Khi mới thực hiện tự động hoá trạm biến áp, các kĩ sư sẽ gặp nhiều khó khăn trong việc phối hợp thiết bị của các hãng khác nhau theo tiêu chuẩn iec-61850. Mặc dù các hãng đều cung cấp mô hình đối tượng và dịch vụ theo iec61850 nhưng các kĩ sư vẫn phải quyết định cấu hình cho từng trạm cụ thể. Vì thế các kĩ sư trạm biến áp cần hiểu sâu tiêu chuẩn iec-61850, tính năng thu được từ tiêu chuẩn, giải quyết các vấn đề khi yêu cầu tự động hoá trạm.
Khi chúng ta xem xét sơ đồ bảo vệ hệ thống điện, cách nhanh nhất là xem bắt đầu từ sơ đồ bảo vệ thanh cái, vì đó là sơ đồ dễ nhất. Người ta thường sử dụng các rơ le bảo vệ quá dòng (Hình 1). Rơle bảo vệ quá dòng là thiết bị điện từ trường trong đó dòng điện chạy quacuộn dây xung quanh một lõi kim loại tạo ra từ trường. Khi dòng điện đủ lớn, từ trường hút nắp kim loại, làm đóng công tắc mạch.
Hình 1 - Bảo vệ quá dòng.
Trên sơ đồ có hai thiết bị. Một là biến dòng hướng (direction CT). Nếu dòng I1P chảy từ sơ cấp đến mốc đánh dấu trên cuộn sơ cấp, thì dòng đầu ra I1S sẽ xuất hiện trên biến dòng tại điểm đánh dấu thứ cấp.
Bài viết này hướng dẫn cách sử dụng rơ le SIPROTEC 4 bảo vệ máy biến áp . Chúng ta sẽ đề cập sơ đồ ứng dụng của máy biến áp và cách bảo vệ phổ biến nhất:
Chạm đất bên thứ cấp được phát hiện sử dụng rơ le bảo vệ quá dòng 51N. Tuy nhiên nó phải được đặt thời gian theo rơ le bảo vệ dòng cấp.
Rơle bảo vệ chạm đất 87N có thể sử dụng thêm để ngắt nhanh chạm mát trong cuộn dây máy biến áp. Rơle 7VH60 là rơ le so lệch trở kháng cao và phải sử dụng thêm các biến dòng.
Máy cắt và rơ le bên sơ cấp có thể thay thế bằng cầu chì.
Polyethylene và vỏ PVC. Cáp có khả năng chống nhiễu cao 90dB, đáp ứng tần số tới12,4 Ghz và sử dụng với connector SMA, TNC, Type N & BNC.
Tính năng / Lợi ích:
Trọng lượng nhẹ
Rất mềm
Chống nhiễu cao 90 dB
Đầu nối thép không gỉ
Dùng cho
• Thay thế cáp RG-8/9913 Air-Dielectric type Cable
• Jumper Assemblies in Wireless Communications Systems
• Short Antenna Feeder runs
• Các ứng dụng dân sự và quân sự (e.g. WLL, GPS, LMR, WLAN, WISP, WiMax, SCADA, Mobile Antennas) , low loss RF cable
SMA là viết tắt của subminiature A được phát triểntừ những năm 1960.Đầu nối sử dụng cho giao diện luồng, trở kháng 50 Ω cho dải tần lên đến18 GHz. Đầu nối hiệu suất cao có kích thước nhỏ gọn và độ bền vượt trội.
Dùng trong thiết bị radarpha mảng, hệ thống hạ cánh ILSvà thiết bị khác, SMA connector cho cáp đồng trục và SMA Plug-to-Jack cung cấpgiao diện chính xác và đơn giảncho thiết bị vi sóng.Phù hợp với tiêu chuẩn quân sự MIL-C-39012 và CECC 22110/111.
Tính năng và lợi ích
Khớp nối ren đảm bảo kết nối tại những điểm hay có rung động tiếp xúc.
