổng quan về rơle.
+ Giới thiệu thiết bị nhất thứ của trạm.
+ Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ trạm.
4. Phần bản vẽ :
5. Giáo viên hướng dẫn : (Ký và ghi rõ họ tên )
DẪN NHẬP
- ĐẶT VẤN ĐỀ :
Ngày nay, hầu như hoạt động của con người trong mọi lĩnh vực đều không thể tách khỏi nguồn năng lượng điện . Ở nước ta, điện năng hầu hết được sản xuất ở những nhà máy nhiệt điện , thủy điện có công suất lớn như : Thủy điện Hòa Bình , thủy điện Đa Nhim , thủy điện Trị An , nhiệt điện Phú Mỹ , nhiệt điện Phả Lại ...
Các nhà máy thủy điện thì được xây dựng ở những vùng có vị trí địa lý thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy thủy điện , còn các nhà máy nhiệt điện thì được xây dựng ở những nơi gần nguồn nhiên liệu, nhưng hộ tiêu thụ thì không chỉ là những hộ ở xung quanh nhà máy.Vấn đề đặt ra là làm sao truyền tải được điện năng từ các nhà máy điện đến các hộ tiêu thụ một cách liên tục, an toàn và kinh tế nhất.
Để đảm bảo sản lượng và chất lượng điện năng cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định trong toàn hệ thống cần phải sử dụng một cách rộng rãi và có hiệu lực những phương tiện bảo vệ , thông tin , đo lường, điều khiển và điều chỉnh tự động trong hệ thống. Trong số các phương tiện này rơle và thiết bị bảo vệ bằng rơle đóng một vai trò hết sức quan trọng.
Cùng với sự phát triển kỹ thuật điện nói chung và các hệ thống điện lực nói riêng, kỹ thuật bảo vệ rơle trong mấy mươi năm gần đây đã có những biến đổi và tiến bộ rất to lớn. Những thành tựu của kỹ thuật bảo vệ rơle hiện đại cho phép chế tạo những loại bảo vệ phức tạp với những đặc tính kỹ thuật khá hoàn hảo nhằm nâng cao độ nhạy của các bảo vệ và tránh không cho các bảo vệ làm việc nhầm lẫn khi có những đột biến của phụ tải, khi có hư hỏng trong mạch điện áp hoặc khi có dao động điện , nhằm hoàn thiện các phương pháp dự phòng trong các hệ thống khi có hư hỏng trong các sơ đồ bảo vệ và sơ đồ điều khiển máy cắt điện cũng như khi bản thân máy cắt điện bị trục trặc . . . Hiện nay,người ta đã chế tạo được các thiết bị bảo vệ rơle ngày càng gọn nhẹ ,hoạt động chính xác , tác động nhanh , độ an toàn cao.
Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã chọn đề tài “ Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ của trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc “.
- GIỚI HẠN ĐỀ TÀI :
Trong trạm biến áp , có hai hệ thống mạch điện cơ bản là mạch điện nhất thứ và mạch điện nhị thứ.
Mạch điện nhất thứ là mạch điện tiếp nhận các nguồn điện cao áp đến trạm, biến đổi điện áp của nguồn điện nhận được, sau đó phân phối đi nguồn điện có điện áp đã biến đổi. Mạch điện nhất thứ gồm có các thiết bị như : máy cắt, dao cách ly, máy biến thế lực, thanh cái máy biến dòng điện, máy biến điện áp, máy biến thế tự dùng v.v…
Mạch điện nhị thứ gồm các mạch điện có các chức năng kiểm soát sự vận hành của mạch điện nhất thứ như : điều khiển, chỉ thị trạng thái, đo đếm thông số điện và bảo vệ mạch điện nhất thứ. Mạch điện nhị thứ có các cáp điện kiểm soát, các dây dẫn điện, các thiết bị điện nhị thứ (như thiết bị đo đếm điện, thiết bị điều khiển, rơle bảo vệ v.v…).
