Những lưu ý khi chọn chống sét ở máy biến áp
Chống sét ở van máy biến áp được sử dụng để hạn chế việc quá điện áp gây nên do thao tác hoặc do sét, nhờ đó cho phép giảm khoảng cách cách điện cũng như mức cách điện của thiết bị. Khi lựa chọn chống sét tại các vị trí khác nhau cần phải lưu ý những thông số sau :
– MOCV: Điện áp làm việc liên tục lớn nhất ở tần số 50Hz đặt lên chống sét. Là điện áp lớn nhất của hệ thống có thể giáng liên tục lên chống sét cần phải được xác định khi lựa chọn. Chống sét được lựa chọn phải có giá trị MCOV ít nhất là bằng nhưng thường được lựa chọn lớn hơn một chút so với điện áp liên tục lớn nhất của hệ thống.
– TOV: Điện áp quá áp tạm thời ở tần số 50Hz mà chống sét có thể phải chịu đựng. Đôi lúc giá trị điện áp tần số công nghiệp giáng lên chống sét có thể vượt quá giá trị MCOV, chẳng hạn như trong lưới điện có trung tính cách đất, khi có một pha bị sự cố chạm đất, giá trị điện áp giáng lên trên hai pha không bị sự cố bằng điện áp pha-pha, nghĩa là bằng √3 lần so với giá trị MCOV của hệ thống (tức là điện áp pha-đất). Quá điện áp tạm thời còn có thể xảy ra khi đóng điện vào đường dây truyền tải hoặc khi sa thải phụ tải.
– Năng lượng: năng lượng cần phải được hấp thụ bởi chống sét để giới hạn các xung đóng cắt. Khi chống sét hạn chế các xung thao tác đóng cắt trên một đường dây truyền tải, nó có thể hấp thụ một lượng năng lượng rất lớn. Mức năng lượng hấp thụ vượt quá khả năng hấp thụ của chống sét có thể sẽ dẫn tới sự phá huỷ tức thời đối với chống sét cũng như làm hư hỏng chống sét. Điều này cũng rất quan trọng đối với khả năng TOV của chống sét khi hấp thụ năng lượng, gây đốt nóng vật liệu chống sét. Một điện áp quá áp tạm thời lớn kèm với việc hấp thụ một năng lượng lớn có thể dẫn tới việc thoát nhiệt ra bên ngoài và làm hư hỏng chống sét.
Các MBA được chế tạo theo tiêu chuẩn IEC-76 có các mức các điện như sau
– Điện áp hiệu dụng của các thiết bị (kV, rms): 7.2, 12, 24, 36
– Điện áp chịu đựng của thiết bị ở tần số công nghiệp (kV, rms) 20, 28, 5 , 70
– Điện áp chịu đựng xung sét (đỉnh) 60, 75, 125, 170
Chống sét được lắp đặt kiểu pha đất tại đầu cực máy biến áp đông anh 35kV trong lưới trung tính cách đất. Điện áp pha đất của lưới 35kV là 35kV/√3 = 20,21kV. Theo qui phạm, giá trị điện áp vận hành lớn nhất của hệ thống bằng 1,1 giá trị điện áp định mức của hệ thống, như vậy điện áp vận hành liên tục lớn nhất cho phép của hệ thống 35kV sẽ là 38,5kV. Đối với hệ thống 35kV có trung tính cách đất, theo qui phạm cho phép được vận hành khi xảy ra sự có chạm đất một pha tối đa trong 2h.
Giá trị điện áp vận hành liên tục pha-đất lớn nhất của hệ thống là 38,5kV/√3 = 22,23kV, như vậy chống sét được lựa chọn cần phải có giá trị MCOV phải bằng hoặc lớn hơn trị số nêu trên. Giá trị quá điện áp tạm thời khi xảy ra sự cố chạm đất 1 pha của hệ thống sẽ bằng giá trị điện áp pha-pha (38,5kV), tức là bằng 1,9 lần (1,9 pu) giá trị điện áp pha-pha đất (20,21kV) và kéo dài trong 2h. Như vậy chống sét được lựa chọn có đặc tính TOV thoả mãn điều kiện quá điện áp tạm thời với mức 1,9 pu và kéo dài trong 2h.
Căn cứ vào các tiêu chí về MCOV và TOV, căn cứ vào các loại chống sét của ALSTOM ta chọn được chống sét loại HE42 có các giá trị:
* Uc (MCOV) = 33,6kV > 22,23kV – điện áp pha-đất lớn nhất của hệ thống
* Giá trị TOV được tính bằng Utov/Ur = 38,5kV/42kV = 0,92 pu, tra theo đặc tính TOV của van HE42, thời gian cho phép ở mức quá áp 0,92 pu của HE42 đối với chống sét mới là vô cùng và khoảng 20000 sec tương đương 5,5h khi trước đó đã phải chịu xung thao tác đóng cắt 100kA 4/10μs.
Chống sét van loại HE42 ở dòng phóng 10kA có mức cách điện (điện áp phóng điện dư xung sét) là 108,1kV rms và mức dự phòng cách điện được tính bằng 170kV/1108,1kV = 1,57. Mức dự phòng cách điện này là hoàn toàn đáp ứng yêu cầu bảo vệ MBA 35kV theo khuyến nghị trong tiêu chuẩn IEC 71-2, vì vậy việc chọn chống sét HE42 trong ứng dụng nêu trên là chính xác.
Tuy nhiên hiện nay Tổng công ty điện lực Việt nam đã có văn bản yêu cầu các công ty điện lực phải đưa bảo vệ đi cắt máy cắt khi trạm đất vào làm việc cho các lưới điện trung áp có trung tính cách đất trong thành phố hoặc đi qua các khu đông dân cư. Như vậy sau khi đưa bảo vệ chống chạm đất vào làm việc, thời gian quá điện áp tạm thời cho phép khi chạm đất một pha chính bằng thời gian đi cắt máy cắt của bảo vệ, lâu nhất trong khoảng 3s.
