Hệ thống Bảo vệ Biến áp: Bảo vệ Khí, Quá dòng và Thiết kế Rơle Chênh lệch

Đối với các lỗi ngắn mạch trên dây dẫn ra của biến áp, bộ sứ và các thành phần bên trong, cần phải lắp đặt các thiết bị bảo vệ thích hợp và phải tuân thủ các quy định sau:

• Biến áp có công suất 10 MVA hoặc lớn hơn hoạt động riêng lẻ, và biến áp có công suất 6.3 MVA hoặc lớn hơn hoạt động song song, phải được trang bị bảo vệ sai biệt dẫn đường. Các biến áp quan trọng có công suất 6.3 MVA hoặc nhỏ hơn hoạt động riêng lẻ cũng có thể được trang bị bảo vệ sai biệt dẫn đường.

• Các biến áp dưới 10 MVA có thể được trang bị bảo vệ quá dòng tức thì và bảo vệ quá dòng. Đối với các biến áp từ 2 MVA trở lên, nếu hệ số nhạy của bảo vệ quá dòng tức thì không đáp ứng yêu cầu, nên sử dụng bảo vệ sai biệt dẫn đường.

• Đối với các biến áp có công suất 0.4 MVA hoặc lớn hơn, điện áp sơ cấp 10 kV hoặc thấp hơn, và kết nối cuộn dây tam giác-sao, có thể sử dụng bảo vệ quá dòng hai pha ba rơ le.

• Tất cả các thiết bị bảo vệ nêu trên phải hoạt động để cắt các cầu chì ở tất cả các phía của biến áp.

Trong quá trình vận hành biến áp, các lỗi bên trong đôi khi khó phát hiện và xử lý kịp thời, có thể dẫn đến tai nạn. Việc lắp đặt bảo vệ rơ le khí có thể giúp ngăn chặn các sự cố như vậy một cách nhất định.

Giới thiệu về Bảo vệ Khí

Bảo vệ khí là một trong những bảo vệ chính cho biến áp và thuộc loại bảo vệ phi điện. Nó được chia thành bảo vệ khí nhẹ và bảo vệ khí nặng. Nguyên tắc hoạt động khác nhau: Bảo vệ khí nhẹ hoạt động khi các lỗi bên trong nhỏ làm cho dầu cách điện phân hủy và tạo ra khí do nhiệt. Khí tích tụ ở phần trên của rơ le khiến cốc mở mất độ nổi và chìm xuống, kích hoạt tiếp điểm reed đóng lại và gửi tín hiệu báo động. Bảo vệ khí nặng hoạt động khi lỗi bên trong nghiêm trọng làm cho dầu nhanh chóng giãn nở do nhiệt hoặc hồ quang, tạo ra lượng khí lớn và dòng dầu tốc độ cao hướng về bể dầu. Dòng chảy này tác động vào vách chắn bên trong rơ le, vượt qua sức cản của lò xo và di chuyển nam châm để đóng tiếp điểm reed, dẫn đến lệnh cắt. Thông thường, nó nên được đặt ở chế độ cắt. Ngoài bảo vệ khí, các bảo vệ phi điện cho các biến áp ngâm dầu lớn thường bao gồm bảo vệ giảm áp và bảo vệ thay đổi áp đột ngột.

Sự khác biệt chính giữa bảo vệ khí nhẹ và bảo vệ khí nặng nằm ở giá trị cài đặt của rơ le: bảo vệ khí nhẹ chỉ gửi tín hiệu báo động mà không cắt, trong khi bảo vệ khí nặng trực tiếp khởi động lệnh cắt.

Điện áp thứ tự không bằng tổng vectơ của ba điện áp pha. Phương pháp tính toán cho dòng điện thứ tự không cũng tương tự.

Nguyên tắc bảo vệ khí nặng dựa trên thiết kế rơ le nổi và reed. Buồng dầu của rơ le được kết nối với bình biến áp. Khi lỗi tạo ra khí, việc tích tụ khí làm hạ thấp nổi đến một vị trí nhất định, đóng tiếp điểm giai đoạn đầu để kích hoạt báo động khí nhẹ. Khi khí tiếp tục tích tụ, nổi hạ thấp hơn nữa, kích hoạt tiếp điểm giai đoạn hai, đóng mạch khí nặng và cắt cầu chì.

Sự khác biệt về nguyên tắc hoạt động giữa bảo vệ khí nhẹ và bảo vệ khí nặng

Rơ le khí nhẹ bao gồm cốc mở và tiếp điểm reed, và hoạt động để gửi tín hiệu. Rơ le khí nặng bao gồm vách chắn, lò xo và tiếp điểm reed, và hoạt động để cắt.

Trong điều kiện hoạt động bình thường, rơ le được đầy dầu, và cốc mở nổi do lực đẩy, giữ các tiếp điểm reed mở. Khi xảy ra lỗi bên trong nhỏ, khí tăng chậm vào rơ le, làm giảm mực dầu. Cốc mở quay ngược chiều kim đồng hồ quanh điểm neo, đóng tiếp điểm reed và phát tín hiệu báo động. Khi xảy ra lỗi bên trong nghiêm trọng, lượng khí lớn được tạo ra nhanh chóng, gây tăng đột ngột áp suất bình và dòng dầu tốc độ cao hướng về bể dầu. Dòng chảy này tác động vào vách chắn của rơ le, vượt qua sức cản của lò xo, di chuyển nam châm về phía tiếp điểm reed, đóng tiếp điểm và kích hoạt lệnh cắt.

Đặc trưng rơ le của rơ le đề cập đến mối quan hệ giữa các đại lượng đầu vào và đầu ra trong toàn bộ quá trình hoạt động. Bất kể đang hoạt động hay trả về, rơ le di chuyển trực tiếp từ vị trí ban đầu đến vị trí cuối cùng mà không dừng lại ở bất kỳ vị trí trung gian nào. Đặc trưng "đột biến" này được gọi là đặc trưng rơ le.