Đồ án Xây dựng phương án cung cấp điện cho 1 khu vực gồm 1 đường dây kép và 1 trạm biến áp

PHẦN I XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO 1 KHU VỰC GỒM 1 ĐƯỜNG DÂY KÉP VÀ 1 TRẠM BIẾN ÁP Xây dựng phương án: Yêu cầu của phương án cung cấp điện: Xây dựng phương án cung cấp điện là 1 bước rất quan trọng trong qua trình thiết kế cung cấp điện, vì vậy cần nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu ban đầu. Một phương án cung cấp điện được coi là hợp lý nếu thỏa mãn các yêu cầu sau: Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của phụ tải. Thuận tiện trong việc lắp ráp, vận hành và sữa chữa. Chất lượng điện. Có tính an toàn cao, an toàn cho người vận hành, người sử dụng và an toàn cho chính các thiết bị điện và toàn bộ công trình. Từ các yêu cầu đó, kết hợp với đặc điểm của phụ tải, cấu trúc của lưới điện, công suất của phụ tải và của nguồn cung cấp ta vạch ra phương án cung cấp điện như sau: Sơ đồ cung cấp điện ~~ MBA MC TG 110KV ĐZ TG 35KV PT1 HT 60 Km PT2 Chọn máy biến áp, dây dẫn và các khí cụ điện cho mạng điện: Chọn máy biến áp. Vì phụ tải yêu cầu cần cấp điện liên tục nên ta dùng 2 MBA cho trạm biến áp, do đó máy biến áp được chọn theo điều kiện sau: Chọn máy biến áp điều áp dưới tải: Tra bảng phụ lục trong sách thiết kế nhà máy điện ta có các thông số kỹ thuật của MBA như trong bảng sau: Loại Sđm (MVA) UC (KV) UH (KV) (KW) PN (KW) UN% I0% 25 110 38,5 36 120 10,5 0,75 Từ các thông số trên của máy biến áp ta xác định được các tham số RB và XB theo công thức sau:(Tính cho mỗi máy) Chọn dây dẫn Chọn tiết diện dây dẫn. Ta chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế Jkt Nếu ta chọn dây AC và Tmax=5200h thì Jkt=1A/m2 Do đó: Ta chọn dây AC-95 có Icp=335(A); r0 = 0,33; x0 = 0,429 R = r0l = 0,3360 = 19,8 X = x0l = 0,42960 = 25,74 Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn khi sự cố Khi sự cố lộ kép bị đứt 1 dây thì dòng điện chạy trong mạch là lớn nhất. Ta kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn theo điều kiện sau: Trong đó: Isc : dòng điện lớn nhất lúc sự cố Icp : dòng điện cho phép chạy qua dây dẫn k : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ làm việc khác nhiệt độ tiêu chuẩn.( nếu chọn nhiệt độ môi trường là 350C thì k = 0,82) Ta có: Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng khi bị sự cố. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp. Tổn thất điện áp được tính theo công thức: Trong đó: Pi, Qi : là công suất tác dụng và công suất phản kháng truyền tải trên li ri, xi : là điện trở và điện kháng của đường dây đang xét n ; số lộ đường dây Các trị số tính được phải thỏa mãn điều kiện: Lúc bình thường : Lúc sự cố : Lúc bình thường: Lúc sự cố: Khi đứt 1 đường dây lúc đó tổn thất điện áp tăng gấp đôi lúc bình thường. Do đó: Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Bảng thông số của đường dây. Loại Icp (A) ro xo R X Isc (A) AC-95 335 0,33 0,429 19,8 25,74 157,4 3,76 7,52 Chọn máy cắt và dao cách ly Máy cắt được chọn theo điều kiện sau: Loại máy cắt Điện áp định mức : UđmMCUđmmạng Ổn định lực điện động: iôđđ > ixk Điều kiện cắt: IcắtMC Điều kiện chọn dao cách ly: Loại dao cách ly Điện áp định mức : UđmDCLUđmmạng Ổn định lực điện động: iôđđ > ixk Điều kiện cắt: IcắtDCL Tính dòng điện làm việc cưỡng bức phía cao áp MBA Dòng điện làm việc lúc bình thường Dòng điện làm việc lúc cưỡng bức Icb = 2.Ibt = 20,078 = 0,156(KA) Tính dòng điện làm việc cưỡng bức phía hạ áp MBA Dòng điện làm việc lúc bình thường Dòng điện làm việc lúc cưỡng bức Icb = 2.Ibt = 20,2472 = 0,4948(KA) Dòng điện do hệ thống