Bài tập bảo vệ rơ le có lời giải năm 2024

Uploaded by

dtc2055103030045

0% found this document useful [0 votes]

45 views

2 pages

Original Title

Đề cương ôn tập bảo vệ rơ le và tự động hóa [1]

Copyright

© © All Rights Reserved

Available Formats

DOCX, PDF, TXT or read online from Scribd

Share this document

Did you find this document useful?

Is this content inappropriate?

0% found this document useful [0 votes]

45 views2 pages

Đề cương ôn tập bảo vệ rơ le và tự động hóa

Uploaded by

dtc2055103030045

Jump to Page

You are on page 1of 2

Search inside document

Reward Your Curiosity

Everything you want to read.

Anytime. Anywhere. Any device.

No Commitment. Cancel anytime.

• 1. VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 T NH TO N ẢO V R LE CHO TRẠM IẾN ÁP 110 KV ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP HẢI PHÒNG - 2016
• 2. VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG ISO 9001:2008 T NH TO N ẢO V R LE CHO TRẠM IẾN ÁP 110 KV ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Hoàng Quốc Việt Ngƣời hƣớng dẫn: Th.s Đỗ Thị Hồng Lý HẢI PHÒNG - 2016
• 3. hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc ----o0o----- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHI M VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHI P Sinh viên: Hoàng Quốc Việt Mã sv: 1513102005 Lớp: ĐCL901 Ngành Điện Tự động công nghiệp Tên đề tài: Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
• 4. ĐỀ TÀI 1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp [ về lý luận, thực tiễn, các số liệu cần tính toán và các bản vẽ]. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. 2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. 3. Địa điểm thực tập tốt nghiệp: ......................................................................... .............................................................................................................................
• 5. N Ộ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHI P Ngƣời hƣớng dẫn thứ nhất: Họ và tên : Đỗ Thị Hồng Lý Học hàm, học vị : Thạc sỹ Cơ quan công tác : Trƣờng Đại học dân lập Hải Phòng Nội dung hƣớng dẫn : Toàn bộ đồ án Ngƣời hƣớng dẫn thứ hai: Họ và tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hƣớng dẫn : Đề tài tốt nghiệp đƣợc giao ngày ......... tháng...........năm 2016. Yêu cầu phải hoàn thành xong trƣớc ngày................tháng...........năm 2016 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Hoàng Quốc Việt Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán bộ hƣớng dẫn Đ.T.T.N Th.S Đỗ Thị Hồng Lý Hải Phòng, ngày........tháng........năm 2016 HIỆU TRƢỞNG GS.TS.NGƢT TRẦN HỮU NGHỊ
• 6. TÓM TẮT CỦA C N Ộ HƯỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 2. Đánh giá chất lƣợng của Đ.T.T.N [ so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ Đ.T.T.N, trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lƣợng các bản vẽ..] .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 3. Cho điểm của cán bộ hƣớng dẫn [ Điểm ghi bằng số và chữ] Ngày…..tháng……năm 2016 Cán bộ hƣớng dẫn chính [Ký và ghi rõ họ tên]
• 7. NH GI CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN I N ĐỀ TÀI TỐT NGHI P 1. Đánh giá chất lƣợng đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phƣơng án tối ƣu, cách tính toán chất lƣợng thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài. .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... .......................................................................................................................... 2. Cho điểm của cán bộ chấm phản biện [ Điểm ghi bằng số và chữ] Ngày…..tháng……năm 2016 Ngƣời chấm phản biện [Ký và ghi rõ họ tên]
• 8. ĐẦU ................................................... 1 CHƯ NG 1: GIỚI THIỆU ĐỐI TƢỢNG BẢO VỆ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH 1.1. ĐỐI TƢỢNG BẢO VỆ................................................................................................... 2 1.2. CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN CHO TRẠM BIẾN ÁP................................................................................................................................. 3 CHƯ NG 2: LỰA CHỌN PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ 2.1. BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP BA PHA BA CUỘN DÂY. .................................................. 7 2.2.CÁC BẢO VỆ ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP.................................................................... 8 2.3. LỰA CHỌN PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP. ............................... 9 2.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI BẢO VỆ ......................................... 10 CHƯ NG 3: GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG 3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ............................................................................................................... 19 3.2. RƠ LE BẢO VỆ SO LỆCH 7UT633............................................................................ 19 3.3. RƠLE SỐ 7SJ621.......................................................................................................... 36 CHƯ NG 4: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA RƠLE, KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 4.1. CÁC SỐ LIỆU CẦN THIẾT PHỤC VỤ TRONG TÍNH TOÁN BẢO VỆ................. 48 4.2. NHỮNG CHỨC NĂNG BẢO VỆ DÙNG RƠLE 7UT633. ....................................... 48 4.3. NHỮNG CHỨC NĂNG BẢO VỆ DÙNG RƠLE 7SJ621........................................... 51 4.4 KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA CÁC CHỨC NĂNG BẢO VỆ. ..................................... 53 4.5. KIỂM TRA ĐỘ NHẠY BẢO VỆ SO LỆCH TTK [87N/I0]...................................... 56 4.6. KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA BẢO VỆ 87/I. ........................................................... 57 KẾT LUẬN .................................................... 74 TÀI LI U THAM KHẢO .......................................... 75
• 9. năng là nguồn năng lƣợng vô cùng quan trọng đối với cuộc sống con ngƣời. Nó đƣợc sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân nhƣ: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ ...Những hƣ hỏng và chế độ không bình thƣờng trong hệ thống điện gây hậu quả tai hại đối với kinh tế và xã hội. Chính vì thế nên việc hiểu biết về những hƣ hỏng và hiện tƣợng không bình thƣờng có thể xảy ra trong hệ thống điện cùng với những phƣơng pháp và thiết bị bảo vệ nhằm phát hiện đúng và nhanh chóng cách ly phần tử hƣ hỏng ra khỏi hệ thống, cảnh báo và xử lý khắc phục chế độ không bình thƣờng là mảng kiến thức quan trọng của kỹ sƣ ngành hệ thống điện. Vì lý do đó, em đã chọn đề tài tốt nghiệp :“T nh to n bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV ” do cô giáo Thạc sỹ Đỗ Thị Hồng Lý hƣớng dẫn. Đồ án gồm 4 chƣơng: Chƣơng 1 : Giới thiệu đối tƣợng đƣợc bảo vệ, các thông số chính. Chƣơng 2 : Lựa chọn phƣơng thức bảo vệ. Chƣơng 3 : Giới thiệu tính năng và thông số của các loại rơle sử dụng. Chƣơng 4 : Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ.
• 10. THI U ĐỐI TƯỢNG ẢO V C C THÔNG SỐ CH NH 1.1. ĐỐI TƯỢNG ẢO V . Đối tƣợng bảo vệ là trạm biến áp 110kV có cấp điện áp 115 / 38,5 / 23 kV có hai máy làm việc song song, công suất mỗi máy là 40 MVA và có tổ đấu dây Y0 /  / Y0. Trạm biến áp này đƣợc cung cấp điện từ hai hệ thống có công suất là: S1Nmax = 2500 MVA. S2Nmax = 2000 MVA. C c thông số chính:  Thông số hệ thống HTĐ1: S1Nmax= 2500 MVA SNmin = 2100 MVA Xomax = 0,7 X1max MVA Xomin = 0,8 X1max HTĐ2: SNmax = 2000 MVA SNmin = 1600 MVA Xomax = 0,75 X1max X0min = 0,9 X1max  Thông số m y biến p T1; T2 Sdđ = 40 MVA, tổ đấu dây Yo- 11- Yo, cấp điện áp UC/UT/UH = 115/38,5/23 kV UK 0 0 [C - T = 10,5 0 0 , C - H = 17 0 0 , T - H = 6 0 0 ] Giới hạn điều chỉnh .  Uđc =  9x1,78 %  Thông số của đường dây: D1: L1 = 70 Km; AC – 240 Z1 = 0,12 + j 0,386 [/km] Z0 = 2,5 Z1 [/km]
• 11. 55 Km; AC – 185 Z1 = 0,156 + j 0,394 [/km] Z0 = 2 Z1 [/km] 1.2. CHỌN M Y CẮT, M Y IẾN ĐI N P, M Y IẾN DÕNG ĐI N CHO TRẠM IẾN P. 1.2.1 Chọn m y cắt điện: - Loại máy cắt - Điện áp: UđmMC Umg - Dòng điện: IđmMC Ilvcb - Ổn định nhiệt: I2 ôđn BN - Ổn định lực điện động: ilđđ ixk - Điều kiện cắt: ICMC  I” * Phía 110 kV: - Ilvcb= Kqtsc.IđmB = 1,4.IđmB = 1,4. dd dm U S 3 =1,4. 115.3 40 = 0,281 kA = 281 A - ixk = 2 .1,8.I’’ I’’-dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần lớn nhất khi ngắn mạch tại N’1 [ trƣờng hợp Smax,ngắn mạch  3 N bảng 2.9 trang 22]. I’’ = 4,45 kA ixk = 2 .1,8.I’’ = 2 .1,8.4,45 = 11,33 kA Với máy cắt có Iđm  1000 A thì không phải kiểm tra ổn định nhiệt Chọn máy cắt điện: BBY- 110 - 40/2000. Thông số: Uđm = 110 kV Iđm = 2000 A Icđm = 40 kA
