Rơle bảo vệ và tự động hóa máy biến áp dầu 110 kV

Máy biến áp dầu là thiết bị đắt tiền nhất cho các trạm biến áp phân phối. Máy biến áp được thiết kế để có thời gian sử dụng lâu dài, với điều kiện là chúng hoạt động bình thường và không bị quá tải, đột biến dòng điện và các chế độ vận hành không mong muốn khác không thể chấp nhận được.

Cần có nhiều thiết bị bảo vệ và tự động hóa khác nhau để ngăn ngừa hư hỏng máy biến áp, kéo dài tuổi thọ và đảm bảo hoạt động bình thường của máy biến áp.

Xem xét những thiết bị bảo vệ và tự động hóa nào được cung cấp trong máy biến áp dầu.

Bảo vệ khí máy biến áp

Bảo vệ khí là một trong những bảo vệ chính của máy biến áp. Bảo vệ này được thiết kế để ngắt kết nối máy biến áp 110 kV khỏi mạng trong trường hợp có sự cố bên trong thùng máy biến áp.

Thiết bị bảo vệ này được lắp đặt trong đường dầu nối thùng máy biến áp với bộ bảo quản của nó.Yếu tố cấu trúc chính của rơle khí là một phao và hai cặp tiếp điểm được kết nối khi hạ phao xuống. Trong hoạt động bình thường, rơle khí chứa đầy dầu máy biến áp và phao ở vị trí hướng lên với cả hai cặp tiếp điểm đều mở.

Trong trường hợp ngắn mạch lần lượt trong cuộn dây máy biến áp, hoặc trong trường hợp cái gọi là Đốt cháy thép (vi phạm cách điện của các tấm thép của mạch từ), khí xuất hiện trong bể, được hình thành trong quá trình phân hủy vật liệu điện dưới tác động của hồ quang điện.

Khí thu được đi vào rơle khí và đẩy dầu ra khỏi nó. Trong trường hợp này, phao rơi xuống và đóng các tiếp điểm. Tùy thuộc vào lượng khí tích lũy, các tiếp điểm có thể đóng lại, ảnh hưởng đến tín hiệu hoặc ngắt kết nối hoàn toàn máy biến áp khỏi mạng.

Việc kích hoạt rơ le khí cũng có thể là do mức dầu trong bình biến áp giảm đáng kể, điều này cho thấy bình bảo quản hoàn toàn không có dầu. Nghĩa là, thiết bị này cũng hoạt động như một bộ phận bảo vệ chống lại sự giảm quá mức của mức dầu trong máy biến áp.

Bảo vệ bể chuyển đổi phụ tải

Máy biến áp điện lực 110 kV thường được tích hợp bộ điều chỉnh điện áp khi tải (OLTC). Công tắc bật tắt khi có tải nằm trong ngăn riêng của thùng máy biến áp, được cách ly với thùng chính bằng các cuộn dây. Do đó, một thiết bị bảo vệ riêng biệt - rơle phản ứng - được cung cấp cho thiết bị này.

Tất cả các sự cố trong bình thay đổi vòi đang tải đều đi kèm với việc xả dầu máy biến áp vào bộ bảo quản, do đó, trong trường hợp có dầu chảy, bộ phận bảo vệ tia nước được kích hoạt ngay lập tức, tự động ngắt kết nối máy biến áp khỏi nguồn điện.

Công tắc mức dầu (RUM)

Rơle khí báo hiệu sự vắng mặt hoàn toàn của dầu trong bộ bảo quản của máy biến áp, nhưng cần phải phát hiện kịp thời mức dầu giảm không thể chấp nhận được - chức năng này được thực hiện bởi rơle mức dầu (RUM).

Theo quy định, công tắc mức dầu được lắp đặt trong bộ bảo quản của thùng chính của máy biến áp, cũng như trong bộ bảo quản của công tắc tải. Thiết bị được cấu hình sao cho phao, thành phần cấu trúc chính của rơle, đóng các tiếp điểm của rơle nếu mức dầu giảm xuống dưới giá trị tối thiểu cho phép đối với máy biến áp nguồn này.

Thiết bị an toàn này cung cấp tín hiệu để kích hoạt báo động, giúp có thể phát hiện kịp thời sự sụt giảm mức dầu.

Bảo vệ máy biến áp vi sai (DZT)

Bảo vệ so lệch của máy biến áp (DZT) là bảo vệ chính của máy biến áp và dùng để bảo vệ chống đoản mạch các cuộn dây của máy biến áp và các dây dẫn dòng điện nằm trong vùng phủ sóng của bảo vệ này.

Nguyên lý hoạt động của bảo vệ này dựa trên việc so sánh dòng tải của từng cuộn dây của máy biến áp. Trong hoạt động bình thường, không có dòng điện mất cân bằng ở đầu ra rơle bảo vệ so lệch.Trong trường hợp ngắn mạch hai pha hoặc ba pha, dòng điện không cân bằng xảy ra — dòng điện chênh lệch và rơle đóng vai trò ngắt kết nối hoàn toàn máy biến áp khỏi mạng.

Phạm vi bảo vệ này là các máy biến dòng ở mỗi phía điện áp của máy biến áp lực. Ví dụ, trong máy biến áp có ba cuộn dây 110/35/10 kV, vùng phủ bảo vệ, ngoài bản thân máy biến áp, còn có một thanh cái (cáp) đi từ ống lót của máy biến áp đến dòng điện 110 kV, 35 kV và máy biến áp 10 kV.

Bảo vệ bước hiện tại của máy biến áp

Để có độ tin cậy cao hơn, ngoài bảo vệ chính của máy biến áp, bảo vệ dự phòng được cung cấp - bảo vệ dòng điện từng bước cho mỗi cuộn dây.

