Hỏi đáp về Bảo vệ Vi tính và Thiết bị Tự động: Giải thích Các chức năng Chính và Yếu tố Ứng dụng Cơ bản

Echo

Trường dữ liệu: Phân tích biến áp

China

Thiết bị bảo vệ vi tính là gì?

Trả lời: Thiết bị bảo vệ vi tính là thiết bị tự động có thể phát hiện sự cố hoặc điều kiện vận hành bất thường trong thiết bị điện trong hệ thống điện, và tác động để ngắt cầu chì hoặc phát tín hiệu báo động.

Các chức năng cơ bản của bảo vệ vi tính là gì?

Trả lời:

Tự động, nhanh chóng và chọn lọc cách ly thiết bị bị lỗi khỏi hệ thống bằng cách ngắt cầu chì, đảm bảo thiết bị không bị lỗi tiếp tục hoạt động bình thường nhanh chóng và ngăn chặn thêm thiệt hại cho thiết bị bị lỗi.
Phát hiện điều kiện vận hành bất thường của thiết bị điện, và dựa trên yêu cầu bảo dưỡng vận hành, kích hoạt tín hiệu báo động hoặc ngắt kết nối thiết bị có thể bị hỏng hoặc phát triển thành sự cố nếu tiếp tục sử dụng. Bảo vệ rơle phản ứng với điều kiện bất thường thường không yêu cầu hành động ngay lập tức và có thể bao gồm độ trễ thời gian.

Protection Relay.jpg

Yêu cầu cơ bản cho bảo vệ vi tính là gì?

Trả lời: Bảo vệ vi tính đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn, ổn định và đáng tin cậy của hệ thống điện và kịp thời loại bỏ sự cố. Do đó, bảo vệ rơle phải đáp ứng các yêu cầu sau:

Chọn lọc: Khi xảy ra sự cố hệ thống, thiết bị bảo vệ chỉ nên cách ly thiết bị bị lỗi, đảm bảo thiết bị không bị lỗi tiếp tục hoạt động, do đó giảm thiểu khu vực mất điện và đạt được hoạt động chọn lọc.
Tốc độ: Sau khi xảy ra sự cố hệ thống, nếu sự cố không được khắc phục nhanh chóng, nó có thể trở nên nghiêm trọng hơn. Ví dụ, trong trường hợp ngắn mạch, điện áp giảm đáng kể, khiến các động cơ gần điểm sự cố chậm lại hoặc dừng, làm gián đoạn sản xuất bình thường. Ngoài ra, máy phát không thể cung cấp điện trong trường hợp sự cố, có thể dẫn đến không ổn định của hệ thống. Hơn nữa, thiết bị bị lỗi chịu dòng điện sự cố cao, chịu thiệt hại cơ học và nhiệt nặng nề. Dòng điện sự cố kéo dài càng lâu, thiệt hại càng nghiêm trọng. Do đó, sau khi xảy ra sự cố, hệ thống bảo vệ nên hành động nhanh nhất có thể để cách ly nó.
Độ nhạy: Thiết bị bảo vệ phải phát hiện đáng tin cậy sự cố và điều kiện bất thường trong khu vực được bảo vệ. Điều này có nghĩa là nó phải hoạt động nhạy cảm không chỉ trong trường hợp ngắn mạch ba pha kim loại dưới điều kiện vận hành tối đa, mà còn trong trường hợp ngắn mạch hai pha với điện trở chuyển tiếp cao dưới điều kiện vận hành tối thiểu, duy trì độ nhạy và hoạt động đáng tin cậy đủ.
Đáng tin cậy: Độ tin cậy của hệ thống bảo vệ là rất quan trọng. Nó không được phép không hoạt động khi có sự cố xảy ra trong khu vực bảo vệ, cũng không được phép hoạt động sai khi không có sự cố. Một thiết bị bảo vệ không đáng tin cậy, một khi đưa vào sử dụng, có thể trở thành nguồn gây ra sự cố mở rộng hoặc thậm chí trực tiếp.

Mô tả ngắn gọn về các biện pháp bảo vệ dựa trên vi tính được sử dụng cho biến áp và chức năng tương ứng của chúng.

Trả lời: Biến áp là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện. Sự cố của biến áp ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy cung cấp điện và hoạt động bình thường của hệ thống. Các biến áp công suất lớn cũng cực kỳ quý giá, vì vậy phải lắp đặt thiết bị bảo vệ có hiệu suất tốt và độ tin cậy cao dựa trên công suất và tầm quan trọng của biến áp.

Sự cố của biến áp có thể được phân loại thành sự cố bên trong và bên ngoài thùng biến áp.

Sự cố bên trong thùng chủ yếu bao gồm: Ngắn mạch pha-to-pha, ngắn mạch vòng dây, và ngắn mạch một pha xuống đất. Dòng ngắn mạch tạo ra hồ quang có thể đốt cháy cuộn dây, cách điện và lõi, và có thể gây bay hơi mạnh dầu biến áp, có thể dẫn đến nổ thùng.
Sự cố bên ngoài thùng bao gồm:Ngắn mạch pha-to-pha và ngắn mạch một pha xuống đất trên các đầu cáp và dây dẫn ra.
Điều kiện vận hành bất thường bao gồm: Dòng quá tải do ngắn mạch bên ngoài, quá tải do nhiều nguyên nhân, và mức dầu thấp bên trong thùng.

Dựa trên các loại sự cố và điều kiện bất thường này, các thiết bị bảo vệ sau đây nên được lắp đặt:

Bảo vệ khí (Buchholz) cho ngắn mạch bên trong thùng và mức dầu thấp.
Bảo vệ sai biệt dọc hoặc bảo vệ quá dòng tức thì cho ngắn mạch đa pha trong cuộn dây và dây dẫn, ngắn mạch xuống đất trên cuộn dây và dây dẫn trong hệ thống tiếp đất dòng lớn, và ngắn mạch vòng dây.
Bảo vệ quá dòng (hoặc bảo vệ quá dòng với khởi động điện áp tổng hợp hoặc bảo vệ dòng âm thứ tự) cho ngắn mạch pha-to-pha bên ngoài, làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ khí và sai biệt (hoặc quá dòng tức thì).
Bảo vệ dòng không thứ tự cho ngắn mạch bên ngoài trong hệ thống tiếp đất dòng lớn.
Bảo vệ quá tải cho quá tải đối xứng, v.v.

Các biện pháp bảo vệ nào được lắp đặt cho bộ máy phát-biến áp 600MW (gen-transformer)?

Trả lời:

Bảo vệ sai biệt đơn vị máy phát-biến áp
Bảo vệ sai biệt dọc máy phát
Bảo vệ sai biệt chính biến áp
Bảo vệ mất từ trường máy phát
Bảo vệ mất bước máy phát
Bảo vệ ngược công suất máy phát
Bảo vệ tần số thấp máy phát
Bảo vệ quá từ hóa
Bảo vệ ngắn mạch stator máy phát
Bảo vệ quá dòng máy phát
Bảo vệ quá dòng âm thứ tự theo thời gian nghịch đảo máy phát
Bảo vệ quá tải stator máy phát
Bảo vệ mất nước máy phát
Bảo vệ dòng không thứ tự điểm trung tính chính biến áp
Bảo vệ khí (Buchholz) chính biến áp
Bảo vệ giảm áp lực chính biến áp

Có những khác biệt gì giữa bảo vệ sai biệt chính biến áp và bảo vệ khí? Cả hai biện pháp bảo vệ có thể phát hiện sự cố bên trong biến áp không?

Trả lời: Bảo vệ sai biệt là bảo vệ chính cho biến áp; bảo vệ khí là bảo vệ chính cho sự cố bên trong biến áp.
Phạm vi bảo vệ của bảo vệ sai biệt bao gồm thiết bị điện chính giữa các biến dòng trên tất cả các bên của biến áp chính, bao gồm:

Ngắn mạch đa pha trên dây dẫn và cuộn dây biến áp
Ngắn mạch vòng dây nghiêm trọng
Ngắn mạch xuống đất trên dây dẫn cuộn dây trong hệ thống tiếp đất dòng lớn
Phạm vi bảo vệ của bảo vệ khí bao gồm:
Ngắn mạch đa pha bên trong biến áp
Ngắn mạch vòng dây, và ngắn mạch giữa vòng dây và lõi hoặc vỏ ngoài
Sự cố lõi (như quá nhiệt và hư hỏng)
Mức dầu thấp hoặc rò rỉ dầu
Tiếp xúc kém ở bộ đổi cấp hoặc hàn dây dẫn không đúng

Bảo vệ sai biệt có thể được lắp đặt trên biến áp, máy phát, phần bus và đường truyền, trong khi bảo vệ khí chỉ dành cho biến áp.
Đối với sự cố bên trong biến áp (ngoại trừ ngắn mạch vòng dây nhỏ), cả bảo vệ sai biệt và bảo vệ khí đều có thể phản ứng. Vì sự cố bên trong gây ra chuyển động dầu và tăng dòng điện chính, cả hai bảo vệ có thể được kích hoạt. Phương án nào hoạt động trước phụ thuộc vào bản chất của sự cố.

Các loại sự cố nào được bảo vệ bởi bảo vệ dòng không thứ tự điểm trung tính chính biến áp, bảo vệ dòng qua khe và bảo vệ điện áp không thứ tự? Các nguyên tắc cài đặt?
Trả lời: Bảo vệ dòng không thứ tự điểm trung tính chính biến áp, bảo vệ dòng qua khe và bảo vệ điện áp không thứ tự được thiết kế để bảo vệ chống lại sự cố xuống đất trên các đường dây ra của thiết bị. Chúng thường phục vụ như bảo vệ dự phòng cho sự cố tiếp đất trong hệ thống 110–220 kV ở phía cao áp của biến áp. Bảo vệ dòng không thứ tự được sử dụng khi điểm trung tính biến áp được nối đất; bảo vệ điện áp không thứ tự được sử dụng khi điểm trung tính không được nối đất; và bảo vệ dòng qua khe được sử dụng khi điểm trung tính biến áp được nối đất thông qua khe tia lửa.

Bảo vệ dòng không thứ tự có dòng khởi động nhỏ, thường khoảng 100 A, với thời gian hoạt động khoảng 0,2 giây. Bảo vệ điện áp không thứ tự thường được cài đặt ở hai lần điện áp pha định mức. Để tránh điện áp quá tải tạm thời trong trường hợp tiếp đất một pha, thời gian trễ thường được cài đặt từ 0,1–0,2 giây. Chiều dài khe tia lửa ở điểm trung tính 220 kV của biến áp thường là 325 mm, với điện áp phá vỡ RMS là 127,3 kV. Khi điện áp trung tính vượt quá điện áp phá vỡ, khe sẽ phá vỡ, cho phép dòng không thứ tự chảy qua điểm trung tính. Thời gian bảo vệ được cài đặt là 0,2 giây.

Bảo vệ chính và bảo vệ dự phòng là gì?

Trả lời: Bảo vệ chính đề cập đến bảo vệ mà, khi xảy ra sự cố ngắn mạch, đáp ứng yêu cầu ổn định hệ thống và an toàn thiết bị, và chọn lọc ngắt để loại bỏ sự cố trên thiết bị và toàn bộ đường dây được bảo vệ.
Bảo vệ dự phòng đề cập đến bảo vệ mà loại bỏ sự cố khi bảo vệ chính hoặc cầu chì không hoạt động.

Chức năng của từ hóa ép máy phát là gì?

Trả lời: