Spread the love

TỤ BÙ DỌC 500kV GE

1. Khái niệm

Tụ bù dọc là tụ bù được mắc nối tiếp với đường dây, làm giảm cảm kháng của đường dây nhằm giảm tổn thất và tăng khả năng tải của đường dây.

2. Công dụng của Tụ bù dọc

Giảm tổn thất công suất ⇒ Nâng cao khả năng tải của đường dây
Cải thiện độ ổn định của hệ thống
Giảm tổn thất điện áp trên đường dây ⇒ Cải thiện tính ổn định của điện áp các nút
Cải thiện đồ thị điện áp trên đường dây
Tăng khả năng tải trên đường dây song song

3. Nguyên lý bù:

a. Tổn thất điện áp

Tổn thất điện áp trên đường dây truyền tải được tính theo công thức:

Trong đó :
– P là công suất tác dụng được truyền trên đường dây
– R là thành phần điện trở của đường dây
– Q là công suất phản kháng được truyền trên đường dây
– X là thành phần điện kháng của đường dây
– U là điện áp tại đầu đường dây

Tụ bù được mắc nối tiếp trên đường dây truyền tải làm cho tổng trở đường dây nhỏ đi. Khi Xs giảm đi thì sẽ làm tổn thất điện áp trên đường dây giảm đi.
Sau khi bù, điện kháng trên đường dây là: Xs = (X – Xbù ) < X
Và điện áp rơi trên đường dây sẽ là:

Như vậy, sau khi bù ΔUs < ΔU nên tổn thất điện áp sẽ giảm khi lắp thêm tụ bù dọc.

b. Tổn thất công suất

Tổn thất công suất trên đường dây được xác định theo công thức sau:

Sau khi bù, điện kháng trên đường dây là: Xs = (X – Xbù ) < X

Như vậy, sau khi bù ΔSs < ΔS nên tổn thất công suất trên đường dây sẽ giảm khi lắp thêm tụ bù dọc.

4. Cấu tạo

4.1. Sàn tụ

Cấu trúc sàn thép mạ kẽm, mặt sàn là lưới thép và có lan can bằng nhôm
Toàn bộ trọng lượng sàn tụ được đỡ bằng sứ đỡ tĩnh, các sứ cheo polymer để cố định không cho sàn tụ di chuyển theo phương ngang

4.2. Bình tụ

Mỗi pha bao gồm 2 Groups (nhóm) song song
Mỗi Group bao gồm 2 stacks: Group 1 gồm stack 1 và 2, Group 2 gồm stack 3 và 4
2 Stack nói trên được đấu nối thành 24 Strings (chuỗi)
Mỗi String gồm 6 bình tụ mắc nối tiếp
Như vậy mỗi Group gồm 144 bình tụ

4.3. ĐIỆN TRỞ PHI TUYẾN MOV (METAL OXIDE VARISTOR)

MOV Bao gồm tổ hợp nối tiếp/song song các đĩa điện trở phi tuyến được lắp đặt trong vỏ sứ
MOV hấp thu tất cả năng lượng khi có sự cố bên ngoài sàn tụ đồng thời khi có sự cố trên sàn tụ cho đến khi Bypass

4.4. KHE HỞ PHÓNG ĐIỆN – TAG(TRIGGERED AIR GAP)

Khe hở phóng điện: Sẽ phóng điện khi đạt ngưỡng cài đặt khi MOV không thể hấp thụ hết năng lượng do sự cố. Do đó, TAG bảo vệ MOV của dàn tụ khi có sự cố đường dây.
Hệ thống tạo plasma (trigger) khởi tạo tia lửa điện qua khe hở bằng cách bơm plasma vào khoảng trống giữa 2 điện cực của TAG.