Trong phạm vi đề tài, nhóm thực hiện chủ yếu chỉ khảo sát và tìm hiểu hệ thống rơle bảo vệ của một trạm biến áp 110/15KV tiêu biểu. Với các vấn đề chính sau đây :
- Chỉ danh vận hành và nguyên lý hoạt động của một số loại rơle cơ bản trong trạm biến áp.
- Phân tích yêu cầu, chức năng bảo vệ của từng loại rơle trên sơ đồ hệ thống mạch điện nhất thứ cụ thể của trạm.
- Tìm hiểu các thông số kỹ thuật của rơle đang cài đặt vận hành thực tế tại trạm.
- MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :
Vận dụng những kiến thức đã được học ở trường để áp dụng nghiên cứu trên thực tế.
Qua đó, bằng thực tiễn để học hỏi và tích lũy những kiến thức nhằm phục vụ cho công tác chuyên môn sau này.
- THỂ THỨC NGHIÊN CỨU :
Các bước tiến hành nghiên cứu:
- Chọn đề tài .
- Chính xác hoá đề tài.
- Soạn đề cương .
- Thu thập tài liệu.
- Xử lý tài liệu.
- Viết công trình nghiên cứu.
* Đối tượng nghiên cứu :
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống rơle bảo vệ của trạm THỦ ĐỨC BẮC .
* Phương pháp nghiên cứu :
Sử dụng phương pháp quan sát và tham khảo tài liệu là chính.
* Kế hoạch nghiên cứu:
Đề tài được thực hiện trong thời gian 6 tuần .
Kế hoạch nghiên cứu của nhóm như sau :
- Tuần 1 và 2 : Soạn đề cương , thu thập tài liệu và đi thực tế tại trạm .
- Tuần 3 đến 5: Viết công trình nghiên cứu .
- Tuần 6 : Hoàn chỉnh và nộp đề
PHẦN 1
TỔNG QUÁT VỀ RƠLE BẢO VỆ
CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM VỀ RƠLE
1. Khái niệm về rơle bảo vệ:
Đối với các trạm biến điện áp cao thế, cũng như trong quá trình vận hành hệ thống điện nói chung; có thể xuất hiện tình trạng sự cố thiết bị,đường dây hoặc do chế độ làm việc bất thường của các phần tử trong hệ thống. Các sự cố này thường kèm theo hiện tượng dòng điện tăng lên khá cao và điện áp giảm thấp, gây hư hỏng thiết bị và có thể làm mất ổn định hệ thống. Các chế độ làm việc không bình thường làm cho điện áp, dòng điện và tần số lệch khỏi giới hạn cho phép. Nếu để tình trạng này kéo dài, thì có thể sẽ xuất hiện sự cố lan rộng.
Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và các hộ tiêu thụ khi xuất hiện sự cố, cần phải phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏi phần tử bị hư hỏng. Nhờ vậy các phần còn lại sẽ duy trì được hoạt động bình thường, đồng thời cũng giảm được mức độ hư hại của phần tử bị sự cố. Làm được điều này chỉ có các thiết bị tự động mới thực hiện được. Các thiết bị này gọi chung là rơle bảo vệ.
Trong hệ thống điện, rơle bảo vệ sẽ theo dõi một cách liên tục tình trạng và chế độ làm việc của tất cả các phần tử trong hệ thống điện. Khi xuất hiện sự cố, rơle bảo vệ sẽ phát hiện và cô lập phần tử bị sự cố nhờ máy cắt điện thông qua mạch điện kiểm soát. Khi xuất hiện chế độ làm việc không bình thường, rơle bảo vệ sẽ phát tín hiệu và tuỳ theo yêu cầu cài đặt, có thể tác động khôi phục chế độ làm việc bình thường hoặc báo động cho nhân viên vận hành.
Tuỳ theo cách thiết kế và lắp đặt mà phân biệt rơle bảo vệ chính, rơle bảo vệ dự phòng :
+ Bảo vệ chính trang thiết bị là bảo vệ thực hiện tác động nhanh khi có sự cố xảy ra trong phạm vi giới hạn đối với trang thiết bị được bảo vệ.
+ Bảo vệ dự phòng đối với cùng trang thiết bị này là bảo vệ thay thế cho bảo vệ chính trong trường hợp bảo vệ chính không tác động hoặc trong tình trạng sửa chữa nhỏ. Bảo vệ dự phòng cần phải tác động với thời gian lớn hơn thời gian tác động của bảo vệ chính, nhằm để cho bảo vệ chính loại phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống trước tiên (khi bảo vệ này tác động đúng).
2. Các yêu cầu đối với rơle bảo vệ :
Rơle bảo vệ phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau đây :
* Tính chọn lọc :
Là khả năng phân biệt các phần tử hư hỏng và bảo vệ bằng cách chỉ cắt (cô lập) các phần tử đó.
Tính chọn lọc là yêu cầu cơ bản nhất của bảo vệ rơle để đảm bảo cung cấp điện an toàn liên tục. Nếu bảo vệ tác động không chọn lọc, sự cố có thể lan rộng.
Cần phân biệt hai khái niệm cắt chọn lọc :
+ Chọn lọc tương đối : Theo nguyên tắc tác động của mình,bảo vệ có thể làm việc
như là bảo vệ dự trữ khi ngắn mạch phần tử lân cận .
+ Chọn lọc tuyệt đối : Bảo vệ chỉ làm việc trong trường hợp ngắn mạch ở chính
phần tử được bảo vệ .
* Tác động nhanh :
Yêu cầu này chỉ cần đáp ứng đối với sự cố ngắn mạch.
Bảo vệ phải tác động nhanh để kịp thời cô lập các phần tử hư hỏng thuộc phạm vi bảo vệ nhằm :
- Đảm bảo tính ổn định của hệ thống.
- Giảm tác hại của dòng điện ngắn mạch đối với thiết bị.
- Giảm ảnh hưởng của điện áp thấp (khi ngắn mạch) lên các phụ tải.
Bảo vệ tác động nhanh phải có thời gian tác động nhỏ hơn 0,1giây
* Độ nhạy :
Bảo vệ cần tác động không chỉ với các trường hợp ngắn mạch trực tiếp mà cả khi ngắn mạch qua điện trở trung gian. Ngoài ra bảo vệ phải tác động khi ngắn mạch xảy ra trong lúc hệ thống làm việc ở chế độ cực tiểu, tức là một số nguồn được cắt ra nên dòng ngắn mạch nhỏ
Độ nhạy được đánh giá bằng hệ số nhạy :
INmin : dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất.
Ikđbv : giá trị dòng điện nhỏ nhất mà bảo vệ có thể tác động.
Đối với các bảo vệ tác động theo giá trị cực tiểu (ví dụ như bảo vệ thiếu điện áp), hệ số nhạy được xác định ngược lại : trị số khởi động chia cho trị số cực tiểu.
* Độ tin cậy :
Bảo vệ phải tác động chắc chắn khi xảy ra sự cố trong vùng được giao và không được tác động sai đối với các trường hợp mà nó không có nhiệm vụ tác động.
Một bảo vệ không tác động hoặc tác động sai có thể sẽ dẫn đến hậu quả là một số lớn phụ tải bị mất điện hoặc sự cố lan rộng trong hệ thống.
Xem sơ đồ minh họa sau :
.........................................
3. Các chỉ danh của rơle đang sử dụng trong hệ thống điện :
- 21,44 : Rơle khoảng cách.
- 25 : Rơle đồng bộ.
- 26 : Rơle nhiệt độ.
- 27 : Rơle điện áp thấp.
- 32 : Rơle định hướng công suất.
- 33 : Rơle mức dầu.
- 49 : Rơle quá tải.
