Cách Xử Lý Phán Quyết Sự Cố Đất Một Pha cho 3 Pha 4PT trong Hệ Thống Không Đất
Trong hệ thống không nối đất 10 kV và 35 kV, sự cố chập một pha gây ra dòng điện nhỏ, do đó bảo vệ hiếm khi hoạt động. Theo quy định, thời gian vận hành được giới hạn trong 2 giờ; nếu sự cố không được phát hiện trong thời gian dài, có thể làm tình trạng tồi tệ hơn, thậm chí làm hỏng công tắc. Trong khi IEE-Business khuyến nghị sử dụng thiết bị chọn đường dây chập nhỏ dòng tại các trạm biến áp 110 kV và 220 kV, độ chính xác của chúng vẫn còn thấp, yêu cầu nhân viên giám sát/vận hành phải phân tích các phép đo từ xa. Đối với hệ thống không nối đất có biến áp điện áp ba pha 4PT, bài viết này phân tích sự cố chập một pha để cải thiện tính hữu ích của phép đo từ xa cho nhân viên, cung cấp giải pháp dựa trên kinh nghiệm thực tế.
1 Phân tích vận hành bình thường và sự cố chập một pha trong hệ thống không nối đất
1.1 Nguyên lý hoạt động của biến áp điện áp trong điều kiện bình thường
Đối với biến áp điện áp ba pha 4PT của bus 10 kV (điều khiển: Hình 1), UA, UB, UC(điện áp pha-đất), UL (điện áp thứ tự không); UAa, UBb, UCc (điện áp pha cuộn sơ cấp); Ua, Ub, Uc (điện áp pha cuộn thứ cấp), 3U0 (điện áp thứ tự không). Tất cả tỷ lệ PT: (10 kV/√3)/(57.74 V).
Trong quá trình vận hành bình thường, điện áp ba pha sơ cấp và thứ tự không được phân tích, như được hiển thị trong Phương trình (1). Từ Phương trình (1), các điện áp thứ cấp được tính là Ua= 57.74 V, Ub = 57.74V, Uc = 57.74V, và 3U0 = 0V, phù hợp với các điện áp thứ cấp của biến áp điện áp có kết nối tam giác mở ba pha.
1.2 Phân tích nguyên lý của PT trong trường hợp chập một pha
Khi xảy ra sự cố chập pha A, phía sơ cấp của biến áp điện áp có thể được biểu diễn tương đương như trong Hình 2. Trong đó, cuộn sơ cấp của PT ba pha là , trở kháng cuộn thứ tự không là , và UA', UB', UC', UL' lần lượt là điện áp pha-đất của ba pha và điện áp thứ tự không khi xảy ra sự cố chập pha A.
Theo định lý chồng chất, có thể suy ra
Theo đặc điểm của biến áp điện áp ba pha 4PT, trở kháng cuộn thứ tự không lớn hơn nhiều so với cuộn pha. Khi đó, công thức trên có thể được đơn giản hóa như Công thức (3).
Khi xảy ra sự cố chập pha A, điện áp pha-đất của pha A là 0, và điện áp của pha B và C là 10 kV. Kết hợp với Công thức (3), có thể vẽ được đồ thị vectơ trong trường hợp sự cố chập một pha, như được hiển thị trong Hình 3.
Theo phân tích đồ thị vectơ trong Hình 3, có thể suy ra Công thức (4). Trong đó, UAa', UBb', và UCc' lần lượt là điện áp cuộn sơ cấp của bus sau khi xảy ra sự cố chập pha A.UAa'= UA 10kV√3, UBb'= UB 10kV√3, UCc' =UC 10kV√3, UL'=UA = 10kV √3. Chuyển đổi sang phía thứ cấp sau khi xảy ra sự cố, ta có Ua' = 57.74V, Ub' = 57.74V, Uc' = 57.74V, và 3U0' = 57.74V.
Từ phân tích trên, trong hệ thống không nối đất, khi xảy ra sự cố chập một pha, điện áp của ba pha ABC đều là 57.74 V, phù hợp với tình huống vận hành bình thường. Chỉ có điện áp thứ tự không tăng lên bằng điện áp pha, điều này gây ra sự nhầm lẫn lớn cho nhân viên giám sát và vận hành. Rất khó để xác định rằng đây là sự cố chập một pha. Hơn nữa, do dòng điện sự cố quá nhỏ, bảo vệ không khởi động, gây nguy cơ tiềm ẩn cho việc vận hành an toàn và ổn định của lưới điện.
2 Biện pháp khắc phục
Để giải quyết vấn đề, đối với biến áp điện áp có chế độ kết nối ba pha 4PT, khi xảy ra sự cố chập một pha, phép đo từ xa điện áp ba pha được tải lên giống với tình huống vận hành bình thường, gây ra sự nhầm lẫn cho nhân viên giám sát và vận hành. Bài viết này đề xuất giữ nguyên cách kết nối cuộn sơ cấp của biến áp điện áp ba pha 4PT và thay đổi cách kết nối cuộn thứ cấp, như được hiển thị trong Hình 4.
Dựa trên nguyên lý phân tích trong Phần 1.2, có thể suy ra: UA' = UL' + UAa' = 0V, UB' = UL' + UBb' = 10kV, UC' = UL' + UCc' = 10kV. Nghĩa là, các điện áp thứ cấp sau khi xảy ra sự cố là UA' = 0V, UB' = 100 kV, UC' = 100kV, và3U0' = 57.74kV. Từ dữ liệu phân tích trên, đối với biến áp điện áp ba pha 4PT đã được cải tiến, trong trường hợp sự cố chập một pha, điện áp ba pha phù hợp với tình huống sự cố chập một pha trong hệ thống ba pha bốn dây, và điện áp thứ tự không cũng tăng lên bằng điện áp pha.
Nhân viên giám sát và vận hành có thể nhanh chóng xác định rằng đã xảy ra sự cố chập một pha trong hệ thống 10 kV. Kết hợp với thiết bị chọn đường dây chập nhỏ dòng, có thể loại bỏ đường dây liên quan càng sớm càng tốt.
3 Kết luận
Bài viết này đề xuất cách kết nối cuộn thứ cấp cho biến áp điện áp ba pha 4PT, có thể tải lên hệ thống giám sát các phép đo từ xa điện áp ba pha có cùng đặc điểm như sự cố chập một pha trong hệ thống không nối đất. Do đó, nó giúp nhân viên giám sát và vận hành đưa ra quyết định nhanh chóng, ngăn chặn sự cố xấu đi, và đảm bảo vận hành an toàn và ổn định của lưới điện.