4.5. BỘ TẠO XUNG PHÓNG -VAP(Varistor Analog and Pulse)

Tủ VAP (Varistor Analog and Pulser) giám sát năng lượng hấp thụ của MOV và thực hiện nhiệm vụ kích xung để phát ra dòng ion vào khe hở TAG tạo ra tia plasma phóng giữa hai điện cực của khe hở khi đạt đến ngưỡng năng lượng trong MOV hoặc ngưỡng dòng trong MOV.
VAP sẽ làm việc dựa vào ngưỡng dòng điện nhận từ các biến dòng điện đặt nối tiếp với các điện trở phi tuyến

4.6. BỘ CẢN DỊU (DAMPING EQUIPMENT)

Mạch cản dịu là một điện kháng hạn dòng, lõi không khí, kiểu khô.
Kháng hạn dòng này có tác dụng hạn chế dòng xả đỉnh của tụ khi có sự cố

4.7. Máy cắt Bypass

Khi có sự cố MC Bypass sẽ đóng lại để cô lập dàn tụ ra khỏi hệ thống

4.8. CÁC BIẾN DÒNG ĐIỆN

Thu thập tất cả các tín hiệu dòng điện chạy trên hệ thống tụ để cung cấp cho hệ thống bảo vệ của dàn tụ
Riêng CT 10 và 11 đưa trực tiếp dòng đến bộ kích xung VAP

4.9. Bộ chuyển đổi điện quang sàn tụ PFOI

Được đặt trên sàn tụ, dòng nhị thứ của các CT sẽ được đưa vào bộ PFOI này để thực hiện chuyển thành tín hiệu quang, truyền số liệu cho hệ thống bảo vệ.
Bộ PFOI được cấp nguồn từ CT9 hoặc có thể nhân nguồn ngoài trực tiếp 230Vac khi thực hiện thí nghiệm, bảo dưỡng

4.10. Bộ chuyển đổi quang điện mặt đất GFOI

Được đặt trong tủ bảo vệ tụ, GFOI này nhận số liệu dòng điện từ PFOI theo đường quang GFOI sẽ nhận các tín hiệu:

+ Dòng qua dãy tụ

+ Dòng không cân bằng tụ

+ Dòng qua MOV

+ Dòng chạm đất sàn tụ

+ Dòng MC tụ

4.11. Hệ thống điều khiển – bảo vệ

Gồm hai tủ bảo vệ riêng biệt A và B có nhiệm vụ:

+ Giám sát trạng thái trên sàn tụ

+ Phát lệnh cảnh báo, Bypass, Block Insertion, Lockout khi cần thiết

+ Phát thông tin cảnh báo và trạng thái cho bộ ghi sự cố DFR

+ Điều khiển – giám sát máy cắt Bypass

5. Nguyên lý làm việc

Bộ VAP có nhiệm vụ mồi cho khe hở phóng điện TAG khi đạt ngưỡng
năng lượng trong MOV hay dòng điện qua MOV.
Bộ GFOI nhận tín hiệu quang từ PFOI, chuyển dữ liệu này cho PLC và chuyển sang dữ liệu Analog cung cấp cho tín hiệu SCADA.
PLC nhận dữ liệu và tính toán dòng không cân bằng của tụ, ngưỡng năng lượng trong MOV, dòng điện duy trì qua khe hở, dòng điện qua tụ… để quyết định đóng máy cắt bypass bảo vệ cho dàn tụ.

Ngoài ra, PLC cũng nhận tín hiệu từ bảo vệ đường dây để bypass dàn tụ hay đưa tự động đưa dàn tụ trở lại vận hành nếu đủ điều kiện vận hành.

6. Chế độ làm việc

6.1. Chế độ làm việc bình thường

Khi dàn tụ được đưa vào làm việc, dòng đường dây sẽ chạy qua tụ hoặc qua MC Bypass nếu MC đóng. Dòng điện qua CT9 sẽ cấp nguồn cho bộ PFOI trên sàn tụ, cung cấp thông tin các dòng trên sàn tụ cho bộ GFOI và PLC bảo vệ để giám sát, bảo vệ hệ thống tụ.
Trường hợp sàn tụ ở trạng thái cách ly DCL -0 đóng, lúc này dòng đường dây sẽ không chạy qua hệ thống tụ, CT9 không có dòng không có nguồn nuôi cho bộ PFOI từ đó hệ thống tụ cũng như hệ thống bảo vệ tụ ở trạng thái DISCONNECT được cô lập ra khỏi hệ thống.
Trước khi đưa sàn tụ vào vận hành bắt buộc máy cắt Bypass phải đóng trước.

6.2. Chế độ làm việc khi có sự cố

a. Khi có sư cố bên ngoài vùng bù

Các điện trở phi tuyến được chế tạo để có đủ khả năng hấp thụ năng lượng tương ứng với sự cố bên ngoài đường dây.
Khi có sự cố ngoài đường dây được bù thì các bình tụ và điện trở phi tuyến sẽ dẫn dòng, sự cố sẽ được xóa bằng hệ thống role, bảo vệ bảo vệ tụ và khe hở phóng điện sẽ không làm việc.
Nếu sự cố trên đường dây kéo dài bất thường, khe hở phóng điện sẽ làm việc, nếu vượt các mức bảo vệ cao hơn thì hệ thống bảo vệ tụ sẽ Bypass MC tụ

b. Khi có sư cố bên trong vùng được bù

Khi có sự cố bên trong vùng, khi ngưỡng năng lượng hoặc ngưỡng dòng điện của bộ VAP vượt giá trị đặt thì nó sẽ kích xung để phóng điện qua khe hở.
Tùy theo ngưỡng dòng điện chạy qua mỏ phóng, và nếu mỏ phóng phóng điện nhiều lần trong thời gian ngắn thì hệ thống bảo vệ tụ sẽ phát lệnh đi Bypass MC tụ.

7. Các chức năng bảo vệ

7.1. Chức năng giám sát Varistor

Dòng điện qua MOV được đo bằng CT6A,CT6B và CT60A,CT60B
GFOI sử dụng biên độ dòng điện này và đặc tinh V-A tương ứng của Varistor để tính toán độ tăng nhiệt độ của MOV và năng lượng tích lũy trên MOV
Sau khí tính được các giá trị trên GFOI sẽ đẩy số liệu cho PLC, các giá trị dòng điện, nhiệt độ và năng lượng nếu vượt quá giá trị đặt thì PLC sẽ phát lệnh cảnh báo và Bypass MC tụ

7.2. Chức năng giám sát hư hỏng Varistor

Hệ thống bảo vệ tụ xác định lỗi hư hỏng Varistor bằng cách so sanh dòng trên 2 nhanh tụ từ CT6A/B và CT60A/B
Tỉ lệ giữa 2 CT này nếu vượt quá 3:1 thì hệ thống bảo vệ sẽ phát lệnh Bypass , Lockout

7.3. Chức năng bảo vệ quá dòng dãy tụ

Dòng qua tụ được đo bằng CT1
Nếu dãy tụ đã được Insert và dòng điện vượt quá 1,1Pu thì hệ thống bảo vệ tụ sẽ bắt đầu tinh toán thời gian tác động quá dòng của tụ, thời gian tác động này được tính dựa trên tốc độ làm đầy thanh ghi của PLC
Mức alarm đặt ở 25% mức Bypass
Khi vượt ngưỡng bypass bảo vệ tụ sẽ phát lệnh:

+ Bypass MC tụ

+ Block Insert

Khi dòng điện qua tụ giảm xuống, giá trị thời gian tích lũy cũng giảm theo thì tín hiệu Block insert cũng tự reset

7.4. Chức năng bảo vệ không cân bằng tụ

Việc giám sát không cân bằng tụ được giám sát thông qua CT3 và CT30
Khi một trong các tụ trên 2 nhanh tụ bất kỳ bị hỏng sẽ tạo ra sự lệch dòng giữa CT3 và CT30 từ đó bảo vệ sẽ gởi lệnh ALARM hoặc BYPASS tương ứng theo giá trị cài đặt:

Khi dòng không cân bằng vượt 9A thì bảo vệ tụ sẽ phát lệnh Bypass mà không cần xét tới dòng qua tụ

7.5. Chức năng giám sát khe hở phóng điện

Dòng phóng qua khe hở được đo bằng CT8
Ngưỡng bảo vệ của Gap là 1000A-cycle: như vậy khi dòng qua khe hở lớn hơn 1000A trên 1cycle thì hệ thống bảo vệ tụ sẽ phát lệnh Bypass MC tụ
Nếu trong khoảng 2s mà bảo vệ tụ xác định mỏ phóng 3 lần liên tiếp thì sẽ xuất lệnh Lockout

