Các Phương Thức Gắn Đất Điểm Trung Tính và Phương Pháp Bảo Vệ của Máy Biến áp trong Mạng Điện

Chế độ nối đất điểm trung tính và bảo vệ máy biến áp trong lưới điện

Đối với các hệ thống từ 110 kV đến 500 kV, phải áp dụng phương pháp nối đất hiệu quả. Cụ thể, dưới mọi điều kiện hoạt động, tỷ lệ kháng phản ứng thứ tự không X₀/X₁ của hệ thống nên là một giá trị dương và không vượt quá 3. Đồng thời, tỷ lệ điện trở thứ tự không đối với kháng phản ứng thứ tự dương R₀/X₁ cũng nên là một giá trị dương và không vượt quá 1.

Trong các hệ thống 330 kV và 500 kV, điểm trung tính của máy biến áp được nối đất trực tiếp.

Trong lưới điện 110 kV và 220 kV, điểm trung tính của hầu hết máy biến áp được nối đất trực tiếp. Đối với một số máy biến áp, điểm trung tính của chúng được nối đất qua khoảng cách, bộ hạn chế sét, hoặc kết hợp song song giữa khoảng cách và bộ hạn chế sét.

Để giới hạn dòng điện ngắn mạch một pha trong lưới điện, có thể áp dụng nối đất bằng kháng thấp cho điểm trung tính của máy biến áp có định mức 110 kV và cao hơn.

Bảo vệ điểm trung tính của máy biến áp 110 kV và 220 kV

Để giới hạn dòng điện ngắn mạch một pha, tránh nhiễu thông tin liên lạc, và đáp ứng yêu cầu về cài đặt và cấu hình bảo vệ rơle, điểm trung tính của một máy biến áp được nối đất trực tiếp. Đối với các máy biến áp còn lại, điểm trung tính của chúng được nối đất thông qua bộ hạn chế sét, khoảng cách bảo vệ, hoặc kết hợp song song giữa bộ hạn chế sét và khoảng cách bảo vệ.

Hầu hết các máy biến áp sử dụng sơ đồ bảo vệ kết hợp giữa bộ hạn chế sét và khoảng cách phóng điện. Khoảng cách phóng điện thường sử dụng cấu trúc thanh-thanh, và phần lớn các bộ hạn chế sét được cấu hình là bộ hạn chế sét oxit kẽm.

Phân chia bảo vệ cho khoảng cách song song với bộ hạn chế sét

Các điện áp tần số công nghiệp và điện áp quá tải khi chuyển mạch được xử lý bởi khoảng cách, trong khi điện áp quá tải do sét và điện áp quá tải tức thời được chịu bởi bộ hạn chế sét. Đồng thời, khoảng cách giúp giới hạn điện áp quá tải tần số công nghiệp có biên độ quá cao và điện áp dư thừa có thể xảy ra trên bộ hạn chế sét. Phương pháp này không chỉ bảo vệ điểm trung tính của máy biến áp mà còn đạt được sự bảo vệ lẫn nhau.

Bảo vệ bằng bộ hạn chế sét oxit kim loại

Khi xảy ra sự cố mất mát đất một pha, điện áp quá tải có thể gây hư hỏng hoặc thậm chí làm nổ bộ hạn chế sét.

Bảo vệ bằng khoảng cách thanh-thanh

Loại bảo vệ này sử dụng lắp đặt phân tán. Trên thực tế, việc điều chỉnh khoảng cách thường không chính xác, và đồng tâm thường kém. Sau khi phóng điện, hồ quang sinh ra sẽ ăn mòn điện cực. Dưới xung sét, sóng cắt được tạo ra, đe dọa an toàn cách điện của thiết bị. Khoảng cách bảo vệ không thể tự tắt hồ quang. Thay vào đó, cần bảo vệ rơle để ngắt hồ quang, điều này có thể dẫn đến vận hành sai của bảo vệ rơle.

