Đồ án tốt nghiệp bảo vệ so lệch máy biến áp điện lực bằng rơ le số 7UT51x (Siemens)

Đồ án tốt nghiệp TRƯỜNG KHOA BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: Đồ án tốt nghiệp bảo vệ so lệch máy biến áp điện lực bằng rơ le số 7UT51x (Siemens) Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 1 Đồ án tốt nghiệp Mục Lục Phần I: Tìm hiểu rơle 7UT51X. Trang. Chương I : Giới thiệu chung về Rơle bảo vệ so lệch 7UT51x.8 I) Các ứng dụng và chức năng bảo vệ của 7UT51x..8 1.1) Các ứng dụng của 7UT51x.8 1.2) Các chức năng bảo vệ.....9 II) Thiết kế cơ bản của 7UT51x.13 2.1) Lắp đặt..13 2.2) Kích thước lắp đặt.(bản vẽ)..15 2.3) Thông số mô tả.19 2.4) Sơ đồ cấu trúc20 III) Thông số kỹ thuật..22 3.1) Các thông số vào ra(inputs/outputs)..22 3.2) Các thông số thí nghiệm điện25 3.3) Các thông số thí nghiệm ứng suất cơ học..25 3.4) Các thông số thí nghiệm điều kiện thời tiết...26 Chương II : Nguyên lý làm việc và các ứng dụng..28 I) Hoạt động của các khối.28 II) Nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch....31 III) Bảo vệ so lệch máy biến áp.32 3.1) Làm phù hợp các giá trị đo được.32 3.2) Đánh giá các giá trị đo.34 Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 2 Đồ án tốt nghiệp 3.3) Hãm hài...37 3.4) Hãm bổ sung khi biến dòng bị bão hòa...38 3.5) Cắt nhanh không hãm với sự cố dòng lớn...39 3.6) Tác động/Cắt...40 3.7) Một số sơ đồ đấu dây chuẩn cho bảo vệ máy biến áp.41 IV) Bảo vệ so lệch cho máy phát và động cơ44 4.1) Định nghĩa các dòng đo...44 4.2) Đánh giá các giá trị đo được...44 4.3) Hãm bổ sung khi biến dòng bị bão hòa...47 4.4) Tác động/Cắt...48 V) Bảo vệ so lệch cho các điểm rẽ nhánh..49 5.1) Qui ước chiều dòng điện.49 5.2) Đánh giá các giá trị đo được...49 5.3) Hãm bổ sung khi biến dòng bị bão hòa...51 5.4) Tác động/Cắt...53 VI) Bảo vệ chạm đất có giới hạn53 6.1) Nguyên lý bảo vệ chạm đất có giới hạn...53 6.2) Đánh giá số liệu đo lường56 VII) Bảo vệ quá dòng có thời gian.58 VIII) Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ..58 IX) Bảo vệ sự cố chạm vỏ.59 Phần II: Ứng dụng 7UT51 cho bảo vệ máy biến áp điện lực tại trạm 110kV Phúc Thọ60 I) Đặt vấn đề về bảo vệ máy biến áp điện lực60 1.1) Đặt vấn đề..60 1.2) Cać daṇg sự cô ́và tình traṇg làm việc không bình thươǹg của MBA...60 Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 3 Đồ án tốt nghiệp 1.3) Các baỏ vệ thươǹg đươc̣ sử dụng..60 II) Mô tả đối tượng được bảo vệ và các thông số chính...61 2.1) Vị trí, vai trò trạm biến áp Phúc Thọ trong hệ thống điện..61 2.2) Sơ đồ đấu dây..61 2.3) Các thông số của thiết bị chính trong trạm..64 2.3.1) Máy biến áp64 2.3.2) Các thiết bị phân phối phía 110kV.64 2.3.3) Các thiết bị phân phối phía 35kV...66 2.3.4) Các thiết bị phân phối phía 22kV.......67 III) Lựa chọn phương thức bảo vệ68 3.1) Thành lập sơ đồ phương thức.68 3.2) Tính toán bảo vệ so lệch bằng 7UT513..72 Phụ Lục..79 Phụ Lục 1: Cài đặt thông số79 1. Cài đặt ngày và giờ.79 2. Thông số máy biến áp(Transformer data) Khối địa chỉ 1180 3. Thông số máy phát hoặc động cơ – Khối địa chỉ 12...85 4. Cài đặt thông số của điểm rẽ nhánh – Khối địa chỉ 13...86 5. Cài đặt thông số cho bảo vệ so lệch máy biến áp. Khối địa chỉ 16...87 6. Cài đặt cho bảo vệ so lệch cho máy phát hoặc động cơ. Khối địa chỉ 17...93 7. Cài đặt cho bảo vệ so lệch điểm rẽ nhánh. Khối địa chỉ 18..96 8. Cài đặt bảo vệ sự cố chạm đất. Khối địa chỉ 19...99 9. Cài đặt cho bảo vệ quá dòng có thời gian. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 4 Đồ án tốt nghiệp Khối địa chỉ 21.....101 10. Cài đặt cho bảo vệ quá tải theo nhiệt độ. Khối địa chỉ 24 và 25....103 11. Cài đặt cho bảo vệ chạm vỏ. Khối địa chỉ 27.....106 Phụ Lục 2: Các tín hiệu chỉ thị.....108 1) Các tín hiệu vận hành – Khối địa chỉ 51..109 2) Các tín hiệu sự cố - Khối địa chỉ 52 đến 54.....112 Tài liệu tham khảo: 1. SIEMENS Instruction Manual 7UT51 V3.0. 2. Bảo vệ các hệ thống điện ( GS.VS Trần Đình Long ). Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 5 Đồ án tốt nghiệp Lời mở đầu Kể từ khi điện năng được ứng dụng trong thực tế thì nó trở thành loại năng lượng vô cùng quan trọng không thể thiếu trong mọi hoạt động của xã hội. Điện là một loại năng lượng có khả năng biến đổi sang các dạng năng lượng khác với hiệu suất cao, dễ truyền tải đi xa với vận tốc rất lớn gần như tức thời. Điện năng là nguồn năng lượng không thể thay thế trong kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin và truyền thông. Do đó vai trò của các nhà máy điện, các thiết bị đường dây truyền tải và phân phối điện là vô cùng quan trọng cần có sự đảm bảo làm việc an toàn tin cậy. Rơle là phần tử quan trọng nhất trong hệ thống bảo vệ, nó quyết định các tác động cảnh báo và bảo vệ thiết bị. Rơle có rất nhiều chủng loại khác nhau nhưng có thể phân làm ba nhóm chính: rơle điện từ; rơle tĩnh(dùng linh kiện bán dẫn) và rơle kỹ thuật số hay gọi tắt là rơle số. Rơle số ra đời sau nhưng từ khi nó được đưa vào sử dụng đã chứng tỏ được những ưu điểm rất quan trọng nổi bật như sau: • Độ tin cậy làm việc cao nhờ hạn chế được nhiễu và sai số do nguyên lý truyền thông tin bằng số. • Do sử dụng những công cụ có công suất tiêu thụ rất nhỏ nên nhiệt độ trong thiết bị làm việc không cao. • Do không sử dụng phần động trong mạch logic nên không có quán tính, không bị kẹt do rỉ hoặc kết bụi. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 6 Đồ án tốt nghiệp • Có khả năng kết hợp nhiều chức năng bảo vệ trong một thiết bị thay vì sử dụng nhiều rơle riêng lẻ, không bị trôi tham số trong quá trình vận hành. • Có khả năng tự lập trình được nên có độ linh hoạt cao, dễ dàng sử dụng cho các đối tượng bảo vệ khác nhau. • Độ nhạy, độ chính xác cao, thời gian tác động nhanh. • Có khả năng bảo vệ tinh vi, sát với ngưỡng chịu đựng của đối tượng bảo vệ. • Thời gian hiệu chỉnh ngắn nên có khả năng tác động rất nhanh. • Có khả năng đo lường và nối mạng phục vụ cho công tác điều khiển, giám sát và điều chỉnh từ xa. • Có khả năng hiển thị thông tin cho người sử dụng thông qua các chương trình, phần mềm sử dụng máy vi tính. • Có khả năng ghi nhớ các sự kiện và hiện tượng bất thường phục vụ cho phân tích sự cố và đánh giá khả năng làm việc của hệ thống. Ngoài những ưu điểm đã nêu rơle số cũng có những nhược điểm nhất định: • Cấu tạo phức tạp, đòi hỏi người vận hành có trình độ cao hơn. • Nhạy cảm với các điều kiện môi trường xung quanh, yêu cầu lắp đặt và bảo quản hết sức nghiêm ngặt. • Giá thành cao, đòi hỏi vốn đầu tư lớn khi nâng cấp đồng loạt rơle cũ. • Phụ thuộc nhiều vào bên cung cấp hàng trong việc sủa chữa và nâng cấp thiết bị. Do điều kiện lịch sử, những hệ thống bảo vệ cũ ở nước ta hầu hết sử dụng các rơle bảo vệ có xuất sứ từ Liên Xô cũ. Chúng là các rơle điện cơ, một số ít khác là rơle tĩnh. Nhưng cùng với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật số và yêu cầu nâng cao chất lượng cung cấp điện thì phần lớn các role thế hệ cũ đã Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 7 Đồ án tốt nghiệp được thay thế bằng role số, đặc biệt là các công trình xây mới thì hoàn toàn sử dụng role số trong hệ thống bảo vệ. Rơle số rất đa dạng về chủng loại cũng như tính năng bảo vệ như rơle số bảo vệ quá dòng, rơle số bảo vệ so lệch, rơle số bảo vệ khoảng cáchvà được cung cấp bởi nhiều nhà cung cấp khác nhau như: SIEMENS, ABB, ALSTOM, SCHNEIDER, SEL Trong cùng một dòng thiết bị của mỗi nhà cung cấp cũng có nhiều model khác nhau để chọn lựa tùy theo yêu cầu của người sử dụng. Với chuyên ngành Thiết bị điện – Điện tử mà em được đào tạo thì tìm hiểu về rơle số để bảo vệ thiết bị điện là rất quan trọng trong đó em dành mối quan tâm hơn cả tới việc bảo vệ máy biến áp và bảo vệ so lệch thường được chọn làm bảo vệ chính. Hiện tại ở Việt Nam cũng như trên thế giới thì rơle số bảo vệ so lệch của hãng SIEMENS được sử dụng phổ biến hơn cả do có khả năng tích hợp nhiều đầu vào khác nhau và nhiều tính năng bảo vệ tùy theo chọn lựa của người sử dụng, giao diện thân thiện với người sử dụng. Rơle bảo vệ so lệch của hãng SIEMENS có 2 dòng chính là 7UT51x và 7UT61x. 7UT51x và 7UT61x đều có tính năng cơ bản có thể chọn lựa tùy theo người sử dụng như: Bảo vệ so lệch máy biến áp, bảo vệ so lệch cho máy phát hoặc động cơ, bảo vệ so lệch cho điểm rẽ nhánh, bảo vệ quá dòng cắt nhanh và quá dòng có thời gian, bảo vệ chống chạm đất, bảo vệ chống chạm vỏ, bảo vệ quá tải theo nhiệt độ. Nhưng 7UT61x có thể sử dụng cho nhiều đầu vào một lúc thích hợp với các hệ thống lớn, 7UT51x thích hơp̣ cho baỏ vệ riêng cho môṭ thiết bị. Vì những lý do mà em đã trình bày và trong giới hạn cho phép của đồ án tốt nghiệp em xin chọn đề tài cho đồ án tốt nghiệp của mình là: Nghiên cứu và ứng dụng rơle số bảo vệ so lệch 7UT51x của hãng SIEMENS cho bảo vệ so lệch máy biến áp điện lực . Trong thời gian qua với sự nô ̃lực làm việc cuả ban̉ thân cuǹg với sự hươńg dâñ tâṇ tình của thầy giaó TS.Buì Đức Hùng em đã hoaǹ thaǹh ban̉ đồ ań naỳ. Tuy nhiên, với khả năng và trình đô ̣có haṇ nên ban̉ đô ̀ań chắc chăń không thể tránh Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 8 Đồ án tốt nghiệp khỏi những thiếu sot́. Em rất mong nhâṇ đươc̣ sự goṕ ý, chỉ baỏ của các thầy cô giáo để ban̉ đô ̀ań đươc̣ hoaǹ thiện hơn. Em xin chân thành cam̉ ơn cać thầy cô! Sinh viên thực hiện Chu Quang Dũng Chương I : Giới thiệu chung về rơle số 7UT51x . I) Các ứng dụng và chức năng bảo vệ của 7UT51x. 1.1) Các ứng dụng của 7UT51x. Rơle bảo vệ so lệch số 7UT51 được ứng dụng cho các máy biến áp với tất cả các cấp điện áp, cho các máy điện quay hoặc cho các điểm rẽ nhánh với tối đa là 3 nguồn cấp. Có 2 kiểu: • Kiểu nhỏ 7UT512 phù hợp với các máy phát, động cơ, máy biến áp 2 cuộn dây và các điểm rẽ nhánh với 2 nguồn cấp. Rơle có 2 rơle cắt, 4 rơle tín hiệu, 2 đầu vào nhị phân và 6 chỉ thị LED có thể lập trình được. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 9 Đồ án tốt nghiệp • Kiểu lớn 7UT513 được sử dụng cho máy biến áp 3 cuộn dây và các điểm rẽ nhánh có 3 nguồn cấp. Rơle có 5 rơle cắt, 10 rơle tín hiệu, 5 đầu vào nhị phân và 14 chỉ thị LED có thể lập trình được. Cả hai kiểu đều có chức năng bảo vệ quá dòng có thời gian nó có thể sử dụng như bảo vệ dự phòng và được gán cho bất cứ cuộn dây nào hoặc các đầu cực của đối tượng bảo vệ. 1.2) Các chức năng bảo vệ. Các chức năng chung. - Bảo vệ so lệch máy biến áp từ 2 đến 3 cuộn dây. - Bảo vệ so lệch động cơ và máy phát điện. - Bảo vệ so lệch điểm rẽ nhánh. - Bảo vệ chống chạm đất hạn chế. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 10 Đồ án tốt nghiệp - Bảo vệ chống sự cố chạm vỏ. - Bảo vệ quá dòng có thời gian. - Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ. * Các chức năng bảo vệ: - Bảo vệ so lệch với từng pha riêng biệt. - Hãm hài máy biến áp. - Bảo vệ quá dòng pha và quá dòng chạm đất. - Cắt nhanh ở ngưỡng cao. - Bảo vệ chống quá tải. * Các chức năng khác - Chức năng đo lường. - Chức năng ghi chụp sự cố. 1.2.1.So lệch máy biến áp. - Đặc tính cắt dòng hãm. - Hãm chống lại các dòng từ hoá với sóng hài bậc hai. - Hãm chống lại các dòng sai số ổn định và thoáng qua, ví dụ: gây ra quá kích thích, với sóng hài có thể lựa chọn (hài bậc 3, 4 hoặc bậc 5). - Không nhạy cảm với các thành phần một chiều và bão hoà biến dòng. - Ổn định cao ngay cả với các mức bão hoà khác nhau của biến dòng. - Cắt nhanh không hãm đối với các sự cố máy biến áp có dòng lớn. - Độc lập với cách nối đất của trung tính máy biến áp. - Tăng độ nhạy với các sự cố chạm đất bằng việc bù dòng thứ tự không (chỉ có ở rơle 7UT513). - Tự tổ hợp các tổ đấu dây của máy biến áp . - Điều chỉnh các tỷ số biến dòng với việc cân nhắc các dòng định mức khác nhau của biến dòng. 1.2.2. Bảo vệ so lệch máy phát và động cơ. - Đặc tính cắt dòng hãm. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 11 Đồ án tốt nghiệp - Độ nhạy cao - Thời gian cắt ngắn - Không nhạy cảm với các thành phần một chiều và bão hoà biến dòng. - Ổn định cao ngay cả với các mức bão hoà khác nhau của biến dòng. - Cắt nhanh đối với các sự cố có dòng lớn. - Độc lập với cách nối đất của trung tính máy biến áp. 1.2.3. Bảo vệ so lệch cho các điểm rẽ nhánh. - Đặc tính cắt dòng hãm. - Thời gian cắt ngắn - Không nhạy cảm với các thành phần một chiều và bão hoà biến dòng. - Ổn định cao ngay cả với các mức bão hoà khác nhau của biến dòng. - Giám sát dòng vận hành. 1.2.4. Bảo vệ chạm đất có giới hạn. - Cho các cuộn dây máy biến áp, các máy phát, các động cơ hoặc cuộn kháng, điểm nối sao của chúng được nối đất trực tiếp. - Có độ nhạy cao với các sự cố chạm đất trong vùng bảo vệ. - Có độ ổn định cao với các sự cố ngoài vùng dùng phương pháp hãm dòng qua việc đánh giá độ lớn của dòng điện cũng như vị trí góc pha của dòng chạy qua. 1.2.5. Bảo vệ quá dòng có thời gian. - Có thể bảo vệ như bảo vệ dự phòng cho bất cứ cuộn dây được lựa chọn hoặc nguồn cấp nào, với 7UT513 cho cả "đối tượng ảo". - Có thể làm việc như bảo vệ quá dòng có thời gian độc lập hoặc phụ thuộc với đặc tính có thể lựa chọn. - Cấp qua dòng đặt lớn có thể làm việc độc lập. 1.2.6. Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 12 Đồ án tốt nghiệp - Hai chức năng logic quá tải độc lập có thể gán cho bất cứ hai cuộn dây nào hoặc các nguồn cấp của thiết bị được bảo vệ, đối với 7UT513 có thể cho một thiết bị ảo. - Mô phỏng nhiệt của các tổn hao nhiệt do dòng. - Đo giá trị hiệu dụng. - Cấp cảnh báo quá dòng có thể điều chỉnh. 1.2.7. Bảo vệ chạm vỏ. - Cho các máy biến áp có vỏ bọc cách ly hoặc nối đất qua điện trở lớn. - Giám sát dòng chảy qua giữa vỏ và đất, có thể đánh giá dòng bằng sóng cơ bản hoặc giá trị hiệu dụng tuỳ chọn. - Có thể nối với đầu vào đo lường thông thường (normal) của thiết bị hoặc với đầu vào đặc biệt có độ nhạy cao (chỉnh định nhỏ nhất là 10 mA). 1.2.8.Phối hợp với các đầu nhị phân từ bên ngoài. - Cho việc xử lý hoặc truyền lại các lệnh hoặc các tín hiệu bên ngoài, ví dụ: "tín hiệu bảo vệ hơi". - Nối với các rơle tín hiệu, LED và qua giao tiếp nối tiếp tới các phương tiện điều khiển và kiểm soát (ví dụ LSA). 1.2.9. Phối hợp các tín hiệu cắt từ bên ngoài. - Kết hợp các tín hiệu bên ngoài và quá trình xử lý tín hiệu. - cắt bằng các tín hiệu bên ngoài qua ma trận cắt đã tích hợp có trễ hoặc không trễ. 1.2.10. Ma trận cắt tích hợp. Với 2 (7UT512) hoặc 5 (7UT513) rơle cắt cho bất cứ lệnh cắt của bảo vệ nào. 1.2.11.Các chức năng phụ thuộc. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 13 Đồ án tốt nghiệp Ngoài các chức năng trên rơle còn cung cấp các chức năng: - Xử lý các tín hiệu - Lưu các so lệch ngắn mạch cho việc ghi sự cố - Đo dòng vận hành - Các chức năng giám sát. II) Thiết kế cơ bản của 7UT51x. 2.1) Lắp đặt. Tùy theo ứng dụng mà có 2 kiểu cơ bản: - 7UT512 dùng cho máy biến áp 2 cuộn dây, máy phát, động cơ và điểm nút với 2 nhánh rẽ. - 7UT513 dùng cho máy biến áp 3 cuộn dây và điểm nút với 3 nhánh rẽ. 7UT513 cũng có thể dùng để bảo vệ máy phát và động cơ. Có 2 kiểu modul được lắp đặt trong vỏ 7XP20. • 7UT51xx-xDxxx lắp trong vỏ 7XP2030-1(7XP2040-1) cho lắp bề mặt. Vỏ bọc được phủ kín màng kim loại, mặt trước có của sổ plastic trong suốt có thể tháo ra. Giá treo plastic được làm để hỗ trợ, chỉ dẫn cho các modul đầu vào. Bảng chỉ dẫn tiếp theo nằm dưới đáy bên tay trái của mỗi modul có một tiếp điểm để tiếp điện tới vỏ bọc được lắp đặt kết hợp với lò xo nối đất trong modul. Nối đất được làm trước khi làm tiếp điểm đưa vào. Vít nối đất được cấp bên phía tay trái của vỏ. Ngoài ra, đầu cuối 16(26) được nối với case. Tất cả tín hiệu ngoài được đưa vào qua 60(100) vít sắp xếp trên đỉnh hoặc dưới đáy vỏ. Các vít được dánh số liên tiếp từ trái qua phải từ trên xuống dưới. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 14 Đồ án tốt nghiệp Bộ đưa dòng điện làm việc vào được cung cấp tự động, ngắn mạch biến dòng bất cứ khi nào modul được tháo ra. Không tháo ra để đảm bảo an toàn khi mạch thứ cấp biến dòng có liên quan. Với các rơle bảo vệ so lệch, lệch cắt có thể được đưa ra nếu tiếp xúc không đều khi modul được tháo ra hay đưa vào. • 7UT51xx-xCxxx lắp trong vỏ 7XP2030-2(7XP2040-2) cho lắp ngang hoặc 7UT51xx-xExxx cho lắp khối. Vỏ bọc được phủ kín màng kim loại. Của sổ và bảng gắn phía trước có thể tháo ra. Cửa sổ làm bằng plastic trong suốt để quan sát dễ dàng. Giá treo bằng plastic được làm đẻ chỉ dẫn cho các modul đưa vào. Tiếp theo ở dưới đáy bên tay trái có 1 tiếp điểm điện nối tới vỏ được lắp kết hợp với lò xo nối đất của modul. Nối đất được làm trước khi được làm tiếp điểm vào. Một vít nối đất được cung câp từ phía sau của vỏ. Tất cả tín hiệu ngoài được đưa vào thông qua modul kết nối được gắn phía sau trên panel cutout. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 15 Đồ án tốt nghiệp 2.2) Kích thước lắp đặt. 7UT512 trong vỏ 7XP2030-1 cho lắp bề mặt. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 16 Đồ án tốt nghiệp 7UT512 lắp trong vỏ 7XP2030-2 cho lắp ngang hoặc cho lắp khối. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 17 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 18 Đồ án tốt nghiệp 7UT513 trong vỏ 7XP2040-1 cho lắp đặt bề mặt. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 19 Đồ án tốt nghiệp 7UT513 lắp trong vỏ 7XP2030-2 cho lắp ngang hoặc cho lắp khối. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 20 Đồ án tốt nghiệp 2.3) Thông số mô tả. Ô 6: Kiểu rơle. • 2: Cho các máy biến áp 2 cuộn dây, các động cơ và các điểm rẽ nhánh với 2 nguồn cấp. • 3: Cho các máy biến áp 3 cuộn dây, các điểm rẽ nhánh với 3 nguồn cấp, cũng có thể sử dụng cho các máy phát, động cơ, máy biến áp 2 cuộn dây và điểm rẽ nhánh 2 nguồn câṕ. Ô 7: Dòng định mức; tần số định mức. o 1: 1 A; 50/60, 162/3 Hz. o 5: 5 A; 50/60, 162/3 Hz. Ô 8: Điện áp nguồn nuôi • 2: 24/48 Vdc. • 4: 60/110/125 Vdc. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 21 Đồ án tốt nghiệp • 5: 220/250 Vdc. Ô 9: Kiểu lắp đặt. • D: Trong vỏ 7XP20 cho lắp bề mặt. • C: Trong vỏ 7XP20 cho ngang. • E: Trong vỏ 7XP20 cho lắp khối (không có kính trước) Ô 13: Các chức năng tín hiệu bổ xung. • 0: Không có (yêu cầu tiêu chuẩn của 7UT512). • 1: Có bảo vệ chạm đất có giới hạn (yêu cầu tiêu chuẩn của 7UT513). • 2: Có bảo vệ chạm vỏ (7UT513 có đầu vaò dòng điện độ nhậy cao). Ô 14: Giao tiếp nối tiếp kết nối với trung tâm điều khiển • A: Không có giao tiếp nối tiếp. • B: Có giao tiếp nối tiếp (t−ơng tự V24 hoặc RS 232C). • C: Có giao tiếp cho cáp quang. 2.4) Sơ đồ cấu trúc( Sơ đồ chân đấu nối). Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 22 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 23 Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 24 Đồ án tốt nghiệp III) Thông số kỹ thuật. 3.1) Các thông số vào ra. Các mạch đo: Dòng định mức: 1A hoặc 5A. Tần số định mức: 50Hz/60Hz hoặc 16 2/3 Hz. ( có thể lựa chọn) Công suất tiêu thụ: - IN=1A xấp xỉ 0,05VA mỗi pha. - IN=5A xấp xỉ 0,2VA mỗi pha. - Cho phát hiện dòng chạm vỏ độ nhạy cao tại I=1A xấp xỉ 0,05VA. Khả năng quá tải dòng: - Nhiệt độ(giá trị hiệu dụng) 100xIN trong ≤ 1s. 20xIN trong ≤ 10s. 4xIN liên tục. - Động ( dòng xung ) 250xIN trong 1 nửa chu kỳ. Khả năng quá tải của chức năng phát hiện dòng chạm vỏ. - Nhiệt độ ( hiệu dụng ) 300A trong ≤ 1s. 100A trong ≤ 10s. 15A liên tục. Điện áp nguồn nuôi. Nguồn nuôi một chiều được cấp qua 1 bộ chuyển đổi DC/DC. Điện áp nguồn nuôi 24/48 Vdc 60/110/125 Vdc 220/250 Vdc Sai lệch cho phép 19÷56Vdc 4÷144 Vdc 176÷288Vdc Điện áp xoay chiều xếp chồng ≤12% ở điện áp định mức. Đỉnh-đỉnh ≤6% ở điện áp giới hạn có thể chấp nhận. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 25 Đồ án tốt nghiệp Công suất tiêu thụ: Rơle 7UT512 7UT513 Tĩnh Xấp xỉ 10W Xấp xỉ 13W Làm việc Xấp xỉ 14W Xấp xỉ 22W Thời gian khắc phục trong khi có sự cố hoặc ngắn mạch nguồn nuôi ≥50ms ở Uđm≥110Vdc. Các tiếp điểm làm việc: Rơle 7UT512 7UT513 Số rơle cắt 2 5 Số tiếp điểm/rơle. 2 (thường mở). Công suất ĐÓNG 1000W/VA. CẮT 30W/VA. Điện áp đóng cắt 250V. Dòng cho phép 5A liên tục. 30A trong 0,5s. Các tiếp điểm tín hiệu: 7UT512 7UT513 Số rơle tín hiệu/cảnh báo 5( 4 có thể gán lại) 11(10 có thể gán lại) Số tiếp điểm/rơle. 1 thường đóng hoặc 1 thường mở. Công suất đóng cắt 20W/VA. Điện áp đóng cắt 250V. Dòng cho phép 1A. Số đầu vào nhị phân: Rơle 7UT512 7UT513 Số rơle tín hiệu/cảnh báo. 2 5 Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 26 Đồ án tốt nghiệp Điện áp làm việc 24÷250Vdc. Dòng tiêu thụ Xấp xỉ 2,5mA, không phụ thuộc điện áp làm việc. Các giao tiếp nối tiếp: Giao tiếp với người vận hành không cách ly. - Giắc nối: giắc 25 chân cho kết nối với máy tính cá nhân, ở mặt trước, theo ISO 2110. - Tốc độ truyền tin: 9600 Baud. Min 1200 Baud. Max 19200 Baud. Giao tiếp với trung tâm Cách li. Điều khiển để truyền dữ liệu. - Các tiêu chuẩn Tương tự V.24/V.28 đến CCITT; RS232C đến EIA Theo VDEW/ZVEI và IEC 870-5-103 hoặc DIN 19244 ( lựa chọn). - Tốc độ truyền Mặc định là 9600 Baud. Min 1200 Baud. Max 19200 Baud. - Kết nối trực tiếp Lắp đặt ngang: Modul kết nối 4 cực. Lắp đặt bề mặt: 4 hàng kẹp đầu ra 2 cặp lõi, đơn và bọc kim LI YCY_CY2x2x0,25mm2. Khoảng cách truyền tin max 1000m. Điện áp thử 2kV với tần số định mức trong 1 phút. - Cáp nối quang Giắc tích hợp F-SMA. Lắp đặt bằng: Phía sau. Lắp đặt bề mặt: Phía đáy của vỏ. Chiều dài sóng quang 820mm. Hệ số suy giảm đường dây cho phép max.8dB Khoảng cách truyền tin max.1,5km. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 27 Đồ án tốt nghiệp Vị trí tín hiệu bình thường Có thể nối lại; nhà sản xuất đặt “đèn tắt”. 3.2) Các thông số thí nghiệm điện. Thử cách điện. Tiêu chuẩn: IEC 60255-5. - Thí nghiệm cao áp: 2kV (hiệu dụng), 50Hz. Trừ đầu vào điện áp nguồn nuôi một chiều. 2,8kV một chiều. Chỉ đưa vào đầu vào điện áp nguồn nuôi một chiều. - Thí nghiệm điện áp xung 5kV đỉnh;1,2/50µs;0,5J;3 lần âm và 3 lần dương Trong 5s. 3.3) Các thông số thí nghiệm ứng suất cơ học. Dung động và Chấn động trong quá trình vận hành. Tiêu chuẩn: IEC 60255-21 và IEC 60068-2. - Dung động hình sin. IEC 60255-21-1, cấp 1 10Hz đến 60Hz: độ lớn ±0,035mm. IEC 68-2-6 60Hz đến 150Hz gia tốc 0,5g. Tốc độ quét 1octave/phút. 20 chu kỳ trong 3 trục trực giao. - Chấn động(shock) nủa chu kỳ sin. IEC 255-21-2, cấp 2 gia tốc 5g, trong khoảng 11ms, 3 lần theo mỗi hướng của 3 trục trực giao. - Dung động địa chấn. hình sin. IEC 60255-21-3, caaps1 1Hz đến 8Hz: ±0.35mm độ lớn(trục ngang). IEC 68-3-3 1Hz đến 8Hz: ±0.15mm độ lớn(trục dọc). 8Hz đến 35Hz: gia tốc 1g(trục ngang). 8Hz đến 35Hz: gia tốc 0.5g( trục dọc). Tốc độ quét 1 octave/phút. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 28 Đồ án tốt nghiệp 1 chu kỳ theo 3 trục trực giao. Dung động và trấn động trong quá trình vận chuyển. Tiêu chuẩn: IEC 60255-21 and IEC 60068-2. - Dung động hình sin. IEC 60255-21-1 cấp 2 5Hz đến 8Hz độ lớn ±7,5mm. IEC 60068-2-6 8Hz đến 150Hz: gia tốc 2g. Tốc độ quét 1octave/phút 20 chu kỳ trong 3 trục trực giao. - Chấn động(shock) nửa hình sin. IEC 60255-21-2 cấp 1 Gia tốc 15g trong 11ms, 3 chấn động theo mỗi IEC 60068-2-27 hướng của 3 trục trực giao. - Chấn động liên tục nửa hình sin. IEC 60255-21-2 Cấp 1 Gia tốc 10g trong 16ms, 1000 chấn động theo mỗi IEC 60068-2-29 hướng của 3 trục trực giao. 3.4) Thí nghiệm điều kiện thời tiết. - Nhiệt độ môi trường xung quanh cho phép: Trong khi làm việc: -50C đến +550C. Trong kho: -250C đến +550C. Trong khi vận chuyển: -250C đến +700C. Việc lưu giữ và vận chuyển phải theo đóng gói tiêu chuẩn! - Độ ẩm cho phép Giá trị trung bình hàng năm ≤75%. 30 ngày/năm: 95%. Không được phép ngưng tụ. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 29 Đồ án tốt nghiệp Khuyến cáo: Tất cả các thành phần được lắp đặt sao cho ánh sáng mặt trời chiếu sáng thẳng vào, cũng như không có sự thay đổi nhiệt độ quá lớn có thể gây ra ngưng tụ. Chương II : Nguyên lý làm việc và các ứng dụng. I) Hoạt động của các khối. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 30 Đồ án tốt nghiệp Rơ le bảo vệ so lệch số 7UT51 được trang bị bộ vi xử lý mạnh 16 bit. Nó giúp cho quá trình xử lý số hoàn toàn cho tất cả các chức năng từ các dữ liệu thu nhận được của các giá trị đo được đến đầu tín hiệu cắt của máy cắt. Cấu trúc phần cứng của 7UT51, Ví dụ cho máy biến áp 2 cuộn dây. Phần tiếp nhận các giá trị đo đầu vào ME làm nhiệm vụ tiếp nhận hai loại tín hiệu: Tín hiệu nhị phân(tín hiệu số) từ các đầu vào nhị phân và tín hiệu Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 31 Đồ án tốt nghiệp tương tự dòng điện từ các biến dòng đo lường, sau đó biến đổi các dòng điện từ các biến dòng đo lường sang các dòng phù hợp với mức độ có thể xử lý của thiết bị. Do vậy cách ly được về điện giữa mạch xử lý và mạch đo lường, điện dung nhỏ do sử dụng các biến dòng đầu vào. Các bộ lọc cũng được đặt để khử nhiễu. Các bộ lọc được tối ưu theo dải tần và tốc độ xử lý cho phù hợp cho quá trình xử lý các giá trị đo. Tín hiệu ra từ khối ME được đưa sang phần nhận các giá trị vào tương tự AE. Các đầu vào được cách ly về điện với nhau và với các mạch điện tử. Điều này cho phép điểm đấu sao có thể ở bên ngoài thiết bị hoặc mạch dòng có thể dùng chung với các thiết bị khác. Việc điều chỉnh cho phù hợp với các máy biến áp có công suất và tổ đấu dây khác nhau (cho bảo vệ máy biến áp) được thực hiện bằng toán học hoàn toàn. Thông thường không đòi hỏi các biến dòng trung gian. Modul đầu vào tương tự AE gồm các bộ khuyếch đại đầu vào, các thành phần giữ và lấy mẫu, các bộ kết hợp tín hiệu, các bộ biến đổi tương tự/số và các chíp nhớ cho việc truyền dữ liệu với bộ vi xử lý. Bên cạnh việc giám sát các giá trị đo, bộ vi xử lý xử lý các chức năng bảo vệ hiện có bao gồm: - Thành lập các giá trị đo theo tổ đấu dây và tỷ số biến áp của máy biến áp được bảo vệ và các biến dòng (cho bảo vệ máy biến áp). - Thành lập các đại lượng so lệch và hãm. - Phân tích tần số của các giá trị đo được. - Tính toán các giá trị hiệu dụng cho chức năng phát hiện quá tải và kiểm tra độ tăng nhiệt của cuộn dây. - Kiểm tra các giá trị giới hạn và các chuỗi thời gian. - Quyết định đưa ra các lệnh cắt. - Lưu và đưa ra các thông báo các dữ liệu sự cố cho việc phân tích sự cố. Các đầu vào và ra nhị phân đến và đi từ bộ vi xử lý qua các kênh vào và ra. Từ các kênh này bộ vi xử lý nhận thông tin từ các bộ chuyển mạch (giải trừ từ xa) hoặc từ các thiết bị khác (các tín hiệu khoá). Các đầu ra bao gồm các lệnh Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 32 Đồ án tốt nghiệp cắt cho các máy cắt, tín hiệu cho các sự cố và trạng thái quan trọng cũng như các đèn chỉ thị LED và các chữ số hiển thị ở mặt trước của rơle. Một bàn phím màng tích hợp được nối với màn hiển thị tinh thể lỏng, cung cấp khả năng giao tiếp với thiết bị. Tất cả các số liệu vận hành như: Các giá trị đặt, thông số thiết bịđược đưa vào từ bàn phím này. Từ bàn phím có thể gọi được ra các thông số cần cho việc đánh giá sự cố. Việc giao tiếp với rơle có thể thực hiện thông qua cổng nối tiếp ở mặt trước rơle bằng bảng vận hành hoặc bằng máy tính cá nhân. Qua cổng nối tiếp thứ 2 các số liệu có thể được gửi tới một thiết bị xử lý trung tâm. Trong điều kiện vận hành bình thường các thông số cũng có thể được gửi đi, ví dụ như các dòng điện tại nơi đặt thiết bị. Giao tiếp thứ hai được cách ly về điện do đó thoả mãn theo các yêu cầu của tiêu chuẩn IEC 255 và tiêu chuẩn VDE 0435 phần 303. Liên lạc qua cổng này có thể hoán đổi bằng các cổng nối cáp quang. Một bộ nguồn cung cấp nguồn nuôi với nhiều cấp điện áp khác nhau phục vụ cho các khối chức năng. Nguồn +24V sử dụng cho các rơ le đầu ra. Các đầu vào tương tự đỏi hởi nguồn nuôi +15V. Trong khi đó bộ vi xử lý và các thiết bị trung chuyển của nó dùng nguồn +5V. Sự cố thoáng qua với nguồn điện áp có thể cho phép tới 50ms. Sự cố có thể xảy ra khi có ngắn mạch trong hệ thống nguồn nuôi một chiều có thể được vượt qua bằng thành phần lưu điện áp một chiều (điện áp nguồn nuôi định mức ≥ 110V). Các chức năng bảo vệ được miêu tả chi tiết ở phần sau. Từng chức năng có thể được kích hoạt hoặc khoá một cách độc lập, vì mỗi chức năng được nhận ra bởi phần cứng tự quản riêng của nó, nhiễu qua lại bị loại trừ. Các chức năng bảo vệ 3 phía cho máy biến áp, máy phát hoặc động cơ và các điểm rẽ nhánh được mô tả ở phần riêng. Các khả năng có thể trong 7UT513 (được thiết kế cho 3 nguồn cấp) để sử dụng rơle bảo vệ cho đối tượng có hai nguồn cấp (máy biến áp có hai cuộn dây, các máy phát, động cơ hoặc hai điểm rẽ nhánh). Trong trường hợp này các chức Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 33 Đồ án tốt nghiệp năng bổ xung thích hợp cho nguồn cấp thứ 3 (bảo vệ chạm đất giới hạn, bảo vệ quá dòng có thời gian, bảo vệ quá tải) có thể sử dụng cho một đối tượng độc lập khác nhau được gọi là "Đối tượng ảo". II) Nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch. Các hệ thống bảo vệ so lệch làm việc theo nguyên lý so sánh dòng điện và vì vậy cũng được hiểu như hệ thống cân bằng dòng. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ sơ lệch: Bảo vệ so lệch sử dụng nguyên tắc là dòng I rời khỏi một đối tượng bảo vệ trong điều kiện bình thường phải bằng dòng đưa vào nó. Bất cứ sự sai lệch nào cũng chỉ thị sự cố bên trong vùng bảo vệ. Các cuộn dây thứ cấp của các biến dòng CT1 và CT2 có cùng tỷ số biến có thể được nối để có được các dòng điện như hình vẽ. Thành phần đo M được nối tại điểm cân bằng điện. Trong điều kiện vận hành bình thường sẽ không có dòng chảy qua thành phần đo M. Khi có sự cố bên trong các biến dòng, các dòng điện ở mỗi đầu không bằng nhau, thành phần đo M đo được dòng i1+i2 tỷ lệ với I1 +I2 tổng của hai dòng sự cố chảy qua. Nếu Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 34 M CT2CT1 i 1 i2 protected object i 1 +i 2 I 1 I2 I 1 + I 2 Đồ án tốt nghiệp dòng điện i1+i2 này đủ lớn cho thành phần đo M, hệ thống này sẽ cung cấp một bảo vệ đơn giản phân biệt được dòng sự cố. Khi có một sự cố bên ngoài gây ra dòng ngắn mạch lớn chảy qua vùng bảo vệ, các đặc tính từ hoá khác nhau của các máy biến dòng trong điều kiện bão hoà có thể gây ra dòng đáng kể chảy qua M. Nếu độ lớn của dòng này nằm trên ngưỡng tác động, hệ thống có thể đưa ra lệnh cắt. Việc hãm chống lại việc tác động sai của bảo vệ. III) Bảo vệ so lệch máy biến áp. 3.1) Làm phù hợp các giá trị đo được. Xét về mặt nguyên lý, thì bảo vệ so lệch máy biến áp cũng giống như bảo vệ so lệch máy phát và đường dây. Tuy nhiên, máy biến áp có những đặc trưng riêng, nên về mặt chi tiết sơ đồ bảo vệ có những khác biệt sau: 1. Điện áp phía cao áp và phía hạ áp khác nhau. Do đó dòng điện các phía sẽ khác nhau. Mà ta lại muốn so sánh 2 dòng đó với nhau. Vì thế, người ta phải chọn các biến dòng sao cho dòng ra của bộ biến dòng 2 đầu sẽ gần bằng nhau nhất. Những sai biệt còn lại sẽ được hiệu chỉnh khi cài đặt rơ le. Đối với rơ le cơ và rơ le điện tử, thì chọn các TAP trên cuộn dòng. Với rơ le số, thì cài đặt thông số khai báo. 2. Do kết cấu tổ đấu dây của máy biến áp, thường dòng 2 đầu sẽ bị lệch đi 1 góc. Do đó tín hiệu đưa vào rơ le cũng phải làm lệch ngược lại để đồng pha với nhau, mới so sánh được. Đối với rơ le cơ, người ta thay đổi sơ đồ đấu dây biến dòng bên ngoài rơ le. Đới với rơ le điện tử, người ta chọn các vị trí góc trên mặt rơ le. Với các rơ le số, người ta cài đặt, khai báo thông số. 3. Trong quá trình quá độ, tỷ lệ dòng hai phía có thể thay đổi. Rơ le có thể tác động sai. Vì thế phải có bộ phận phát hiện quá trình quá độ, ngăn ngừa không cho rơ le tác động. Thông thường, người ta phát hiện quá trình này bằng cách đo lường dòng điện sóng hài bậc 2. nếu dòng bậc 2 cao, nó sẽ hãm không cho rơ le tác động. Việc điều chỉnh cho phù hợp với các máy biến áp có công suất và tổ đấu dây khác nhau (cho bảo vệ máy biến áp) được thực hiện bằng toán học hoàn toàn. Thông thường không đòi hỏi các biến dòng trung gian. Các dòng đưa vào được chuyển đổi theo dòng định mức của máy biến áp. Điều này có được bằng cách đưa số liệu định mức của máy biến áp vào rơle, đó Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 35 Đồ án tốt nghiệp là: Công suất định mức, điện áp định mức và dòng điện định mức của các biến dòng. Vì tổ đấu dây đã được đưa vào nên rơle có khả năng so sánh dòng theo công thức cố định. Việc chuyển đổi dòng được thực hiện bằng các ma trận, hệ số được lập trình mô phỏng các dòng điện so lệch trong các cuộn dây máy biến áp. Tất cả các tổ đấu dây rơle đều có thể hiểu được (bao gồm tráo pha). Dạng tổng quát của chuyển đổi: (Im) = k.(K).(In) Trong đó: (Im) – Ma trận dòng làm phù hợp. k – Hệ số không đổi. (K) – Ma trận hệ số, phụ thuộc vào tổ đấu dây. (In) – Ma trận dòng điện pha IL1, IL2, IL3. Ví dụ cho làm phù hợp tổ đấu dây Y(N)d5 ( chưa làm phù hợp về độ lớn). 3.2) Đánh giá các giá trị đo được. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 36 Đồ án tốt nghiệp Sau khi các dòng nhận vào được làm cho phù hợp có tính đến tỷ số biến nhóm véc tơ và cách đối xử với các dòng thứ tự không, các bảo vệ cần thiết cho bảo vệ so lệch được tính toán từ IA , IB , IC của từng cuộn dây. Trong các phần chú giải sau các chỉ số sẽ được dùng để phân biệt các cuộn dây: 1 cho cuộn sơ cấp (điện áp cao hơn) của máy biến áp, 2 cho cuộn thứ cấp (điện áp thấp hơn) và 3 cho cuộn thứ 3 đối với máy biến áp 3 cuộn dây nếu sử dụng. Trong các hệ thống bảo vệ so lệch cho các đối tượng bảo vệ hai phía, một đại lượng hãm thường được lấy từ tổng số học | I1| + | I2| . Trong các hệ thống bảo vệ so lệch cho đối tượng bảo vệ 3 phía, máy biến áp 3 cuộn dây việc hãm chỉ có thể thực hiện với tổng số học | I1| + | I2| +| I3| . Phương pháp này được sử dụng trong rơle 7UT51 cho tất cả các đối tượng bảo vệ (máy biến áp 2 hoặc 3 cuộn dây). Nó đòi hỏi tạo ra tổng véc tơ và tổng số của các dòng điện cho từng cuộn dây. Các định nghĩa sau được sử dụng: Dòng so lệch hoặc tác động cắt Idiff = | I1 + I2| (2 cuộn dây). Hoặc Idiff = | I1 + I2+I3| (3 cuộn dây). Và dòng làm ổn định hoặc hãm (hài): Istab = | I1| + | I2| (2 cuộn dây). Hoặc Istab = | I1| +| I2| +| I3| (3 cuộn dây). Idiff được lấy từ các sóng cơ bản và sản sinh ra đại lượng gây ra lệnh cắt, Istab chống lại ảnh hưởng này. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 37 Đồ án tốt nghiệp Để làm sáng tỏ 3 điều kiện vận hành quan trọng sẽ được xem xét: a. Dòng chảy qua máy biến áp vận hành bình thường hoặc khi có sự cố bên ngoài. I2 đổi hướng của nó vì vậy đổi dấu, I2 =- I1 do vậy | I2| =| I1| Idiff = | I1 + I2| = | I1 -I1| = 0 Istab = | I1| + | I2| = | I1 + I1| = 2.| I1| Không tác động cắt (Idiff = 0) hãm (Istab) tỷ lệ với 2 lần dòng chảy qua. b. Ngắn mạch bên trong, mỗi phía được cấp bởi các dòng giống nhau: Trong trường hợp này: I2 = I1 do vậy | I2| =| I1| Idiff = | I1 + I2| = | I1 + I1| =2.| I1| Istab = | I1| + | I2| = | I1| + | I1| = 2.| I1| Các thành phần tác động cắt (Idiff) và hãm (Istab) bằng và tỷ lệ với tổng dòng sự cố. c. Ngắn mạch bên trong, chỉ cấp dòng từ một phía: Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 38 M CT2CT1 i 1 i2 protected object i 1 +i 2 I 1 I2 I 1 + I 2 Đồ án tốt nghiệp Trong trường hợp này I2 = 0 Idiff = | I1 + I2| = | I1 + 01| = | I1| Istab = | I1| + | I2| = | I1| + 0 = | I1| Các thành phần tác động cắt (Idiff) và hãm (Istab) bằng và tỷ lệ với dòng sự cố cấp từ một phía. Kết quả này cho thấy rằng với sự cố bên trong Idiff= Istab. Vì vậy đặc tính sự cố bên trong là một đường thẳng với độ dốc =1. Trên sơ đồ hoạt động minh hoạ ở hình vẽ. Hình vẽ đưa ra đặc tính làm việc đầy đủ của rơle. Nhánh a thể hiện ngưỡng nhậy của bảo vệ rơle so lệch và xét đến dòng sai số không đổi, dòng từ hoá. Nhánh b xét đến sai số tỷ lệ theo dòng có thể gây ra bởi sai số của biến dòng chính, các máy biến dòng đầu vào của rơle hoặc từ vị trí bộ chuyển nấc máy biến áp. Ở dải dòng điện lớn có thể làm tăng bão hoà cho biến dòng, nhánh c gây hãm nhiều hơn. Các đánh giá thêm, trong trường hợp cực bão hoà nhánh c (hãm cộng thêm -add-on stabilization) được mô tả phần sau. Các dòng Idiff và Istab được so sánh bằng bảo vệ so lệch với đặc tính làm việc (hình vẽ). Nếu các dòng nằm trong vùng cắt, lệnh cắt được đưa ra. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 39 Đồ án tốt nghiệp Đặc tính làm việc của Rơle 3.3) Hãm hài. Khi các dòng so lệch có thể gây ra không chỉ từ các sự cố bên trong máy biến áp mà còn từ dòng từ hoá máy biến áp khi đóng máy biến áp , nối song song máy biến áp hoặc một máy biến áp bị quá điện áp, chúng sinh ra các thành phần sóng hài. Dòng từ hoá có thể lớn gấp nhiều lần dòng định mức và thành phần chủ yếu là sóng hài bậc 2 (gấp đôi tần số định mức). Trên thực tế nó không có mặt trong các trường hợp có ngắn mạch. Nếu thanh phần bậc hai vượt quá ngưỡng (có thể chọn), lệnh cắt bị khoá. Vì hãm dòng từ hoá làm việc độc lập cho từng pha, bảo vệ vẫn làm việc hoàn toàn ngay cả khi đóng máy biến áp vào sự cố một pha, khi đó dòng từ hoá có thể xuất hiện chỉ ở các pha không có sự cố. Tuy vậy cũng có thể đặt bảo vệ để không chỉ pha có dòng từ hoá chứa sóng hài vượt quá ngưỡng cho phép được hãm mà những pha khác của cấp bảo vệ so lệch Idiff, cũng bị khoá (được gọi là Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 40 Đồ án tốt nghiệp "chức năng khoá chéo"). Chức năng khoá chéo này có thể bị giới hạn trong khoảng thời gian chọn trước. Bên cạnh sóng hài bậc 2, sóng hài khác cũng có thể được lựa chọn để khoá bảo vệ. Sóng hài bậc 4 có thể thấy giống như sóng hài bậc 2 trong quá trình quá độ nhưng giá trị nhỏ hơn sóng hài bậc 2. Quá bão hòa lõi thép máy biến áp đặc trưng bởi sự xuất hiện các thành phần sóng hài bậc lẻ trong dòng điện. Vì vậy sóng hài bậc 3 và bậc 5 thích hợp để phát hiện ra những hiện tượng này. Nhưng vì thành phần sóng hài bậc 3 thường bị loại trừ ở các máy biến áp lực (bằng cuộn dây đấu ∆) sóng hài bậc 5 thường được sử dụng. Hơn nữa, ở các máy biến áp tự ngẫu các sóng hài bậc lẻ không thấy xuất hiện trong các sự cố bên trong máy biến áp. Sóng hài làm việc độc lập cho từng pha. Tuy vậy, cũng có thể đặt bảo vệ để không chỉ để pha có dòng từ hoá chứa sóng hài vượt quá ngưỡng cho phép được hãm mà những pha khác của cấp bảo vệ Idiff> cũng bị khoá (được gọi là "chức năng khoá chéo"). Chức năng khoá chéo này có thể bị giới hạn trong khoảng thời gian chọn trước. Các bộ lọc số được sử dụng để thực hiện các phân tích Fourier cho dòng so lệch. Ngay khi thành phần sóng hài vượt quá các giá trị đặt, rơle hãm ở pha tương ứng. Thuật toán được tối ưu có xét đến các trạng thái thoáng qua để loại bỏ hãm không cần thiết trong các điều kiện động. 3.4 Hãm bổ sung (Add-on stabillization) khi biến dòng bị bão hoà: Bão hoà của các máy biến dòng gây ra bởi các dòng sự cố lớn và/hoặc các hằng số thời gian hệ thống dài không thích hợp với các sự cố bên trong (sự cố bên trong máy biến áp được bảo vệ). Vì vậy các dòng so lệch cũng như dòng Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 41 Đồ án tốt nghiệp hãm đo được bị biến dạng đến cùng một ngưỡng. Tất nhiên, thành phần sóng cơ bản của dòng so lệch cũng phải ít nhất vượt quá ngưỡng tác động (nhánh a ). Trong một sự cố ngắn mạch ngoài vùng gây ra dòng ngắn mạch lớn làm bão hoà biến dòng, một dòng so lệch đáng kể có thể được tạo ra, đặc biệt khi mức độ bão hoà khác nhau giữa hai điểm đo. Nếu đại lượng Idiff/Istab nằm trong vùng cắt của đặc tính làm việc, lệnh cắt sẽ được đưa ra nếu không có biện pháp đặc biệt nào. 7UT51 cung cấp 1 chỉ số bão hoà nó phát hiện những hiện tượng như vậy và khởi động các biện pháp hãm bổ sung (add-on stabillization). Chỉ số bão hoà làm việc trong vùng được đặt tên là "hãm cộng thêm". Trên hình vẽ độ dốc của đặc tính này tỷ lệ bằng nửa độ dốc của nhánh b. Bão hoà khi có sự cố bên ngoài được phát hiện bằng dòng khỏi động hãm lớn dịch chuyển điểm làm việc vào vùng "hãm cộng thêm". Ngược lại điểm làm việc dịch chuyển ngay lập tức theo đặc tính sự cố khi có sự cố nội bộ bởi vì dòng hãm sẽ lớn hơn dòng so lệch. Chỉ số bão hoà đưa ra quyết định trong nửa chu kỳ đầu tiên sau thời điểm bắt đầu sự cố. Khi phát hiện một sự cố bên ngoài, bảo vệ so lệch bị khoá trong một thời gian có thể lựa chọn (lâu nhất là 8 chu kỳ tương đương với 160ms ở tần số 50Hz,khi rơle xuất xưởng). Việc khoá bị xoá bỏ ngay khi điểm làm việc dịch chuyển chắc chắn (quá 2 chu kỳ) vào đặc tính sự cố. Nó cho phép phát hiện một cách tin cậy sự cố diễn biến bên trong máy biến áp được bảo vệ trong khi có sự cố bên ngoài và biến dòng bị bão hoà. 3.5 Cắt nhanh không hãm với sự cố máy biến áp có dòng lớn: Các sự cố có dòng lớn trong máy biến áp được bảo vệ có thể được giải trừ ngay lập tức mà không cần xét đến độ lớn của dòng hãm, khi độ lớn của các dòng so lệch có thể được loại trừ đó là sự cố bên ngoài. Điều này xảy ra trong trường hợp dòng ngắn mạch lớn hơn 1/Uk lần dòngđịnh mức của máy biến áp . Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 42 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ so lệch máy biến áp 7UT51 cung cấp bảo vệ dòng lớn không hãm này. Nó có thể làm việc ngay cả khi dòng so lệch có chứa một phần đáng kể sóng hài bậc 2 gây ra bởi việc biến dòng bị bão hoà bởi thành phần một chiều trong dòng ngắn mạch có thể bị chức năng dòng hãm từ hoá coi như dòng từ hoá máy biến áp. Cấp dòng điện lớn này đánh giá sóng cơ bản các dòng điện cũng như các giá trị tức thời bảo đảm cắt nhanh ngay cả khi sóng cơ bản giảm mạnh do biến dòng bị bão hoà. 3.6 Tác động/ cắt: Ngay khi sóng cơ bản của dòng so lệch đạt 85% giá trị đặt hoặc dòng hãm vượt quá 4 lần dòng định mức của máy biến áp bảo vệ tác động. Vì vậy tác động xảy ra cả khi có sự cố bên ngoài, do đó ghi sự cố và chỉ số bão hoà có thể làm việc. Nếu các điều kiện cắt được thoả mãn lệnh cắt được đưa ra. Trong một số trường hợp lệnh cắt có thể được làm trễ. (Hình 3-6 chỉ ra một logic cắt đơn giản). Giải trừ tác động bắt đầu khi trong hai chu kỳ tác động không được nhận ra trong các giá trị so lệch, dòng so lệch giảm xuống (70% giá trị đặt). Nếu lệnh cắt được đưa ra, sự cố coi như đã qua. Nếu đã có lệnh cắt khi đó một bộ đếm thời gian đượcđặt có thể khởi động khi bảo vệ trở về. Trong thời gian này lệnh cắt được duy trì (trễ thời gian trở về). Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 43 Đồ án tốt nghiệp 3.7) Một số sơ đồ đấu chuẩn của 7UT51 cho bảo vệ máy biến áp. 7UT512 cho máy biến áp 2 cuộn dây. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 44 Đồ án tốt nghiệp 7UT513 cho máy biến áp 3 cuộn dây. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 45 Đồ án tốt nghiệp 7UT513 cho máy biến áp 3 cuộn dây với biến dòng trung gian. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 46 Đồ án tốt nghiệp IV) Bảo vệ so lệch cho máy phát và động cơ. 4.1) Định nghĩa các dòng đo. 7UT51 có thể sử dụng để bảo vệ so lệch dọc cũng như bảo vệ so lệch ngang. Sự hoạt động khác nhau được định nghĩa bởi các dòng đo. Chiều dòng điện trong trạng thái bình thường được xác định như hình vẽ. Định nghĩa chiều dòng điện cho bảo vệ so lệch dọc. Định nghĩa chiều dòng điện cho bảo vệ so lệch ngang. 4.2) Đánh giá các giá trị đo được. Sau khi các dòng điện đầu vào được làm cho phù hợp với dòng định mức máy, giá trị cần thiết cho bảo vệ so lệch được tính toán từ dòng của phía điểm sao và phía đầu cuối của máy. Trong sự lọc, mối liên hệ được phân biệt theo từng phía: 1 cho phía điểm sao của máy, 2 cho phía đầu cuối. Trong các hệ thống bảo vệ so lệch cho các đối tượng bảo vệ hai phía, một đại lượng hãm thường được lấy từ dòng sai lệch | I1 - I2| hoặc từ tổng số học Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 47 Đồ án tốt nghiệp | I1| + | I2| . Cả 2 phương pháp đều như nhau ở một số giải thích hợp của các đặc tính hãm. Phương pháp này được sử dụng trong rơle 7UT51 cho tất cả các đối tượng bảo vệ. Nó đòi hỏi tạo ra tổng véc tơ và tổng số của các dòng điện cho từng cuộn dây. Các định nghĩa sau được sử dụng: Dòng so lệch tác động cắt. Idiff = | I1 + I2| Dòng hãm ổn định hoặc hãm hài. Istab = | I1 | +| I2| . Idiff được lấy từ các sóng cơ bản và sản sinh ra đại lượng gây ra lệnh cắt, Istab chống lại ảnh hưởng này. Để làm sáng tỏ 3 điều kiện vận hành quan trọng sẽ được xem xét: a) Dòng chảy qua máy vận hành bình thường hoặc khi có sự cố bên ngoài. I2 đổi hướng của nó vì vậy đổi dấu, I2 =- I1 do vậy | I2| =| I1| Idiff = | I1 + I2| = | I1 -I1| = 0 Istab = | I1| + | I2| = | I1 + I1| = 2.| I1| Không tác cắt (Idiff = 0) hãm (Istab) tỷ lệ với 2 lần dòng chảy qua. b) Ngắn mạch bên trong mỗi phía được cấp bởi các dòng giống nhau: Trong trường hợp này: I2 = I1 do vậy | I2| =| I1| Idiff = | I1 + I2| = | I1 + I1| =2.| I1| Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 48 Đồ án tốt nghiệp Istab = | I1| + | I2| = | I1| + | I1| = 2.| I1| Các thành phần tác động cắt (Idiff) và hãm (Istab) bằng và tỷ lệ với tổng dòng sự cố. c) Ngắn mạch bên trong chỉ cấp dòng từ một phía: Trong trường hợp này I2 = 0 Idiff = | I1 + I2| = | I1 + 01| = | I1| Istab = | I1| + | I2| = | I1| + 0 = | I1| Các thành phần tác động cắt (Idiff) và hãm (Istab) bằng và tỷ lệ với dòng sự cố cấp từ một phía. Kết quả này cho thấy rằng với sự cố bên trong Idiff= Istab. Vì vậy đặc tính sự cố bên trong là một đường thẳng với độ dốc =1. Trên sơ đồ hoạt động minh hoạ ở hình vẽ. Hình vẽ đưa ra đặc tính làm việc đầy đủ của rơle. Nhánh a thể hiện ngưỡng nhậy của bảo vệ rơle so lệch và xét đến dòng sai số không đổi, dòng từ hoá. Nhánh b xét đến sai số tỷ lệ theo dòng có thể gây ra bởi sai số của biến dòng chính, các máy biến dòng đầu vào của rơle hoặc từ vị trí bộ chuyển nấc máy biến áp. Ở dải dòng điện lớn có thể làm tăng bão hoà cho biến dòng, nhánh c gây hãm nhiều hơn. Các đánh giá thêm, trong trường hợp cực bão hoà nhánh c (hãm cộng thêm -add-on stabilization) được mô tả phần sau. Các dòng Idiff và Istab được so sánh bằng bảo vệ so lệch với đặc tính làm việc (hình vẽ). Nếu các dòng nằm trong vùng cắt, lệnh cắt được đưa ra. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 49 Đồ án tốt nghiệp Đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch 4.3) Hãm bổ sung khi biến dòng bị bão hòa. Bão hoà của các máy biến dòng gây ra bởi các dòng sự cố lớn và/hoặc các hằng số thời gian hệ thống dài không thích hợp với các sự cố bên trong (sự cố bên trong máy biến áp được bảo vệ). Vì vậy các dòng so lệch cũng như dòng hãm đo được bị biến dạng đến cùng một ngưỡng. Đặc tính sự cố được minh hoạ trên hình vẽ là cùng cơ sở chính trong trường hợp này. Tất nhiên, thành phần sóng cơ bản của dòng so lệch cũng phải ít nhất vượt quá giá trị tác động (nhánh a trong hình vẽ ). Trong một sự cố ngắn mạch ngoài vùng gây ra dòng ngắn mạch lớn làm bão hoà biến dòng, một dòng so lệch đáng kể có thể được tạo ra, đặc biệt khi mức độ bão hoà khác nhau giữa hai điểm đo. Nếu đại lượng Idiff/Istab nằm trong vùng cắt của đặc tính làm việc, lệnh cắt sẽ được đưa ra nếu không có biện pháp đặc biệt nào. 7UT51 cung cấp 1 chỉ só bão hoà nó phát hiện những hiện tượng như vậy và khởi động các biện pháp hãm cộng thêm (add-on stabillization). Chỉ số bão hoà làm việc trong vùng được đặt tên là "hãm cộng thêm". Trên hình vẽ độ dốc của đặc tính này tỷ lệ bằng nửa độ dốc của nhánh b. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 50 Đồ án tốt nghiệp Bão hoà khi có sự cố bên ngoài được phát hiện bằng dòng khỏi động hãm lớn dịch chuyển điểm làm việc vào vùng "hãm cộng thêm". Ngược lại điểm làm việc dịch chuyển ngay lập tức theo đặc tính sự cố khi có sự cố nội bộ bởi vì dòng hãm sẽ lớn hơn dòng so lệch. Chỉ số bão hoà đưa ra quyết định trong nửa chu kỳ đầu tiên sau thời điểm bắt đầu sự cố. Khi phát hiện một sự cố bên ngoài, bảo vệ so lệch bị khoá trong một thời gian có thể lựa chọn (lâu nhất là 8 chu kỳ tương đương với 160ms ở tần số 50Hz,khi rơle xuất xưởng). Việc khoá bị xoá bỏ ngay khi điểm làm việc dịch chuyển chắc chắn (quá 2 chu kỳ) vào đặc tính sự cố. Nó cho phép phát hiện một cách tin cậy sự cố diễn biến bên trong máy biến áp được bảo vệ trong khi có sự cố bên ngoài và biến dòng bị bão hoà. 4.4) Tác động/Cắt. Ngay khi sóng cơ bản của dòng so lệch đạt 85% giá trị đặt hoặc dòng hãm vượt quá 4 lần dòng định mức của máy biến áp bảo vệ tác động. Vì vậy tác động xảy ra cả khi có sự cố bên ngoài, do đó ghi sự cố và chỉ số bão hoà có thể làm việc. Nếu các điều kiện cắt được thoả mãn lệnh cắt được đưa ra. Trong một số trường hợp lệnh cắt có thể được làm trễ. Giải trừ tác động bắt đầu khi trong hai chu kỳ tác động không được nhận ra trong các giá trị so lệch, dòng so lệch giảm xuống (70% giá trị đặt). Nếu lệnh cắt được đưa ra, sự cố coi như đã qua. Nếu đã có lệnh cắt khi đó một bộ đếm thời gian được đặt có thể khởi động khi bảo vệ trở về. Trong thời gian này lệnh cắt được duy trì (trễ thời gian trở về). Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 51 Đồ án tốt nghiệp V) Bảo vệ so lệch cho các điểm rẽ nhánh. 5.1) Quy ước chiều dòng điện. Với 2 nhánh rẽ. Với 3 nhánh rẽ. 5.2) Đánh giá các giá trị đo được. Sau khi các dòng nhận vào được làm cho phù hợp. Trong các phần chú giải sau các chỉ số sẽ được dùng để phân biệt các cuộn dây: 1 cho phía 1, 2 cho phía 2 và 3 cho phía 3. Trong các hệ thống bảo vệ so lệch cho các đối tượng bảo vệ hai phía, một đại lượng hãm thường được lấy từ dòng sai lệch | I1 - I2| hoặc từ tổng số học | I1| + | I2| . Cả 2 phương pháp đều như nhau ở một số giải thích hợp của các đặc tính hãm. Trong các hệ thống bảo vệ so lệch cho đối tượng bảo vệ 3 phía, máy biến áp 3 cuộn dây việc hãm chỉ có thể thực hiện với tổng số học | I1| + | I2| +| I3| . Phương pháp này được sử dụng trong rơle 7UT51 cho tất cả các đối tượng bảo vệ .Nó đòi hỏi tạo ra tổng véc tơ và tổng số của các dòng điện cho từng cuộn dây. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 52 Đồ án tốt nghiệp Các định nghĩa sau được sử dụng: Dòng so lệch hoặc tác động cắt Idiff = | I1 + I2| (2 nhánh rẽ). Hoặc Idiff = | I1 + I2+I3| (3 nhánh rẽ). Và dòng làm ổn định hoặc hãm (hài): Istab = | I1| + | I2| (2 nhánh rẽ). Hoặc Istab = | I1| +| I2| +| I3| (3 nhánh rẽ). Idiff được lấy từ các sóng cơ bản và sản sinh ra đại lượng gây ra lện cắt, I stab chống lại ảnh hưởng này. Để làm sáng tỏ 3 điều kiện vận hành quan trọng sẽ được xem xét: a. Dòng chảy qua vận hành bình thường hoặc khi có sự cố bên ngoài. I2 đổi hướng của nó vì vậy đổi dấu, I2 =- I1 do vậy | I2| =| I1| Idiff = | I1 + I2| = | I1 -I1| = 0 Istab = | I1| + | I2| = | I1 + I1| = 2.| I1| Không tác cắt (Idiff = 0) hãm (Istab) tỷ lệ với 2 lần dòng chảy qua. b. Ngắn mạch bên trong mỗi phía được cấp bởi các dòng giống nhau: Trong trường hợp này: I2 = I1 do vậy | I2| =| I1| Idiff = | I1 + I2| = | I1 + I1| =2.| I1| Istab = | I1| + | I2| = | I1| + | I1| = 2.| I1| Các thành phần tác động cắt (Idiff) và hãm (Istab) bằng và tỷ lệ với tổng dòng sự cố. c. Ngắn mạch bên trong chỉ cấp dòng từ một phía: Trong trường hợp này I2 = 0 Idiff = | I1 + I2| = | I1 + 01| = | I1| Istab = | I1| + | I2| = | I1| + 0 = | I1| Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 53 Đồ án tốt nghiệp Các thành phần tác động cắt (Idiff) và hãm (Istab) bằng và tỷ lệ với dòng sự cố cấp từ một phía. Kết quả này cho thấy rằng với sự cố bên trong Idiff= Istab. Vì vậy đặc tính sự cố bên trong là một đường thẳng với độ dốc =1. Trên sơ đồ hoạt động minh hoạ ở hình vẽ. Hình vẽ đưa ra đặc tính làm việc đầy đủ của rơle. Nhánh a thể hiện ngưỡng nhậy của bảo vệ rơle so lệch và xét đến dòng sai số không đổi, dòng từ hoá. Nhánh b xét đến sai số tỷ lệ theo dòng có thể gây ra bởi sai số của biến dòng chính, các máy biến dòng đầu vào của rơle hoặc từ vị trí bộ chuyển nấc máy biến áp. Ở dải dòng điện lớn có thể làm tăng bão hoà cho biến dòng, nhánh c gây hãm nhiều hơn. Các đánh giá thêm, trong trường hợp cực bão hoà nhánh c (hãm cộng thêm -add-on stabilization) được mô tả phần sau. Các dòng Idiff và Istab được so sánh bằng bảo vệ so lệch với đặc tính làm việc (hình vẽ). Nếu các dòng nằm trong vùng cắt, lệnh cắt được đưa ra. Đặc tính bảo vệ so lệch Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 54 Đồ án tốt nghiệp 5.3) Hãm bổ sung khi biến dòng bị bão hòa. Bão hoà của các máy biến dòng gây ra bởi các dòng sự cố lớn và/hoặc các hằng số thời gian hệ thống dài không thích hợp với các sự cố bên trong (sự cố bên trong máy biến áp được bảo vệ). Vì vậy các dòng so lệch cũng như dòng hãm đo được bị biến dạng đến cùng một ngưỡng. Đặc tính sự cố được minh hoạ trên hình 3-5 là cùng cơ sở chính trong trường hợp này. Tất nhiên, thành phần sóng cơ bản của dòng so lệch cũng phải ít nhất vượt quá giá trị tác động (nhánh a ). Trong một sự cố ngắn mạch ngoài vùng gây ra dòng ngắn mạch lớn làm bão hoà biến dòng, một dòng so lệch đáng kể có thể được tạo ra, đặc biệt khi mức độ bão hoà khác nhau giữa hai điểm đo. Nếu đại lượng Idiff/Istab nằm trong vùng cắt của đặc tính làm việc (hình vẽ ), lệnh cắt sẽ được đưa ra nếu không có biện pháp đặc biệt nào. 7UT51 cung cấp 1 chỉ só bão hoà nó phát hiện những hiện tượng như vậy và khởi động các biện pháp hãm cộng thêm (add-on stabillization). Chỉ số bão hoà làm việc trong vùng được đặt tên là "hãm cộng thêm". Trên hình vẽ độ dốc của đặc tính này tỷ lệ bằng nửa độ dốc của nhánh b. Bão hoà khi có sự cố bên ngoài được phát hiện bằng dòng khỏi động hãm lớn dịch chuyển điểm làm việc vào vùng "hãm cộng thêm". Ngược lại điểm làm việc dịch chuyển ngay lập tức theo đặc tính sự cố khi có sự cố nội bộ bởi vì dòng hãm sẽ lớn hơn dòng so lệch. Chỉ số bão hoà đưa ra quyết định trong nửa chu kỳ đầu tiên sau thời điểm bắt đầu sự cố. Khi phát hiện một sự cố bên ngoài, bảo vệ so lệch bị khoá trong một thời gian có thể lựa chọn (lâu nhất là 8 chu kỳ tương đương với 160ms ở tần số 50Hz,khi rơle xuất xưởng). Việc khoá bị xoá bỏ ngay khi điểm làm việc dịch chuyển chắc chắn (quá 2 chu kỳ) vào đặc tính sự cố. Nó cho phép phát hiện một Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 55 Đồ án tốt nghiệp cách tin cậy sự cố diễn biến bên trong máy biến áp được bảo vệ trong hki có sự cố bên ngoài và biến dòng bị bão hoà. 5.4) Tác động/Cắt. Ngay khi sóng cơ bản của dòng so lệch đạt 85% giá trị đặt hoặc dòng hãm vượt quá 4 lần dòng định mức của máy biến áp bảo vệ tác động. Vì vậy tác động xảy ra cả khi có sự cố bên ngoài, do đó ghi sự cố và chỉ số bão hoà có thể làm việc. Nếu các điều kiện cắt được thoả mãn lệnh cắt được đưa ra. Trong một số trường hợp lệnh cắt có thể được làm trễ. Giải trừ tác động bắt đầu khi trong hai chu kỳ tác động không được nhận ra trong các giá trị so lệch, dòng so lệch giảm xuống (70% giá trị đặt). Nếu lệnh cắt được đưa ra, sự cố coi như đã qua. Nếu đã có lệnh cắt khi đó một bộ đếm thời gian đượcđặt có thể khởi động khi bảo vệ trở về. Trong thời gian này lệnh cắt được duy trì (trễ thời gian trở về). VI) Bảo vệ chạm đất có giới hạn. 6.1 Nguyên lý bảo vệ chạm đất có giới hạn: Bảo vệ chạm đất có giới hạn phát hiện các sự cố chạm đất trong các máy biến áp lực, các cuộn kháng Shunt, các máy biến áp trung tính nối đất hoặc các máy điện quang, mà điểm sao của chúng nối đất. Nó cũng thích hợp khi có một điểm trung tính giả bên trong vùng bảo vệ của một máy biến áp không nối đất. Biến dòng trung tính và biến dòng 3 pha xác định các giới hạn của vùng bảo vệ. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 56 Đồ án tốt nghiệp Hình 1 đến hình 3 là các ví dụ minh hoạ của bảo vệ chạm đất có giới hạn. Hình 1: Sơ đồ bảo vệ chạm đất có giới hạn sử dụng một biến dòng trung tính và các biến dòng 3 pha. Hình 2: Sơ đồ bảo vệ chạm đất có giới hạn cuộn dây máy biến áp đấu tam giác, sử dụng một biến dòng vào điểm trung tính giả và các biến dòng 3 pha. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 57 Đồ án tốt nghiệp Hình 3: Sơ đồ đấu TI, Rơ le khi cuộn dây máy biến áp đấu tam giác, có điểm trung tính giả Trong điều kiện vận hành bình thường, không có dòng điện đấu sao ISP chảy qua dây trung tính, tổng các dòng I1 + I2 + I3 cũng bằng 0. Khi có một sự cố bên trong vùng được bảo vệ, có dòng ISP chảy. Tuỳ theo các điều kiện nối đất của hệ thống có thể nhận ra thêm dòng dư trên dây trung tính của các biến dòng pha. Vì tất cả các dòng chảy vào vùng bảo vệ được định nghĩa là dương, góc dòng dư từ hệ thống sẽ lớn hơn hoặc nhỏ hơn góc pha của dòng điểm đấu sao. Khi một sự cố chạm đất xảy ra bên ngoài vùng bảo vệ, dòng điểm đấu sao và dòng dư của các máy biến dòng sẽ giống nhau về độ lớn nhưng ngược pha với nhau. Khi có một sự cố pha không chạm đât bên ngoài vùng bảo vệ, các biến dòng bị bão hoà có thể gây ra dòng dư trên dây trung tính của các biến dòng. Dòng điện này có thể mô phỏng một sự cố bên trong vùng được bảo vệ. Bảo vẹ phải tránh được cắt sai trong trường hợp này. Với những trường hợp như vậy, Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 58 Đồ án tốt nghiệp bảo vệ chạm đất có giới hạn cung cấp các biện pháp làm ổn định hoàn toàn khác với biện pháp thường được sử dụng cho các sơ đồ bảo vệ so lệch. 6.2 Đánh giá các đại lượng đo được: Nguyên lý của bảo vệ chạm đất giới hạn Bảo vệ chạm đất có giới hạn so sánh dòng cơ bản của dòng điện chảy qua dây điểm đấu sao được gọi là I'0, với sóng cơ bản của tổng các dòng pha được gọi là I0" : I0' =ISP , I0" = IL1 + IL2 + IL3 . Chỉ có I'0 làm việc như có một ảnh hưởng đến lệnh cắt khi có sự cố bên trong vùng bảo vệ, có dòng chạm đất khác I"0 chảy qua các dòng biến dòng pha. Nó phía sơ cấp ngược pha với dòng điểm đấu sao và có cùng độ lớn. Thông tin lớn nhất của các dòng điệnđược xem xét cho việc hãm. Độ lơn scủa các dòng điện và vị trí pha của chúng xác định theo các tham số sau: Dòng tác động cắt : IREF = I0'  Dòng hãm: ISTAB= k. I0' -I0" - I0' + I0" Trong đó: k là hệ số hãm. IREF được lấy từ sóng cơ bản và tạo ra đại lượng gây ảnh hưởng đến lệnh cắt. ISTAB chống lại ảnh hưởng này. Để làm sáng tỏ 3 điều kiện vận hành quan trọng sẽ được xem xét. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 59 Đồ án tốt nghiệp a. Dòng chảy khi có chạm đất bên ngoài: I0" ngược pha nhưng có cùng độ lớn với I0' (I0" - I0' ) IREF = I0' ISTAB = (I0' +I0' - I0' - I0' ) = 2 I0' Dòng tác động cắt bằng dòng chảy qua điểm đấu sao. Thành phần hàm (ISTAB) tỷ lệ với hai lần dòng tác động cắt. b. Ngắn mạch bên trong dòng chỉ cấp từ điểm đấu sao. Trong trường hợp này: I0" = 0 IREF = I0' ISTAB = (I0' - 0- I0' + 0) = 0 Dòng tác động cắt bằng IREF bằng dòng chảy qua điểm đấu sao. Thành phần hãm ISTAB = 0 nhạy hoàn toàn khi có sự cố chạm đất bên trong. c.Ngắn mạch bên trong, chỉ cấp dòng từ điểm đấu sao của hệ thống, cùng độ lớn với dòng chạm đất: Trong trường hợp này: I0" = I0' IREF = I0' ISTAB = (I0' - I0' - I0' - I0') = - 2I0' Dòng tác động cắt IREF bằng dòng chảy qua điểm đấu sao, thành phần hãm ISTAB âm và do đặt bằng 0, nhạy hoàn toàn khi có chạm đất bên trong. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 60 Đồ án tốt nghiệp VII) Bảo vệ quá dòng có thời gian. Bảo vệ so lệch 7UT51 cung cấp một bảo vệ quá dòng có thời gian tích hợp. Nó có thể làm việc cho bất cứ phía nào của đối tượng bảo vệ. Nếu 7UT513 được sử dụng cho máy biến 2 cuộn dây, máy phát hoặc động cơ, điểm rẽ nhánh hai phía, bảo vệ quá dòng có thời gian làm việc cho bất cứ đối tượng nào khác "Đối tượng ảo". Các cấp bảo vệ độc lập với nhau và có thể đặt riêng. Các giá trị tác động của bảo vệ quá dòng có thời gian luôn qui đổi theo dòng định mức của đối tượng bảo vệ. (Công suất định mức và điện áp định mức). Trong diều kiện đóng bằng tay vào sự cố bảo vệ quá dòng có thời gian có thể cung cấp lệnh cắt nhanh, có thể lựa chọn làm việc cấp I>>, hay I> / IP sẽ đưa ra lệnh cắt nhanh, thời gian trễ cho nó bị bỏ qua trong trường hợp này. Điều kiện cần là lệnh cắt phải được lắp qua đầu vào nhị phân của rơle. VIII) Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ. Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ giúp đối tượng bảo vệ tránh khỏi bị phá huỷ do quá tải gây ra. Trong 7UT51 có hai chức năng bảo vệ quá tải, mỗi chức năng có thể được bật cho bất cứ phía nào của đối tượng bảo vệ. Rơle tính toán độ tăng nhiệt độ tho phương trình sau: dθ/dt = 1/τ = 1/t * I2 Trong đó: - θ độ tăng nhiệt độ thực tế liên quan đến độ tăng nhiệt cuối cùng cho dòng lớn nhất cho phép k*IN. - τ hằng số thời gian nhiệt độ đốt nóng cuộn dây. - I dòng điện thực tế trong cuộn dây (giá trị hiệu dụng) qui đổi theo dòng lớn nhất cho phép của cuộn dây Imax = k*IN. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 61 Đồ án tốt nghiệp Các độ tăng nhiệt được tính toán từ các dòng pha. Có thể lựa chọn để đánh giá độ tăng nhiệt thực hiện với pha có độ tăng nhiệt cao nhất, hoặc giá trị trung bình của các độ tăng nhiệt gây ra bởi pha có dòng lớn nhất. Khi độ tăng nhiệt đạt ngưỡng đặt đầu tiên, một tín hiệu cảnh báo được đưa ra, để có thể sớm giảm tải. Nếu ngưỡng nhiệt độ thứ hai đạt tới, đối tượng bảo vệ có thể bị cắt ra khỏi hệ thống, có thêm một cấp cảnh báo quá dòng. Imax = k*IN Với bảo vệ quá tải, IN là dòng định mức của các phía được bảo vệ. Với các máy biến áp lực IN là dòng định mức của cuộn dây được bảo vệ. Nếu bảo vệ cho máy phát hoặc động cơ IN là dòng định mức của thiết bị, với điểm rẽ nhánh IN là dòng định mức của nhánh đó. IX) Bảo vệ chạm vỏ. Bảo vệ chạm vỏ có nhiệm vụ phát hiện ra dòng rò với đất, cả khi có điện trở lớn, giữa pha và khung của máy biến áp . Vỏ máy biến áp phải được cách ly với đất. Nguyên lý của bảo vệ chạm vỏ. Dây dẫn nối từ vỏ xuống đất và dòng chảy qua dây dẫn này được cấp cho một đầu vào của rơle. Khi có dòng rò vỏ, dòng sự cố (dòng rò vỏ) sẽ chảy qua dây dẫn xuống đất. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 62 Đồ án tốt nghiệp Phâǹ II: Ứng dụng 7UT51x cho bảo vệ máy biến áp điện lực tại trạm 110kV Phúc Thọ. I) Đặt Vấn đề về bảo vệ máy biến áp điện lực. 1.1) Đặt vấn đề. Máy biến áp (MBA) lực là một trong những thiết bị điện chính trong hệ thống điện, vì độ tin cậy cung cấp điện của nó liên quan trực tiếp đến độ tin cậy của cả hệ thống. Trong khi đó, MBA dễ rơi vào các trạng thái không bình thường, đặc biệt là các MBA có tuổi đời từ 15 năm trở lên. Nếu MBA vận hành ở trạng thái không bình thường kéo dài thì tuổi thọ của MBA sẽ giảm và có khả năng xảy ra sự cố làm gián đoạn cung cấp điện. Khi MBA lực bị sự cố, thiệt hại về kinh tế sẽ rất lớn, thậm chí có thể lên đến hàng triệu USD đối với các MBA công suất lớn. Chính vì vậy maý biến aṕ cần đươc̣ trang bị hệ thôńg baỏ vệ có tính choṇ loc̣ và độ tin cậy cao nhăm̀ phat́ hiện tình traṇg không bình thươǹg của maý biến aṕ caǹg sơḿ caǹg tốt và tác đôṇg baỏ vệ khi có sự cố để trańh sự cố phát triển traǹ lan gây thiệt hại lơń. 1.2) Cać dạng sự cố và tiǹh trạng làm việc không bình thươǹg của MBA. Cać dạng sự cố xaỷ ra trong maý biến aṕ rất đa dạng và phức tap̣ nhưng thươǹg là do môṭ hoăc̣ nhiều nguyên nhân sau gây nên: ngắn mạch các vòng dây; hở mạch cuộn dây; xê dịch hoặc biến dạng cuộn dây; xê dịch hoặc biến dạng các dây dẫn (các dây, thanh dẫn nối từ các cuộn dây đến các đầu nối ở sứ, bộ điều áp dưới tải,...); lỏng các đầu nối tại các đầu sứ, đầu dây dẫn, các đầu bọc đấu dây; nước tự do hoặc độ ẩm quá mức trong dầu; các hạt kim loại xuất hiện trong dầu; lỏng mối nối các tấm chắn vầng quang; lỏng vòng siết, đệm, dây nối đất lõi, các chỗ định vị; sự cố đánh thủng; quá tải; hư hỏng các bulông cách điện; rỉ rét hoặc hư hỏng khác trên lõi; hư hỏng các đai bó quanh vỏ máy; kẹt tuần hoàn dầu; khuyết tật hệ thống làm mát. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 63 Đồ án tốt nghiệp Cać tình trạng lam̀ việc không bình thương cuả maý biến aṕ thươǹg gôm̀: Hiện tươṇg quá tải, hiện tươṇg tăng nhiệt đô ̣qua ́mức, mức dầu thâṕvv 1.3) Cać bảo vệ thường được sử dụng. Việc baỏ vệ máy biến aṕ điện lực có thể thực hiện theo các nguyên lý khác nhau tùy thuôc̣ vaò điều kiện và traṇg thái cụ thể của trạm biến aṕ. Với tính đơn giản và hiệu qua,̉ baỏ vệ băǹg rơle hơi đươc̣ aṕ dụng cho moị loại máy biến aṕ dâù. Các loại baỏ vệ quá doǹg, bảo vệ so lệch vvcũng thươǹg đươc̣ sử dụng khá phổ biến. Baỏ vệ doǹg điện cực đaị thươǹg đươc̣ aṕ duṇg để chôńg ngăń mac̣h ngoài. Doǹg khởi đôṇg của bảo vệ đươc̣ chỉnh định không chỉ theo doǹg ngăń mac̣h ngoài mà coǹ theo tham số của baỏ vệ dự phoǹg khác. Baỏ vệ cắt nhanh đươc̣ chỉnh định theo doǹg ngăń mac̣h ngoài lơń nhât́, cụ thể ở đây là ngăń mạch trên thanh cái phía thứ cấp cuả maý biến aṕ. Do có nhiều ưu điểm nôỉ bật, baỏ vệ so lệch doc̣ đươc̣ aṕ duṇg rât́ nhiều đôí với tât́ cả các loại máy biến aṕ. II) Mô tả đối tượng được bảo vệ và các thông số chính. Đối tượng bảo vệ là máy biến áp ngâm dầu 3 pha 3 cuộn dây tại trạm 110kV Phúc Thọ- Hà Nội( Hà Tây cũ) 2.1) VỊ TRÍ, VAI TRÒ TRẠM BIẾN ÁP PHÚC THỌ TRONG HỆ THỐNG. Công trình trạm biến áp 110/35/22 kV nằm trong dự án tổng thể quy hoạch, phát triển lưới điện tỉnh Hà Tây. Theo dự báo về nhu cầu phát triển phụ tải do Viện Năng Lượng lập, trong những năm tới, mức độ gia tăng phụ tải tại khu vực phía tây tỉnh Hà Tây là rất cao. Trạm biến áp Phúc Thọ được xây dựng nhằm mục đích tiếp nhận điện năng phía 110 kV của trạm Chèm để trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải phía 35 kV và 22 kV của huyện Phúc Thọ, khu công nghiệp Hoài Đức, Đan Phượng, một phần thị xã Sơn Tây, đài phát thanh Quế Dương Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 64 Đồ án tốt nghiệp 2.2) SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY Phía 110 kV Nguồn cấp điện cho trạm: Đường dây 182- Chèm ( E 1.6 ) cấp điện qua CL 171-7, MC 171, CL 171-1 vào thanh cái C11 của trạm. Từ thanh cái C11-110kV qua CL 131-1 cấp cho máy biến áp T1, cấp cho phụ tải 35kV thanh cái C31, cấp cho phụ tải thanh cái 22kV- C41. Máy biến áp T1 - Công suất 25000 kVA, có điều chỉnh điện áp dưới tải. - Công suất Sc / St / Sh 25/25/25 MVA. - Tổ đấu dây Yo/Y/∆ , cuộn 22kV có máy biến áp tạo trung tính tổ nối dây 12/11. Máy biến áp T2: Chưa lắp đặt. Phía 35 kV: gồm 5 ngăn - 1 ngăn lộ tổng. - 1 ngăn biến điện áp. - 3 ngăn lộ ra. * ĐDK 373- E 10.6 liên lạc với ĐDK 371- E 1.6 qua MC – 184 Trôi. Khi cần có thể dùng nguồn 35 kV này để cấp điện cho trạm. * ĐDK 371- E 10.6 liên lạc với ĐDK 376- E 1.7(Sơn Tây) qua CL 415. Khi cần có thể dùng nguồn 35 kV này để cấp điện cho trạm. * ĐDK 375- E 10.6 liên lạc với ĐDK 378- E 1.4(Ba La) qua CL Cộng Hoà. Khi cần có thể dùng nguồn 35 kV này để cấp điện cho trạm ( hiện tại đường dây chưa thi công). Phía 22 kV: gồm 6 ngăn: - 1 ngăn lộ tổng. - 3 ngăn lộ ra. - 1 ngăn máy biến áp tự dùng. - 1 ngăn biến điện áp. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 65 Đồ án tốt nghiệp 17 1- 76 17 1- 75 17 1- 15 13 1- 14 13 1- 18 C S -1 T 1 131-0 CS-1T1-0 431-38 471 331-38331 TUC31-14 TUC31 371 371-76 373 373-76 375 375-76 471-76 473-76473 475-76475 TUC41 TUC41-14 441-38 TD 41 T D 3 1 D ù ph ßn g ®i T T -Q G § i § D K 3 76 E 1. 7 C S- 4T 1 C S- 3T 1 22 kV 35 kV § i § D K 3 71 E 1. 6 44 1- 1 T õ § D K 1 82 E 1. 6 ®Õ n T 1 13 1- 1 17 1- 1 17 1 T U 1 71 17 1- 7 43 1 S¬ ® å tr ¹m ® iÖ n 11 0 kV P hó c T hä Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 66 Đồ án tốt nghiệp 2.3) CÁC THÔNG SỐ CỦA THIẾT BỊ CHÍNH TRONG TRẠM. 2.3.1. Máy biến áp. Máy biến áp loại 3 pha, 3 cuộn dây, ngâm trong dầu, làm việc ngoài trời, công suất danh định 25 MVA. - Điện áp danh định cuộn dây UCdđ = 115 kV. UTdđ = 38.5 kV. UHdđ = 23 kV. - Tần số 50 Hz. - Tỷ số điện áp: 115 kV ± 9 × 1, 78%/38,5 kV ± 2 × 2,5%/23 kV. - Kiểu làm mát ONAN/ONAF. - Sơ đồ đấu dây YNy0d11. - Điện áp ngắn mạch UK( C-H ) = 18,8%. UK( C-T ) = 10,7%. UK( T-H ) = 6,8%. - Tổn hao: Tổn hao không tải Po =17 kW. Tổn hao ngắn mạch PK( C-H ) =110 kW. 2.3.2) Các thiết bị phân phối phía 110 kV. 1. Máy cắt 3AP1FG – Siemens. Máy cắt 3 AP1FG là loại tự nén và sử dụng khí SF6 để cách điện và dập hồ quang, là máy cắt ba pha làm việc ngoài trời, có một bộ truyền động dùng cho cả ba pha do đó phù hợp với việc tự động đóng lại ba pha. Tiêu chuẩn sử dụng IEC 60056. Máy cắt được thiết kế làm việc với nhiệt độ môi trường từ –30oC đến +55oC. Điện áp định mức kV 123 Tần số định mức Hz 50/60 Dòng điện định mức A 3150 Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 67 Đồ án tốt nghiệp Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 40 Dòng đóng sự cố định mức kA 100 Thời gian cắt ngắn mạch lớn nhất s 3 Chu trình thao tác O– 0,3s – CO – 3min CO – CO – 15s – CO Thời gian thao tác (ms) Tg cắt bình thường Tg cắt nhanh Thời gian ra lệnh nhỏ nhất 40 40 Thời gian đóng 66 ± 8 56 ± 8 Thời gian cắt 32 ± 4 13 ± 3 Thời gian dập hồ quang ≤ 24 ≤ 24 Thời gian cắt ≤ 60 ≤ 50 Thời gian đóng – mở 60 ± 10 50 ± 10 Thời gian chết 300 300 2. Biến dòng điện IOSK - 123. - Tiêu chuẩn : IEC – 185 - Điện áp cao nhất của thiết bị : 123 kV - Tần số danh định : 50 Hz - Dòng điện danh định : 1250 A - Dòng ngắn mạch cực đại (3sec): 25 kA - Tỉ số biến dòng : 200-400-600-800/1-1-1A + Cấp chính xác lõi 1 : 0,5; 30 VA + Cấp chính xác lõi 2, 3, 4 : 5P20; 30 VA 3. Biến điện áp kiểu TEVF – 115 Siemens. Máy biến điện áp sử dụng ngoài trời, theo tiêu chuẩn IEC – 186. - Điện áp sơ cấp định mức của lưới kV 115 - Điện áp lớn nhất của lưới cho phép làm việc kV 121 - Điện áp pha định mức cuộn sơ cấp kV 110/ 3 - Thông số các cuộn thứ cấp Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 68 Đồ án tốt nghiệp Cuộn 1a – 1n Điện áp định mức V 110/ 3 Cấp chính xác 0,5 Công suất định mức VA 100 Công suất làm việc lớn nhất VA 200 Cuộn 2a – 2n Điện áp định mức V 110 Cấp chính xác 3P Công suất định mức VA 100 - Tỉ số biến áp kV 110/ 3 :0,11/ 3 :0,11 2.3.3) Thiết bị phân phối phía 35 kV Tủ máy cắt loại 8BT1 –System Máy cắt chân không loại 3AH5 - Kiểu máy 3AH 3305 - 2 - Điện áp định mức 36 kV 50/60Hz - Dòng làm việc định mức 1250 A - Dòng cắt ngắn mạch định mức 31,5 kA - Chịu điện áp xoay chiều tần số công nghiệp 170 kV - Thời gian chịu ngắn mạch 3 sec - Chu kì làm việc O – 0,3sec - CO - 3min – CO - Bộ truyền động: Lò xo lên dây cót bằng tay và tự động Máy biến dòng điện BCT có tỉ số biến dòng 200-400-600/1-1-1A - Cấp chính xác lõi 1 : 0,5; 15 VA - Cấp chính xác lõi 2, 3 : 5P20; 15 VA Máy biến điện áp có tỉ số biến áp 3 5,38 3 11,0 3 11,0 kV 2.3.4) Thiết bị phân phối phía 22 kV Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 69 Đồ án tốt nghiệp 1. Tủ máy cắt 3AH1 – Siemens. Máy cắt chân không loại 3AH1 264-2 nằm trong tủ máy cắt, có thể kéo ra ngoài, bộ truyền động lò xo tích năng bằng động cơ hoặc bằng tay. Thao tác từ xa, tại chỗ bằng lệnh tại bộ rơ le số trên cửa tủ ngăn hạ áp hoặc nút ấn cơ khí trên cửa tủ ngăn cao áp. - Điện áp định mức kV 24 - Tần số định mức Hz 50/60 - Dòng điện định mức A 1250 - Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 25 - Dòng đóng sự cố định mức kA 63 - Thời gian chịu ngắn mạch sec 3 2.Máy biến dòng điện A65 – Siemens. Tỉ số biến dòng 800- 1200/1-1-1A - Cấp chính xác lõi 1 : 0,5; 15 VA - Cấp chính xác lõi 2, 3 : 5P20; 15 VA Điện áp cao nhất của thiết bị : 24 kV 3.Máy biến điện áp 4MR– Siemens. - Điện áp định mức cuộn sơ cấp : 24KV - Thông số các cuộn thứ cấp : Cuộn dây 1 3 23 3 11,0 kV Cuộn dây 2 3 23 0,11 3 kV III) Lựa chọn phương thức bảo vệ. 3.1) Thành lập sơ đồ phương thức. Đối tượng bảo vệ là máy biến áp có công suất lớn (25MVA). Bảo vệ chính Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 70 Đồ án tốt nghiệp được lựa chọn là bảo vệ so lệch có hãm sử dụng 7UT513. Bảo vệ dự phòng dùng rơle số bảo vệ quá dòng 7SJ612 của hãng SIEMENS. Rơle bảo vệ quá dòng bảo vệ từng phía của máy biến áp. Ngoài ra máy biến áp còn được trang bị thêm nhiều bảo vệ khác như bảo bằng rơ le hơivv. Trong hạn chế của đồ án tốt nghiệp em xin trình bày về bảo vệ máy biến áp bằng rơ le số: bảo vệ so lệch 7UT513 và bảo vệ quá dòng 7SJ612. 7UT513 có nhiều chức năng bảo vệ khác nhau như đã trình bày ở phần I của đồ án. Với thực tế tại trạm biến áp này thì chức năng bảo vệ quá dòng của 7UT513 do rơ le bảo vệ quá dòng 7SJ612 đảm nhiệm làm bảo vệ dự phòng cho 7UT513. Sơ đồ phương thức bảo vệ được lựa chọn: ( Sơ đồ bảo vệ chính) Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 71 110kV 7UT513 1RK 1 2 50BF I > ∆I 0 35kV 7SJ612 1 2 2RK ∆I I > 50BF I > 50BF I>> TĐL 22kV 7SJ612 7SJ612 I ≥ I 0 > 51Ns Đồ án tốt nghiệp Giới thiệu về 7SJ612. Rơle số 7SJ612 do hãng Siemens chế tạo, dùng để bảo vệ đường 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. Logic tích hợp lập trình được (CFC) cho phép người dùng thực hiện được tất cả các chức năng sẵn có, ví dụ như chuyển mạch tự động (khoá liên động). Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 72 Đồ án tốt nghiệp 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 người sử dụng cài đặt). - Phát hiện chạm đất với độ nhạy cao. - Bảo vệ chống hư 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 hư hỏng máy cắt. - Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch. - Tự động đóng lại. - Chức năng khoá. Chức năng điều khiển / logic lập trình được. - .Điều khiển máy cắt và dao cách li. - Điều khiển qua bàn phím, đầu vào nhị phân, hệ thống DIGSI 4 hoặc SCADA. - Người sử dụng cài đặt logic tích hợp lập trình được (ví dụ như cài đặt khoá liên động). Chức năng giám sát. - Đo giá trị dòng làm việc Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 73 Đồ án tốt nghiệp - Chỉ thị liên tục. - Đồng hồ thời gian. - Giám sát đóng ngắt mạch. - 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 trước 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. - 6 rơle đầu ra. 3.2) Tính toán cho bảo vệ so lệch bằng 7UT513. Sơ đồ đấu chân của 7UT513 Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 74 Đồ án tốt nghiệp Các số liệu cần thiết phục vụ tính toán bảo vệ rơle. Phía (Side) 110 kV 35 kV 22 kV Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 75 Đồ án tốt nghiệp Thông số Công suất danh định (MVA) 25 25 25 Điện áp danh định (kV) 115 38,5 23 Dòng điện danh định (A) 125,5 374,9 627,6 Tổ đấu dây Y0 Y ∆ - 11 Tỉ số máy biến dòng 200/1 600/1 800/1 Điện áp cực đại Umax (kV) 133,4 38,5 23 Điện áp cực tiểu Umin (kV) 96,6 38,5 23 Điện áp đặt Uđ(kV) max min d max min U .UU 2. U U = + 112,056 38,5 23 Tính toán các thông số chức năng bảo vệ máy biến áp. 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, 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 thường thì: IDIFF > = Kat.IKCB Kat: hệ số an toàn; Kat=1,2 ÷ 1,3 IKCB là dòng điện không cân bằng, trong trường hợp bình thường, theo nguyên lí đo lường của rơle 7UT513 thì dòng so lệch bằng không, tuy nhiên trong thực tế nó đo được dòng không cân bằng bao gồm những thành phần sau: IKCB= (Kđn.KKCK.fi + ∆U).IdđB Kđn là hệ số đồng nhất máy biến dòng, Kđn=1. KKCK là hệ số kể đến ảnh hưởng của thành phần không chu kì của dòng ngắn mạch trong quá trình quá độ, KKCK= 1. fi : sai số tương đối cho phép của BI, fi =0,1. ∆U là phạm vi điều chỉnh điện áp của đầu phân áp, với phạm vi điều chỉnh Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 76 Đồ án tốt nghiệp ± 9 × 1,78 % = 16 %, ∆U= 0,16. IdđB: dòng điện danh định của máy biến áp (lấy phía 110kV làm phía cơ bản). Do đó IDIFF > = (1,2 ÷ 1,3)(1.1.0,1 + 0,16).IdđB IDIFF > = (0,3 ÷ 0,4). IdđB Thường chọn DIFF> ddB I I = 0,3 Độ dốc của đoạn đặc tính b đảm bảo cho rơle làm việc tin cậy trong trường 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 α1=14°, vậy KHb= tgα1= 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 được xác định theo độ lớn của góc α2, nhà sản xuất đã đặt sẵn trong rơle điểm cơ sở là 2,5 và α2=26,56°, SLOPE 2= 0,5. Ngưỡng 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 đường 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, ngưỡng này thường được chỉnh định ở mức khi ngắn mạch ở đầu ra máy biến áp và dòng sự cố xuất hiện lớn hơn 1 %NU lần dòng danh định của máy biến áp, C-TNU % =10,7% → 1 %NU = 9,34. Vậy ta chọn giá trị IDIFF >> = 9,3.IdđB. Ta có ngưỡng thay đổi hệ số hãm thứ hai: Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 77 Đồ án tốt nghiệp * S2 . 2I 2 1 HI SLOPE SLOPE SLOPE = − = 2,5.0,5 0,5 0,25− = 5 *S3I 2 DIFF H I I SLOPE >> = + = 9,3 2,5 0,5 + = 21,1 P2 S2I I= .SLOPE1 = 5 . 0,25 = 1,25 Phạm vi hãm bổ sung nhằm tránh cho rơle tác động nhầm khi BI bão hoà mạnh khi ngắn mạch ngoài lấy bằng 7. Tỷ lệ thành phần hài bậc hai đạt đến ngưỡng 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. Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) I-REF> > kat . fi% .IdđB kat = 1,2 : hệ số an toàn. fi% = 0,1 : sai số lớn nhất của máy biến dòng. I-REF> >1,2.0,1.IdđB = 0,12. IdđB - Chọn dòng điện khởi động : I-REF> = 0,3. IdđB - Độ dốc của đường đặc tính : SLOPE = 0 - Thời gian trễ tác động : T I-REF> = 0 s Cài đặt bảo vệ cho rơ le. Khai báo thông số máy biến áp: Địa chỉ Các lựa chọn Cài đặt Nội dung 1102 0,4kV÷800kV 115kV Điện áp phía cao áp 1103 0,2MVA÷5000MVA 25MVA Công suất cuộn cao áp 1104 1A÷100000 A 125,5 A Dòng điện làm việc cao áp 1105 Towards Điểm sao của biến Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 78 Đồ án tốt nghiệp transf dòng cuôn 110kV hướng về phía máy biến áp 1108 Towards transf Điểm đấu đất của biến dòng cuộn cao áp hướng về phía máy biến áp 1121 0÷11 0 Số tổ đấu dây của cuộn dây 35kV 1122 0,4kV÷800kV 38.5 kV Điện áp danh định phía 35kV 1123 0,2 MVA÷ 5000 MVA 25MVA Công suất định mức biểu kiến của cuộn 35kV 1124 1 A đến 100000 A 374,9 A Dòng điện danh định cuộn 35kV 1125 Towards transf Điểm sao của biến dòng cuôn 35kV hướng về phía máy biến áp 1141 0 đến 11 11 Số tổ đấu dây của cuộn dây 22kV 1142 23kV Điện áp phía hạ áp 1143 0,2 MVA÷5000 MVA 25MVA Công suất biểu kiến danh định cuộn hạ áp 1144 1 A đến 100000 A 627,6A Dòng điện danh địnhPhía hạ áp 1145 Towards transf Điểm sao của biến dòng cuôn 22kV hướng về phía máy Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 79 Đồ án tốt nghiệp biến áp Cài đặt thông số bảo vệ so lệch máy biến áp: Địa chỉ Giá trị đặt Nội dung 1063 0,3 Ngưỡng tác động của bảo vệ so lệch 1064 9,3 Giá trị tác động của so lệch không hãm 1065 0 Điểm bắt đầu nhánh b 1066 0,25 Độ dốc nhánh b 1067 2,5 Điểm bắt đầu nhánh c 1068 0,5 Độ dốc nhánh c 1610 ON Hãm hài bậc 2 bật 1611 15% Tỉ lệ thành phần hài bậc hai Cài đặt cho bảo vệ chống chạm đất hạn chế. Địa chỉ Giá trị đặt Nội dung 1901 ON Bảo vệ chống chạm đất giới hạn bật 1903 0,3 Giá trị tác động của bảo vệ sự cố chạm đất 1925 0 Thời gian trễ của bảo vệ REF 1927 0 Trễ thời gian trở về sau khi tín hiệu cắt đã hết. Từ các thông số trên ta xây dựng đặc tính hãm. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 80 Đồ án tốt nghiệp Phụ Lục Phụ Lục 1: Cài đặt thông số. 1) Đặt ngày và giờ. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 81 Đồ án tốt nghiệp Thời gian có thể đặt nếu đồng hồ thời gian thực làm việc. Việc đặt được thực hiện trong khối 81, tới bằng phím địa chỉ trực tiếp DA 8 1 0 0 E hoặc lật trang bằng phím àv⇑ ⇓ . Đưa vào từ khóa được đòi hỏi khi thay đổi số liệu. Chọn các địa chỉ riêng biệt bằng các phím ↑ và ↓ . Mỗi thay đổi phải được xác nhận bằng phím Enter-E. Ngày và giờ được đưa vào với các dấu chấm như là dấu phân cách vì bàn phím không có dấu : hoặc dấu /. Đồng hồ được dùng đồng bộ tại thời điểm khi ta nhấn phím E, sau khi hoàn tất việc đưa vào thời gian. Các phương pháp sai số thời gian( địa chỉ 8104) có khả năng đặt chính xác thời gian bởi vì sai số có thể đưa tính toán trước khi đưa vào và việc đồng bộ của đồng hồ không phụ thuộc vào thời điểm khi ta nhấn phím E. Phần đầu của khối đặt đồng hồ thời gian thực. Tiếp tục với phím ↑ . Hiển thị ngày và giờ thực tế. Tiếp tục với phím ↑ . Đưa vào ngày mới: 2 số cho ngày, 2 số cho tháng và 4 số cho năm; trình tự giống như đặt cấu hình trong địa chỉ 7003 nhưng luôn dùng dấu chấm để phân cách. Đưa vào thời gian mới: giờ, phút, giây mỗi đại lượng dùng hai số, phân cách bằng dấu chấm. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 82 Đồ án tốt nghiệp Dùng sai số thời gian, đồng hồ được đặt ngang bằng thời gian đưa vào hoặc chậm đi bằng phím +/-. Định dạng cũng giống như việc đặt thời gian ở trên. 2) Thông số máy biến áp( Transformer data)- Khối địa chỉ 11. Các thông số máy biến áp được đòi hỏi khi Rơle sử dụng cho bảo vệ máy biến áp. Trong khi cấu hình các chức năng bảo vệ Rơle đã được thông báo: đối tượng bảo vệ là máy biến áp 2 cuộn dây hoặc 3 cuộn dây. Nếu đối tượng bảo vệ khác được chọn, khối địa chỉ 11 sẽ không có. Khi được sử dụng như bảo vệ máy biến áp, 7UT51 tự động tính toán từ các thông số định mức của máy biến áp được bảo vệ công thức điều chỉnh dòng được đòi hỏi để làm phù hợp sơ đồ vecto và các dòng định mức của các cuộn dây khác nhau. Các dòng được chuyển đổi để độ nhậy của bảo vệ luôn lấy theo công suất định mức của máy biến áp. Do đó, không cần phải có các mạch tổ để làm phù hợp tổ đấu dây và không phải tính toán bằng tay để chuyển đổi các dòng định mức. Rơle đòi hỏi các thông số sau cho từng cuộn dây: - MVA định mức (công suất biểu kiến) Sn, - Điện áp định mức Un: kV, - Dòng định mức của bộ biến dòng: A, - Tổ đấu dây. Cuộn 1 được định nghĩa là cuộn qui chiếu. Các cuộn khác được qui đổi về cuộn 1. Để đảm bảo cực tính đúng khi tạo ra các dòng so lệch, cực tính của máy biến dòng cũng phải được xác định. Bắt đầu khối “thông số máy biến áp”. Thông số cuộn 1: Điện áp định mức cuộn 1 của máy biến áp(pha - pha) Dải đặt: 0,4 kV đến 800,0 kV. Công suất biểu kiến định mức của cuộn 1. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 83 Đồ án tốt nghiệp Dải đặt: 0,2 MVA đến 5000,0 MVA. Dòng sơ cấp định mức của biến dòng cuộn 1. Dải đặt: 1 A đến 100000 A. Thành lập điểm đấu sao của các biến dòng cuộn 1: Hướng về phía máy biến áp. Hướng về phía đường dây/ Thanh cái. Xử lý dòng thứ tự không của cuộn 1: Dòng thứ tự không bị loại trừ. Dòng thứ tự không bị loại trừ nhưng được hiệu chỉnh bằng dòng qua điểm đấu sao (chỉ có ở 7UT513). Không có xử lý đặc biệt dòng thứ tự không (chỉ khi điểm đấu sao không nối đất). Dòng sơ cấp định mức của biến dòng điểm đấu sao cuộn 1 (chỉ ở 7UT513). Dải đặt: 1 A đến 100000 A. Điểm đấu đất của biến dòng cuộn 1 (chỉ ở 7UT513) hướng về phía máy biến áp. Hướng về phía đất. Thông số của cuộn 2: Số tổ đấu dây của cuộn 2: 0 đến 11 (x300) Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 84 Đồ án tốt nghiệp (không áp dụng cho các máy biến áp 1 pha). Điện áp định mức cuộn 2 của máy biến áp (pha - pha) Dải đặt: 0,4 kV đến 800,0 kV. Công suất biểu kiến định mức của cuộn 1. Dải đặt: 0,2 MVA đến 5000,0 MVA. Dòng sơ cấp định mức của biến dòng cuộn 2. Dải đặt: 1 A đến 100000 A. Thành lập điểm đấu sao của các biến dòng cuộn 2: Hướng về phía máy biến áp. Hướng về phía đường dây/ thanh cái. Xử lý dòng thứ tự không của cuộn 2: Dòng thứ tự không bị loại trừ. Dòng thứ tự không bị loại trừ nhưng được hiệu chỉnh bằng dòng qua điểm đấu sao (chỉ có ở 7UT513). Không có xử lý đặc biệt dòng thứ tự không (chỉ khi điểm đấu sao không nối đất). Dòng sơ cấp định mức của biến dòng điểm đấu sao cuộn 2 (chỉ ở 7UT513). Dải đặt: 1 A đến 100000 A. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 85 Đồ án tốt nghiệp Điểm đấu đất của biến dòng cuộn 2 (chỉ ở 7UT513) Hướng về phía máy biến áp. Hướng về phía đất. Thông số của cuộn 3, chỉ với 7UT513, đối tượng bảo vệ đã được đặt là 3WIND-TRANSF trong địa chỉ 7801. Số tổ đấu dây của cuộn 3: 0 đến 11 (x 300). Điện áp định mức cuộn 1 của máy biến áp (pha - pha). Công suất biểu kiến định mức của cuộn 3. Dải đặt: 0,2 MVA đến 5000,0 MVA. Dòng sơ cấp định mức của biến dòng cuộn 1. Dải đặt: 1 A đến 100000 A. Thành lập điểm đấu sao của các biến dòng cuộn 3: Hướng về phía máy biến áp. Hướng về phía đường dây/ thanh cái. Xử lý dòng thứ tự không của cuộn 3: Dòng thứ tự không bị loại trừ. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 86 Đồ án tốt nghiệp Dòng thứ tự không bị loại trừ nhưng được hiệu chỉnh bằng dòng qua điểm đấu sao (chỉ có ở 7UT513). Không có xử lý đặc biệt dòng thứ tự không (chỉ khi điểm đấu sao không nối đất). Dòng sơ cấp định mức của biến dòng điểm đấu sao cuộn 1 (chỉ ở 7UT513). Dải đặt: 1 A đến 100000 A. Điểm đấu đất của biến dòng cuộn 3: hướng về phía máy biến áp. Hướng về phía đất. Nếu không có điểm trung tính biến dòng được cấu hình cho cuộn 1, một thông báo lỗi sẽ phát ra sau khi thủ tục đặt thông số kết thúc: “Err no CT star” (chức năng số 5712), LED 14. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 87 Đồ án tốt nghiệp 3) Thông số máy phát hoặc động cơ – Khối địa chỉ 12. Các thông số máy phát hoặc động cơ được đòi hỏi khi Rơle sử dụng cho bảo vệ máy phát hoặc động cơ. Trong khi cấu hình các chức năng bảo vệ Rơle đã được thông báo: đối tượng bảo vệ là máy phát hoặc động cơ. Nếu đối tượng bảo vệ khác được chọn, khối địa chỉ 12 sẽ không có. Bắt đầu khối “ Thông số máy phát hoặc động cơ”. Điện áp định mức của máy phát hoặc động cơ (pha-pha). Dải đặt 0.4kV đến 800kV. Công suất biểu kiến của máy phát hoặc động cơ. Dải đặt 0.2 MVA đến 5000 MVA. Thông số này cho biết cực tính của biến dòng. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 88 Đồ án tốt nghiệp Dòng sơ cấp của biến dòng 1. Dải đặt 1A đến 100000A. Dòng sơ cấp của biến dòng 2. Dải đặt 1A đến 100000A. 4) Cài đặt thông số của điểm rẽ nhánh – Khối địa chỉ 13. Các thông số điểm rẽ nhánh được đòi hỏi khi Rơle sử dụng cho bảo vệ điểm rẽ nhánh. Trong khi cấu hình các chức năng bảo vệ Rơle đã được thông báo: đối tượng bảo vệ là điểm rẽ nhánh. Nếu đối tượng bảo vệ khác được chọn, khối địa chỉ 13 sẽ không có. Bắt đầu khối “ Thông số điểm rẽ nhánh”. Dòng sơ cấp định mức của điểm rẽ nhánh. Dải đặt 1A đến 100000A. Thông số của phía thứ nhất của điểm rẽ nhánh. Dòng sơ cấp định mức của biến dòng phía 1. Dải đặt: 1A đến 100000A. Điểm sao của biến dòng phía 1. Hướng về thanh cái. Hướng về phía đường đây. Thông số phía thứ 2 của điểm rẽ nhánh. Dòng sơ cấp định mức của biến dòng phía 2. Dải đặt: 1A đến 100000A. Điểm sao của biến dòng phía 2. Hướng về phía thanh cái. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 89 Đồ án tốt nghiệp Hướng về phía đường dây. Thông số phía thứ 3 của điểm rẽ nhánh. Dòng sơ cấp định mức của biến dòng phía 3. Dải đặt: 1A đến 100000A. Điểm sao của biến dòng phía 3. Hướng về phía thanh cái. Hướng về phía đường dây. 5) Cài đặt thông số cho bảo vệ so lệch máy biến áp- Khối địa chỉ 16. Một điều kiện trước hết cho sự làm việc của bảo vệ so lệch máy biến áp là cấu hình DIFF PROT = EXIST trong địa chỉ 7816. Ngoài ra, đối tượng bảo vệ (địa chỉ 7801) phải là 2WIND-TRANSF hoặc 3WIND-TRANSF (chỉ với 7UT513). Trong các trường hợp khác, không có khối địa chỉ 16. Chức năng bảo vệ so lệch có thể đặt làm việc (ON) hoặc không làm việc (OFF) hoặc lệnh cắt của nó bị khoá trong lúc bảo vệ vẫn làm việc (BLOCK TRIP REL). Chỉnh định này được thực hiện trong địa chỉ 1601. Chú ý! Khi xuất xưởng, bảo vệ so lệch bị tắt (Off). Lý do là bảo vệ so lệch chỉ được phép làm việc nếu ít nhất tổ đấu dây và các hệ số điều chỉnh của máy biến áp được bảo vệ đã được đặt trước đó. Không có chỉnh định đúng Rơle có thể đưa ra các phản ứng không mong đợi (gồm cả lệnh cắt). Bắt đầu khối “bảo vệ so lệch máy biến áp”. Bảo vệ so lệch máy biến áp Tắt hoặc Bật hoặc làm việc nhưng Rơle cắt bị khoá. Các thông số của đặc tính cắt được đặt trong các địa chỉ 1603 đến 1608. Các giá trị số tương ứng với các giá trị đặt trước. Các số thể hiện các địa chỉ của các thông số. I-DIFF> (địa chỉ 1603) là giá trị tác động của dòng so lệch. Đây là dòng sự cố tổng, không tính đến các đường chúng bị chia giữa các cuộn dây. Giá trị tác Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 90 Đồ án tốt nghiệp động được qui đổi theo dòng định mức của máy biến áp tương ứng với công suất định mức. Ngoài giới hạn tác động I-DIFF> đặt trong địa chỉ 1603, dòng so lệch có thêm ngưỡng tác động thứ 2. Nếu ngưỡng này (I-DIFF>>, địa chỉ 1604) bị vượt quá khi đó lệnh cắt được khởi dộng không xét đến độ lớn của dòng hãm (cắt ngưỡng cao không hãm). Cấp này phải được đặt cao hơn cấp I-DIFF>. Hướng dẫn: trên 1/Uk của máy biến áp. Đặc tính cắt tạo thành nhiều hơn 2 nhánh. Độ dốc của nhánh đầu tiên được xác định trong được 1606 SLOPE 1, điểm xuất phát của nó chính điểm gốc của trục toạ độ. Nhánh này bao trùm các sai số dòng tỷ lệ. Chúng chủ yếu là các sai số của các biến dòng chính, đặc biệt là, các dòng không cân bằng có thể có do dải điều chỉnh của máy biến áp. Độ dốc đặt trước là 0,25 sẽ đủ cho các dải điều chỉnh đến ±20 %. Nếu máy biến áp có dải điều chỉnh lớn hơn, khi đó độ dốc phải được tăng theo tương ứng. Nhánh thứ hai tạo ra hãm lớn hơn trong dải các dòng điện lớn hơn, có thể gây ra bão hòa biến dòng. điểm bắt đầu được đặt trong địa chỉ 1607 BASE PT 2 và được qui đổi theo dòng định mức của máy biến áp. Độ dốc được đặt trong địa chỉ 1608 SLOPE 2. Độ ổn định của Rơle khi biến dòng bị bão hòa có thể chịu ảnh hưởng bởi thông số này. Độ dốc cao hơn mang lại độ ổn định cao hơn. Trong một sự cố bên ngoài, nó sinh ra dòng ngắn mạch lớn chảy qua thiết bị gây ra hiễn tượng quá bão hòa đối với các biến dòng, một vùng hãm cộng thêm “add on” sẽ có tác dụng, nó được xác định bởi địa chỉ 1618 SAT-RESTR (hãm bão hòa). Giá trị này cũng được qui đổi theo dòng định mức của máy biến áp. Độ dốc của nó là 1/2 của độ dốc của nhánh 1606. Nên chú ý là giá trị hãm trong các điều kiện có dòng lớn chảy qua là tổng số học của các dòng chảy qua các cuộn dây, ví dụ 2 lần dòng chảy qua. Thời gian lớn nhất của hãm cộng thêm có thể đặt trong địa chỉ 1617 như một hệ số của các chu kỳ AC. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 91 Đồ án tốt nghiệp Giá trị tác động của dòng so lệch, qui đổi theo dòng định mức của máy biến áp Giá trị đặt nhỏ nhất: 0,15.In Giá trị đặt lớn nhất: 2.In Giá trị tác động của dòng so lệch không hãm, qui đổi theo dòng định mức của MBA Giá trị đặt nhỏ nhất: 0,5 . In Giá trị đặt lớn nhất: 20,0 . In Độ dốc của nhánh đầu tiên của đặc tính cắt Giá trị đặt nhỏ nhất: 0,10 Giá trị đặt lớn nhất: 0,50 Điểm bắt đầu của nhánh thứ hai của đặc tính cắt Giá trị đặt nhỏ nhất: 0,0 . In Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 92 Đồ án tốt nghiệp Giá trị đặt lớn nhất: 10,0 . In Độ dốc của nhánh thứ hai của đặc tính cắt Giá trị đặt nhỏ nhất: 0,25 Giá trị đặt lớn nhất: 0,95 Hãm của Rơle khi đóng máy biến áp có thể tắt hoặc bật trong địa chỉ 1610. Nó dựa trên sự đánh giá thành phần sóng hài bậc 2 bên trong dòng xung kích của máy biến áp. Tỷ số I2fN/IfN = 15% đã được đặt khi xuất xưởng và thường được sử dụng mà không cần thay đổi. Tuy nhiên, độ lớn cần cho hãm cần phải xác định để đảm bảo chỉnh định ổn định hơn trong các trường hợp ngoại lệ trong các điều kiện đóng máy biến áp đặc biệt (địa chỉ 1611). Do hãm sóng hài làm việc độc lập từng pha, bảo vệ vẫn làm việc đầy đủ khi máy biến áp bị đóng vào sự cố 1 pha, trong đó dòng từ hoá có thể xuất hiện ở 1 trong các pha không sự cố. Tuy vậy, nó cũng có thể kích hoạt chức năng “Khoá chéo - cross block”. Điều đó có nghĩa là không chỉ pha có dòng từ hoá đưa ra thành phần sóng hài vượt quá giá trị cho phép bị hãm mà các pha khác của cấp bảo vệ so lệch Idiff> cũng bị khoá. Khoảng thời gian cho chức năng khoá chéo nào làm việc sau khi ngưỡng dòng so lệch lệch bị vượt quá, được đặt trong địa chỉ 1612. Chỉnh định là hệ số của các chu kỳ AC. 0 chu kỳ (giá trị đặt trước) nghĩa là chức năng khoá chéo không có tác dụng.. Khi đặt đến ∞, lúc đó chức năng khoá chéo luôn có tác dụng. Ngoài sóng hài bậc 2, 7UT51 có thể trợ giúp hãm với sóng hài khác: sóng hài bậc n. Địa chỉ 1613 cho phép lựa chọn sóng hài bậc n này: hài 3, 4 hoặc 5; hoặc tắt hãm hài bậc n. Hài bậc 4 có thể xuất hiện - như hài bậc 2 - trong các trường hợp không đối xứng giống như dòng xung kích. Quá từ hoá ổn định của máy biến áp được xác định đặc tính bằng các thành phần hàii bậc chẵn. Hài bậc 3 và bậc 5 thích hợp để phát hiện quá từ hoá. Vì sóng hài bậc 3 thường bị loại trừ trong các cuộn dây máy biến áp (trong cuộn dây đấu tam giác), hài bậc 5 thường được sử dụng cho việc hãm. Các máy biến áp chuyển đổi cũng sinh ra các thành phần sóng hài bậc lẻ chúng trên thực tế không xuất hiện trong các dòng sự cố. Thành phần sóng hài sẽ khoá cấp Idiff> có thể đặt trong đoạn 1604. Ví dụ nếu hãm hài bậc 5 được sử dụng để tránh khỏi cắt do quá từ hoá, 30 % là thích hợp. Hãm bởi hài bậc n làm việc độc lập từng pha. Nhưng có một khả năng - cùng với hãm dòng xung kích - để đặt cho Rơle không chỉ ở pha có thành phần sóng hài bị vượt quá được làm ổn định mà ở các pha khác của cấp Idiff> cũng bị khoá (chức năng khoá chéo). Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 93 Đồ án tốt nghiệp Nếu dòng so lệch vượt quá cấp so lệch đặt cao Idiff>> (địa chỉ 1616) sẽ không hãm hài bậc n. Hãm dòng xung kích cùng sóng hài bậc 2 bật hoặc Tắt Thành phần sóng hài bậc 2 trong dòng so lệch, nó chỉ khởi động việc khoá, % của sóng cơ bản của dòng so lệch. Giá trị đặt nhỏ nhất: 10 % Giá trị đặt lớn nhất: 80 % Thời gian của chức năng khoá chéo với sóng hài bậc 2: 0 có nghĩa lá chức năng khoá chéo không có tác dụng, hãm hài bậc 3 làm việc độc lập cho từng pha riêng biệt. Giá trị đặt nhỏ nhất: 0 chu kỳ AC Giá trị đặt lớn nhất: 1000 chu kỳ AC Hoặc ∞ (khoá chéo luôn có tác dụng) Hãm với sóng hài khác; sóng hài bậc n này có thể là: Hài bậc 5 hoặc Hài bậc 4 hoặc Hài bậc 3 hoặc Tắt. Thành phần hài bậc n trong dòng so lệch, nó chỉ khởi động khoá, % của dòng sóng cơ bản của dòng so lệch. Giá trị đặt nhỏ nhất: 10 % Giá trị đặt lớn nhất: 80 % Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 94 Đồ án tốt nghiệp Thời gian của chức năng khoá chéo với sóng hài bậc n: 0 có nghĩa là chức năng khoá chéo không có tác dụng, hãm hài làm việc độc lập cho từng pha riêng biệt. Giá trị đặt nhỏ nhất: 0 chu kỳ AC Giá trị đặt lớn nhất: 1000 chu kỳ AC Hoặc ∞ (khoá chéo luôn có tác dụng) Hãm với sóng hài bậc n có tác dụng đến giới hạn dòng so lệch này. Giá trị đặt nhỏ nhất: 0,5 . In mba Giá trị đặt lớn nhất: 20,0 . In mba Thời gian lớn nhất của hãm cộng thêm khi phát hiện biến dòng bão hòa. Giá trị đặt nhỏ nhất: 2 chu kỳ AC Giá trị đặt lớn nhất: 250 chu kỳ AC Hoặc ∞ (đến khi cấp Idiff> trở về) Dòng hãm cho hãm cộng thêm, qui đổi theo dòng định mức của biến dòng Giá trị đặt nhỏ nhất: 5,00 . In mba Giá trị đặt lớn nhất: 15,00 . In mba Trong các trường hợp đặc biệt có thể thuận lợi nếu làm trễ lệnh cắt của bảo vệ. Do vậy, có thể đặt thời gian trễ bổ xung. Bộ đếm thời gian được khởi động khi có một sự cố nội bộ được phát hiện. Mỗi cấp so lệch cung một một bộ đếm thời gian riêng: địa chỉ 1625 cho cấp Idiff> và địa chỉ 1626 cho cấp Idiff>>. Ngoài ra, thời gian trở về sau lệnh cắt có thể đặt trong địa chỉ 1627 TRESET. Nó sẽ bảo đảm rằng lệnh cắt sẽ được duy trì trong khoảng thời gian đủ dài ngay cả khi thời gian cắt của các cuộn dây máy ngắt khác nhau. Tất cả đều là thời gian trễ thuần tuý không chứa thời gian làm việc vốn có của thiết bị. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 95 Đồ án tốt nghiệp Thời gian trễ bổ xung cho cấp Idiff> Giá trị đặt nhỏ nhất: 0,00 s Giá trị đặt lớn nhất: 60,00 s Và ∞ (không cắt với cấp Idiff>) Thời gian trễ bổ xung cho cấp Idiff>> Giá trị đặt nhỏ nhất: 0,00 s Giá trị đặt lớn nhất: 60,00 s Và ∞ (không cắt với cấp Idiff>>) Trễ thời gian trở về sau khi tín hiệu cắt đã hết Giá trị đặt nhỏ nhất: 0,00 s Giá trị đặt lớn nhất: 60,00 s 6) Cài đặt cho bảo vệ so lệch cho máy phát hoặc động cơ-Khối địa chỉ 17. Một điều kiện trước hết cho sự làm việc của bảo vệ so lệch máy phát hoặc động cơ là cấu hình DIFF PROT = EXIST trong địa chỉ 7816. Ngoài ra, đối tượng bảo vệ (địa chỉ 7801) phải là GENERATION/MOTOR. Trong các trường hợp khác, không có khối địa chỉ 17. Chức năng bảo vệ so lệch có thể đặt làm việc (ON) hoặc không làm việc (OFF) hoặc lệnh cắt của nó bị khoá trong lúc bảo vệ vẫn làm việc (BLOCK TRIP REL). Chỉnh định này được thực hiện trong địa chỉ 1701. Chú ý! Khi xuất xưởng, bảo vệ so lệch bị tắt (Off). Lý do là bảo vệ so lệch chỉ được phép làm việc nếu ít nhất tổ đấu dây và các hệ số điều chỉnh của máy biến áp được bảo vệ đã được đặt trước đó. Không có chỉnh định đúng Rơle có thể đưa ra các phản ứng không mong đợi (gồm cả lệnh cắt). Bắt đầu với khối” Bảo vệ so lệch cho máy phát hoặc động cơ”. Sinh viên thực hiện: Chu Quang Dũng Lớp TBĐ-ĐT2 K49. 96 Đồ án tốt nghiệp Bảo vệ so lêch máy phát hoặc động cơ Tắt hoặc Mở hoặc Làm việc nhưng rơle bị khóa. Các thông số của đặc tính cắt được đặt trong các địa chỉ 1703 đến 1708. Các giá trị số tương ứng với các giá trị đặt trước. Các số thể hiện các địa ch