• 12. kA * Phía 35 kV: - Ilvcb= Kqtsc.IđmB = 1,4.IđmB = 1,4. dd dm U S 3 = 1,4. AkA 839839,0 5,38.3 40  - ixk = 2 .1,8.I’’ I’’-dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phàn lớn nhất khi ngắn mạch tại N3 [ trƣờng hợp Smax, ngắn mạch  3 N bảng 2.9 trang 22]. I’’ = 3,95 kA ixk = 2 .1,8.I’’ = 2 .1,8.3,95 = 10,05 kA Với máy cắt có Iđm  1000 A thì không phải kiểm tra ổn định nhiệt Chọn máy cắt điện: BBY-35-40/3200. Thông số: Uđm = 35 kV Iđm = 3200 A Icđm = 40 kA Ildd = 40 kA * Phía 22 kV: - Ilvcb= Kqtsc.IđmB = 1,4.IđmB = 1,4. dd dm U S 3 = 1,4. AkA 140505,4,1 23.3 40  - ixk = 2 .1,8.I’’ I’’-dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phàn lớn nhất khi ngắn mạch tại N2 [ trƣờng hợp Smax, ngắn mạch  3 N ,bảng 2.9, trang 22]. I’’ = 4,64 kA ixk = 2 .1,8.I’’ = 2 .1,8.4,46 = 11,81 kA Với máy cắt có Iđm  1000 A thì không phải kiểm tra ổn định nhiệt Chọn máy cắt điện: BM-22-40/1200Y3. Thông số: Uđm = 22 kV
• 13. A Icđm = 40 kA Ildd = 25 kA 1.2.2 Chọn m y biến dòng điện. - Điện áp: UđmBI Umg - Dòng điện: IđmBI Ilvcb - Phụ tải: ZđmBI Z2 - Ổn định nhiệt: [Iđm1BI.knđm]2 .tnhđm BN - Ổn định lực điện động: 2 .kđ. Iđm1BI ixk - Cấp chính xác: 5P ảng 1.1: Các thông số của máy biến dòng Kiểu BI TH-110M TH-35M TH-22M Uđm,kV 110 35 22 Cấp chính xác 5 5 5 Bội số ổn định nhiệt,tnh 60/1 65/1 12/4 Tỷ số biến 300/1 1000/1 1500/1 1.2.3 Chọn m y biến điện p. - Điện áp: UđmBU Umg - Cấp chính xác phù hợp với yêu cầu của dụng cụ đo - Công suất định mức: S2đmBU S2 ảng 1.2 Các thông số của máy biến điện áp
• 14. - 110 – 58 3HOM – 35 3HOЛ – 06 – 24Y3 Uđm, kV 110 35 24 Umax, kV 110 35 24 Tỷ số biến 11000/ 3 :100/ 3 :100 35000/ 3 :100/ 3 :100 24000/ 3 :100/ 3 :100 Tổ đấu dây Y0/Y0/ Y0/Y0/ Y0/Y0/ CS định mức, MVA 600 300 300
• 15. CHỌN PHƯ NG THỨC ẢO V 2.1. ẢO V M Y IẾN P A PHA A CUỘN DÂY. 2.1.1. C c dạng hư hỏng và những loại bảo vệ thường dùng. Những hƣ hỏng thƣờng xảy ra đối với máy biến áp có thể phân ra thành hai nhóm: hƣ hỏng bên trong và hƣ hỏng bên ngoài. * Sự cố bên trong máy biến áp có các trường hợp sau: - Các vòng dây trong cùng một pha trạm chập với nhau. - Chạm đất [vỏ] và ngắn mạch chạm đất. - Hỏng bộ chuyển đổi đầu phân áp. - Thùng dầu bị thủng hoặc rò dầu. * Sự cố bên ngoài máy biến áp có các trường hợp sau: - Ngắn mạch nhiều pha trong hệ thống. - Ngắn mạch một pha trong hệ thống. - Quá tải. - Quá bão hoà mạch từ. Các tình trạng làm việc không bình thƣờng của máy biến áp : dòng điện trong các cuộn dây tăng cao do ngắn mạch ngoài và quá tải, nếu dòng này tăng quá mức cho phép trong một thời gian dài sẽ làm lão hóa cách điện dẫn đến giảm tuổi thọ của máy biến áp 2.1.2. C c yêu cầu đối với hệ thống bảo vệ :  Tác động nhanh: Hệ thống bảo vệ tác động càng tốt nhằm loại trừ sự cố một cánh nhanh nhất, giảm đƣợc mức độ hƣ hỏng của thiết bị.  Chọn lọc: Các bảo vệ cần phảI phát hiện và loại trừ đúng phần thiết bị sự cố ra khỏi hệ thống .
• 16. Các bảo vệ chính cần đảm bảo hệ số có độ nhạy không thấp hơn 1,5. Các bảo vệ phụ [dự phòng] có độ nhạy không thấp hơn 1,2.  Độ tin cậy: Khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy ra trong phạm vi đã đƣợc xác định trong nhiệm vụ bảo vệ không tác động nhầm khi sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã đƣợc xác định. 2.2.C C ẢO V ĐẶT CHO M Y IẾN P. Tùy theo công suất vị trí vai trò của máy biến áp trong hệ thống mà lựa chọn phƣơng thức bảo vệ cho thích hợp. Những loại bảo vệ thƣờng đƣợc dùng để chống lại sự cố và chế độ làm việc không bình thƣờng của máy biến áp. Trạm biến áp cần bảo vệ là trạm biến áp phân phối với hai máy biến áp 3 pha 3 cuộn cấp điện áp 150/38,5/23 kV, làm việc độc lập có công suất mỗi máy là 40 MVA. 2.2.1. T nh năng của c c loại bảo vệ đặt cho m y biến p.  Bảo vệ Rơle khí: Chống lại hƣ hỏng bên trong thung dầu nhƣ: chạm chập các vòng dây đặt trong thung dầu, rò dầu. Bảo vệ làm việc theo mức độ bốc hơi và chuyển động dòng dầu trong thung.  Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm tác động nhanh : [87T/I] Đƣợc sử dụng làm bảo vệ chính cho máy biến áp, chống lại ngắn mạch một pha hoặc nhiều pha, chạm đất. Bảo vệ cần thỏa mãn các điều kiện sau: - Đảm bảo độ nhậy với các sự cố trong khu vực bảo vệ . - Có biện pháp ngăn chặn tác động nhầm của bảo vệ so lệch khi dòng điện từ hóa tăng cao. - Làm việc với dòng không cân bằng xuất hiên khi đóng máy biến áp không tải vào lƣới điện hoặc cắt ngắn mạch ngoài, bão hòa mạch từ của BI.
• 17. quá dòng điện: [51/I ; 50/I] Bảo vệ phía 110 kV làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so lệch, làm việc với 2 cấp tác động. Cấp tác động cắt nhanh và cấp tác đông có thời gian . Cấp tác động có thời gian phải phối hợp tác động với các bảo vệ phía 35 kV, 22 kV. Bảo vệ quá dòng đặt ở phía 35 kV và 22 kV làm việc có thời gian và đƣợc phối hợp với bảo vệ quá dòng phía 110 kV.  Bảo vệ chống quá tải: Bảo vệ đƣợc đặt ở các phía của máy biến áp nhằm chống lại quá tải cho các cuộn dây. Rơle làm vệc với đặc tính thời gian phụ thuộc và có nhiều cấp tác động. Cảnh báo, khởi động các mức làm mát bằng tăng tốc tuần hoàn của không khí hoặc dầu, giảm tải máy biến áp, cắt máy biến áp ra khỏi hệ thống nếunhiệt độ của máy biến áp tăng quá mức cho phép.  Bảo vệ qúa dòng thứ tự không: Đặt ở trung tính máy biến áp. Bảo vệ này dung để chống ngắn mạch chạm đất phía 110 kV, thời gian tác động của bảo vệ chọn theo nguyên tắc bậc thang 51N 2.3. LỰA CHỌN PHƯ NG THỨC ẢO V CHO TRẠM IẾN P.
• 18. đồ phƣơng thức bảo vệ cho máy biến áp. 1 - Bảo vệ bằng rơle khí 2 - Bảo vệ so lệch có hãm 3 - Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không 4 - Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh 5- Bảo vệ quá dòng điện có thời gian 6 - Bảo vệ quá dòng thứ tự không 7 - Bảo vệ chống quá tải 8 - Rơle nhiệt 9 - Bảo vệ chống hƣ hỏng máy cắt 2.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA C C LOẠI ẢO V 7SJ 621 7UT 633 9 I I > I0 > I > I >> I 0> I I > U0 > 50B F 50B F 50B F I0 BI1 BI2 BI3 BI4 BI5 35 kV 22 kV 1 2 RL 5 4 6 7 2 9 3 7SJ 621 7SJ 621 1 0 8 110 kV
• 19. bằng rơle khí [Buchholz]: Rơle khí làm việc theo mức độ bốc hơi và chuyển động dầu trong thùng dầu. Rơle khí thƣờng đƣợc đặt trên đoạn nối thùng dầu đến bình giãn nở dầu [hình 3.2 ]. Tùy theo rơle có 1 cấp hay 2 cấp tác động mà có 1 hay 2 phao kim loại mang bầu thủy tinh con có tiếp điểm từ hoặc thủy ngân. Hình 3.2: Nơi đặt rơle khí và cấu tạo rơle khí Cấp 1 bảo vệ thƣờng đƣa tín hiệu cảnh báo. Cấp 2 của bảo vệ tác động cắt máy bién áp ra khỏi hệ thống. Trong chế độ làm việc bình thƣờng, trong bình rơ le đầy dầu, tiếp diểm rơle ở trạng thái hở. Khi khí bốc ra yếu [chẳng hạn vì dầu nóng do quá tải], khí tập trung lên phía trên của bình Rơle đẩy phao số 1 xuống, Rơle gửi tín hiệu cấp 1 Nơi đặt rơle khí Thùng dầu máy biến áp
• 20. khí bốc ra mạnh [chẳng hạn do ngắn mạch bên trong thùng dầu], luồng dầu vận chuyển từ thùng lên bình giãn dầu xô phao số 2 xuống gửi tín hiệu đi cắt máy biến áp. Rơle khí còn có thể tác độngkhi mức dầu trong bình rơle giảm thấp do dầu bị rò rỉ hoặc thùng biến áp bị thủng. Rơle khí có thể làm việc khá tin cậy chống lại tất cả các sự cố bên trong thùng dầu máy biến áp, tuy nhiên kinh nghiệm vận hành cũng phát hiện một số trƣờng hợp tác động sai do ảnh hƣởng của chấn động cơ học lên máy biến áp [nhƣ động đất, các vụ nổ gần nơi đặt máy biến áp ]. Đối với máy biến áp lớn, bộ điều chỉnh điện áp dƣới tải thƣờng đƣợc đặt trong thùng dầu riêng và ngƣời ta dùng 1 bộ rơle khí riêng để bảo vệ cho bộ điều áp dƣới tải.  Bảo vệ so lệch có hãm: I /87T Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ Bảo vệ so lệch dòng điện hoạt động trên nguyên tắc so sánh các giá trị biên độ dòng điện đi vào và đi ra của các phần tử đƣợc bảo vệ, bảo vệ sẽ cảm nhận đó là sự cố trong khu vực bảo vệ và sẽ tác động nếu sự sai khác giữa hai dòng điện vƣợt quá giá trị chỉnh định. IS2 I I1 + I2 I1 BI 1 BI 2 IS1 N2 N1I 2
• 21. vệ đƣợc giới hạn bở vị trí đặt của biến dòng ở 2 đầu phần tử đƣợc bảo vệ, từ đó nhận tín hiệu để so sánh. Khi làm viẹc bình thƣờng, hoặc ngắn mạch ngoài thì dòng điện [ISL] qua rơle bằng không, rơle không làm việc. Nếu bỏ qua sai số của BI thì khi làm việc bình thƣờng hoặc ngắn mạch ngoài tại N1 [hình 3.5] dòng so lệch qua rơle sẽ là : ISL = I = I1 - I2 = 0 Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ [N2] dòng một phía [I2] sẽ thay đổi cả về chiều và trị số. Khi đó dòng so lệch qua rơle sẽ là : ISL = I = I1 + I2 ≠ 0 Nếu ISL = I lớn hơn giá trị chỉnh định của dòng khởi động [Ikđ] thì bảo vệ sẽ tác động tách phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống. Trong thực tế vận hành thiết bị, do có sự sai số của BI đặc biệt là sự bão hào mạch từ, nên trong chế độ vận hành bình thƣờng cũng nhƣ ngắn mạch ngoài vẫn có dòng qua rơle gọi là dòng không cân bằng [Ikcb]. Do đó để bảo vệ rơle không tác động nhầm, thì dòng khởi động của bảo vệ phải chỉnh định sao cho lớn hơn dòng không cân bằng: Ikđ > Ikcbmax Để tăng khả năng làm việc ổn định và tin cậy của bảo vệ, ngƣời ta thƣờng dùng nguyên lý làm hãm bảo vệ. Rơle so lệch có hãm so sánh hai dòng điện. Dòng điện làm việc [Ilv] và dòng điện hãm [Ih].  Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không: 0I /87N [bảo vệ chống chạm đất hạn chế:REF-Restricted_Earth_Fault] Để bảo vệ chống chạm đất trong cuộn dây nối hình sao có trung điểm nối đất của máy biến áp, ngƣời ta dùng sơ đồ bảo vệ chống chạm đất có giới hạn. Thực chất đây là loại bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không có miền bảo vệ đƣợc giới hạn giữa máy biến dòng đặt ở trung tính máy biến áp và tổ máy biến