- 50,51 : Rơle quá dòng tức thì, định thì.
- 55 : Rơle hệ số công suất.
- 59 : Rơle quá áp.
- 62 : Rơle thời gian.
- 63 : Rơle áp suất.
- 64 : Rơle chạm đất.
- 67 : Rơle quá dòng có hướng.
- 79 : Rơle tự đóng lại (máy cắt điện).
- 81 : Rơle tần số.
- 85 : Rơle so lệch cao tần.
- 87 : Rơle so lệch dọc.
- 96 : Rơle hơi (máy biến áp).
Tuỳ theo phạm vi , mức độ và đối tượng được bảo vệ, chỉ danh rơle có thể có phần mở rộng. Sau đây là một số chỉ danh rơle có phần mở rộng thông dụng :
- 26.W : Rơle nhiệt độ cuộn dây máy biến áp.
- 26.O : Rơle nhiệt độ dầu (máy biến áp, bộ đổi nấc máy biến áp).
- 51P,51S : Rơle quá dòng điện định thì phía sơ cấp, thứ cấp MBA.
- 50REF : Rơle quá dòng tức thì chống chạm đất trong thiết bị (MBA).
- 67N : Rơle quá dòng chạm đất có hướng.
- 87B : Rơle so lệch dọc bảo vệ thanh cái.
- 87T : Rơle so lệch dọc bảo vệ máy biến áp.
- 96-1 : Rơle hơi cấp 1(chỉ báo tín hiệu).
- 96-2 : Rơle hơi cấp 2 (tác động cắt máy cắt điện).
..............................................................
CHƯƠNG 2
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA
CÁC LOẠI RƠLE BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP
1. RƠLE HƠI (R.96) :
Rơle hơi được áp dụng cho các máy biến áp có công suất trung bình và lớn với kiểu máy có thùng giãn nở dầu. Rơle hơi được lắp trên đoạn ống liên thông dầu từ thùng chính máy biến áp đến thùng giãn nở dầu của máy theo một chiều nhất định của đầu mũi tên trên rơle hơi phải chỉ về phía thùng giãn nở (cùng với chiều dòng chảy của dầu từ thùng chính qua rơle hơi đến thùng giãn nở dầu khi có sự cố trong máy biến áp). Đoạn ống liên thông dầu có độ nâng cao về phía thùng giãn nở với góc nghiêng (so với mặt phẳng ngang) khoảng 1¸100. Đoạn ống liên thông không được có góc, phần cong của ống có bán kính càng lớn càng tốt.
Rơle hơi hai phao có cấu tạo gồm :
- Một phao trên (phao 1) có hình cầu rỗng, nhẹ có thể tự nâng hạ theo mức dầu, trong phao có chứa một tiếp điểm thủy ngân được nối ra hộp nối dây tại mặt trên rơle. Khi sự cố nhẹ hoặc quá tải, hơi sinh ra tập trung ở phía trên, đẩy phao 1 về vị trí nằm ngang làm đóng tiếp điểm thủy ngân. Tiếp điểm này được nối vào mạch điện báo hiệu sự cố của máy biến áp (96-1).
- Một phao dưới (phao 2) có cấu tạo tượng tự như phao 1 và được liên kết với một cánh chặn. Cánh chặn là một tấm kim loại mỏng được treo tại vị trí phía lỗ mặt bích của rơle hơi phía nối vào thùng chính máy biến áp. Do được treo để bề mặt tấm kim loại thẳng góc với hướng dòng chảy của dầu nên cánh chặn tác động theo lưu lượng của dòng chảy của dầu. Cánh chặn có thể điều chỉnh theo ba trị số lưu lượng dầu là 65, 100 và 150 cm/giây (rơle thường được nhà chế tạo đặt sẵn trị số 100cm/giây). Khi máy biến áp vận hành bình thường, dầu chuyển động do giãn nở theo nhiệt độ không đủ để tác động cánh chặn. Khi có sự cố bên trong máy biến áp, luồng dầu và hơi sinh ra phụt mạnh từ thùng chính qua rơle hơi đến thùng giãn nở. Lưu lượng dầu lớn hơn trị số đã điều chỉnh sẵn sẽ đẩy cho cánh chặn quay, làm cho phao 2 chìm xuống, đóng tiếp điểm thủy ngân, cắt máy cắt (96-2).