7.6. Chức năng giám sát lỗi khe hở phóng điện

Để xác định khe hở phóng điện bị lỗi thì hệ thống bảo vệ tụ sẽ giám sát năng lượng tích lũy trên Varistor, nếu năng lượng trên varistor vượt 1,25 ngưỡng phóng của VAP thì sẽ xác định khe hở phóng điện bị lỗi
Ví dụ ngưỡng phóng của VAP là 14,5 MJ , như vậy ngưỡng để xác định hư hỏng khe hở là 1,25 x 14,5 =18,125 MJ

7.7. Bypass do bảo vệ đường dây

Khi có sự cố trên đường dây, rơle bảo vệ đường dây sẽ gởi tín hiệu đến input của hệ thống bảo vệ tụ. Ngay khi nhận tín hiệu bảo vệ đường dây hệ thống tụ sẽ đi bypass MC tụ
Tùy theo chế độ chọn thì hệ thống tụ có thể tự Reinsert 1P hoặc 3P

7.8. Sự cố nội bộ MC Bypass

SF6 ALARM, SF6 LOCKOUT
LỖI NGUỒN MOTOR TÍCH NĂNG LÒ XO
Lò xo chưa căng
Bảo vệ không đồng pha
Lỗi nguồn điều khiển 1,2
Lỗi mạch đóng MC
Khóa ĐK MC ở Local

Trong đó chức năng bảo vệ Không đồng pha tác động sẽ phát lệnh Bypass, còn các chức năng khác sẽ đi cảnh báo lên hệ thống.

7.9. Bảo vệ từ chối thao tác MC Bypass

Khi tiếp điểm phụ của MC đưa vào hệ thống tụ bị sai lệch thì sau 4s bảo vệ tụ sẽ phát lệnh Bypass MC tụ và Lockout.
Chức năng này để dự phòng cho bảo vệ Không đồng pha của MC tụ

7.10. Bảo vệ lỗi đi Đóng/Cắt MC Bypass

Khi có lệnh yêu cầu Bypass MC tụ nhưng hệ thống bảo vệ vẫn nhận thấy bất kỳ 1 Pha nào còn ở trạng thai mở thì sau 0,25s sẽ báo lỗi đi đóng MC tụ, Phát lệnh Bypass, Lockout và gởi lệnh LINE TRIP để cắt MC đường dây và đầu đối diện.
Khi có lệnh tự động Insert tụ nhưng hệ thống vẫn nhìn thấy bất kỳ 1 pha nào của MC Tụ còn đóng thì sẽ báo lỗi mở MC tụ và phát lênh Bypass, Lockout

7.11. Bảo vệ chạm sàn

Dòng chạm sàn xác định bằng CT4
Khi dòng chạm sàn >100A hệ thống sẽ phát lệnh Bypass, Lockout

7.12. CHỨC NĂNG TỰ ĐỘNG REINSERT

Hệ thống bảo vệ tụ cho phép lựa chọn ON/OFF chức năng AR và lựa chon AR 1P hay 3P
Các bảo vệ cho phép thực hiện AR 1P:

+ Line protection bypass

+ Gap conduction bypass

Các bảo vệ cho phép thực hiện AR 3P:

+ varistor hight temperature bypass

+ varistor hight current bypass

+ varistor hight energy bypass

+ Cap time overcurrent Bypass

Hệ thống tụ tự động AR khi xác định dòng đường dây >75A

7.13. CHỨC NĂNG GIÁM SÁT LỖI CÁP QUANG

Trong điều kiện đang vận hành, dòng đường dây >75A

Khi một trong hai sợi cáp quang liên lạc giữa PFOI và GFOI bị hỏng thì hệ thống sẽ đưa ra cảnh báo
Khi cả hai sợi cáp quang liên lạc giữa PFOI và GFOI bị hỏng thì hệ thống sẽ đưa ra cảnh báo, đồng thời Disable toàn bộ chức năng bảo vệ của hệ thống tụ
Nếu cả 2 hệ thống bảo vệ A và B đều bị DISABLE thì hệ thống tụ sẽ phát lệnh Bypass, Lockout

7.14. CHỨC NĂNG GIÁM SÁT CHÉO GIỮA HAI HỆ THỐNG BẢO VỆ:

Khi một trong hai hệ thống bảo vệ có lỗi xảy ra thì hệ thống bảo vệ còn lại sẽ phát tín hiệu cảnh báo:

+ Lỗi nguồn 125 VDC, 24Vdc

+ Lỗi PLC

+ Lỗi GFO