Bảo vệ song song bằng bộ hạn chế sét và khoảng cách

Yêu cầu phối hợp giữa mức bảo vệ của bộ hạn chế sét, đặc tính hoạt động của khoảng cách thanh, và mức cách điện của điểm trung tính máy biến áp rất nghiêm ngặt và khó đạt được trong thực tế.

Bảo vệ bằng khoảng cách tổng hợp

Các vật liệu cách điện tổng hợp được sử dụng để hỗ trợ cơ học. Các điện cực cao áp và điện cực thấp áp được cố định ở cả hai đầu của vật liệu cách điện, và điện cực khoảng cách có hình dạng sừng dê. Điện cực phóng điện và điện cực đánh lửa được tách riêng. Nó mang lại các ưu điểm như đồng tâm tốt, xác định khoảng cách chính xác, lắp đặt và kiểm tra thuận tiện, khả năng chống ăn mòn mạnh, và điện áp phóng điện ổn định. Nó khắc phục các nhược điểm cố hữu của khoảng cách thanh lắp đặt phân tán và phù hợp hơn để bảo vệ điểm trung tính của máy biến áp.

Những nguyên tắc bảo vệ

• Dưới tác động của điện áp quá tải do sét, khoảng cách nên bị phá vỡ để bảo vệ cách điện của điểm trung tính máy biến áp. Điện áp phóng điện xung sét của nó nên được phối hợp với mức chịu đựng xung sét của điểm trung tính máy biến áp.

• Khi xảy ra sự cố mất mát đất một pha trong hệ thống, cách điện của điểm trung tính nên có thể chịu được điện áp quá tải do sự cố, và khoảng cách không nên bị phá vỡ để ngăn chặn vận hành sai của bảo vệ rơle. Khi xảy ra sự cố mất mát đất một pha trong hệ thống kèm theo mất mát đất điểm trung tính, hoặc khi hệ thống trải qua hoạt động không đầy đủ pha, sự cố cộng hưởng, v.v., dẫn đến điện áp tần số công nghiệp vượt quá một biên độ nhất định, khoảng cách nên bị phá vỡ để kẹp điểm trung tính của hệ thống và giới hạn điện áp quá tải tại điểm trung tính máy biến áp.

Bảo vệ bằng khoảng cách có thể điều khiển

Một khoảng cách có thể điều khiển chủ yếu bao gồm khoảng cách cố định, khoảng cách điều khiển, và mạch cân bằng điện áp tụ điện. Khoảng cách sừng dê hoạt động như khoảng cách cố định, và công tắc chân không được sử dụng để điều khiển sự phá vỡ tự động của khoảng cách có thể điều khiển.

Khoảng cách có thể điều khiển được sử dụng song song với bộ hạn chế sét. Dưới điện áp quá tải do sét và điện áp quá tải tức thời, bộ hạn chế sét hoạt động để giới hạn điện áp quá tải, và khoảng cách có thể điều khiển không hoạt động. Khi xảy ra sự cố mất mát đất một pha trong hệ thống, điện áp quá tải này không đe dọa cách điện của điểm trung tính, vì vậy khoảng cách có thể điều khiển không hoạt động.

Khi xảy ra điện áp quá tải tần số công nghiệp (như mất mát đất một pha và mất mát đất trong hệ thống không nối đất cách ly hoặc hoạt động không đầy đủ pha), khoảng cách có thể điều khiển hoạt động để bảo vệ cách điện của điểm trung tính máy biến áp và bộ hạn chế sét.

Khoảng cách có thể điều khiển giải quyết hiệu quả các vấn đề tồn tại trong khoảng cách, bộ hạn chế sét, và bảo vệ song song giữa khoảng cách thanh và bộ hạn chế sét. Kết nối song song giữa khoảng cách có thể điều khiển và bộ hạn chế sét có thể bảo vệ hiệu quả điểm trung tính của máy biến áp.