Dựa vào thành phần và khối lượng hơi sinh ra người ta có thể xác định được tính chất và mức độ sự cố. Do đó trên rơle hơi còn có thêm van để lấy hỗn hợp khí sinh ra nhằm phục vụ cho việc phân tích sự cố.
2. RƠLE NHIỆT ĐỘ (26) :
Rơle nhiệt độ đặt tại máy biến áp.
a- Rơle nhiệt độ dầu (26 O) :
Rơle nhiệt độ dầu gồm các tiếp điểm thường đóng, thường mở lắp bên trong một nhiệt kế có kim chỉ thị nhiệt độ. Nhiệt kế gồm có cơ cấu chỉ thị quay để ghi số đo, một bộ phận cảm
biến nhiệt, một ống mao dẫn nối bộ phận cảm ứng nhiệt với cơ cấu chỉ thị. Bên trong ống mao dẫn là chất lỏng (dung dịch hữu cơ) được nén lại. Sự co giãn của chất lỏng (trong ống mao dẫn) thay đổi theo nhiệt độ mà bộ phận cảm biến nhiệt nhận được, sẽ tác động cơ cấu chỉ thị và các tiếp điểm. Các tiếp điểm sẽ đổi trạng thái “mở” thành “đóng”, “đóng” thành “mở” khi nhiệt độ cao hơn trị số đặt trước. Bộ phận cảm biến nhiệt được lắp trong một lỗ trụ bọc kín, ở phía trên nắp máy biến áp, bao quanh lỗ trụ là dầu, để đo nhiệt độ lớp dầu trên cùng
của máy biến áp. Thường dùng nhiệt kế có 2 (hoặc 4) vít điều chỉnh nhiệt độ để có thể đặt sẵn
2 (hoặc 4) trị số tác động cho 2 (hoặc 4) bộ tiếp điểm riêng rẽ lắp trong nhiệt kế. Khi nhiệt độ
cao hơn trị số đặt cấp 1, rơle sẽ đóng tiếp điểm cấp 1 để báo hiệu sự cố “Nhiệt độ dầu cao” của máy biến áp. Khi nhiệt độ tiếp tục cao hơn trị số đặt cấp 2, rơle sẽ đóng thêm tiếp điểm cấp 2 để tự động cắt máy cắt, cắt điện máy biến áp, đồng thời cũng có mạch điện báo hiệu sự cố “cắt do nhiệt độ dầu cao”.
b-Rơle nhiệt độ cuộn dây (26 W) :
Rơle nhiệt độ cuộn dây gồm bốn bộ tiếp điểm (mỗi bộ có một tiếp điểm thường mở, một tiếp điểm đóng với cực chung) lắp bên trong một nhiệt kế có kim chỉ thị. Nhiệt kế gồm có: có cấu chỉ thị quay để ghi số đo, một bộ phận cảm biến nhiệt, một ống mao dẫn nối bộ phận cảm biến nhiệt với cơ cấu chỉ thị. Bên trong ống mao dẫn là chất lỏng được nén lại. Sự co giãn của chất lỏng trong ống mao dẫn thay đổi theo nhiệt độ mà bộ cảm biến nhận được, tác động cơ cấu chỉ thị và bốn bộ tiếp điểm. Tác động lên cơ cấu chỉ thị và các tiếp điểm, còn có một điện trở nung. Cuộn dây thứ cấp của một máy biến dòng điện đặt tại chân sứ máy biến áp được nối với điện trở nung. Nối song song với điện trở nung là một biến trở để hiệu chỉnh. Tác dụng của điện trở nung (tùy theo dòng điện qua cuộn dây máy biến áp) và tác dụng của bộ cảm biến nhiệt lên cơ cấu đo cùng các bộ tiếp điểm sẽ tương ứng với nhiệt độ điểm nóng: nhiệt độ của cuộn dây.
Có 4 vít điều chỉnh nhiệt độ để đặt trị số tác động cho bốn bộ tiếp điểm. Tùy theo thiết kế, các tiếp điểm rơle nhiệt độ có thể được nối vào các mạch: báo hiệu sự cố “nhiệt độ cuộn dây cao”, mạch tự động mở máy cắt để cô lập máy biến áp, mạch tự động khởi động và ngừng các quạt làm mát máy biến áp.
3. RƠLE MỨC DẦU (R.33) :
Rơle mức dầu gồm hai bộ tiếp điểm lắp bên trong thiết bị chỉ thị mức dầu. Đối với máy biến áp có bộ đổi nấc điện áp có tải, thùng giãn nở dầu được chia làm hai ngăn. Ngăn có thể tích chiếm phần lớn thùng giãn nở, được nối ống liên dầu thông qua rơle hơi đến thùng chính máy biến áp (để có thể tích giãn nở dầu cho máy biến áp). Ngăn có thể tích chiếm phần nhỏ hơn nhiều của thùng giãn nở, sẽ được nối ống liên dầu đến thùng chứa bộ đổi nấc có tải. Thùng chính máy biến áp và thùng bộ đổi nấc được thiết kế riêng rẽ, không có liên thông dầu với nhau. Vì vậy, có hai thiết bị chỉ thị mức dầu lắp tại hai đầu thùng giãn nở để đo mức dầu của hai ngăn : thiết bị chỉ thị mức dầu máy biến áp và thiết bị chỉ thị mức dầu bộ đổi nấc có tải.
Xem hình vẽ vị trí lắp rơle mức dầu tại máy biến thế sau :
Cấu tạo của thiết bị chỉ thị mức dầu gồm hai phần : bộ phận điều khiển và bộ chỉ thị. Bộ phận điều khiển có một phao (3), thanh quay (8), trục quay (9), có lắp nam châm vĩnh cưủ (4). Bộ phận điều khiển lắp trên vỏ máy (đầu thùng giãn nở) có vòng đệm. Bộ phận chỉ thị gồm kim chỉ (6) lắp trên trục mang một nam châm vĩnh cửu (5). Bộ phận chỉ thị được làm bằng nhôm để tránh bị ảnh hưởng từ trường nam châm và chống ảnh hưởng của nước.
..............................................
Khi mức dầu nâng hạ thì phao (3) nâng hạ theo. Chuyển động nâng hạ của phao được chuyển thành chuyển động quay của trục (9) nhờ thanh quay (8). Khi quay, từ trường do nam châm (4) sẽ điều khiển cho nam châm (5) quay sao cho hai cực khác tên (N và S) của hai nam châm đối diện nhau (hai cực cùng tên có lực đẩy, hai cực cùng tên có lực hút nhau). Do vậy kim chỉ thị quay theo nam châm (5), ghi được mức dầu trên mặt chỉ thị.
Bộ phận chỉ thị cũng tác động đóng mở các tiếp điểm rơle mức dầu để đưa tín hiệu vào mạch báo động hoặc mạch cắt tùy theo từng thiết kế.
4. RƠLE QUÁ DÒNG TỨC THÌ (50) :
Rơle quá dòng tức thì là rơle tác động khi dòng điện qua rơle vượt quá trị số định trước và tác động cắt máy cắt ngay lập tức, không có thời gian trì hoãn.
Về nguyên lý rơle quá dòng tức thì gồm phần tĩnh là cuộn dây có lõi sắt, phần động là tấm sắt non có mang tiếp điểm động. Khi dòng điện qua cuộn dây đủ lớn, tấm sắt non sẽ bị hút vào lõi sắt của phần tĩnh và kéo theo tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh.
Để điều chỉnh dòng điện tác động theo ý muốn, thông thường phần động được gắn với một lò xo với kết cấu có thể điều chỉnh được nhằm thay đổi lực tác động lên phần động, có nghĩa là thay đổi dòng điện tác động của rơle.
Một số trường hợp, để thay đổi dòng điện tác động trong phạm vi rộng, người ta thường chế tạo cuộn dây phần tĩnh có nhiều đoạn với nhiều đầu dây ra để chọn tầm đặt thích hợp.
...........................................................
Chỉnh định rơle quá dòng tức thời là đặt trị số dòng điện khởi động của rơle.
Để đảm bảo tính chọn lọc, tránh tác động sai khi ngắn mạch ngoài vùng được bảo vệ, dòng điện khởi động được chọn theo quy tắc sau:
Ikđ = Kat . INmax
Trong đó: INmax: dòng điện ngắn mạch cực đại ở cuối vùng bảo vệ.
Kat = 1,2 - 1,3 : hệ số an toàn tính đến sai số trong khi tính toán dòng ngắn mạch và sai số rơle.
Ikđ : dòng điện khởi động của rơle.
Vùng tác động được xác định bằng công thức:
XCN% =
Trong đó: XCN - Vùng tác động của bảo vệ, tính bằng phần trăm của toàn bộ đường dây được bảo vệ (%).
Xl : trở kháng của đường dây được bảo vệ (%).
XH : trở kháng của hệ thống (%).
Ikđ : dòng khởi động của bảo vệ (%).
5. RƠLE QUÁ DÒNG ĐỊNH THÌ (51) :
Rơle quá dòng định thì là rơle tác động khi dòng điện qua rơle vượt quá trị số định trước nhưng không tác động cắt máy cắt ngay lập tức mà có thời gian trì hoãn. Rơle quá dòng định thì có 2 loại cơ bản:
1- Rơle quá dòng định thì với đặc tuyến thời gian độc lập :
Bao gồm một rơle quá dòng tức thì và một rơle thời gian kết hợp lại. Khi phần tức thì tác động sẽ đóng tiếp điểm cấp nguồn cho rơle thời gian. Sau một thời gian định trước, rơle thời gian này sẽ đóng tiếp điểm và tác động cắt máy cắt hoặc báo tín hiệu. Nếu trong thời gian trì hoãn mà dòng điện qua phần tử tức thì giảm thấp (sự cố đã tự giải trừ), làm cho phần tử này không giữ tiếp điểm nữa thì rơle thời gian sẽ bị mất điện và không khép tiếp điểm để cắt máy cắt hay báo sự cố.
Thời gian tác động của rơle loại này không phụ thuộc vào trị số dòng điện sự cố đi qua rơle.
2- Rơle quá dòng định thì với đặc tuyến thời gian phụ thuộc :
Được chế tạo theo nguyên tắc cảm ứng. Dòng điện sự cố được đưa vào cuộn dây tạo từ thông xuyên qua một đĩa nhôm làm xuất hiện dòng điện xoáy trên đĩa và làm quay đĩa. Đĩa này mang tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh, đi cắt máy cắt. Thời gian quay của đĩa từ vị trí ban đầu đến khi đóng tiếp điểm chính là thời gian tác động của rơle. Để điều chỉnh thời gian này, người ta dùng lò xo xoắn lắp trên trục của đĩa và điều chỉnh độ xoắn để có phản lực thích hợp. Để điều chỉnh trị số dòng điện tác động, cuộn dây được chế tạo gồm nhiều đoạn khác nhau và đưa ra nhiều đầu dây để lựa chọn.
Loại rơle quá dòng định thì kiểu cảm ứng có ưu điểm là thời gian tác động càng ngắn khi dòng qua rơle càng lớn do đĩa quay càng nhanh, do đó loại trừ nhanh các sự cố nặng trong khi vẫn duy trì thời gian cần thiết đối với các biến động nhỏ.
