Bài tập lớn môn Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 13: Tự đóng lại - Nguyễn Trọng Tuấn

động đóng lại
Các mô hình tự đóng lại được sử dụng để tự động đóng các máy cắt mà thường được mở khi mạng lưới cung cấp hoạt động bình thường. Điều này có thể xảy ra vì nhiều lý do, ví dụ mức độ sự cố có thể là quá mức nếu máy cắt đã đóng lại bình thường. Các mạch liên quan là rất giống nhau như những mạch được sử dụng cho tự động đóng lại. Hai ứng dụng điển hình được mô tả trong các phần sau.
Các máy biến áp dự phòng
Hình 13.7 cho thấy một trạm thanh cái được nuôi bởi ba máy biến áp, T1, T2 và T3. Sự mất của một máy biến áp có thể gây ra tình trạng quá tải nghiêm trọng đối với hai máy còn lại. Tuy nhiên, sự kết nối của một máy biến áp thêm nữa để vượt qua điều này có thể làm tăng mức độ sự cố đến một giá trị không thể chấp nhận.
Figure 13.7: Standby transformer with auto-closing
Giải pháp là phải có một biến áp dự phòng T4 được kích thích vĩnh viễn từ phía sơ cấp và sắp xếp để được trưng dụng nếu một trong những máy còn lại bị cắt bởi sự cố.
Các mạch khởi động cho máy cắt CB4 giám sát hoạt động bảo vệ máy biến áp trên bất kỳ các máy biến áp T1, T2 và T3 cùng với sự ngắt của một máy cắt liên quan CB1-CB3. Trong trường hợp có sự cố, mạch đóng tự động được khởi động và máy cắt CB4 đóng lại, sau một thời gian trễ ngắn, để chuyển đổi sang máy biến áp dự phòng. Một số mô hình sử dụng một rơle ngắt tự động, để khi các máy biến áp hỏng làm việc trở lại, máy dự phòng được tự động ngắt kết nối.
Bộ ghép thanh cái hoặc Máy cắt phân đoạn thanh cái
Nếu tất cả bốn máy biến áp công suất làm việc bình thường cho hệ thống ở hình 13.7, và các phần thanh cái được kết nối với nhau bởi một máy cắt phân đoạn thanh cái thường mở thay cho dao cách ly, máy cắt phân đoạn thanh cái nên được tự động đóng trong trường hợp mất một máy biến áp, để phân bố tải qua các máy biến áp còn lại. Điều này, tất nhiên, là tùy thuộc vào mức độ sự cố được chấp nhận với máy cắt phân đoạn-thanh cái đóng lại.
Các mạch khởi động và mạch ngắt tự động được sử dụng như trong mô hình dự phòng. Rơle tự động đóng lại được sử dụng trong thực tế là một biến thể của một trong các rơle tự động đóng lại tiêu chuẩn.
Một số ví dụ về các ứng dụng của tự đóng lại
Các thiết bị tự động đóng lại sử dụng phổ biến cho một số cấu hình trạm biến áp tiêu chuẩn được mô tả trong các phần sau.
Trạm biến áp hai thanh cái
Một trạm biến áp hai thanh cái điển hình được minh họa trong hình 13.8. Mỗi trong sáu đường dây truyền tải siêu cao áp đưa vào trạm là dưới sự kiểm soát của một máy cắt, bao gồm CB1 tới CB6, và mỗi đường dây truyền tải có thể được kết nối, hoặc với thanh cái chính hoặc với các thanh cái dự trữ bằng dao cách ly vận hành bằng tay.
Figure 13.8: Double busbar substation
Dao cách ly phân đoạn thanh cái cho phép các đoạn của thanh cái được cách ly trong trường hợp có sự cố, và máy cắt bộ ghép thanh cái BC cho phép các phân đoạn của thanh cái chính và các thanh dự trữ được kết nối với nhau.
Mô hình cơ bản – bỏ qua các máy biến áp dự phòng
Mỗi máy cắt đường dây được cung cấp với một rơle tự động đóng lại cái mà tự đóng lại các máy cắt thích hợp trong trường hợp xảy ra sự cố đường dây. Đối với một sự cố trên Đường dây 1, điều này sẽ đòi hỏi mở CB1 và CB tương ứng tại đầu từ xa của đường dây. Các hoạt động hoặc của bảo vệ thanh cái hoặc của một rơle VT Buchholz được bố trí để khóa cô lập trình tự tự động đóng lại. Trong trường hợp một sự cố kéo dài trên Đường dây 1, các máy cắt đường dây cắt và cô lập sau một nỗ lực tự đóng lại.
Mô hình với các máy biến áp dự phòng
Một số tiện ích sử dụng một biến thể của mô hình cơ bản, trong đó Transformers T1 và T2 are banked off Đường dây 1 và 2, như thể hiện trong hình 13.8. Điều này giúp tiết kiệm số lượng máy cắt đòi hỏi. Các mạch biến áp tương ứng 1 và 2 are tee’d off Đường dây 1 và 2 theo thứ tự. Các máy biến áp thứ cấp được kết nối với một hệ thống thanh cái cao áp riêng biệt thông qua các máy cắt CB1A và CB2A.
Các thiết bị tự động đóng lại có thể được mở rộng để bao gồm các mạch cho máy biến áp banked nơi mà chúng được sử dụng.
Ví dụ, một sự cố trên đường dây 1 sẽ gây ra sự ngắt của các máy cắt CB1, CB1A và máy cắt đường dây từ xa. Khi Đường dây 1 được nạp lại năng lượng, hoặc bằng cách tự động đóng lại của CB1 hoặc bằng máy cắt từ xa, bất cứ cái nào được thiết lập để tự đóng lại đầu tiên, máy biến áp T1 cũng được kích thích. CB1A sẽ không tự đóng lại cho đến khi có sự xuất hiện của điện áp thứ cấp máy biến áp, như giám sát bởi các máy biến điện áp thứ cấp; sau đó nó tự đóng lại trên các thanh cái cao áp sau một khoảng thời gian trễ, với một sự kiểm tra tính đồng bộ nếu cần thiết.
Trong trường hợp một sự cố trên máy biến áp T1, các máy cắt đường dây từ xa và cục bộ và máy cắt CB1A cắt để cô lập sự cố.
Sự mở ra tự động của dao cách ly máy biến áp cơ giới hóa IT1 tiếp sau đó. Các máy cắt đường dây sau đó tự đóng lại theo cách thông thường và máy cắt CB1A khóa cô lập.
Một sự thiếu sót của mô hình này là dẫn đến máy biến áp bình thường T1 bị cách ly từ hệ thống; cũng như vậy, dao cách ly L1 phải được mở bằng tay trước khi các máy cắt CB1 và ​​CB1A, có thể được đóng lại để tái lập cung cấp cho các thanh cái cao áp thông qua máy biến áp. Một biến thể của mô hình này được thiết kế để chỉ dẫn dao cách ly L1 mở tự động sau một sự cố kéo dài trên Đường dây 1 và cung cấp một tính năng tự động đóng lại thứ hai của CB1 và ​​CB1A. Sự cung cấp cho Bus C theo cách ấy được phục hồi mà không có sự can thiệp bằng tay.
Trạm biến áp máy cắt đơn
Sự sắp xếp trong hình 13.9 bao gồm cơ bản của cả hai lộ dây ra máy biến áp được kết nối với nhau bởi một máy cắt đơn 120. Do đó, mỗi máy biến áp có một nguồn cung cấp thay thế trong trường hợp mất một lộ dây ra hay các lộ khác.
Figure 13.9: Single switch substation
Ví dụ, một sự cố thoáng qua trên Đường dây 1 dẫn tới sự ngắt của các máy cắt 120 và B1 theo sau bởi sự tự đóng lại của CB 120. Nếu tự đóng lại thành công, máy biến áp T1 được tái kích hoạt và máy cắt B1 tự đóng lại sau một thời gian trễ ngắn.
Nếu sự cố đường dây là kéo dài, 120 cắt lần nữa và dao cách ly đường dây cơ giới 103 được tự động mở ra. Máy cắt 120 tự đóng lại một lần nữa, tiếp theo là B1, để cả hai máy biến áp T1 và T2 sau đó được cung cấp từ Đường dây 2.
Một sự cố máy biến áp gây ra sự mở ra tự động các dao cách ly máy biến áp thích hợp, khóa cô lập máy cắt thứ cấp máy biến áp và sự tự đóng lại của máy cắt 120. Các thiết bị cho việc nạp đường dây chết hoặc tự đóng lại với kiểm tra đồng bộ được cung cấp cho mỗi máy cắt.
Trạm biến áp mắt lưới 4 máy cắt
Trạm biến áp mắt lưới minh họa trong Hình 13.10 được sử dụng rộng rãi bởi một số tiện ích, hoặc toàn bộ hoặc một phần. Mắt lưới cơ bản có một đường dây ở mỗi góc, như được hiển thị ở các góc mắt lưới MC2, MC3 và MC4. Một hoặc hai máy biến áp cũng có thể được banked tại một góc mắt lưới, như thể hiện tại MC1. Sự bảo vệ góc mắt lưới được yêu cầu nếu có nhiều hơn một mạch được nuôi từ một góc mắt lưới, không phụ thuộc vào vị trí biến dòng – xem Chương “Bảo vệ thanh cái” để biết thêm chi tiết.
