Bảo vệ Dãy thứ tự không Transformer 110kV: Vấn đề và Giải pháp cải tiến
Vấn đề về Bảo vệ Dãy Sóng Không thứ tự của Máy biến áp 110 kV
Trong hệ thống nối đất hiệu quả, điện áp dịch chuyển từ trung tính đến đất của máy biến áp được giới hạn ở một mức nhất định, và bảo vệ khoảng cách trung tính không hoạt động. Mục đích của việc lắp đặt bảo vệ khoảng cách là để ngăn chặn sự hư hỏng của lớp cách điện do điện áp dãy sóng không thứ tự tăng cao trong các hệ thống không được nối đất hiệu quả. Khoảng cách phóng điện chỉ hoạt động khi xảy ra sự cố tiếp đất một pha, tất cả các máy biến áp có điểm trung tính được nối đất trực tiếp đều bị ngắt, và các máy biến áp có điểm trung tính không được nối đất vẫn kết nối với lưới điện bị lỗi. Trong trường hợp này, khoảng cách phóng điện để giảm điện áp từ trung tính đến đất và tránh hư hỏng cách điện.
Tuy nhiên, sự phá vỡ khoảng cách tạo ra sóng cắt, điều này có hại cho cách điện giữa các vòng dây của máy biến áp. Do đó, khi điện áp dãy sóng không thứ tự tăng do sự cố tiếp đất một pha, tốt hơn là bảo vệ quá điện áp dãy sóng không thứ tự chứ không phải bảo vệ dòng điện khoảng cách nên ngắt máy biến áp. Ngược lại, bảo vệ dòng điện khoảng cách có một mức độ ngẫu nhiên và có thể không hoạt động vì nhiều lý do. Từ góc độ này, để bảo vệ cách điện điểm trung tính của máy biến áp, bảo vệ quá điện áp dãy sóng không thứ tự quan trọng hơn bảo vệ dòng điện khoảng cách.
Thông thường, bảo vệ quá điện áp dãy sóng không thứ tự và bảo vệ dòng điện khoảng cách được sử dụng cùng nhau để tạo thành một phương án bảo vệ cách điện điểm trung tính hoàn chỉnh. Do đó, việc chỉ lắp đặt bảo vệ dòng điện khoảng cách mà không có bảo vệ quá điện áp dãy sóng không thứ tự là không đủ—đặc biệt là trong trường hợp sự phá vỡ khoảng cách gián đoạn, nơi dòng điện phóng điện không thể duy trì, khiến bảo vệ dòng điện khoảng cách trở nên vô hiệu.
Hầu hết các trạm biến áp 110 kV hiện đang vận hành chỉ được trang bị khoảng cách thanh trung tính nhưng thiếu thiết bị bảo vệ rơle tương ứng. Cấu hình này là bất lợi. Khi điện áp dãy sóng không thứ tự của lưới điện tăng gần tới điện áp pha định mức, tất cả các máy biến áp không có điểm trung tính được nối đất đồng thời trải qua quá điện áp dãy sóng không thứ tự. Nếu máy biến áp cuối đường dây không có bảo vệ dòng điện quá tải khoảng cách và khoảng cách trung tính của nó phóng điện sớm—và sự phóng điện không thể duy trì—máy biến áp không có điểm trung tính được nối đất sẽ vẫn kết nối với lưới điện bị lỗi.
Do đó, đối với các máy biến áp cuối đường dây không có nguồn điện phía hạ thế, nếu không lắp đặt đầy đủ bảo vệ dòng điện khoảng cách và bảo vệ quá điện áp dãy sóng không thứ tự, khoảng cách thanh trung tính nên được loại bỏ hoặc khoảng cách của nó nên được tăng lên để tránh sự phóng điện sớm.
Đối với các trạm biến áp có kết nối cầu nội bộ, thực hành thông thường là sử dụng lần cài đặt đầu tiên của bảo vệ dòng điện dãy sóng không thứ tự của máy biến áp được nối đất trung tính để ngắt cầu dao 900 và cầu dao liên kết 100 không phải là tối ưu. Khi các phía hạ thế đang vận hành song song, việc ngắt cầu dao 900 dẫn đến mất không cần thiết một phần của bus. Trong khi đó, cầu dao phía hạ thế của máy biến áp không có điểm trung tính được nối đất vẫn đóng.
Trong trường hợp không có bảo vệ quá điện áp dãy sóng không thứ tự, nếu có nguồn điện tạm thời phía hạ thế (ví dụ: do chuyển đổi điện 10 kV), máy biến áp không có điểm trung tính được nối đất có nguy cơ bị quá điện áp. Do đó, khi đã có các máy biến áp điện áp ba pha (VT) được lắp đặt trên phía 110 kV, việc bổ sung bảo vệ quá điện áp dãy sóng không thứ tự là một biện pháp an toàn đơn giản và hiệu quả.
Kiểm soát Phương pháp Nối Đất Điểm Trung Tính của Máy Biến Áp và Các Biện Pháp Cải Thiện Bảo Vệ Dãy Sóng Không Thứ Tự
Đầu tiên, cần đảm bảo rằng hệ thống 110 kV hoạt động như một hệ thống được nối đất hiệu quả. Việc ngăn chặn sự hoạt động sai là cách tiếp cận cơ bản nhất—đảm bảo rằng điểm trung tính 110 kV của máy biến áp nguồn được nối đất hiệu quả. Nếu được phép bởi các cài đặt phối hợp bảo vệ, cả hai máy biến áp nguồn có thể được nối đất đồng thời.
Nếu máy biến áp cung cấp điện mất điểm trung tính được nối đất, hệ thống có thể trở thành không được nối đất hiệu quả. Do đó, trong giai đoạn thiết kế, các máy biến áp nguồn hoặc những máy có thể cung cấp điện trong tương lai nên được trang bị bảo vệ khoảng cách điểm trung tính hoàn chỉnh, bao gồm bảo vệ dòng điện dãy sóng không thứ tự tại điểm trung tính, bảo vệ dòng điện khoảng cách điểm trung tính, và bảo vệ điện áp dãy sóng không thứ tự theo hình tam giác mở trên busbar.
Trên các đường dây ra 110 kV, bất kể có bao nhiêu máy biến áp được kết nối song song, các máy biến áp cuối đường dây có thể hoạt động với điểm trung tính không được nối đất miễn là điểm trung tính phía nguồn được nối đất. Trong thực tế, để giảm thiểu rủi ro tiềm ẩn, một điểm trung tính của máy biến áp có thể được nối đất. Khi chọn điểm trung tính nào để nối đất, thứ tự ưu tiên sau đây nên được áp dụng:
Ưu tiên các máy biến áp có phía hạ thế cung cấp điện tạm thời;
Tiếp theo, xem xét các máy biến áp không có cầu dao phía cao thế;
Cuối cùng, chọn máy biến áp gần nguồn điện nhất.
Đối với hầu hết các trạm biến áp 110 kV cuối đường dây đã được đưa vào vận hành hiện nay không có bảo vệ điện áp dãy sóng không thứ tự (từ VT bus) và bảo vệ dòng điện khoảng cách điểm trung tính, khoảng cách thanh trung tính ban đầu nên được loại bỏ hoặc khoảng cách của nó nên được tăng lên để tránh sự phóng điện sớm.
Đối với các thiết kế trạm biến áp 110 kV trong tương lai, nên xem xét việc lắp đặt máy biến áp điện áp ba pha trên phía cao thế, cùng với bảo vệ quá điện áp dãy sóng không thứ tự và bảo vệ dòng điện khoảng cách điểm trung tính của máy biến áp. Cấu hình này cung cấp sự linh hoạt trong vận hành và thích ứng với các thay đổi trong cấu trúc lưới điện trong tương lai.
Đối với các trạm biến áp có kết nối cầu nội bộ, lần cài đặt đầu tiên của bảo vệ dòng điện dãy sóng không thứ tự tại điểm trung tính của máy biến áp chính nên ngắt máy biến áp không có điểm trung tính được nối đất khác để tránh mở rộng khu vực mất điện hoặc gây ra quá điện áp tần số công nghiệp.
