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 bò và sự làm việc ổn
đònh 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 bò 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 đònh, 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 kòp thời.
Hiện nay dưới sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thiết bò 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 bò 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 bò 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
có được
ngày hôm nay .
- Ban Giám Đốc Công Ty Truyền Tải Đòên 4 .
- Tập thể CBCNV Trạm biến điện Thủ Đức Bắc .
- Các bạn sinh viên cùng khóa , cùng lớp 97N-ĐKC .
**
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 bò nhất thứ
I. Máy biến áp lực 28
II. Máy cắt 29
III. Cầu dao cách ly 31
IV. Máy biến dòng điện 32
V. Máy biến điện áp 32
Chương 3 : Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ trạm biến điện
110/15KV Thủ Đức Bắc
I. Sơ đồ nhất thứ 33
II. Sơ đồ hệ thống rơle bảo vệ nhất thứ
A.Sơ đồ và kết lưới hệ thống 33
3. Nội dung phần thuyết minh :
+ Tổng quan về rơle.
+ Giới thiệu thiết bò 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 )
Vũ Thò Ngọc
6. Ngày giao nhiệm vụ : 08/ 01/ 2001
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 28/ 02/ 2001
Cán bộ duyệt kí tên Thông qua bộ môn
(Kí và ghi rõ họ tên ) Ngày tháng
năm 2001
Chủ nhiệm bộ môn
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN :
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT :
DẪN NHẬP
I. ĐẶT VẤN ĐỀ :
Ngày nay, hầu như hoạt động của con người trong mọi lónh 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 Trò An , nhiệt điện
Phú Mỹ , nhiệt điện Phả Lại
Các nhà máy thủy điện thì được xây dựng ở những vùng có vò trí đòa 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
máy biến điện áp, máy biến thế tự dùng v.v…
Mạch điện nhò thứ gồm các mạch điện có các chức năng kiểm soát sự
vận hành của mạch điện nhất thứ như : điều khiển, chỉ thò trạng thái, đo
đếm thông số điện và bảo vệ mạch điện nhất thứ. Mạch điện nhò thứ có các
cáp điện kiểm soát, các dây dẫn điện, các thiết bò điện nhò thứ (như thiết bò
đo đếm điện, thiết bò 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.
III. 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.
IV. 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 :
phần tử bò sự cố. Làm được điều này chỉ có các thiết bò tự động mới thực
hiện được. Các thiết bò 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 bò 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 bò là bảo vệ thực hiện tác động nhanh khi
có sự cố xảy ra trong phạm vi giới hạn đối với trang thiết bò được bảo vệ.
+ Bảo vệ dự phòng đối với cùng trang thiết bò 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 bò 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 .
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 bò mất điện hoặc sự cố lan rộng trong hệ thống.
Xem sơ đồ minh họa sau :
R
R
R
N
2
N
1
MC
1
A
1
B
1
A
2
B
2
MC
2
MC
3
Hình 1: Cắt chọn lọc các phần tử bò hư hỏng trong mạng.
3. Các chỉ danh của rơle đang sử dụng trong hệ thống điện :
kdbv
- 50REF : Rơle quá dòng tức thì chống chạm đất trong thiết bò (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 đònh 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÷10
0
. Đoạn ống liên thông không được có góc, phần cong của
ống có bán kính càng lớn càng tốt.
Rơle hơi
Ống dầu
Van
Đồng hồ chỉ
mức dầu
Bồn dầu phụ
Báo tín hiệu
Van xả khí
Hình 3: Nguyên lý cấu tạo rơle hơi.
Dựa
vào thành phần và khối lượng hơi sinh ra người ta có thể xác đònh 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 thò nhiệt độ. Nhiệt kế gồm có cơ cấu chỉ thò
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 thò.
Bên trong ống mao dẫn là chất lỏng (dung dòch 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 thò và các tiếp điểm. Các
tiếp điểm sẽ đổi trạng thái “mở” thành “đóng”, “đóng” thành “mở” khi nhiệt
độ cao hơn trò 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) trò số tác động cho 2 (hoặc 4) bộ tiếp điểm riêng rẽ lắp trong nhiệt
kế. Khi nhiệt độ
cao hơn trò 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 trò 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”.
Xem hình vẽ vò trí lắp rơle mức dầu tại máy biến thế sau :
Hình 6: Vò trí lắp rơle mức dầu tại máy biến áp.
Thiết bò
chỉ thò
mức dầu
thân máy
Thiết bò chỉ
thò mức dầu
bộ đổi nấc
Ống dầu nối
đến bộ đổi
nấc
Ống thở có
bình
silicagel
Ống dầu nối
đến thân
máy
Dầu
Cấu tạo của thiết bò chỉ thò mức dầu gồm hai phần : bộ phận điều khiển
và bộ chỉ thò. Bộ phận điều khiển có một phao (3), thanh quay (8), trục quay
(9), có lắp nam châm vónh cưủ (4). Bộ phận điều khiển lắp trên vỏ máy (đầu
thùng giãn nở) có vòng đệm. Bộ phận chỉ thò gồm kim chỉ (6) lắp trên trục
mang một nam châm vónh cửu (5). Bộ phận chỉ thò được làm bằng nhôm để
tránh bò ảnh hưởng từ trường nam châm và chống ảnh hưởng của nước.
1- Vỏ máy
2- Vòng đệm
3- Phao
4- Nam châm vónh cửu
5- Nam châm vónh cửu
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 nghóa 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 tónh có nhiều đoạn với nhiều đầu dây
ra để chọn tầm đặt thích hợp.
Lò xo
cản
Tiếp điểm
Cuộn dây
Hình 8: Nguyên lý cấu tạo rơle quá dòng tức thì.
I
Nguyên tắc chỉnh đònh rơle quá dòng tức thì :
Chỉnh đònh rơle quá dòng tức thời là đặt trò 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:
I
kđ
= K
at
. I
Nmax
Trong đó: I
Nmax
: dòng điện ngắn mạch cực đại ở cuối vùng bảo vệ.
K
at
= 1,2 - 1,3 : hệ số an toàn tính đến sai số trong khi tính toán
dòng ngắn mạch và sai số rơle.
: dòng khởi động của bảo vệ (%).
5. RƠLE QUÁ DÒNG ĐỊNH THÌ (51) :
Rơle quá dòng đònh thì là rơle tác động khi dòng điện qua rơle vượt quá
trò số đònh trước nhưng không tác động cắt máy cắt ngay lập tức mà có thời
gian trì hoãn. Rơle quá dòng đònh thì có 2 loại cơ bản:
1- Rơle quá dòng đònh 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 đònh 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 bò 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 trò số dòng
điện sự cố đi qua rơle.
2- Rơle quá dòng đònh 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 đóa nhôm làm xuất hiện dòng điện
xoáy trên đóa và làm quay đóa. Đóa này mang tiếp điểm động đóng vào tiếp
điểm tónh, đi cắt máy cắt. Thời gian quay của đóa từ vò trí ban đầu đến khi
Copyright: Tài liệu đại học ©