Figure 13.10: Four-switch mesh substation
Các vấn đề to tát có thể được bắt gặp trong các ứng dụng của tự đóng lại đối với các trạm biến áp mắt lưới. Ví dụ, các máy cắt 120 và 420 trong Hình 13.10 được cắt ra cho nhiều loại khác nhau của các sự cố liên quan đến góc mắt lưới 1 (MC1), và mỗi loại đòi hỏi cách xử lý khác nhau đến mức mà tự động đóng lại có liên quan. Các biến thể xa hơn nữa xảy ra nếu các sự cố là kéo dài.
Theo thực tế bình thường, các máy cắt phải được tự đóng lại theo thứ tự, do đó các mạch trình tự là cần thiết bốn máy cắt mắt lưới. Sự ưu tiên đóng lại có thể là bất kỳ thứ tự nào, nhưng thông thường là 120, 220, 320 và 420.
Một bản tổng kết của các thiết bị được đưa ra ngay bây giờ, dựa trên cơ sở mắt lưới MC1 để thể hiện sự bao gồm các máy biến áp banked; các thiết bị tại các góc khác là tương tự nhau nhưng bỏ qua hoạt động của thiết bị duy nhất kết hợp với các máy biến áp banked.
Sự cố thoáng qua trên Đường dây 1
Sự ngắt của các máy cắt 120, 420, G1A và G1B được theo sau bởi sự tự đóng lại của 120 để đưa ra sự nạp đường dây chết của Đường dây 1. Máy cắt 420 tự đóng lại theo thứ tự, với một sự kiểm tra tính đồng bộ. Các máy cắt G1A, G1B tự đóng lại với một sự kiểm tra tính đồng bộ nếu cần thiết.
Sự cố lâu dài trên Đường dây 1
Máy cắt 120 cắt một lần nữa sau lần tự đóng lại đầu tiên và dao cách ly 103 được tự động mở ra để cách ly sự cố đường dây. Các máy cắt 120, 420, G1A và G1B sau đó tự đóng lại theo thứ tự như trên.
Sự cố máy biến áp (máy biến áp cục bộ 1A)
Sự tự động mở ra của dao cách ly 113A để cách ly máy biến áp sự cố theo sau sự cắt của các máy cắt 120, 420, G1A và G1B.
Các máy cắt 120, 420 và G1B sau đó tự đóng lại theo thứ tự, và máy cắt G1A bị cô lập.
Sự cố máy biến áp (máy biến áp từ xa)
Đối với một sự cố máy biến áp từ xa, một tín hiệu ngắt liên động được nhận tại trạm cục bộ để cắt các máy cắt 120, 420, G1A và G1B và hạn chế sự tự đóng lại cho đến khi máy biến áp sự cố được cách ly tại trạm từ xa. Nếu sự ngắt liên động tiếp tục tồn tại kéo dài 60 giây thì nó được hiểu rằng sự cố không thể bị cách ly tại trạm từ xa. Dao cách ly 103 sau đó tự động mở ra và các máy cắt 120, 420, G1A và G1B được tự đóng lại theo thứ tự.
Sự cố góc mắt lưới thoáng qua
Bất kỳ sự cố nào bao phủ bởi vùng bảo vệ góc mắt lưới, thể hiện trên Hình 13.10, đều dẫn đến sự ngắt của các máy cắt 120, 420, G1A và G1B. Sau đó chúng được tự đóng lại theo thứ tự.
Có thể có một số trường hợp mà sự tự đóng lại đối với sự cố kéo dài không được chấp nhận – rõ ràng nó không được biết đến như sự cải tiến của tự đóng lại nếu sự cố là kéo dài hay không. Trong những trường hợp này, mô hình logic hạn chế sự tự đóng lại và khóa cô lập các máy cắt.
Sự cố góc mắt lưới lâu dài
Thứ tự mô tả trong mục 12.3.5 được theo dõi lúc ban đầu. Khi CB120 được tự đóng lại, nó sẽ cắt một lần nữa bởi vì sự cố và khóa cô lập. Tại thời điểm này, logic hạn chế sự tự đóng lại của CB420, G1A và G1B và khóa cô lập các CB này. Dao cách ly đường dây 103 sẽ tự động mở ra để cách ly sự cố từ trạm từ xa.