.......................................................
7.2 Nguyên tắc chỉnh định rơle so lệch dọc dòng điện :
Về nguyên tắc, rơle so lệch dọc dòng điện tác động khi có dòng điện sai lệch đi qua rơle IR ¹ 0. Tuy nhiên thực tế do sự không đồng nhất của các biến dòng, sự sai lệch tỉ số biến dòng,... nên khi làm việc bình thường dòng điện đi qua rơle vẫn có một trị số nhất định. Dòng điện này gọi là dòng không cân bằng Ikcb.
Trong trường hợp ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, hoặc trong các tình trạng quá độ, dòng điện không cân bằng Ikcb có thể có giá trị lớn.
Để tránh bảo vệ tác động sai, dòng điện khởi động của bảo vệ phải chọn sao cho:
Ikđ = Kat . Ikcbttmax.
Trong đó: - Ikđ : dòng điện khởi động của rơle.
- Kat > 1 : hệ số an toàn, nhằm tránh tác động sai do các sai số của rơle và mạch.
- Ikcbttmax : dòng điện không cân bằng tính toán cực đại.
8. RƠLE SO LỆCH NGANG DÒNG ĐIỆN (85) :
8.1 Nguyên tắc bảo vệ :
Rơle so lệch ngang dòng điện là rơle tác động dựa trên sự so sánh trực tiếp dòng điện chạy trên các nhánh song song.
................................................
Bảo vệ được dùng cho đường dây có các nhánh vận hành song song hoặc máy phát với stator cuộn dây kép.
Vùng bảo vệ là hai nhánh song song của đường dây hoặc cuộn stator máy phát.
Vì điện trở của hai nhánh giống nhau nên khi làm việc bình thường hoặc khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, dòng điện trên hai nhánh sẽ bằng nhau:
I1= I2
Do đó: IR= 0. Rơle không tác động.
Khi có ngắn mạch một trong hai nhánh, dòng điện trên các nhánh sẽ khác nhau:
I1 ¹ I2
Khi đó dòng điện qua rơle IR ¹ 0. Rơle tác động cắt máy cắt.
Rơle so lệch ngang dòng điện làm việc tức thì, không có thời gian trì hoãn.
8.2 Nguyên tắc chỉnh định rơle so lệch ngang dòng điện :
Nguyên tắc bảo vệ so lệch ngang dựa vào việc so sánh dòng trên hai đường dây song song , trong chế độ làm việc bình thường hoặc khi ngắn mạch ngoài các dòng có trị số bằng nhau và cùng hướng , còn khi phát sinh hư hỏng trên một đường dây thì chúng sẽ khác nhau.
Bảo vệ được dùng cho 2 đường dây song song nối vào thanh góp qua máy cắt riêng . Khi hư hỏng tr ên 1 đường dây , bảo vệ cần phải cắt chỉ đường dây có sự cố và giử nguyên đường dây còn lại. Muốn bảo vệ phải được đặt ở cả hai đầu đường dây và phải có thêm bộ phận định hướng công suất để xác định đường dây bị hư hỏng.
Về nguyên lý, rơle so lệch ngang dòng điện tác động khi có dòng điện sai lệch đi qua rơle IR ¹ 0. Tuy nhiên thực tế do sự không đồng nhất của các biến dòng cũng như do điện trở các nhánh không hoàn toàn bằng nhau nên khi làm việc bình thường dòng điện đi qua rơle vẫn có một giá trị nhất định. Dòng điện này gọi là dòng không cân bằng Ikcb.
Trong trường hợp ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, hoặc trong các tình trạng quá độ, dòng điện không cân bằng Ikcb có thể có giá trị lớn.
Để tránh bảo vệ tác động sai, dòng điện khởi động của bảo vệ phải chọn sao cho:
