Giải pháp Bảo vệ Toàn diện cho tụ điện áp cao

Mục tiêu cốt lõi: Đảm bảo hoạt động an toàn và ổn định của tụ điện và lưới điện, đồng thời kéo dài tuổi thọ thiết bị.

Khi tụ điện áp cao được đưa vào vận hành trong lưới điện, một hệ thống bảo vệ mạnh mẽ là rất quan trọng. Giải pháp này, dựa trên các tiêu chuẩn ngành và kinh nghiệm thực tế, cung cấp hướng dẫn cấu hình cho các biện pháp bảo vệ chính:

I. Bảo vệ các thông số điện chính

1. Bảo vệ quá điện áp:
• Chức năng: Bảo vệ chống lại sự hư hỏng tích lũy của môi chất tụ hoặc sự phá hủy tức thì do điện áp quá mức từ khí quyển (sét), điện áp quá mức khi đóng cắt, và điện áp quá mức ổn định của hệ thống.
• Cấu hình:
• Bộ hạn chế sét (MOA - Bộ hạn chế sét oxit kim loại): Cài đặt ở đầu đường dây và đầu trung tính của băng tụ, đặc biệt là ở phía đường dây và điểm trung tính, để hiệu quả chặn sự xâm nhập của xung sét và đỉnh của điện áp quá mức khi đóng cắt.
• Rơle quá điện áp: Liên tục theo dõi điện áp cuối tụ. Khi điện áp vượt quá giá trị đã đặt (thường là 1.1Un), nó sẽ ngắt băng tụ sau một khoảng thời gian để ngăn chặn việc hoạt động quá điện áp kéo dài. Việc xác định cài đặt yêu cầu xem xét tổng thể phạm vi dao động cho phép của hệ thống.
2. Bảo vệ quá dòng:
• Chức năng: Phản ứng với sự tăng dòng điện bất thường do quá tải nội bộ hoặc ngoại vi của băng tụ, hoặc sự phá hủy của thành phần nội bộ.
• Cấu hình:
• Bảo vệ quá dòng có thời gian trì hoãn: Là bảo vệ dự phòng cho bảo vệ chính của băng tụ và xử lý quá tải hệ thống. Cài đặt phải phối hợp và chịu đựng dòng điện khởi động, thường được đặt ở 1,5 đến 2 lần dòng định mức.
• Bảo vệ quá dòng tức thì: Nhắm vào các lỗi ngắn mạch nghiêm trọng và ngắt tức thì để loại bỏ lỗi.
3. Bảo vệ ngắn mạch:
• Chức năng: Cung cấp khả năng loại bỏ lỗi cực kỳ nhanh chóng trong trường hợp xảy ra lỗi pha-pha hoặc pha-đất nội bộ hoặc ngoại vi liên quan đến tụ điện.
• Cấu hình:
• Cầu chì cao áp chuyên dụng: Bảo vệ ưu tiên cho lỗi nội bộ của từng đơn vị tụ. Cầu chì ngắt ngay lập tức khi có lỗi, cách ly đơn vị lỗi trong khi phần còn lại của băng tụ tiếp tục hoạt động.
• Cầu dao + bảo vệ rơle: Cung cấp chức năng bảo vệ ngắn mạch dự phòng. Phải đảm bảo sự phối hợp giữa thời gian hoạt động của cầu chì và thời gian ngắt của cầu dao.

II. Giám sát và bảo vệ trạng thái chính

1. Bảo vệ nhiệt độ (Bảo vệ nhiệt):
• Chức năng: Ngăn chặn sự nổ hoặc cháy do nhiệt độ cao bất thường do quá dòng, hài sóng, thông gió kém, lão hóa môi chất nội bộ, hoặc sự phá hủy của thành phần (có thể được chỉ báo ban đầu bởi hoạt động của cầu chì).
• Cấu hình:
• Cảm biến nhiệt độ nhúng (PTC/Pt100): Nhúng tại các điểm tỏa nhiệt chính (ví dụ, trên đỉnh vỏ tụ) để theo dõi nhiệt độ điểm nóng nội bộ theo thời gian thực.
• Rơle nhiệt / Đơn vị giám sát thông minh: Nhận tín hiệu từ các cảm biến. Kích hoạt khi nhiệt độ vượt quá ngưỡng an toàn (ví dụ, 75°C - 80°C), phát cảnh báo hoặc lệnh ngắt.
2. Bảo vệ và giảm thiểu hài sóng:
• Chức năng: Để kìm hãm "hiệu ứng khuếch đại hài sóng" đối với tụ do hài sóng của hệ thống, dẫn đến quá dòng nghiêm trọng, quá nhiệt, và lão hóa thiết bị nhanh chóng.
• Cấu hình:
• Máy đo giám sát hài sóng: Liên tục theo dõi Tổng Độ Lệch Hài Sóng (THD) và nội dung hài sóng riêng lẻ của dòng điện/điện áp trên thanh bus hoặc mạch tụ. Phát cảnh báo khi có bất thường.
• Bộ lọc hài sóng: Trong môi trường ô nhiễm hài sóng nghiêm trọng hoặc cho các băng tụ lớn, ưu tiên lắp đặt băng tụ lọc với tỷ lệ kháng phù hợp (ví dụ, với reactor 6%, 13%) thay vì băng tụ bù thuần túy. Trong trường hợp cực đoan, cấu hình Bộ lọc công suất chủ động (APF).

III. Đảm bảo an toàn và kiểm soát vận hành

1. Bảo vệ nối đất:
• Chức năng: Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị bằng cách cung cấp đường dẫn hiệu quả cho dòng điện lỗi.
• Cấu hình:
• Nối đất đáng tin cậy của vỏ kim loại; điện trở nối đất phải tuân thủ quy định.
• Một đầu cuộn xả/chống điện trở phải được nối đất.
• Cài đặt bảo vệ điện áp tam giác mở trong hệ thống có trung tính không nối đất hiệu quả.
2. Cầu dao ngắt (Cầu dao cách ly):
• Chức năng: Tạo ra sự ngắt nhìn thấy được trong quá trình bảo dưỡng, đảm bảo không có nguy cơ cấp điện ngược và cung cấp điểm cách ly an toàn.
• Cấu hình: Cài đặt cầu dao ngắt với khoảng cách nhìn thấy trên phía nguồn (phía đường dây) của cầu dao. Việc vận hành phải tuân theo cơ chế khóa "Năm ngăn ngừa".
3. Thiết bị tự động ngắt (Bảo vệ liên kết):
• Chức năng: Xác định toàn diện các lỗi hoặc điều kiện vận hành bất thường ở cấp hệ thống kiểm soát để đạt được ngắt thông minh.
• Cấu hình:
• Nhiều tiêu chí (điện áp, dòng điện, nhiệt độ, tín hiệu hoạt động của cầu chì, v.v.) được tích hợp vào đơn vị bảo vệ và kiểm soát.
• Tự động kích hoạt logic ngắt trong điều kiện bất thường, điều khiển cầu dao hoạt động. Được tích hợp trong Hệ thống Tự động Trạm biến áp (SAS).