Nguyên lý làm việc và cấu hình bảo vệ máy biến áp nối đất

Máy biến áp nối đất kiểu Zigzag

Cấu trúc cuộn dây: Các cuộn dây của máy biến áp nối đất kiểu Zigzag sử dụng kiểu đấu dây zigzag. Mỗi cuộn dây pha gồm hai phần được quấn trên các trụ lõi khác nhau. Hai phần này có số vòng dây bằng nhau và chiều quấn ngược nhau.

Nguyên lý làm việc: Trong điều kiện vận hành bình thường, do điện áp ba pha đối xứng nên tổng dòng điện trong các cuộn dây ba pha bằng không, và máy biến áp nối đất hoạt động ở trạng thái không tải với chỉ một dòng điện kích từ nhỏ. Khi xảy ra sự cố chạm đất một pha trong hệ thống, điện áp của pha sự cố giảm xuống bằng không, trong khi điện áp của các pha không sự cố tăng lên bằng điện áp dây.

Do cấu trúc đặc biệt của cuộn dây Zigzag, các từ thông thứ tự không do hai phần của mỗi cuộn dây pha sinh ra sẽ triệt tiêu lẫn nhau trong lõi dưới tác dụng của điện áp thứ tự không.

Điều này dẫn đến tổng trở thứ tự không rất nhỏ, từ đó cung cấp đường dẫn dòng điện thứ tự không đủ lớn cho hệ thống nhằm đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của các thiết bị bảo vệ chạm đất.

Máy biến áp nối đất chuyển đổi từ máy biến áp ba pha thông thường

• Cách đấu dây cuộn: Thông thường, các cuộn dây của máy biến áp ba pha thông thường được đấu nối theo cấu hình Sao (Y), với điểm trung tính được nối đất thông qua điện trở nối đất hoặc cuộn kháng hồ quang (cuộn Petersen).
• Nguyên lý làm việc: Trong điều kiện vận hành bình thường, điện áp ba pha đối xứng, điện thế điểm trung tính bằng không và không có dòng điện thứ tự không trong các cuộn dây. Khi xảy ra sự cố chạm đất một pha, điện thế điểm trung tính tăng lên, tạo ra điện áp thứ tự không. Dưới tác động của điện áp thứ tự không này, dòng điện thứ tự không xuất hiện trong các cuộn dây. Bằng cách chọn hợp lý các thông số của điện trở nối đất hoặc cuộn kháng hồ quang, có thể điều khiển độ lớn của dòng điện thứ tự không để đáp ứng các yêu cầu bảo vệ nối đất và hạn chế quá áp trong quá trình sự cố.

Cấu hình bảo vệ của máy biến áp nối đất

Bảo vệ dòng điện thứ tự không

• Nguyên lý cấu hình: Máy biến dòng điện thứ tự không được lắp đặt tại đường dây ra của điểm trung tính máy biến áp nối đất. Trong điều kiện vận hành bình thường của hệ thống, tổng vectơ của dòng điện ba pha bằng không, do đó máy biến dòng điện thứ tự không không có đầu ra. Khi xảy ra sự cố chạm đất một pha, dòng điện thứ tự không được tạo ra. Khi dòng điện này đạt đến giá trị cài đặt, thiết bị bảo vệ sẽ hoạt động.
• Chức năng: Nhanh chóng phát hiện và xử lý sự cố chạm đất để ngăn chặn sự cố lan rộng, bảo vệ thiết bị và an toàn hệ thống.

Bảo vệ quá dòng

• Nguyên lý cấu hình: Máy biến dòng điện được lắp đặt ở phía sơ cấp hoặc thứ cấp của máy biến áp nối đất để giám sát dòng điện của nó. Khi dòng điện vượt quá ngưỡng quá dòng cài đặt, thiết bị bảo vệ sẽ hoạt động sau một khoảng thời gian trễ.
• Chức năng: Bảo vệ máy biến áp nối đất khỏi bị hư hỏng trong quá trình quá tải hoặc sự cố ngắn mạch.

Bảo vệ khí (Bảo vệ Buchholz)

• Nguyên lý cấu hình: Rơ le khí (rơ le Buchholz) được lắp đặt trên các máy biến áp nối đất ngâm dầu. Khi xảy ra sự cố nội bộ nhỏ, tạo ra một lượng khí nhỏ, bảo vệ khí nhẹ sẽ kích hoạt để gửi tín hiệu. Khi xảy ra sự cố nghiêm trọng, tạo ra một lượng lớn khí và xung kích dòng dầu, bảo vệ khí nặng sẽ kích hoạt để cắt máy cắt.
• Chức năng: Phản ứng nhạy bén với các sự cố nội bộ trong máy biến áp nối đất, đặc biệt là các sự cố nhỏ ở giai đoạn đầu, cho phép thực hiện các biện pháp kịp thời.

Bảo vệ nhiệt độ

• Nguyên lý cấu hình: Cảm biến nhiệt độ được lắp đặt trên các cuộn dây hoặc lõi của máy biến áp nối đất để giám sát nhiệt độ theo thời gian thực. Khi nhiệt độ vượt quá giá trị cài đặt, thiết bị bảo vệ sẽ hoạt động.
• Chức năng: Ngăn ngừa máy biến áp nối đất bị hư hỏng cách điện do quá nhiệt, kéo dài tuổi thọ thiết bị và đảm bảo vận hành an toàn.

Bảo vệ quá áp

• Nguyên lý cấu hình: Giám sát điện áp của máy biến áp nối đất bằng cách lắp đặt rơ le quá áp hoặc sử dụng chức năng bảo vệ quá áp trong các thiết bị bảo vệ tích hợp. Khi xảy ra điều kiện quá áp, thiết bị bảo vệ sẽ hoạt động.
• Chức năng: Hạn chế các quá áp tiềm ẩn trong hệ thống, bảo vệ cách điện của máy biến áp nối đất và các thiết bị khác.