Chuẩn chung nhiều hãng thiết bị như NSN Flexi, NEC Pasolink V4, Pasolink Neo ..
Hoạt động tốt cho tần số 0-11 GHz.
Applications
• Antennas • Base Stations • Cable Assembly • Cellular • Components • Instrumentation • Mil-Aero • Networks • Radar • Telecom
Đo điện dung và hệ số tổn hao (dissipation factor) là bài kiếm tra bảo trì điện áp thấp xoay chiếu giống với đo kiểm tra hệ số công suất.
Bài đo này giống như tên gọi của nó nhằm xác định điện dung và hệ số tổn hao của hệ thống cách điện máy biến áp. Bài đo này được thực hiện khi nghiệm thu nhắm xác định cơ sở so sánh các phép đo trong tương lai.
Việc chuẩn bị máy biến áp giống như quy trình đo hệ số công suất, nhưng không yêu cầu thay đổi kết nối khi phép đo được thiết lập. Kết nối đến đầu điện áp cao và điện áp thấp được thay đổi trên chuyển mạch đi kèm thiết bị đo.
Điện dung và hệ số tổn hao được đo bằng cách cân bằng đồ hồ cho mỗi giá trị khi thay đổi vị trí biến đo.
Tự động hóa trạm biến áp là nhiệm vụ quan trọng và các công ty điện lực phải thực hiện đồng bộ thiết bị đóng cắt tại trạm biến áp trên lưới điện phân phối để cho phép truyền tải điện nhịp nhàng và duy trì tính toàn vẹn lưới điện. Đồng bộ tín hiệu thời gian chính xác đảm bảo thiết bị có tín hiệu thời gian chính xác cho điều khiển hệ thống và thu thập dữ liệu. Đồng bộ hóa thời gian đặc biệt quan trọng cho việc lấy mẫu giá trị dòng điện, điện áp (IEC61850-9-2) yêu cầu tín hiệu thời gian chính xác trong thiết bị trộn tín hiệu.
Đồng bộ hóa thời gian dùng hiệu chính tín hiệu đồng hồ bên trong thiết bị điện thông minh (IED), bộ trộn tín hiệu (merge units - MU ), thiết bị chuyển mạch Ethernet... trong trạm biến áp tự động hóa. Việc này giúp điều khiển chính xác và phân tích sự cố toàn cầu cho phép xác định sự cố xảy ra khi nào, ở đâu và đưa ra phương án xử lý.
Trong trạm biến áp tự động hóa, các ứng dụng sau đây yêu cầu đồng bộ hóa thời gian:
Giao thức truyền dữ liệu Ethernet như GOOSE và MMS.
Thu thập dữ liệu theo thời gian thực từ IED, RTU và MU.
Kiểm soát vận hành thời gian thực của thiết bị như rơ le bảo vệ.
Ghi nhận sự cố để phát hiện và phân tích sự cố.
Có hai kiểu đồng bộ thời gian trong trạm trạm biến áp tự động hóa: đồng bộ thời gian trực tiếp và đồng bộ qua mạng LAN.
EVN đã tiến hànhthử nghiệm và lắp đặt hệ thống giám sát trạm biến áp sử dụng modem Cellular IP của hãng Four-Faith dùng kết nối di động đến thiết bị tại trạm, cải thiện hoạt động ổn định của thiết bị đầu cuối và thiết bị điện, nhằm nâng cao chất lượng hệ thống.
Dự án sử dụng modem Cellular IP Four-Faith F2103 GPRS IP Modem cho truyền dẫn dữ liệu. Thiết bị F2103 nhận nhận dữ liệu giám sát từ thiết bị trạmgửi đến trung tâm giám sát qua mạng di động 2G/3G, trong khi đó trung tâm giám sát thực hiện các lệnh điều khiển cho nút giám sát thông qua mạng thiết bị thông tin hai chiều cho chức năng telemetry, điều khiển từ xa.
Cấp điện áp trung thếxác định theo tiêu chuẩn ANSI C84 là điện áp từ 2400 đến 69 kV, và mức điện áp cao thế là từ 115 kV đến 230 kV.
Thật ra chính xác theo ANSI C84 thì điện áp trung thế là lớn hơn 1000 V và nhỏ hơn 100.000 V. Điện áp cao thế lớn hơn 100.000 V đến 230.000 V.
Tiêu chuẩn cầu chì cao thế dùng cho cả cầu chì trung thế và cầu chì cao thế. Tuy nhiên, trọng tâm của bài viết này sẽ tập trung vào cầu chì trung thế đến38 kV.
Các tiêu chuẩn sau đây áp dụng cho cầu chì trung thế:
Nói chung, cầu chì trung thế có thể được chia thành hai loại chính: cầu chì giới hạn dòng (Current-limiting) và cầu chì trục xuất (expulsion).
Cầu chì giới hạn dòng (Current-limiting fuse ) là cầu chì tự ngắt khi dòng khi vượt quá mức ngưỡng, thời gian hồi phục điện áp bằng hoặc nhỏ hơn thời gian vòng lặp đồng bộ hoặc chu kỳ đầu, dòng thoát sét nhỏ hơn dòng thoát sét của cầu chì dùng lõi đặc với điện trở tương đươn. Định nghĩa này được áp dụng cho cầu chì trung thế.
Dạng cầu chì hơi trục xuất khí gas tạo ra do hiệu ứng hồ quang trong nó, hoạt động độc lập hoặc có cơ chế cơ khí hỗ trợ, gây ngắt dòng.
Phân loại theo tiêu chuẩnANSI C37.42-1996 với khả năng chịu cách điện tại các mức công suất khác nhau, áp dụng cho trạm biến áp chính và trạm biến áp phụ, với vỏ ngoài kiên cố lắp đặt trong trạm biến áp.
Được xác định theo tiêu chuẩn ANSI C37.42-1996 có khả năng chịu cách điện mức điện áp phân phối, dùng cho mạch phân phối.
Cầu chì phân phối lại được chia thành loại cầu chì giới hạn dòng phân phối ( distribution current limiting fuses) và cầu chì tự rơi (distribution fuse cutouts).
Cầu chì giới hạn dòng phân phối ngắt dòng điện ngắt dòng điện trong khoảng thời gian ngắn hơn một chu kỳ khi dòng vượt quá mức giới hạn. Đây là ưu điểm của cầu chì vì giới hạn dòng điện không quá mức dòng giới hạn ghi trên thiết bị hạ thế. Cầu chì giới hạn dòng với khả năng bảo vệ cao cho phép bảo vệ thiết bị khi ngắt mạch.
Cầu chì có khả năng ngắt dòng từ mức giới hạn dòng tối đa đến mức giới hạn dòng định danh tối thiểu.
Cầu chì ngắt dòng điện từ mức ngắt dòng định danh đến mức dòng gây nóng chảy thành phần cầu chì trong thời gian dưới 1 giờ.
Cầu chì ngắt dòng từ mức dòng định danh đến mức dòng liên tục tối thiểu gây nóng chảy cầu chì.
Do giới hạn của backup và general purpose current limiting fuses, cầu chì giới hạn dòng lại được phân thành loại E hoặc R, như sau:
Cầu chì ở mức 100A hoặc thấp hơn sẽ nóng chảy trong vòng 300 tại mức dòng hiệu dụng từ 200% đến 240% dòng định danh liên tục của cầu chì. Cầu chì dòng định danh trên 100A sẽ nóng chảy trong 600 giây khi dòng hiệu dụng (RMS) trong phạm vi 220% đến 264% dòng định danh liên tục của cầu chì.
Cầu chì nóng chảy từ 15 đến 35 giây tại giá trị dòng điện bằng 100 lần số điện trở (R number). Tương tự như vậy, cầu chì giới hạn dòng phân phối được phân loại theo đặc tính, gọi là C rating như sau:
Cầu chì sẽ nóng chảy trong vòng 100 giây tại dòng hiệu dụng trongphạm vi 170% đến 240% dòng liên tục định dang của cầu chì. Biểu đồ thời gian - dòng điện điển hình cho E-rating thể hiện trong hình 1.
Cầu chì hình 1 là cầu chỉ 125 E-rating. Chú ý đoạn dòng xấp xỉ 250 A trong khoảng thời gian nóng chảy 1000 s.
Hình 1 – Đặc tính thời gian - dòng điện của cầu chì công suất giới hạn dòng E-Rating điển hình.
Cầu chì công suất giới hạn dòng bao gồm đế lắp và cầu chì. Thiết bị thường đặt trong tủ điện vỏ kim loại. Cầu chì giới hạn dòng phân phối gồm thanh giữ hoặc nhíp ngắt mạch, cầu chì. Cầu chì giới hạn dòng phân phối có thể đi kèm đế lắp trong dầu, để sử dụng với máy biến áp phân phối.
Cầu chì thường được sử dụng bảo vệ tụ, dùng các nhíp để gắn tụ.
Hình 2 – Cầu chì công suất giới hạn dòng và đế lắp
Cầu chì công suất giới hạn dòng thường được sử dụng để bảo vệ ngắn mạch cho máy biến áp đo lường, máy biến áp công suất và tủ tụ điện. Bảng 1 dùng lựa chọn điện áp định dang tối đa cầu chì công suất giới hạn dòng từ 2,75 đến 38 kV.
Bảng 1 – Điện áp định dang tối đa cho cầu chì công suất giới hạn dòng 2.75 – 38 kV
|
Điện áp định danhtối đa (kV) |
Dòng định danh liên tục tối đa (A) | Định danh ngắt tối đa ngắn mạch (kA RMS symmetrical) |
| 2.75 | 225,450a,750a, 1350a | 50.0, 50,0, 40.0, 40.0 |
| 2.75/4.76 | 450a | 50.0 |
| 5.5 | 225,400,750a,1350a | 50.0, 62.5, 40.0, 40.0 |
| 8.25 | 125,200a | 50.0, 50.0 |
| 15.5 | 65,100,125a,200a | 85.0, 50.0, 85.0, 50.0 |
| 25.8 | 50,100a | 35.0, 35.0 |
| 38.0 | 35.0, 35.0 |
Khi ngắt mạch cầu chì giới hạn dòng sẽ thay đổi điện thế đáng kể. Yếu tố này cần xem xét khi lựa chọn thiết bị. Người ra thường sử dụng mứcBIL. Mức quá điện áp tối đa cho phép đối với cầu chì giới hạn dòng thể hiện trong bảng 2 dưới đây:
Bảng 2 - Mức quá áp tối đa cho phép với cầu chì công suất giới hạn dòng
| Điện áp tối đa định danh (kV) | Xung quá áp tối đa (Maximum Peak Overvoltages) (kV, crest) | |
| 0.5A đến 12A | trên 12A | |
| 2.8 | 13 | 9 |
| 5.5 | 25 | 18 |
| 8.3 | 38 | 26 |
| 15.0 | 68 | 47 |
| 15.5 | 70 | 49 |
| 22.0 | 117 | 70 |
| 25.8 | 117 | 81 |
| 27.0 | 123 | 84 |
| 38.0 | 173 | 119 |
John McDonald - IEEE
Một trong những định nghĩa phổ biến nhất của lưới điện thông minh là kết hợp hoạt động điều hành và cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin công ty năng lượng tạo ra lưới điện thông minh, hiệu quảvà đáng tin cậy. Công nghệ tự động hóa trạm biến áp và trạm trung chuyểnđóng vai trò quan trọng trong việc đưa hoạt động và IT với nhau để tạo ra lưới điệnthông minh hơn, nhưng các công ty năng lượng phải triển khai các công nghệ hiệu quả để thực hiện đầy đủ những lợi ích này.
Mục đích của bài viết này là để mô tả những lợi ích tự động hóa trạm biến áp và trạm trung chuyểncho lưới điện thông minh và nhấn mạnhcác yếu tố cần lưu ý.
Máy tính điều khiển và giám sát HMI Micom C264 thiết kế dạng modun kiểm soát đầu vào / đầu ra, kết nối thông tin, đo lường và tự động hóa trạm biến áp. Thiết bị là thành phần không thiếu được trong lưới điện thông minh.
Các thiết bị được phân biệt trong nhiệm vụchuyển mạch và bảo vệ. Tiêu chuẩnIEC 60947 (thiết bị chuyển mạch điện áp thấp và truyền động điều khiển) xác định thiết kế, hiệu suất và tính năng của từng loại thiết bị.
Thiết bị được phân làm bốn loại thiết bị chính sau:
Dao cách ly (Disconnectors) (Dao cắt phụ tải - isolating switches)
Máy cắt phụ tải (Load switches)
Thiết bị đóng cắt Switch disconnectors
Cầu dao (Circuit breakers)
Khi xảy ra cháy tại trạm biến áp thì thiệt hại luôn là nặng nề. Thậm chí thiệt hại do cháy máy biến áp còn gấp nhiều lần chi phí thay thế máy biến áp do gây mất điện cho khách hàng.
Do đó chiến lược phòng tránh là:
1. Giảm thiểu nguy cơ xảy ra cháy máy biến áp.
2. Bảo vệ các nạn nhân, con người và phần còn lại của trạm biến áp có khả năng bị thiệt hại do đám cháy.
3. Duy trì việc cấp điện trong đám cháy, hoặc nếu không thể thì khôi phục việc cấp điện trở lại nhanh nhất sau khi đám cháy.
4. Tránh ô nhiễm môi trường.
Các thành phần của hệ thống SCADA
Ở mức độ cao, hệ thốngtự động phân phối bao gồm ba thành phần chính:
Ứng dụng và máy chủ SCADA
Ứng dụng và máy chủ hệ thống quản lý phân phối điện DMS
Ứng dụng và máy chủ quản lý sự cố
SCADA Phân phối
Như đã nêu trong tiêu đề, hệ thống kiểm soát Kiểm soát và thu thập dữ liệu (Supervisory Control And Data Acquisition -SCADA) là trung tâm của hệ thống quản lý phân phối (Distribution Management SystemDMS).
Hệ thống SCADA phải có tất cả các yếu tố cơ sở hạ tầng hỗ trợ các tính chất đa diện của tự động hóa phân phối và các ứng dụng mức độ cao của DMS. Chức năng chính của hệ thống phân phối SCADA là hỗ trợ từ xa hoạt động phân phối, cảnh báo, lưu trữ sự kiện và điều khiển thiết bị từ xa.
Hệ thống SCADA hiện đại hỗ trợ kỹ thuật tính toán chi phí và chức năng lập kế hoạch ngân sách bằng cách cung cấp truy cập vào hệ thống dữ liệu điện mà không cần phải có sở hữu của một máy trạm hoạt động.
Các thành phần chính của hệ thống SCADA:
máy chủ lưu trữ dữ liệu
Cơ sở hạ tầng thông tin liên lạc (mạng và truyền thông)
Thiết bị tại trạm (với số lượng đủ để hoạt động và yêu cầu hỗ trợ từ xa cho DMS)
chuẩn IEC 61850, EN 50155 được thiết kế dùng cho các ứng dụng tự động hóa trạm biến áp (IEC 61.850-3, IEEE 1613), lưới điện thông minh, và trong môi trường va đập như cho ngành đường sắt, Hệ thống giao thông thông minh . Mạng quang Fast Ethernet, cổng dự phòng, nguồn dự phòng (24/48 VDC), và nguồn cô lập (24/48 VDC và 110/220 VDC / VAC), tăng độ tin cậy của thiết bị và tiết kiệm cáp / chi phí hệ thống dây điện. Thiết kế DIN và Wallmount cho phép lắp đặt thuận tiện và linh hoạt.