• 22. bộ lọc dòng điện thứ tự không đặt ở phía đầu ra của cuộn dây nối hình sao của máy biến áp.  Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh: I>>/50 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh trƣờng có độ nhậy cao, đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng điện lớn hơn dòng điện ngắn mạch lớn nhất qua chỗ đặt bảo vệ khi ngắn mạch ở ngoài phần tử đƣợc bảo vệ. Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, dòng điện ngắn mạch sẽ lớn hơn dòng điện khởi động, bảo vệ sẽ tác động. Hình 2.5: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh Đối với rơle quá dòng điện cắt nhanh khi dòng điện qua bảo vệ tăng đến I > Ikđ bảo vệ tác động cắt máy cắt tức thời với thời gian t  0sec. Dòng khởi động của rơle đƣợc chỉnh định theo biểu thức: Ikđ = kat  IN ngoài max Với: kat = 1,3  1,5 tuỳ thuộc vào loại rơle sử dụng Ngoài ra bảo vệ dòng điện cắt nhanh còn đƣợc chỉnh định theo dòng điện từ hoá nhẩy vọt khi đóng máy biến áp. IKđ = kat I nv Để thoả mãn điều kiện này thƣờng chọn TG3TG2 t=0I> > I> > I> > N2TG1 D1 D2 t= 0 IN ngoài vùng
• 23. 3  5 ]IđmB Dòng ngắn mạch lớn nhất là ngay trên thanh góp: Ikđ = kat  IN TG2[max] Ikđ = kat  IN TG3[max] Nhƣợc điểm cuả bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh là thời gian tác động nhanh nhƣng không bao giờ bảo vệ đƣợc toàn bộ đƣờng dây, chỉ bảo vệ đƣợc đến dòng khởi động nên không làm bảo vệ chính cho đƣờng dây mà cần phải đặt thêm bảo vệ quá dòng có thời gian [I>]  Bảo vệ quá dòng có thời gian: I>/51 Bảo vệ quá dòng điện có thời gian thƣờng đƣợc dùng làm bảo vệ chính cho các máy biến áp có công suất bé và làm bảo vệ dự phòng cho máy biến áp có công suất trung bình và lớn để chống các dạng ngắn mạch bên trong và bên ngoài máy biến áp. Hình 2.6: Bảo vệ quá dòng có thời gian Đối với máy biến áp 2 cuộn dây dùng một bộ bảo vệ đặt ở phía nguồn cung cấp. Với máy biến áp nhiều cuộn dây thƣờng mỗi phía đặt một bộ. Dòng điện khởi động của bảo vệ chọn theo dòng điện danh định của biến áp có xét đến khả năng quá tải.Thời gian làm việc của bảo vệ chọn theo nguyên tắc bậc thang, phối hợp với thời gian làm việc của các bảo vệ lân cận trong hệ thống. t2t1 HT I > 1 I > > 2 N2
• 24. của rơle đƣợc chỉnh định theo biểu thức : maxlv tv mmat kd I K KK I    Trong đó: Ilvmax là dòng điện làm việc lớn nhất cho phép đối với phần tử đƣợc bảo vệ Ilvmax = 1,4Idđ = 1,4. dm dm U S .3 Kat hệ số an toàn lấy Kat = 1,1 1,2 Kmm hệ số mở máy Kmm Tuỳ vị tí đặt bảo vệ Ktv hệ số trở về rơle cơ lấy Ktv = 0,8  0,9  Bảo vệ quá dòng thứ tự không: 0I >/51N Bảo vệ này đặt ở trung tính máy biến áp dùng để chống các dạng ngắn mạch chạm đất các phía. Có thể dùng loại có đặc tính thời gian phụ thuộc [tỉ lệ nghịch]. I0> 110kV 35k V 22kV I0>
• 25. vệ quá dòng thứ tự không Trong chế độ làm việc bình thƣờng, nếu hệ thống có 3 pha hoàn toàn đối xứng và không có thành phần hài bậc cao thì dòng điện đi qua BI0 là bằng không. Tuy nhiên điều này không thể thực hiện đƣợc nên qua BI0 luôn có dòng điện không cân bằng [Ikvb] chạy qua. Do đó phải chỉnh định rơle có dòng khởi động Ikđ > Ikcb. Ikcb = [0,10.3].IdđBI Nên có: Ikđ = [0,10.3].IdđBI ttt II  ]22[]110[ 00 Trong chế đọ sự cố chạm đất, lúc đó dòng thứ tự không đi qua bảo vệ sẽ tăng lên nếu I0SC  Ikt thì bảo vệ tác động.  Các bảo vệ chống quá tải: I/49 Quá tải làm cho nhiệt độ của máy biến áp tăng cao quá mức cho phép, nếu thời gian kéo dài sẽ làm giảm tuổi thọ máy biến áp. Để bảo vệ chống quá tải ở máy biến áp công suất bé dùng loại bảo vệ quá dòng điện thông thƣờng, với máy biến áp lớn, ngƣời ta dùng nguyên lí hình ảnh nhiệt để thực hiện bảo vệ chống quá tải. Bảo vệ loại này phản ánh mức tăng nhiệt độ ở những điểm kiểm tra khác nhau trong máy biến áp và tuỳ theo mức tăng nhiệt độ mà có nhiều cấp tác động khác nhau: cảnh báo, khởi động các mức làm mát bằng cách tăng tốc độ tuần hoàn của dầu, giảm tải máy biến áp. Nếu các cấp tác động này không mang lại hiệu quả, nhiệt độ máy biến áp vẫn vƣợt quá giới hạn cho phép và kéo dài quá thời gian quy định thì sẽ cắt máy biến áp ra khỏi hệ thống.
• 26.
• 27. THI U T NH NĂNG VÀ THÔNG SỐ C C LOẠI R LE SỬ DỤNG 3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Các hệ thống bảo vệ dùng thiết bị kỹ thuật số có những ƣu việt rất lớn nhƣ sau:  Tích hợp đƣợc nhiều chức năng vào một bộ bảo vệ nên kích thƣớc gọn gàng, đƣợc chuẩn hóa .  Độ tin cậy và độ sẵn sàng cao, nhờ giảm đƣợc yêu cầu bảo chì các chi tiết cơ khí, trạng thái của rơle luôn đƣợc kiểm tra thƣờng xuyên.  Độ chính xác cao, công suất tiêu thụ nhỏ [0,1 VA]  Dễ dàng liên kết với các thiết bị khác và với mạng thông tin đo lƣờng, điều khiển tòan hệ thống điện.  Ngoài chức năng bảo vệ còn có thể thực hiện nhiều choc năng khác nhƣ: Đo lƣờng, hiển thị, ghi chép và lƣu giữ thông tin, thông số trong hệ thống Để bảo vệ cho máy biến ở đây ta chọn loại rơle bảo vệ 7UT633 do tập đoàn Siemens AG chế tạo làm bảo vệ chính cho máy biến áp, loại rơle 7SJ621 làm bảo vệ dự phòng. 3.2. R LE ẢO V SO L CH 7UT633 3.2.1. C c chức năng ch nh. Rơle số 7UT633 đƣợc sử dụng để bảo vệ chính cho máy biến áp 3 cuộn dây hoặc máy biến áp tự ngẫu ở tất cả các cấp điện áp. Rơle này cũng có thể dùng để bảo vệ cho các loại máy điện quay nhƣ máy phát điện, động cơ, các
• 28. hoặc các thanh cái cỡ nhỏ [có từ 3-5 lộ ra]. Các chức năng khác đƣợc tích hợp trong rơle 7UT633 làm nhiệm vụ dự phòng nhƣ bảo vệ quá dòng, quá tải nhiệt, bảo vệ quá kích thích, chống hƣ hỏng máy cắt. Bằng cách phối hợp các chức năng tích hợp trong 7UT633 ta có thể đƣa ra phƣơng thức bảo vệ phù hợp và kinh tế cho đối tƣợng cần bảo vệ chỉ cần sử dụng một rơle. Đây là quan điểm chung để chế tạo các rơle số hiên đại ngày nay. Chức năng bảo vệ chính của rơle 7UT633 là bảo vệ so lệch máy biến áp: Đặc tính tác động có hãm của rơle. - Có khả năng ổn định đối với quá trình quá độ gây ra bởi các hiện tƣợng quá kích thích máy biến áp bằng cách sử dụng các sóng hài bậc cao, chủ yếu là bậc 3 và bậc 5. - Có khả năng ổn định đối với các dòng xung kích dựa vào các sóng hài bậc hai. - Không phản ứng với thành phần một chiều và bão hoà máy biến dòng. - Ngắt với tốc độ cao và tức thời đối với dòng sự cố lớn. + ảo vệ so lệch cho m y ph t điện, động cơ điện, đường dây ngắn hoặc thanh góp cỡ nhỏ. + Bảo vệ chống chạm đất hạn chế [REF] + Bảo vệ so lệch trở kháng cao. + Bảo vệ chống chạm vỏ cho máy biến áp. + Bảo vệ chống mất cân bằng tải. + Bảo vệ quá dòng đối với dòng chạm đất. + Bảo vệ quá dòng pha. + Bảo vệ quá tải theo nguyên lí hình ảnh nhiệt. + Bảo vệ quá kích thích. + Bảo vệ chống hƣ hỏng máy cắt.
• 29. 7UT633 còn có các chức năng sau: + Đóng cắt trực tiếp từ bên ngoài: Rơle nhận tín hiệu từ ngoài đƣa vào thông qua các đầu vào nhị phân. Sau khi xử lí thông tin, rơle sẽ có tín hiệu phản hồi đến các đầu ra, các đèn LED. + Cung cấp các công cụ thuận lợi cho việc kiểm tra, thử nghiệm rơle. + Cho phép ngƣời dùng xác định các hàm logic phục vụ cho các phƣơng thức bảo vệ. + Chức năng theo dõi, giám sát: - Liên tục tự giám sát các mạch đo lƣờng bên trong, nguồn điện của rơle, các phần cứng, phần mềm tính toán của rơle với độ tin cậy cao. - Liên tục đo lƣờng, tính toán và hiển thị các đại lƣợng vận hành lên màn hình hiển thị [LCD] mặt trƣớc rơle. - Ghi lại, lƣu giữ các số liệu, các sự cố và hiển thị chúng lên màn hình hoặc truyền dữ liệu đến các trung tâm điều khiển thông qua các cổng giao tiếp. - Giám sát mạch tác động ngắt. 3.2.2.Khả năng truyền thông, kết nối của rơle 7UT633. Với nhu cầu ngày càng cao trong việc điều khiển và tự động hoá hệ thống điện, các rơle số ngày nay phải đáp ứng tốt vấn đề truyền thông và đa kết nối. Rơle 7UT633 đã thoả mãn các yêu cầu trên, nó có các cổng giao tiếp sau:  Cổng giao tiếp với máy tính tại trạm [Local PC]: Cổng giao tiếp này đƣợc đặt ở mặt trƣớc của rơle, hỗ trợ chuẩn truyền tin công nghiệp RS232. Kết nối qua cổng giao tiếp này cho phép ta truy cập nhanh tới rơle thông qua phần mềm điều khiển DIGSI 4 cài đặt trên máy tính, do đó ta có thể dễ dàng chỉnh định các thông số, chức năng cũng nhƣ các dữ liệu có trong
• 30. đặc biệt thuận lợi cho việc kiểm tra, thử nghiệm rơle trƣớc khi đƣa vào sử dụng.  Cổng giao tiếp dịch vụ: Cổng kết nối này đƣợc đặt phía sau của rơle, sử dụng chuẩn truyền tin công nghiệp RS485, do đó có thể điều khiển tập trung một số bộ bảo vệ rơle bằng phần mềm DIGSI 4. Với chuẩn RS485, việc điều khiển vận hành rơle từ xa có thể thực hiện thông qua MODEM cho phép nhanh chóng phát hiện xử lí sự cố từ xa. Với phƣơng án kết nối bằng cáp quang theo cấu trúc hình sao có thể thực hiện việc thao tác tập trung. Đối với mạng kết nối quay số, rơle hoạt động nhƣ một Web-server nhỏ và gửi thông tin đi dƣới dạng các trang siêu liên kết văn bản đến các trình duyệt chuẩn có trên máy tính.  Cổng giao tiếp hệ thống: Cổng này cũng đƣợc đặt phía sau của rơle, hỗ trợ chuẩn giao tiếp hệ thống của IEC: 60870-5-103. Đây là chuẩn giao thức truyền tin quốc tế có hiệu quả tốt trong lĩnh vực truyền thông bảo vệ hệ thống điện. Giao thức này đƣợc hỗ trợ bởi nhiều nhà sản xuất và đƣợc ứng dụng trên toàn thế giới. Thiết bị đƣợc nối qua cáp điện hoặc cáp quang đến hệ thống bảo vệ và điều khiển trạm nhƣ SINAULT LAS hoặc SICAM qua giao diện này. Cổng kết nối này cũng hỗ trợ các giao thức khác nhƣ PROFIBUS cho hệ thống SICAM, PROFIBUS-DP, MOSBUS, DNP3.0 3.2.3. Một số thông số kỹ thuật của rơle 7UT633  Mạch đầu vào Dòng điện danh định: 1A, 5A hoặc 0,1A [ có thể lựa chọn đƣợc] Tần số danh định: 50 Hz, 60 Hz, 16,7 Hz [ có thể lựa chọn đƣợc] Công suất tiêu thụ đối với các đầu vào: - Với Iđm= 1A  0.3 VA
• 31. 5A  0.55 VA - Với Iđm= 0.1A  1 mVA - Đầu vào nhạy  0.55 VA Khả năng quá tải về dòng: -Theo nhiệt độ [ trị hiệu dụng]: Dòng lâu dài cho phép : 4.Iđm Dòng trong 10s : 30.Iđm Dòng trong 1s : 100.Iđm - Theo giá trị dòng xung kích: 250Iđmtrong1/2 chu kì Khả năng quá tải về dòng điện cho đầu vào chống chạm đất có độ nhạy cao: -Theo nhiệt độ [ trị hiệu dụng]: Dòng lâu dài cho phép : 15A Dòng trong 10s : 100A Dòng trong 1s : 300A - Theo giá trị dòng xung kích: 750A trong1/2 chu kì Điện áp cung cấp định mức: - Điện áp một chiều: 24 đến 48V 60 đến 125V 110 đến 250V - Điện áp xoay chiều: 115V [ f=50/60Hz] 230V Khoảng cho phép : - 20%  +20% [DC]  15% [AC] Công suất tiêu thụ : 5  7 W Đầu vào nhị phân. Số lƣợng : 5 Điện áp danh định : 24  250V [DC]
• 32. : 1,8mA Điên áp lớn nhất cho phép: 300V [DC] Đầu ra nhị phân: Số lƣợng: 8 tiếp điểm và 1 tiếp điểm cảnh báo Khả năng đóng cắt: Đóng: 1000W/VA Cắt: 30 W/VA Cắt với tải là điện trở: 40W Cắt với tải là L/R  50ms: 25W Điện áp đóng cắt: 250V Dòng đóng cắt cho phép: 30A cho 0,5s 5A không hạn chế thời gian Đèn tín hiệu LED 1 đèn màu xanh báo rơle đã sẵn sàng làm việc 1 đèn màu đỏ báo sự cố xảy ra trong rơle 14 đèn màu đỏ khác phân định tình trạng làm việc của rơle 3.2.4. Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7 UT633. - Rơle 7UT633 đƣợc trang bị hệ thống vi xử lý 32 bít. - Thực hiện xử lý hoàn toàn tín hiệu số từ đo lƣờng, lấy mẫu, số hoá các đại lƣợng đầu vào tƣơng tự đến việc xử lý tính toán và tạo các lệnh, các tín hiệu đầu ra. - Cách li hoàn toàn về điện giữa mạch xử lý bên trong của 7UT633 với các mạch đo lƣờng điều khiển và nguồn điện do cách sắp xếp đầu vào tƣơng tự của các bộ chuyển đổi, các đầu vào, đầu ra nhị phân, các bộ chuyển đổi DC/AC hoặc AC/DC.
• 33. đơn giản, sử dụng panel điều khiển tích hợp hoặc máy tính cá nhân sử dụng phần mềm DIGSI . Đầu vào tƣơng tự AI truyền tín hiệu dòng và áp nhận đƣợc từ các thiết bị biến dòng, biến điện áp sau đó lọc, tạo ngƣỡng tín hiệu cung cấp cho quá trình xử lý tiếp theo. Rơle 7UT633 có 12 đầu vào dòng điện và 4 đầu vào điện áp. Tín hiệu tƣơng tự sẽ đƣợc đƣa đến khối khuếch đại đầu vào IA. Khối IA làm nhiệm vụ khuếch đại, lọc tín hiệu để phù hợp với tốc độ và băng thông của khối chuyển đổi số tƣơng tự AD. Khối AD gồm 1 bộ dồn kênh, 1 bộ chuyển đổi số tƣơng tự và các modul nhớ dùng để chuyển đổi tín hiệu tƣơng tự sang tín hiệu số sau đó truyền tín hiệu sang khối vi xử lý[ C] Khối vi xử lý chính là bộ vi xử lý 32 bít thực hiện các thao tác sau: - Lọc và chuẩn hoá các đại lƣợng đo. Ví dụ: xử lý các đại lƣợng sao cho phù hợp với tổ đấu dây của máy biến áp, phù hợp với tỷ số biến đổi của máy biến dòng.
• 34. relays user programmable LEDson thefront panel, user-programmable Display on thefront panel Time synchronization Serial service interface Front serial operarating interface Additional serial interface Serial System interface 7 8 9 54 6 31 2 0. +/-ENTERESC Operator control panel Power supply PS Uaux To PC PC/Modem/ RTD-box To PC To SCADA e.g.radio clock eg.RTD-box Binary inputs, programmable AD Hình 3.1: Cấu trúc phần cứng của bảo vệ so lệch 7UT633. - Liên tục giám sát các đại lƣợng đo, các giá trị đặt cho từng bảo vệ.
• 35. các đại lƣợng so lệch và hãm. - Phân tích tần số của các dòng điện pha và dòng điện hãm. - Tính toán các dòng điện hiệu dụng phục vụ cho bảo vệ, quá tải, liên tục theo dõi sự tăng nhiệt độ của đối tƣợng bảo vệ. - Kiểm soát các giá trị giới hạn và thứ tự thời gian. - Xử lý tín hiệu cho các chức năng logic và các chức năng logic do ngƣời sử dụng xác định. - Quyết định và đƣa ra lệnh cắt. - Lƣu giữ và đƣa ra các thông số sự cố phục vụ cho việc tính toán và phân tích sự cố. - Thực hiện các chức năng quản lý khác nhƣ ghi dữ liệu, đồng hồ thời gian thực, giao tiếp truyền thông. Tiếp đó thông tin sẽ đƣợc đƣa đến khối khuếch đại tín hiệu đầu ra OA và truyền đến các thiết bị bên ngoài. 3.2.5. C ch chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7UT633. Việc cài đặt và chỉnh định các thông số, các chức năng bảo vệ trong rơle 7UT633 đƣợc thực hiện theo hai cách sau: - Bằng bàn phím ở mặt trƣớc của rơle. - Bằng phần mềm điều khiển rơle DIGSI 4 cài đặt trên máy tính thông qua các cổng giao tiếp. Rơle của hãng Siemens thƣờng tổ chức các thông số trạng thái và chức năng bảo vệ theo các địa chỉ, tức là đối với mỗi chức năng, thông số cụ thể sẽ ứng với một địa chỉ nhất định. Mỗi địa chỉ lại có những lựa chọn để cài đặt. Ví dụ ở bảng 4.1.
• 36. bảo vệ so lệch m y biến p: Hình 3.2: Nguyên lý bảo vệ so lệch MBA rơle 7UT633 *Phối hợp c c đại lượng đo lường. Các phía của máy biến áp đều đặt máy biến dòng, dòng điện thứ cấp của các máy biến dòng này không hoàn toàn bằng nhau. Sự sai khác này phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ tỉ số biến đổi, tổ nối dây, sự điều chỉnh điện áp của máy biến áp, dòng điện định mức, sai số, sự bão hoà của máy biến dòng. Do vậy để tiện so sánh dòng điện thứ cấp máy biến dòng ở các phía máy biến áp thì phải biến đổi chúng về cùng một phía, chẳng hạn phía sơ cấp. Việc phối hợp giữa các đại lƣợng đo lƣờng ở các phía đƣợc thực hiện một cách thuần tuý toán học nhƣ sau: Im = k.K.In Trong đó: - Im ma trận dòng điện đã đƣợc biến đổi [ IA, IB, IC] - k hệ số - K ma trận hệ số phụ thuộc vào tổ nối dây máy biến áp. - In ma trận dòng điện pha [ IL1, IL2, IL3] Đối tƣợng đƣợc bảo vệ 87/I IT1+IT2 IT1 IT 2 IS 1 IS2
• 37. c c đại lượng đo lường : Sau khi dòng đầu vào đã thích ứng với tỉ số biến dòng, tổ đấu dây, xử lí dòng thứ tự không, các đại lƣợng cần thiết cho bảo vệ so lệch đƣợc tính toán từ dòng trong các pha IA, IB và IC, bộ vi xử lí sẽ so sánh về mặt trị số: ISL = . 3 . 2 . 1 III  IH = . 1I + . 2I + . 3I I1,I2 ,I3 là dòng điện cuộn cao áp, trung áp và hạ áp máy biến áp. Có hai trƣờng hợp sự cố xảy ra * Trƣờng hợp sự cố ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ hoặc ở chế độ làm việc bình thƣờng. Khi đó I1 ngƣợc chiều với I2, I3và I1 = I2 + I3 ISL= . 3 . 2 . 1 III  =0 IH =∑ . Ii =2 . 1I Trƣờng hợp ngắn mạch trong vùng bảo vệ, nguồn cung cấp từ phía cao áp nên: ISL= . 3 . 2 . 1 III  = . 1I [I2=I3=0] IH = . 1I + . 2I + . 3I = . 1I Các kết quả trên cho thấy khi có sự cố [ngắn mạch] xảy ra trong vùng bảo vệ thì ISL= IH, do vậy đƣờng đặc tính sự cố có độ dốc bằng 1. *T nh t c động: Để đảm bảo bảo vệ so lệch tác động chắc chắn khi có sự cố bên ngoài ta cần chỉnh định các trị số tác động cho phù hợp với yêu cầu cụ thể. Rơle 7UT613
• 38. có đƣờng đặc tính tác động cho chức năng bảo vệ so lệch thoả mãn các yêu cầu bảo vệ . Hình 3.3: Đặc tính tác động của rơle 7UT633. Theo hình vẽ đƣờng đặc tính tác động gồm các đoạn: + Đoạn a: Biểu thị giá trị dòng điện khởi động ngƣỡng thấp IDIFF> của bảo vệ [ địa chỉ 1221], với mỗi máy biến áp xem nhƣ hằng số. Dòng điện này phụ thuộc dòng điện từ hoá máy biến áp. + Đoạn b: Đoạn đặc tính có kể đến sai số biến đổi của máy biến dòng và sự thay đổi đầu phân áp của máy biến áp. Đoạn b có độ dốc SLOPE 1[ địa chỉ 1241] với điểm bắt đầu là BASE POINT 1[ địa chỉ 1242] + Đoạn c: Đoạn đặc tính có tính đến chức năng khoá bảo vệ khi xuất hiện hiện tƣợng bão hoà không giống nhau ở các máy biến dòng. Đoạn c có độ dốc SLOPE 2 [địa chỉ 1243] với điểm bắt đầu BASE POINT 2 [địa chỉ 1244]
• 39. Là giá trị dòng điện khởi động ngƣỡng cao IDIFF>> của bảo vệ [ địa chỉ 1231]. Khi dòng điện so lệch ISL vƣợt quá ngƣỡng cao này bảo vệ sẽ tác động không có thời gian mà không quan tâm đến dòng điện hãm IH và các sóng hài dùng để hãm bảo vệ. Qua hình vẽ ta thấy đƣờng đặc tính sự cố luôn nằm trong vùng tác động. Các dòng điện ISL và IH đƣợc biểu diễn trên trục toạ độ theo hệ tƣơng đối định mức. Nếu toạ độ điểm hoạt động [ ISL, IH] xuất hiện gần đặc tính sự cố sẽ xảy ra tác động. *Vùng hãm bổ xung : Đây là vùng hãm khi máy biến dòng bão hoà. Khi xảy ra ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, ở thời điểm ban đầu dòng điện ngắn mạch lớn làm cho máy biến dòng bão hoà mạnh. Hằng số thời gian của hệ thống dài, hiện tƣợng này không xuất hiện khi xảy ra sự cố trong vùng bảo vệ. Các giá trị đo đƣợc bị biến dạng đƣợc nhận ra trong cả thành phần so lệch cũng nhƣ thành phần hãm. Hiện tƣợng bão hoà máy biến dòng dẫn đến dòng điện so lệch đạt trị số khá lớn, đặc biệt khi mức độ bão hoà của các máy biến dòng là khác nhau. Trong thời gian đó nếu điểm hoạt động [IH, ISL] rơi vào vùng tác động thì bảo vệ sẽ tác động nhầm. Rơle 7UT633 cung cấp chức năng tự động phát hiện hiện tƣợng bão hoà và sẽ tạo ra vùng hãm bổ xung. Sự bão hoà của máy biến dòng trong suốt thời gian xảy ra ngắn mạch ngoài đƣợc phát hiện bởi trị số dòng hãm có giá trị lớn hơn. Trị số này sẽ di chuyển điểm hoạt động đến vùng hãm bổ sung giới hạn bởi đoạn đặc tính b và trục IH [khác với 7UT513].
• 40. ®éng Vï ng kho¸ Vï ng h·m bæsung I Hình 3.4: Vùng hãm bổ sung Từ hình vẽ ta thấy: Tại điểm bắt đầu xảy ra sự cố A, dòng sự cố tăng nhanh sẽ tạo nên thành phần hãm lớn. BI lập tức bị bão hoà [B]. Thành phần so lệch đƣợc tạo thành và thành phần hãm giảm xuống kết quả là điểm hoạt động [ISL, IH] có thể chuyển dịch sang vùng tác động [C]. Ngƣợc lại, khi sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ, dòng điện so lệch đủ lớn, điểm hoạt động ngay lập tức dịch chuyển dọc theo đƣờng đặc tính sự cố. Hiện tƣợng bão hoà máy biến dòng đƣợc phát hiện ngay trong 1/4 chu kỳ đầu xảy ra sự cố, khi sự cố ngoài vùng bảo vệ đƣợc xác định. Bảo vệ so lệch sẽ bị khoá với lƣợng thời gian có thể điều chỉnh đƣợc. Lệnh khoá đƣợc giải trừ ngay khi điểm hoạt động chuyển sang đƣờng đặc tính sự cố. Điều này cho phép phân tích chính xác các sự cố liên quan đến máy biến áp. Bảo vệ so lệch làm việc chính xác và tin cậy ngay cả khi BI bão hoà.
• 41. sung có thể hoạt động độc lập cho mỗi pha đƣợc xác định bằng việc chỉnh định các thông số, chúng đƣợc sử dụng để hãm pha bị sự cố hoặc các pha khác hay còn gọi là chức năng khoá chéo. + Chức năng hãm theo các sóng hài Khi đóng cắt máy biến áp không tải hoặc kháng bù ngang trên thanh cái đang có điện có thể xuất hiện dòng điện từ hoá đột biến. Dòng đột biến này có thể lớn gấp nhiều lần Iđm và có thể tạo thành dòng điện so lệch. Dòng điện này cũng xuất hiện khi đóng máy biến áp làm việc song song với máy biến áp đang vận hành hoặc quá kích thích máy biến áp. Phân tích thành phần đột biến này, ta thấy có một thành phần đáng kể sóng hài bậc hai, thành phần này không xuất hiện trong dòng ngắn mạch. Do đó ngƣời ta tách thành phần hài bậc hai ra để phục vụ cho mục đích hãm bảo vệ so lệch. Nếu thành phần hài bậc hai vƣợt quá ngƣỡng đã chọn, thiết bị bảo vệ sẽ bị khoá lại. Bên cạnh sóng hài bậc hai, các thành phần sóng hài kháccũng có thể đƣợc lựa chọn để phục vụ cho mục đích hãm nhƣ: thành phần hài bậc bốn thƣờng đƣợc phát hiện khi có sự cố không đồng bộ, thành phần hài bậc ba và năm thƣờng xuất hiện khi máy biến áp quá kích thích. Hài bậc ba thƣờng bị triệt tiêu trong máy biến áp có cuộn tam giác nên hài bậc năm thƣờng đƣợc sử dụng hơn. Bộ lọc kĩ thuật số phân tích các sóng vào thành chuỗi Fourier và khi thành phần nào đó vƣợt quá giá trị cài đặt, bảo vệ sẽ gửi tín hiệu tới các khối chức năng để khoá hay trễ. Tuy nhiên bảo vệ so lệch vẫn làm việc đúng khi máy biến áp đóng vào một pha bị sự cố, dòng đột biến có thể xuất hiện trong pha bình thƣờng. Đây gọi là chức năng khoá chéo. 3.2.7 Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế [REF] của 7T633.
• 42. bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không. Chức năng REF dùng phát hiện sự cố trong máy biến áp lực có trung điểm nối đất. Vùng bảo vệ là vùng giữa máy biến dòng đặt ở dây trung tính và tổ máy biến dòng nối theo sơ đồ bộ lọc dòng điện thứ tự không đặt ở phía đầu ra của cuộn dây nối hình sao của máy biến áp. *Nguyên l làm việc của REF trong rơle 7UT633. Bảo vệ chống chạm đất hạn chế REF sẽ so sánh dạng sóng cơ bản của dòng điện trong dây trung tính [ ISP] và dạng sóng cơ bản của dòng điện thứ tự không tổng ba pha. Hình 3.5: Nguyên lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT633. 3.2.8 Chức năng bảo vệ qu dòng của rơle 7UT633. Rơle 7UT633 cung cấp đầy đủ các loại bảo vệ quá dòng nhƣ: . Bảo vệ quá dòng cắt nhanh, có trễ hoặc không trễ . Bảo vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh, có trễ hoặc không trễ . Bảo vệ quá dòng có thời gian, đặc tính thời gian độc lập hay phụ thuộc. 3I’’0 = IA + IB + IC 7UT633 ISL = 3I’’0 IL1 IL2 IL3 L1 L2 L3
• 43. quá dòng thứ tự không có thời gian, đặc tính thời gian độc lập hay phụ thuộc. Loại bảo vệ quá dòng, quá dòng thứ tự không có đặc tính thời gian phụ thuộc của 7UT633 có thể hoạt động theo các chuẩn đƣờng cong của IEC, ANSI và IEEE hoặc theo đƣờng cong do ngƣời dùng tự thiết lập. 3.2.9. Chức năng bảo vệ chống qu tải. Rơle 7UT633 cung cấp hai phƣơng pháp bảo vệ chống quá tải: - Phƣơng pháp sử dụng nguyên lí hình ảnh nhiệt theo tiêu chuẩn IEC 60255- 8. Đây là phƣơng pháp cổ điển, dễ cài đặt. - Phƣơng pháp tính toán theo nhiệt độ điểm nóng và tỉ lệ già hoá theo tiêu chuẩn IEC 60354. Ngƣời sử dụng có thể đặt đến 12 điểm đo trong đối tƣợng đƣợc bảo vệ qua 1 hoặc 2 hộp RTD [Resistance Temperature Detector] nối với nhau. RTD-box 7XV566 đƣợc sử dụng để thu nhiệt độ của điểm lớn nhất. Nó chuyển giá trị nhiệt độ sang tín hiệu số và gửi chúng đến cổng hiển thị.Thiết bị tính toán nhiệt độ của điểm nóng từ những dữ liệu này và chỉnh định đặc tính tỉ lệ. khi ngƣỡng đặt của nhiệt độ bị vƣợt quá, tín hiệu ngắt hoặc cảnh báo sẽ đƣợc phát ra. Phƣơng pháp này đòi hỏi phải có thông tin đầy đủ về đối tƣợng đƣợc bảo vệ: đặc tính nhiệt của đối tƣợng, phƣơng thức làm mát. Ta sẽ sử dụng phƣơng pháp làm mát thứ nhất : Chức năng bảo vệ chống quá tải theo hình ảnh nhiệt chỉ cài đặt cho một phía của đối tƣợng đƣợc bảo vệ, đối với máy biến áp điện lực thì cài đặt ở phía khong có điều chỉnh đầu phân chia điện áp. Rơle sẽ tính độ tăng nhiệt độ của MBA theo phƣơng trình sau: 2 . 11        NIk I dt d     Trong đó:
• 44. chênh lệch nhiệt độ tại thời điểm đang xét so với nhiệt độ tăng cao nhất có thể đƣợc end - Hằng số tăng nhiệt I - Dòng điện chạy qua cuộn dây MBA bi giới hạn bởi Imax= k.IN IN -Dòng điện danh định của cuộn dây đƣợc bảo vệ K - Hệ số đặc trƣng cho dòng điện lớn nhất cho phép Khi tăng nhiệt độ  đạt đến ngƣỡng cảnh báo alarm thì tín hiệu cảnh báo đƣợc đƣa ra nhằm mục đích giảm phụ tải nếu có thể. Khi  đạt đến ngƣỡng cao nhất có thể đƣợc end thì MBA đƣợc cắt ra khỏi lƣới điện. Rơle 7UT633 cho phép chỉ đặt chế độ cảnh báo, khi đó  đặt tới end thì chỉ có tín hiệu cảnh báo đƣợc đƣa ra [ không có tín hiệu cắt] Ngoài chức năng theo chế độ nhiệt nhƣ trên, rơle 7UT633 còn chống quá tải theo dòng, tức là khi dòng điện đạt đến ngƣỡng cảnh báo thì tín hiệu cảnh báo cũng đƣợc đƣa ra cho dù độ tăng nhiệt độ  chƣa đạt tới các ngƣỡng cảnh báo và cắt. Chức năng chống quá tải có thể đƣợc khoá trong trƣờng hợp cần thiết thông qua đầu vào nhị phân. 3.3. R LE SỐ 7SJ621 3.3.1 Giới thiệu tổng quan về rơle 7SJ621. Rơle số 7SJ621 do hãng Siemens chế tạo, dùng để bảo vệ đƣờng dây trong mạng cao áp và trung áp có trung điểm nối đất, nối đất tổng trở thấp, mạng không nối đất hoặc nối đất bù điện dung, bảo vệ các loại động cơ không đồng bộ. Nó có đầy đủ các chức năng để làm bảo vệ dự phòng cho máy biến áp với chức năng chính là bảo vệ quá dòng. Rơle này có những chức năng điều khiển đơn giản cho máy cắt và các thiết bị tự động.
• 45. lập trình đƣợc [CFC] cho phép ngƣời dùng thực hiện đƣợc tất cả các chức năng sẵn có, ví dụ nhƣ chuyển mạch tự động [khoá liên động]. Giao diện linh hoạt mở rộng cho những hệ thống điều khiển có kiến trúc giao tiếp hiện đại.  Các chức năng bảo vệ + Bảo vệ quá dòng có thời gian [ đặc tính thời gian độc lập/ đặc tính phụ thuộc/ đặc tính do ngƣời sử dụng cài đặt]. + Phát hiện chạm đất với độ nhạy cao. + Bảo vệ chống hƣ hỏng cách điện. + Hãm dòng đột biến. + Bảo vệ động cơ - Giám sát dòng cực tiểu. - Giám sát thời gian khởi động. - Hạn chế khởi động lại. - Kẹt rotor. + Bảo vệ quá tải. + Giám sát nhiệt độ. + Bảo vệ chống hƣ hỏng máy cắt. + Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch. + Tự động đóng lại. + Chức năng khoá. Chức năng điều khiển / logic lập trình đƣợc.
• 46. máy cắt và dao cách li. - Điều khiển qua bàn phím, đầu vào nhị phân, hệ thống DIGSI 4 hoặc SCADA. - Ngƣời sử dụng cài đặt logic tích hợp lập trình đƣợc [ví dụ nhƣ cài đặt khoá liên động]. Chức năng giám sát. - Đo giá trị dòng làm việc - Chỉ thị liên tục. - Đồng hồ thời gian. - Giám sát đóng ngắt mạch. - 8 biểu đồ dao động ghi lỗi.  Các cổng giao tiếp + Giao diện hệ thống. - Giao thức IEC 60870 – 5 – 103. - PROFIBUS – FMS/ - DP. - DNP 3.0 / MODBUS RTU + Cung cấp giao diện cho DIGSI 4 [ modem] / Đo nhiệt độ [RTD – box] + Giao diện ở mặt trƣớc rơle cho DIGSI 4. + Đồng bộ thời gian thông qua IRIG B / DCF 77.  Phần cứng - 4 máy biến dòng. - 11 đầu vào nhị phân.
• 47. đầu ra. 3.3.2 Nguyên l hoạt động chung của rơle 7SJ621. - Hệ thống vi xử lí 32 bit. - Thực hiện xử lí hoàn toàn bằng tín hiệu số các quá trình đo lƣờng, lấy mẫu, số hoá các đại lƣợng đầu vào tƣơng tự. - Không liên hệ về điện giữa khối xử lí bên trong thiết bị với những mạch bên ngoài nhờ bộ biến đổi DC, các biến điện áp đầu vào tƣơng tự, các đầu vào ra nhị phân. - Phát hiện quá dòng các pha riêng biệt, dòng điện tổng. - Chỉnh định đơn giản bằng bàn phím hoặc bằng phần mềm DIGSI 4. - Lƣu giữ số liệu sự cố. Trên hình 4-6 thể hiện cấu trúc phần cứng của rơle 7SJ621. Bộ biến đổi đầu vào [ MI ] biến đổi dòng điện thành các giá trị phù hợp với bộ vi xử lí bên trong của rơle. Có bốn dòng đầu vào ở MI gồm ba dòng pha, một dòng trung tính, chúng đƣợc chuyển tới tầng khuyếch đại. Tầng khuyếch đại đầu vào IA tạo các tín hiệu tổng trở cao từ các tín hiệu analog đầu vào. Nó có các bộ lọc tối ƣu về dải thông và tốc độ xử lí.Tầng chuyển đổi tƣơng tự – số [ AD ] bao gồm bộ dồn kênh, bộ chuyển đổi tƣơng tự – số [ A/D ] và những modul nhớ để truyền tín hiệu số sang khối vi xử lí.
• 48. User- Programmable LEDs on theFront Panel, User- programmable Display on theFront Panel Time Synchronization Front PC Port Rear ServicePort 7 8 9 54 6 31 2 0. +/-ENTERESC Operator control panel Power SupplyUaux PC/Modem/ RTD-box To PC DCF 77/ IRIG B To SCADA Binary inputs A D System Serial interface Status Programmable AD In INs Hình 3.6: Cấu trúc phần cứng của rơle 7SJ621 Khối vi xử lí C bao gồm những chức năng điều khiển, bảo vệ, xử lí những đại lƣợng đo đƣợc. Tại đây diễn ra các quá trình sau: - Lọc và sắp xếp các đại lƣợng đo.
• 49. giám sát các đại lƣợng đo. - Giám sát các điều kiện làm việc của từng chức năng bảo vệ. - Kiểm soát các giá trị giới hạn và thứ tự thời gian. - Đƣa ra các tín hiệu điều khiển cho các chức năng logic. - Lƣu giữ và đƣa ra các thông số sự cố phục vụ cho việc tính toán và phân tích sự cố. - Quản lí sự vận hành của khối và các chức năng kết hợp nhƣ ghi dữ liệu, đồng hồ thời gian thực, giao tiếp truyền thông. Thông qua cổng vào ra nhị phân, bộ vi xử lí nhận các thông tin từ hệ thống, từ thiết bị ngoại vi, đƣa ra các lệnh đóng cắt cho máy cắt, các tín hiệu gửi đến trạm điều khiển, tín hiệu đến hệ thống hiển thị.  Chức năng bảo vệ qu dòng điện có thời gian. . Ngƣời sử dụng có thể chọn bảo vệ quá dòng điện có đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc. . Các đặc tính có thể cài đặt riêng cho các dòng pha và dòng đất. Tất cả các ngƣỡng là độc lập nhau. . Với bảo vệ quá dòng có thời gian độc lập, dòng điện các pha đƣợc so sánh với giá trị đặt chung cho cả ba pha, còn việc khởi động là riêng cho từng pha, đồng hồ các pha khởi động, sau thời gian đặt tín hiệu cắt đƣợc gửi đi. . Với bảo vệ quá dòng có thời gian phụ thuộc, đƣờng đặc tính có thể đƣợc lựa chọn. Rơle 7SJ621 cung cấp đủ các loại bảo vệ quá dòng nhƣ sau: - 50 : Bảo vệ quá dòng cắt nhanh, có trễ hoặc không trễ. - 50N: Bảo vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh, có trễ hoặc không trễ. - 51 : Bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc - 51N: Bảo vệ quá dòng thứ tự không với đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc. - 50Ns, 51Ns: Chống chạm đất có độ nhạy cao, cắt nhanh hoặc có thời gian.
• 50. quá dòng, quá dòng thứ tự không với đặc tính thời gian phụ thuộc của 7SJ621 có thể hoạt động theo chuẩn đƣờng cong của IEC [hình 4-7 ],hoặc đƣờng cong do ngƣời dùng thiết lập. Hình 3.7: Đặc tính dốc bình thƣờng Hình 3.8: Đặc tính rất dốc Hình 3.9: Đặc tính cực dốc
• 51. biểu diễn các đƣờng đặc tính trên là: - Đặc tính dốc bình thƣờng [normal inverse] : t   P0,02 P 0,14 = .t I/I 1 [s] - Đặc tính rất dốc [very inverse] : t P P 13,5 = .t I/I 1 [s] - Đặc tính cực dốc [extremely inverse] : t   P2 P 80 = .t I/I 1 [s] Trong đó: - t : thời gian tác động của bảo vệ [sec] - tP : bội số thời gian đặt [sec] - I : dòng điện sự cố [kA] - IP : dòng điện khởi động của bảo vệ [kA]  Chức năng tự động đóng lại. Ngƣời sử dụng có thể đặt số lần đóng lại và khoá nếu sự cố vẫn tồn tại sau lần đóng lại cuối cùng. Nó có những chức năng sau: - Đóng lại ba pha với tất cả các sự cố. - Đóng lại từng pha riêng biệt. - Đóng lại nhiều lần, một lần đóng nhanh, những lần sau có trễ. - Khởi động của tự động đóng lại phụ thuộc vào loại bảo vệ tác động [ví dụ 46, 50, 51].  Chức năng bảo vệ qu tải. Tƣơng tự nhƣ chức năng bảo vệ quá tải trong rơle 7UT633, có thể sở dụng choc năng bảo vệ dƣ phòng cho ba hƣớng phía MBA
• 52. nhiệt, tổ hao năng lƣợng - Có thể điều chỉnh mức nhiệt cảnh báo dựa vào biên độ dòng điện - Sử dụng bộ cảm biến nhiệt sử dụng nguyên lý nhiệt điện trở [RTD- box]  Chức năng chống hư hỏng m y cắt. Khi bảo vệ chính phát tín hiệu cắt tới máy cắt thì bộ đếm thời gian của bảo vệ 50BF [ T-BF ] sẽ khởi động. T-BF vẫn tiếp tục làm việc khi vẫn tồn tại tín hiệu cắt và dòng sự cố. Nếu máy cắt từ chối lệnh cắt [ máy cắt bị hỏng ] và bộ đếm thời gian T-BF đạt tới ngƣỡng thời gian giới hạn thì bảo vệ 50BF sẽ phát tín hiệu đi cắt các máy cắt đầu nguồn có liên quan với máy cắt hỏng để loại trừ sự cố. Có thể khởi động chức năng 50BF của 7SJ621 từ bên ngoài thông qua các đầu vào nhị phân, do đó có thể kết hợp rơle 7SJ621 với các bộ bảo vệ khác nhằm nâng cao tính chọn lọc, độ tin cậy của hệ thống bảo vệ. Hình 3.10: Chống hƣ hỏng máy cắt 3.3.3 Một số thông số kĩ thuật của rơle 7SJ621 a] Mạch đầu vào. - Dòng điện danh định: 1A hoặc 5A[có thể lựa chọn] 52 52 52 52  I>Imi n  BF Trip 0 Breaker Failure Protection Protectiv e Funtino Trip BF Trip
• 53. danh định: 115V/230V [có thể lựa chọn] - Tần số danh định: 50Hz/60Hz [có thể lựa chọn] - Công suất tiêu thụ: + ở Iđm= 1A :  0,05 VA + ở Iđm= 5A :  0,3 VA + ở Iđm= 1A :  0,05 VA[cho bảo vệ chống chạm đất có độ nhạy cao] - Khả năng quá tải về dòng + Theo nhiệt độ [trị số hiệu dụng]: 100.Iđm trong 1s 30.Iđm trong 10s 4.Iđm trong thời gian dài + Theo giá trị dòng xung kích: 250.Iđm trong 1/2chu kì - Khả năng quá tải về dòng cho chống chạm đất có độ nhạy cao + Theo nhiệt độ [trị số hiệu dụng]: 300A trong 1s 100A trong 10s 15A trong thời gian dài + Theo giá trị dòng xung kích: 750A trong 1/2chu kì b] Điện áp cung cấp 1 chiều - Điện áp định mức 24/48V khoảng cho phép 19  58V. 60/125V khoảng cho phép 48  150V 110/250V khoảng cho phép 88  330V - Công suất tiêu thụ: + Tĩnh [Quiescent] 3  4W + Kích hoạt [energized] 7  9W c] Các tiếp điểm đóng cắt - Số lƣợng : 6 - Khả năng đóng cắt : Đóng 1000 W/VA Cắt 30 W/VA
• 54. đóng cắt :  250 V - Dòng đóng cắt cho phép : 30A trong 0,5s 6A với thời gian không hạn chế d] . Đầu vào nhị phân - Số lƣợng : 11 - Điện áp làm việc 24  250 V - Dòng tiêu thụ 1,8 mA[độc lập với dòng điều khiển] 3.3.4 C ch chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7SJ621 Rơle 7SJ621 có hai cách để cài đặt thông số và chỉnh định chức năng bảo vệ, thông qua bàn phím mặt trƣớc rơle hoặc bằng phần mềm điều khiển DIGSI 4. Bảng 3.1: Các thông số và chức năng bảo vệ cài đặt trong rơle . Địa chỉ C c lựa chọn Cài đặt Diễn giải 112 Disabled Definite Time TOC IEC [4] TOC ANSI [8] User Defined PU User Def. Reset TOC IEC [4] Đặt bảo vệ quá dòng có thời gian 50/51 theo chuẩn IEC 113 Disabled Definite Time TOC IEC TOC ANSI User Defined PU User Def. Reset Definite Time Đặt bảo vệ chống chạm đất theo đặc tính thời gian độc lập 122 Disabled Enabled Enabled Đặt chức năng chống tác động dòng đột biến bằng hài bậc hai 142 Disabled With amb. Đặt bảo vệ chống quá tải 49 có
• 55. amb. temp temp xét đến nhiệt độ môi trƣờng. 170 Disabled Enabled Enabled Đặt chức năng chống hƣ hỏng máy cắt 50BF 171 Disabled Enabled Enabled Đặt chức năng tự động đóng lại 79
• 56. NH TO N C C THÔNG SỐ CỦA R LE, KIỂM TRA SỰ LÀM VI C CỦA ẢO V 4.1. C C SỐ LI U CẦN THIẾT PHỤC VỤ TRONG T NH TO N ẢO V . Bảng 5.1: Bảng số liệu Cấp điện áp [kV] Thông số 110 kV 35 kV 22 kV Công suất danh định [MVA] 40 40 40 Điện áp danh định [kV] 115 38,5 23 Dòng điện danh định BA [A] 200,8 600 1004 Dòng điện danh định BI [A] 300/1 1000/1 1500/1 Tổ đấu dây Y0  Y0 4.2. NHỮNG CHỨC NĂNG ẢO V DÙNG R LE 7UT633.  Chức năng bảo vệ so lệch có hãm. + Dòng so lệch mức thấp IDIFF > là giá trị khởi động của dòng so lệch đoạn a [Hình 5-1], giá trị này biểu thị độ nhạy của bảo vệ khi xét đến dòng không cân bằng cố định qua rơle, trong chế độ làm việc bình thƣờng thì: IDIFF > > IKCB IKCB là dòng điện không cân bằng IDIFF > =0,1 0,4 Thƣờng chọn IDIFF >= 0,3
• 57. của đoạn đặc tính b đảm bảo cho rơle làm việc tin cậy trong trƣờng hợp không cân bằng xảy ra do sai số của BI và sự thay đổi đầu phân áp của máy biến áp khi dòng ngắn mạch không lớn. Theo nhà sản xuất, chọn 1=14, vậy KHb= tg1= 0,25 [KHb là hệ số hãm đoạn b], SLOPE 1 = 0,25. + Độ dốc của đoạn đặc tính c có mức độ hãm lớn hơn, nhằm đảm bảo cho rơle làm việc trong điều kiện dòng không cân bằng lớn, BI bị bão hoà khi có ngắn mạch ngoài. Độ dốc này đƣợc xác định theo độ lớn của góc 2, nhà sản xuất đã đặt sẵn trong rơle điểm cơ sở là 2,5 và 2=26,56, SLOPE 2 = 0,5. Ngƣỡng thay đổi hệ số hãm thứ nhất: S1I DIFF Hb I K   = 0,3 0,25 = 1,2 + Dòng so lệch mức cao IDIFF >> là giới hạn phía trên đƣờng đặc tính [đoạn d], đoạn đặc tính này phụ thuộc vào giá trị dòng ngắn mạch của máy biến áp. Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, dòng so lệch lớn hơn giá trị IDIFF >> thì rơle tác động ngay lập tức không kể mức độ dòng hãm, ngƣỡng này thƣờng đƣợc chỉnh định ở mức khi ngắn mạch ở đầu ra máy biến áp và dòng sự cố xuất hiện lớn hơn   min0 0 1 ji NU  lần dòng danh định của máy biến áp. Thông thƣờng: min ][ % 1 ji N DIFF U I   %5,10%]%;min[% ][][ min ][   HC N TC N ji N UUU Chọn : 524,9 %5,10 1 DIFFI  Phạm vi hãm bổ sung nhằm tránh cho rơle tác động nhầm khi BI bão hoà mạnh khi ngắn mạch ngoài lấy IADD ON STAB = 7.
• 58. thành phần hài bậc hai đạt đến ngƣỡng chỉnh định, tín hiệu cắt sẽ bị khoá, tránh cho rơle khỏi tác động nhầm [15%].  Thời gian trễ của cấp IDIFF > là 0s.  Thời gian trễ của cấp IDIFF >> là 0s. Hình 4.1: Đặc tính tác động c ủa bảo vệ so lệch có hãm  ảo vệ chống chạm đất hạn chế [REF]: [ 0I / 87N] Dòng khởi động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế.   ddBIkdcbIkd IIKI 3,02,0. 00  = 0,2.IdđBI Phía 110 kV: Idđ = 300 A Từ đó dòng khởi động phía thứ cấp của BI1: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 a b c d 9,52 4 Đặc tính sự cố Vùng tác động Vùng hãm Vùng hãm bổ xung ISL * IH * 0 0, 3 2,5 BASE POIN2BASE POIN1 1, 2
• 59. 60 A = 0,06 kA Phía 22 kV Ikđ = 1500 A Từ đó dòng khởi động phía thứ cấp của BI3 Ikđ = 0,2 1500 = 300 A = 0,3 kA 4.3. NHỮNG CHỨC NĂNG ẢO V DÙNG R LE 7SJ621.  ảo vệ qu dòng cắt nhanh:[ I>>/ 50] Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh đƣợc tính theo công thức : Ikđ50 = Kat . INngoàimax Trong đó: Kat - Hệ số an toàn Kat =1,2 INngoài max - dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất Bảo vệ phía 110 kV: Dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất là dòng ngắn mạch lớn nhất tại N2 hoặc N3 INngmax = max[ INngmaxN2 ; INngmaxN3 ] Từ kết quả tính ngắn mạch Chƣơng 2[bảng 2.9 trang 22] ta có dòng ngắn mạch ngoài cực đại qua BV1 tại N2  3 2NI = 1,31 kA Ikđ I>> = 1,2  1,31 = 1,572 kA = 1572 A Dòng khởi động phía thứ cấp của BI1: Ikđ1 I>> = 1ddBI kd I I = 86,7 200 1572  A Thời gian trễ của bảo vệ t50 = 0  ảo vệ qu dòng có thời gian:[ I>/ 51] Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng đƣợc tính theo công thức sau:
• 60. m lvmax v K .K .I K = K.IddB Trong đó Kat hệ số an toàn Km hệ số mở máy KV hệ số trở về của rơle Ilvmax dòng làm việc lớn nhất đi qua bảo vệ Dòng khới động của BV quá dòng cũng có thể chỉnh định theo công thức sau: Ikđ I> = K .IdđB K: hệ số chỉnh định, thƣờng lấy K=1,6 Bảo vệ phía 22 kV: Idđ B= 1004 A Từ đó: Ikđ= 1,6  1004 = 1606,4 A Bảo vệ quá dòng sử dụng đặc tính thời gian độc lập, thời gian tác động của bảo vệ đƣợc chọn max tD22 = 0,7 sec Suy ra: t22 = tD22 + t = 0,7 + 0,3 = 0,8 s [ chọn t = 0,3s ] Bảo vệ phía 35 kV: IdđB = 600 A Từ đó: Ikđ= 1,6 600 = 960 A Bảo vệ quá dòng sử dụng đặc tính thời gian độc lập, thời gian tác động của bảo vệ đƣợc chọn max t35 = tD35 + Δt = 0,7 + 0,3 = 1 sec Bảo vệ phía 110 kV: AIddB 8,200110  Từ đó: kAAII ddBkd 322,03228,2006,16,1 110110 51  Bảo vệ quá dòng sử dụng đặc tính thời gian độc lập, thời gian tác động của bảo vệ đƣợc chọn tkđ51 110 = tcác cấp + Δt tcác cấp = max [t35 ; t22]
• 61. ttttkd  ];max[ 2235 110 51 stkd 3,13,0]8,0;1max[110 51   ảo vệ qu dòng thứ tự không [I0 > 51N ] Bảo vệ phía 22 kV Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng thứ tự không đƣợc chọn theo công thức: Ikđ = K0. IdđBI Trong đó: K0- là hệ số chỉnh định, K0= 0,2 0,3 IdđBI dòng điện danh định phía sơ cấp của BI đấu với 51N Ikđ = 0,3. IdđBI = 0,31500 = 450 A = 0,45 kA Bảo vệ quá dòng thứ tự không sử dụng đặc tính thời gian độc lập. Thời gian tác động của bảo vệ đƣợc chọn t0 = 0,5 sec Suy ra: stI 8,03,05,0220  Bảo vệ phía 110 kV Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng thứ tự không đƣợc chọn theo công thức: Ikđ = K0. IdđBI Trong đó: K0- là hệ số chỉnh định, K0= 0,2 0,3 IdđBI dòng điện danh định phía sơ cấp của BI đấu với 51N Ikđ = 0,3. IdđBI = 0,3300 = 900 A = 0,09 kA Thời gian tác động của bảo vệ đƣợc chọn : Suy ra: sttt II 1,13,08,022110 00  4.4 KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA C C CHỨC NĂNG ẢO V . Độ nhạy của bảo vệ đƣợc kiểm tra trong trƣờng hợp dòng ngắn mạch chạy qua bảo vệ là nhỏ nhất, nếu khi đó độ nhạy đƣợc đảm bảo . Độ nhạy của bảo vệ đƣợc tính theo công thức;
• 62. -Dòng ngắn mạch cực tiểu qua bảo vệ khi ngắn mạch cuối cùng  Kiểm tra độ nhạy c c bảo vệ ph a 110 kV: Bảo vệ phía 110 kV dùng là bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so lệch MBA đồng thời làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ phía 22 kV, 35 kV. + Chức năng 51[I>]: 51 min 51 kd N n I I K  INmin -Dòng ngắn mạch cực tiểu chạy qua BI phía 110 kV khi ngắn mạch tại N2, N3 INmin = min[INminN2; INminN3] Trong chƣơng 2 phần tính toán ngắn mạch ở trong bảng 2.3.7 đã tính đƣợc INmin = IN3 [2] = 0,47 kA Theo phần 2 mục 5.2 có: Ikđ51 = 0,321 [kA] - Hệ số nhạy : 464,1 321,0 47,0 51 min 51  kd N n I I K + Chức năng 51N [I0>] kdNkd N Nn I I I I K min0 51 min 51 3  I0min -Dòng ngắn mạch TTK cực tiểu chạy qua BI phía 110 kV khi ngắn mạch chạm đất tại N1’ Theo chƣơng 2 bảng 2.11 trang 30 phần tính toán ngắn mạch thì khi ngắn mạch có I0min = 1,804 Trong hệ đơn vị có tên thì: I0Nmin = 1,804 0,5 = 0,902 kA Ikđ51N = K0IddBI1 = 0,3  300 = 0,09 kA
• 63. độ nhạy: 30 09,0 902,03 51 min 51    Nkd N Nn I I K  Kiểm tra độ nhạy c c bảo vệ ph a 35 kV: + Chức năng 51 51 min 51 kd N n I I K  INmin -Dòng ngắn mạch cực tiểu chạy qua BI phía 35 kV khi ngắn mạch tại N2 Trong chƣơng 2 phần tính toán ngắn mạch ở trong bảng 2.16 trang 38 đã tính đƣợc INmin = IN2 [2] = 1,731 kA Tính dòng khởi động Ikđ51 [35] : Theo phần 2 mục 5.2 có: Ikđ51 [35] = 1,6 600 = 960 [A] = 0,96 [kA] - Hệ số nhạy : 8,1 96,0 731,1 51 min 51  kd N n I I K  Kiểm tra độ nhạy c c bảo vệ ph a 22 kV: + Chức năng 51: 51 min 51 kd N n I I K  INmin[22kV] - Dòng ngắn mạch cực tiểu chạy qua BI phía 22 kV khi ngắn mạch tại N3 Trong chƣơng 2 phần tính toán ngắn mạch ở trong bảng 2.16 đã tính đƣợc INmin = IN3 [2] = 2,38 kA Tính dòng khởi động Ikđ51 [110] : Theo phần 2 mục 5.2 và bảng 5.1 có: Ikđ51 = 1,6 1004 = 1606 [A] = 1,606 [kA] - Hệ số nhạy : 482,1 606,1 38,2 51 min 51  kd N n I I K + Chức năng 51N
• 64. ngắn mạch TTK cực tiểu chạy qua BI phía 22 kV khi ngắn mạch chạm đất tại N3’ Theo chƣơng 2 phần tính toán ngắn mạch thì khi ngắn mạch 1 pha chạm đất N[1] có I0min[N3] = 3,78 Trong hệ đơn vị có tên thì: I0Nmin = 3,78 2,51 = 9,48 kA Ikđ51N = K0IddBI3 = 0,3  1500 = 0,45 kA - Hệ số độ nhạy: 2,63 45,0 48,93 51 min 51    Nkd N Nn I I K Kết luận: nhƣ vậy tất cả các loại bảo vệ đặt cho MBA đều đảm bảo độ nhạy và độ tin cậy an toàn cần thiết. 4.5. KIỂM TRA ĐỘ NHẠY ẢO V SO L CH TTK [87N/I0]. Hệ số độ nhạy của chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế đƣợc xác định nhƣ sau: * 87 min0 87 3 NKd N Nn I I K  [*] Trong đó: I0Nmin - Dòng điện TTK nhỏ nhất tại điểm ngắn mạch N1 ’ trên thanh cái 110 kV Ikđ87N - Dòng khởi động của chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế Bảo vệ chống chạm đất hạn chế 110 kV: Ta có dòng khởi động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế quy về hệ có tên [phía thứ cấp của BI 110 kV] nhƣ sau: IkđREF = I-REF>. IdđB = [0,2 0,3] . IdđBI Suy ra: Ikđ87N [110] = 0,2 300 = 60 A = 0,06 kA
• 65. vị tƣơng đối: 2,0 3,0 06,0 ]110[ 87*  ddBI Nkd kd I I I [1] Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ tại điểm N’1, theo kết quả tính toán ngắn mạch chƣơng 2, bảng 2.16 chế độ SNmin dòng ngắn mạch thứ tự không nhỏ nhất đi qua bảo vệ là trong trƣờng hợp ngắn mạch N[1] : ]1[ ]min[0 ' 1N I = 2,206 kA [2] Thay [1], [2] vào phƣơng trình [*] có: Độ nhạy của bảo vệ : 09,33 2,0 206,233 * min0 87    kd N Nn I I K 4.6. KIỂM TRA ĐỘ NHẠY CỦA ẢO V 87/I. Để kiểm tra độ nhạy của chức năng 87 thì cần thiết phải loại bỏ thành phần dòng điện TTK trong thành phần dòng ngắn mạch [việc này để tránh cho rơle tác động nhầm khi có sự cố chạm đất phía ngoài vùng bảo vệ]  Kiểm tra độ an toàn hãm: [Ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ] Để kiểm tra độ nhạy cảu bảo vệ ta xét dòng ngắn mạch lớn nhất khi xảy ra ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ tại các điểm ngắn mạvh N1; N2 ;N3 Dòng điện đƣa vào rơle gồm có hai thành phần, đƣợc tính theo công thức: Iso lệch = ISL = Icao - Itrung - Ihạ = Iqua BI1 - Iqua BI2 - Iqua BI3 Ihãm = IH = Icao+ Itrung+Ihạ=Iqua BI1+Iqua BI2 +Iqua BI3  Theo lý thuyết khi sự cố ngoài vùng hoặc chế độ làm việc bình thƣờng thì tổng dòng điện đi vào MBA bằng tổng dòng điện đi ra khỏi MBA nên dòng điện so lệch phải bằng không: Iso lệch = ISL = Icao - Itrung - Ihạ = 0
• 66. do các biến dòng BI không phải là lý tƣởng nên các đặc tính của chúng không giống nhau hoàn toàn. Chính do sự sai khác về đặc tính của BI dẫn tới sẽ có một dòng không cân bằng chạy qua rơle trong chế sự cố ngoài vùng. Iso lệch = ISL = Icao - Itrung - Ihạ = Ikcb Giá trị dòng điện không cân bằng này có xu hƣớng làm cho rơle tác động nhầm, để tránh cho rơle làm việc nhầm trong trƣờng hợp này ta phải kiểm tra xem dòng điện hãm khi đó có đủ khả năng hãm rơle [nghĩa là có thắng đƣợc tác động của dòng không cân bằng] hay không. Giá trị dòng điện không cân bằng rất khó xác định chính xác, nhƣng một cách gần đúng có thể xác định theo công thức: Ikcb = ISL=[kkck*kđn*fi+ΔU]*INngmax Trong đó: - kkck =1 là hệ số kể đến ảnh hƣởng của thành phần dòng điện không chu kỳ trong dòng điện ngắn mạch đến đặc tính làm việc của BI. - kđn =1 là hệ số thể hiện sự đồng nhất về đặc tính làm việc của các BI + kđn =1 nghĩa là đặc tính làm việc của các BI khác nhau hoàn toàn + kđn =0 nghĩa là đặc tính làm việc của các BI giống nhau hoàn toàn [điều này chỉ là lý thuyết, thực tế sẽ không xảy ra] - fi =0,1 là sai số cho phép lớn nhất của BI dùng cho mục đích bảo vệ rơle - ΔU : là ảnh hƣởng của việc chuyển đổi đầu phân áp đến độ lớn dòng điện không cân bằng chạy qua rơle. Theo đầu đề thì phía 110kV có phạm vi điều chỉnh đầu phân áp là  9 x 1,78% Nhƣ vậy có thể tính giá trị ΔU theo công thức 16,0 100 78,1*9 U - INngmax : là dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất có thể chạy qua máy biến áp [nên qui đổi về cùng một cấp điện áp, ví dụ qui đổi về phía cao áp].
• 67. giá trị dòng điện không cân bằng lớn nhất có thể là Ikcb = ISL=[kkck*kđn*fi+U]*INngmax= [1*1*0,1+0,16]*INngmax= 0,26*INngmax - Kđn là hệ số đồng nhất máy biến dòng, Kđn=1. - KKCK là hệ số kể đến ảnh hƣởng của thành phần không chu kì của dòng ngắn mạch trong quá trình quá độ, KKCK= 1. - fi : sai số tƣơng đối cho phép của BI, fi = 10% = 0,1 - U là phạm vi điều chỉnh điện áp của đầu phân áp, U = 0,16 - INngmax: dòng điện ngắn mạch ngoài cực đại đã quy đổi về phía 110 kV. Xét các trường hợp: a] Kiểm tra độ an toàn hãm khi có sự cố ngoài vùng ph a 110kV [điểm ngắn mạch N1] - Với sự cố 3 pha, 2 pha: không có dòng điện chạy qua các BI nên rơle không nhận đƣợc bất cứ giá trị dòng điện nào cả → rơle không tác động [đúng] - Với sự cố 1 pha, 2 pha chạm đất: chỉ có thành phần dòng điện thứ tự không chạy qua BI1, không có dòng điện chạy qua các BI2 và BI3. Nhƣng do rơle đã đƣợc thiết kế để luôn luôn loại trừ thành phần dòng điện TTK chạy qua nó nên kết quả là dù BI1 có dòng TTK chạy qua nhƣng dòng điện này cũng bị loại trừ trong rơle → trƣờng hợp này rơle không tác động vì cũng không có dòng điện chạy qua. b] Kiểm tra độ an toàn hãm khi có sự cố ngoài vùng tại ph a 35 kV [điểm ngắn mạch N2]. Phía 35 có trung tính cách điện nên dòng điện sự cố lớn nhất là ứng với dòng điện ngắn mạch 3 pha tại N2 [chế độ max].