Đối với mỗi cuộn dây của máy biến áp, riêng biệt bảo vệ quá dòng (MTZ) một vài bước. Mỗi giai đoạn bảo vệ có thời gian đón và trả khách riêng.

Nếu máy biến áp cung cấp cho nhiều người tiêu dùng dòng điện khởi động cao, thì để ngăn chặn hoạt động sai, bảo vệ quá dòng có cái gọi là chặn vôn kế - chặn bảo vệ điện áp.

Đối với tính chọn lọc của thao tác bảo vệ máy biến áp, mỗi cấp bảo vệ có thời gian đáp ứng khác nhau, trong khi các bảo vệ cơ bản trên biến áp có thời gian đáp ứng ngắn nhất. Do đó, trong trường hợp xảy ra sự cố máy biến áp hoặc ngắn mạch trong vùng bảo vệ, các biện pháp bảo vệ chính sẽ được kích hoạt ngay lập tức và trong trường hợp xảy ra sự cố hoặc tình trạng ngừng hoạt động, máy biến áp được bảo vệ bằng các biện pháp bảo vệ dòng điện dự phòng.

Ngoài ra, các MTZ của máy biến áp nguồn duy trì khả năng bảo vệ các kết nối đầu ra được cung cấp bởi máy biến áp đó, ngắt trong trường hợp có lỗi.

MTZ cung cấp bảo vệ chống ngắn mạch hai và ba pha. Để bảo vệ chống lại sự cố chạm đất một pha, cuộn dây điện áp cao 110 kV có bảo vệ dòng điện không thứ tự (TZNP).

Cuộn dây trung thế của máy biến áp điện 35 kV và mạng cung cấp 6-10 kV cuộn dây hạ áp có trung tính cách ly, trong đó các sự cố chạm đất một pha được ghi lại bằng máy biến điện áp.

Hầu hết các mạng 6-35 kV có trung tính cách ly hoạt động ở chế độ trong đó sự cố chạm đất một pha không được coi là trường hợp khẩn cấp và do đó, không được tự động loại trừ khỏi hoạt động của bảo vệ sự cố chạm đất. Nhân viên bảo trì nhận được tín hiệu về sự hiện diện của lỗi chạm đất một pha và bắt đầu tìm kiếm và ngắt kết nối khỏi mạng khu vực bị hư hỏng, vì hoạt động kéo dài ở chế độ này là không thể chấp nhận được.

Các trường hợp ngoại lệ được thực hiện trong trường hợp việc loại trừ các lỗi một pha trong mạng là cần thiết cho các yêu cầu an toàn. Trong trường hợp này, bảo vệ sự cố chạm đất có thể hoạt động để ngắt hoàn toàn máy biến áp hoặc ngắt một trong các cuộn dây của nó.

Chống sét máy biến áp

Để bảo vệ máy biến áp khỏi quá điện áp, thiết bị chống sét lan truyền hoặc thiết bị chống sét lan truyền (SPD) được lắp đặt trên thanh cái ở mỗi bên của máy biến áp.

Nếu máy biến áp hoạt động ở chế độ trung tính nối đất ở phía điện áp cao 110 kV, thì trung tính được nối đất thông qua bộ chống sét hoặc chống sét để bảo vệ cuộn dây khỏi hư hỏng nếu điện áp vượt quá giá trị cho phép trong trường hợp có sự cố trong mạng lưới cung ứng.

Bảo vệ bổ sung của máy biến áp

Để bảo vệ máy biến áp nguồn, một số biện pháp bảo vệ bổ sung được cung cấp để loại trừ sự phát triển của các khuyết tật nhỏ, sai lệch so với hoạt động bình thường trong tình huống khẩn cấp lớn hơn.

Bảo vệ quá tải — tác động lên tín hiệu để kịp thời giảm tải cho máy biến áp.

Rơle điều khiển nhiệt độ báo hiệu sự gia tăng nhiệt độ của các lớp dầu phía trên trên các giá trị (cho phép) đã đặt. Bảo vệ này tự động bao gồm các hệ thống làm mát máy biến áp bổ sung, nếu có. Ví dụ, bao gồm cả quạt thổi gió và máy bơm tuần hoàn dầu cưỡng bức trong bộ làm mát. Nếu nhiệt độ dầu tăng cao hơn nữa thì rơ le tác động ngắt máy biến áp ra khỏi lưới.

Bảo vệ quá áp sẽ tắt máy cắt cuộn dây thứ cấp của máy biến áp trong trường hợp điện áp giảm xuống các giá trị không thể chấp nhận được.

Tự động hóa máy biến áp 110 kV

Nếu có hai máy biến áp ở trạm biến áp, thì khi điện áp giảm đến giá trị không thể chấp nhận được hoặc khi máy biến áp bị ngắt, việc bảo vệ hạ áp ảnh hưởng công tắc chuyển nguồn tự động (ATS)… Thiết bị này bao gồm các công tắc cắt hoặc thanh cái cung cấp điện cho người tiêu dùng từ nguồn điện dự phòng — máy biến áp điện.

Trên các công tắc đầu vào trung thế và hạ thế của máy biến áp có thể được thực hiện đóng lại cầu dao tự động (AR), khôi phục một lần nguồn điện của máy biến áp trong trường hợp ngắt kết nối khỏi tác động của bảo vệ này hoặc bảo vệ khác.

Nếu máy biến áp mang tính xây dựng bộ điều chỉnh điện áp khi tải (OLTC), thì có thể lắp đặt Bộ ổn áp tự động (AVR) cho nó. Thiết bị này giám sát điện áp của các cuộn dây máy biến áp và cung cấp khả năng tự động chuyển mạch của bộ đổi áp đang tải để đảm bảo mức điện áp yêu cầu của cuộn dây.