• 68. 3 pha tại N2 trong chế độ max đã đƣợc tính ở chƣơng 2, kết quả đƣợc lấy từ bảng 2.3 trang 17. - Dòng điện chạy qua BI1 là 1,31 kA - Dòng điện chạy qua BI2 là 3,95 kA - Dòng điện chạy qua BI3 là 0 kA Bây giờ ta sẽ qui đổi dòng điện này về cùng một cấp điện áp, giả sử là về phía cao áp 110kV. - Dòng điện chạy qua BI1 là 1,31 kA dòng điện này không cần qui đổi vì đã ở phía cao áp rồi - Dòng điện chạy qua BI2 là 3,95 kA cần qui đổi IBI2qui đổi về phía 110kV = IBI2* kV kV 110 35 = 3,95 110 35 = 1,256 kA - Dòng điện chạy qua BI3 là 0kA qui đổi về phía 110kV vẫn là 0kA Dòng điện không cân bằng trong trường hợp này được tính theo: Ikcb = ISL=0,26*IN2max=0,26*IBI2qui đổi về phía 110kV = 0,261,256 = 0,326 kA Do rơle chỉ làm việc với giá trị tƣơng đối so với dòng danh định máy biến áp nên ta cần qui đổi giá trị Ikcb này theo dòng danh định của máy biến áp. Và vì tất cả đều đã đƣợc qui đổi về phía cao áp nên dòng danh định máy biến áp đƣợc sử dụng ở đây cũng chính là dòng danh định phía cao áp. IdđBAphía 110kV = 0,2 kA Qui đổi: I*kcb = I*SL= kVddBAphia kcb I I 110 = 63,1 2,0 326,0  Dòng điện hãm trong bất cứ trƣờng hợp nào đều đƣợc tính theo: Ihãm = IH= Icao áp + Itrung áp + Ihạ áp = IBI1 + IBI2 [đã qui đổi về phía cao áp] + IBI3 [đã qui đổi về phía cao áp] = 1,31 + 1,256 + 0 = 2,566 kA
• 69. làm việc với giá trị tƣơng đối so với dòng danh định máy biến áp nên ta cần qui đổi giá trị IH này theo dòng danh định của máy biến áp. Và vì tất cả đều đã đƣợc qui đổi về phía cao áp nên dòng danh định máy biến áp đƣợc sử dụng ở đây cũng chính là dòng danh định phía cao áp. Nhƣ trên ta có IdđBAphía 110kV = 0,2 kA Qui đổi: I*H = kVddBAphia ham I I 110 = 83,12 2,0 566,2  Vậy tại N2 thì rơle nhận đƣợc bộ giá trị [I*SL; I*H] = [1,63; 12,83] Căn cứ vào đặc tính làm việc của rơle mà ta đã chỉnh định, cần xét xem toạ độ của điểm sự cố N2 mà rơle nhận đựơc sẽ nằm tại vùng hãm hay vùng tác động Từ đƣờng đặc tính tác động tìm đƣợc điểm N2 là điểm làm việc của rơle khi xảy ra sự cố ngoài vùng tại N2. Điểm làm việc thuộc vùng hãm dẫn đến rơle tác động điều này chứng tỏ đảm bảo yêu cầu Xác định độ an toàn hãm: Độ an toàn hãm đƣợc tính theo công thức : Khãm = Htt H I I * Ta đã tính đƣợc IH * = 12,83 Tính IHtt: Ta có: 5,2 5,2 1 2 1 2     tg I Itg I I SLN Htt Htt SLN [*] Ikcb = ISLN2 = 0,263,95 = 1,027 thay vào công thức [*] có: 67,55,2 5,0 63,1 5,2 1 2  tg I I SLN Htt - Hệ số an toàn hãm 2,2 67,5 83,12 atHK I* SL d c 9,52 4 Vùng tác động
• 70. tính làm việc của rơle so lệch 7UT633 c] Kiểm tra độ an toàn hãm khi có sự cố ngoài vùng ph a 22 kV [điểm ngắn mạch N3]. Vì phía ngắn mạch 22 kV trung tính nối đất trực tiếp, nhƣng do rơle luôn luôn loại trừ dòng TTK nên phải tìm dòng điện max khi đã laọi trừ dòng điện TTK. Điều này dẫn đến thƣờng dòng ngắn mạch 3 pha là dòng ngắn mạch max. Dòng ngắn mạch 3 pha tại N3 đã tính đƣợc trong chƣơng 2, kết quả đƣợc lấy từ bảng 2.9 trang 22. - Dòng điện chạy qua BI1 là 0,93 kA - Dòng điện chạy qua BI2 là 0 kA - Dòng điện chạy qua BI3 là 4,64 kA Bây giờ ta sẽ qui đổi dòng điện này về cùng một cấp điện áp, giả sử là về phía cao áp 110kV. - Dòng điện chạy qua BI1 là 0,93 kA dòng điện này không cần qui đổi vì đã ở phía cao áp rồi
• 71. chạy qua BI2 là 0kA qui đổi về phía 110kV vẫn là 0kA - Dòng điện chạy qua BI3 là 4,64 kA cần qui đổi IBI3qui đổi về phía 110kV = IBI3* kV kV 110 22 = 4,64  110 22 = 0,928 kA Dòng điện không cân bằng trong trường hợp này được tính theo: Ikcb = ISL= 0,26*IN3max = 0,26*IBI3qui đổi về phía 110kV = 0,26 0,928 = 0,24 kA Do rơle chỉ làm việc với giá trị tƣơng đối so với dòng danh định máy biến áp nên ta cần qui đổi giá trị Ikcb này theo dòng danh định của máy biến áp. Và vì tất cả đều đã đƣợc qui đổi về phía cao áp nên dòng danh định máy biến áp đƣợc sử dụng ở đây cũng chính là dòng danh định phía cao áp. IdđBAphía 110kV = 0,2 kA Qui đổi: I*kcb = I*SL= kVddBAphia kcb I I 110 = 2,1 2,0 24,0  Dòng điện hãm trong bất cứ trƣờng hợp nào đều đƣợc tính theo: Ihãm = IH= Icao áp + Itrung áp + Ihạ áp = IBI1 + IBI2 [đã qui đổi về phía cao áp] + IBI3 [đã qui đổi về phía cao áp] = 1,31 + 0 + 0,928 = 1,858 kA Do rơle chỉ làm việc với giá trị tƣơng đối so với dòng danh định máy biến áp nên ta cần qui đổi giá trị IH này theo dòng danh định của máy biến áp. Và vì tất cả đều đã đƣợc qui đổi về phía cao áp nên dòng danh định máy biến áp đƣợc sử dụng ở đây cũng chính là dòng danh định phía cao áp. Nhƣ trên ta có IdđBAphía 110kV = 0,2 kA Qui đổi: I*H = kVddBAphia ham I I 110 = 29,9 2,0 858,1  Vậy tại N3 thì rơle nhận đƣợc bộ giá trị [I*SL; I*H] = [1,2; 9,29]
• 72. đặc tính làm việc của rơle mà ta đã chỉnh định, cần xét xem toạ độ của điểm sự cố N3 mà rơle nhận đựơc sẽ nằm tại vùng hãm hay vùng tác động Từ đƣờng đặc tính tác động tìm đƣợc đỉêm N3 là điểm làm việc của rơle khi xảy ra sự cố ngoài vùng tại N3. điểm làm việc thuộc vùng hãm dẫn đến rơle tác động điều này chứng tỏ đảm bảo yêu cầu Xác định độ an toàn hãm: Độ an toàn hãm đƣợc tính theo công thức : Khãm = Htt H I I * Ta đã tính đƣợc IH * = 9,29 Tính IHtt: Ta có INngmax = ImaxN3 [3] = 4,64 kết quả tính đƣợc trong chƣơng 2 với SNmax 2 máy biến áp làm việc song song nên có : ISLN3 = Ikcb = 0,26  4,64 = 1,206 Giao điểm của đƣờng thẳng ISL * = 1,2 với đƣờng đặc tính tác động nằm trên đoạn b tìm đƣợc: 82,4206,14 1 3 1 3    tg I Itg I I SLN Htt Htt SLN - Hệ số an toàn hãm 85,1 82,4 29,9 atHK I* SL a d b c I* H I*H= 12,83 I*SL= 1,2 N3 9,52 4 Vùng tác động Vùng hãm IHtt=4
• 73. tính làm việc của rơle so lệch 7UT633 Bảng 4.2: Thông số điểm ngắn mạch Thông số Điểm ngắn mạch INngoaimax [A] ISL* IH* IHtt KH N2 3,95 1,63 12,83 5,76 2,2 N3 4,64 1,2 9,29 4,82 1,85  Kiểm tra độ nhạy t c động của bảo vệ: [Ngắn mạch trong vùng bảo vệ] Để kiểm tra độ nhạy khi có sự cố trong vùng bảo vệ, ta xét dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất khi xảy ra ngắn mạch trong vùng bảo vệ tại các điểm ngắn mạch N1 ' ; N2 ' ; N3 ' . Để tránh tác động nhầm đối với các sự cố ngắn mạch chạm đất trong vùng bảo vệ của MBA dòng điện đƣa vào rơle gồm có hai thành phần, đƣợc tính theo công thức chung là: Isolệch = ISL= Icao – Itrung - Ihạ= Iqua BI1 – Iqua BI2 – Iqua BI3 Ihãm = IH= |cao| + |Itrung| + |Ihạ| = |qua BI 1| + |Iqua BI 2| + |Iqua BI 3| Nhƣng do khi ngắn mạch trong vùng thì dòng điện qua BI2 hoặc BI3 đổi chiều nên công thức trên trở thành: Isolệch = ISL= Icao – Itrung - Ihạ= Iqua BI1 + Iqua BI2 + Iqua BI3 So sánh với dòng điện hãm Ihãm = IH= |cao| + |Itrung| + |Ihạ|= |qua BI 1| + |Iqua BI 2| + |Iqua BI 3|
• 74. thể kết luận: khi sự cố trong vùng thì độ lớn dòng điện so lệch bằng độ lớn dòng điện hãm ISL = IH  T nh to n độ nhạy t c động khi có sự cố ph a 110 kV tại điểm N1’: Tại điểm sự cố N1’ tìm ra dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất [chế độ Smin và đã đƣợc loại trừ dòng điện thứ tự không]. - Dòng điện chạy qua BI1 là: 1,804 kA - Dòng điện chạy qua BI2 là: 0 kA - Dòng điện chạy qua BI3 là:0 kA Bây giờ ta sẽ qui đổi dòng điện này về cùng một cấp điện áp, giả sử là về phía cao áp 110kV. - Dòng điện chạy qua BI1 là 1,804 kA dòng điện này không cần qui đổi vì đã ở phía cao áp rồi - Dòng điện chạy qua BI2 là 0kA qui đổi về phía 110kV vẫn là 0kA - Dòng điện chạy qua BI3 là 0kA qui đổi về phía 110kV vẫn là 0kA Dòng điện so lệch được và dòng điện hãm được tính như sau: Ikcb = ISL= IH = Iqua BI1 + Iqua BI2 + Iqua BI3 = 1,804 + 0 + 0 = 1,804 kA Do rơle chỉ làm việc với giá trị tƣơng đối so với dòng danh định máy biến áp nên ta cần qui đổi giá trị Ikcb này theo dòng danh định của máy biến áp. Và vì tất cả đều đã đƣợc qui đổi về phía cao áp nên dòng danh định máy biến áp đƣợc sử dụng ở đây cũng chính là dòng danh định phía cao áp. IdđBAphía 110kV = 0,2 kA Qui đổi: I*SL = I*H= = 02,9 2,0 804,1  Tổng kết: Tại N1’ thì rơle nhận đƣợc bộ giá trị [I*SL; I*H] = [9,02; 9,02] Căn cứ vào đặc tính làm việc của rơle mà ta đã chỉnh định, cần xét xem toạ độ của điểm sự cố N1’ mà rơle nhận đƣợc sẽ nằm tại vùng hãm hay vùng tác động
• 75. tính làm việc của rơle so lệch 7UT633 Điểm làm việc N1 ' thuộc về vùng tác động dẫn đến rơle tác động tức thời → đảm bảo yêu cầu bảo vệ. Xác định độ nhạy tác động Hệ số độ nhạy đƣợc xác định theo công thức : SLtt SL n I I K *  Trong đó: ISL[min] - Dòng điện so lệch cực tiểu khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ. ISLtt - Dòng điện so lệch tính toán Trên đƣờng đặc tính sự cố đã tìm đƣợc IH * = ISL [*] = 9,02, vậy giao điểm của đƣờng IH = 9,02 với đƣờng đặc tính tác động nằm trên đoạn c. 2 5,2 tg I I SL SLtt   Với tg2 = 0,5 Nên: ISLtt = [ISL - 2,5]. tg2 = [9,02 - 2,5]. 0,5 = 3,26 Hệ số độ nhạy: 76,2 26,3 02,9 nK I*H= 9,02 I* SL a d b c I* H Vùng hãm Vùng t cđộng I*SL=9,02 N1’