cung cấp Bảng tổng hợp chọn MC và DCL Thông số tính Máy cắt Dao cách ly Uđm (KV) Icb (KA) Loại MC Uđm (KV) Iđm (KA) ICđm (KA) Iôđđ (KA) Loại DCL Uđm (KV) Iđm (KA) Iôđđ (KA) 110 0,156 BBY-110-40/2000 110 2 40 102 110 1 80 35 0,4948 BBY-35-40/2000 35 2 40 100 35 1 80 PHẦN 2 TÌM HIỂU BẢO VỆ QUÁ DÒNG, XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI THUẬT TOÁN, SƠ ĐỒ THỰC HIỆN. Nguyên lý làm việc: Là bảo vệ phản ứng theo dòng điện chạy qua phần tử được bảo vệ, và bảo vệ sẽ tác động khi dòng điện này vượt quá dòng chỉnh định (dòng khởi động). Ví dụ khảo sát tác động của các bảo vệ dòng điện cực đại đặt trong mạng hình tia có1 nguồn cung cấp (hình 2.1), các thiết bị bảo vệ được bố trí về phía nguồn cung cấp của tất cả các đường dây. Mỗi đường dây có 1 bảo vệ riêng để cắt hư hỏng trên chính nó và trên thanh góp của trạm ở cuối đường dây. Dòng khởi động của bảo vệ IKĐ, tức là dòng nhỏ nhất đi qua phần tử được bảo vệ mà có thể làm cho bảo vệ khởi động, cần phải lớn hơn dòng phụ tải cực đại của phần tử được bảo vệ để ngăn ngừa việc cắt phần tử khi không có hư hỏng. Có thể đảm bảo khả năng tác động chọn lọc của các bảo vệ bằng 2 phương pháp khác nhau về nguyên tắc: Phương pháp thứ nhất - bảo vệ được thực hiện có thời gian làm việc càng lớn khi bảo vệ càng đặt gần về phía nguồn cung cấp. Bảo vệ được thực hiện như vậy được gọi là BV dòng điện cực đại làm việc có thời gian. Phương pháp thứ hai - dựa vào tính chất: dòng ngắn mạch đi qua chỗ nối bảo vệ sẽ giảm xuống khi hư hỏng càng cách xa nguồn cung cấp. Dòng khởi động của bảo vệ IKĐ được chọn lớn hơn trị số lớn nhất của dòng trên đoạn được bảo vệ khi xảy ra ngắn mạch ở đoạn kề (cách xa nguồn hơn). Nhờ vậy bảo vệ có thể tác động chọn lọc không thời gian. Chúng được gọi là bảo vệ dòng điện cắt nhanh. Các bảo vệ dòng điện cực đại làm việc có thời gian chia làm hai loại tương ứng với đặc tính thời gian độc lập và đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn. Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập là loại bảo vệ có thời gian tác động không đổi, không phụ thuộc vào trị số của dòng điện qua bảo vệ. Thời gian tác động của bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn, phụ thuộc vào dòng điện qua bảo vệ khi bội số của dòng đó so với dòng IKĐ tương đối nhỏ và ít phụ thuộc hoặc không phụ thuộc khi bội số này lớn. Các bộ phận chính và sơ đồ nguyên lý. Có 2 bộ phận chính: Bộ phận khởi động: Rơle RI Bộ phận tạo thời gian: Rơle RT Sơ đồ thực hiện: Hình 2.2 Sơ đồ thực hiện của 51 khi ngắn mạch Hoạt động của sơ đồ khi ngắn mạch tại điểm N: Khi ngắn mạch tại điểm N thì dòng điện chạy qua bảo vệ là dòng điện ngắn mạch có trị số rất lớn. Dòng điện chạy qua rơle vượt quá giá trị khởi động của rơle. Rơle RI sẽ đóng tiếp điểm thường mở đưa điện đến cuộn RT, sau 1 khoảng thời gian tiếp điểm của RT đóng lại, và rơle tín hiệu đưa tín hiệu đi cắt máy cắt. Bảo vệ quá dòng tác động có thời gian (51) Bảo vệ quá dòng có thể làm việc theo đặc tính thời gian độc lập (đường 1) hoặc phụ thuộc (đường 2) hoặc hỗn hợp (đường 3;4). Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập không phụ thuộc vào trị số dòng ngắn mạch hay vị trí ngắn mạch, còn đối với bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thì thời gian tác động tỉ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ, dòng ngắn mạch càng lớn thì thời gian tác động càng bé. Hình 2.3 Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng độc lập (1), phụ thuộc (2) và hỗn hợp (3, 4) Dòng khởi động của BV Theo nguyên tắc tác động, dòng khởi động IKĐ của bảo vệ phải lớn hơn dòng điện phụ tải cực đại (Ilvmax) qua chổ đặt bảo vệ, để bảo vệ không tác động cắt máy cắt trong trường hợp phụ tải cực đại. Tuy nhiên trong thực tế còn có các yêu cầu. Bảo vệ phía trước (gần nguồn) không được tác động sau khi bảo vệ 2 cắt 2MC (lúc này có dòng điện mở máy lớn chạy qua nhưng yêu cầu bảo vệ 1 không được tác động, nghĩa là yêu cầu bảo vệ 1 phải trở về). Để bảo vệ 1 trở về đối với Imm , nghĩa là: Imm Imm Ta có (2-1) Sai số của dòng trở về của bảo vệ và các tính toán không chính xác được kể đến bởi hệ số an toàn kat > 1 (vào khoảng 1,1 ÷1,2). Từ điều kiện đảm bảo sự trở về của bảo vệ có thể viết : (2-2) Tỉ số giữa dòng trở về của rơle (hoặc của bảo vệ) đối với dòng khởi động của rơle (hoặc của bảo vệ) gọi là hệ số trở về ktv. (2-3) Như vậy dòng điện khởi động của bảo vệ là: (2-4) Các rơle lí tưởng có hệ số trở về ktv = 1; thực tế luôn luôn có ktv < 1. Dòng khởi động IKĐR của rơle khác với dòng khởi động IKĐB của bảo vệ do hệ số biến đổi nI của BI và sơ đồ nối dây giữa các rơle dòng và BI. Trong một số sơ đồ nối rơle, dòng đi vào rơle không bằng dòng thứ cấp của các BI. Ví dụ như khi nối rơle vào hiệu dòng 2 pha, dòng vào rơle IR(3) trong tình trạng đối xứng bằng lần dòng thứ cấp IT(3) của BI. Sự khác biệt của dòng trong rơle trong tình trạng đối xứng và dòng thứ cấp BI được đặc trưng bằng hệ số sơ đồ: (2-5) Đối với sơ đồ sao hoàn toàn hoặc sao khuyết thì Ksđ(3) =1, còn sơ đồ số 8 thì Ksđ(3) = . Kể đến hệ sơ đồ, có thể viết: (2-6) Vậy dòng điện khởi động của rơle là: (2-7) Thời gian làm việc của bảo vệ: Hình 2.4 Các dạng đặc tính thời gian của bảo vệ dòng cực đại 1- độc lập; 2- phụ thuộc Bảo vệ 51 có 2 dạng đặc tính thời gian làm việc: Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập. Bảo vệ có đặc tính thời gian phu thuộc có giới hạn Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập: Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập (hình 2.4) được chọn theo nguyên tắc bậc thang (từng cấp) , bảo vệ đoạn sau (theo hướng về phía nguồn) chọn thời gian làm việc phải lớn hơn thời gian làm việc cực đại của các bảo vệ phân đoạn trước 1 khoảng thời gian ∆t. Ưu điểm của dạng bảo vệ này là cách tính toán và cài đặt của bảo vệ khá đơn giản và dễ áp dụng. Thời gian đặt của các bảo vệ phải được phối hợp với nhau sao cho có thể cắt ngắn mạch một cách nhanh nhất mà vẫn đảm bảo được tính chọn lọc của các bảo vệ Hiện nay thường dùng 3 phương pháp phối hợp giữa các bảo vệ quá dòng liền kề là phương pháp theo thời gian, theo dòng điện và phương pháp hỗn hợp giữa thời gian và dòng điện. a.1. Phối hợp các bảo vệ theo thời gian Đây là phương pháp phổ biến nhất thường được đề cập trong các tài liệu bảo vệ rơle hiện hành. Nguyên tắc phối hợp này là nguyên tắc bậc thang, nghĩa là chọn thời gian của bảo vệ sao cho lớn hơn một khoảng thời gian an toàn Δt so với thời gian tác động lớn nhất của cấp bảo vệ liền kề trước nó (tính từ phía phụ tải về nguồn). tn = t(n-1)max + Δt (2-8) Trong đó: tn: thời gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét. t(n-1)max: thời gian tác động cực đại của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng trước nó (thứ n) Δt: bậc chọn lọc về thời gian được xác định bởi công thức: Δt = ER .10-2.[t(n-1)max + tn ] + tMC(n-1) + tdp ≈ 2.10-2.ER .t(n-1)max + t MC (n-1) + t qt + tdp Với: ER: sai số thời gian tương đối của chức năng quá dòng cấp đang xét (có thể gây tác động sớm hơn) và cấp bảo vệ trước (kéo dài thời gian tác động của bảo vệ), đối với rơle số thường ER = ( 3 ÷ 5)% tuỳ từng rơle. tMC (n-1): thời gian cắt của máy cắt cấp bảo vệ trước, thường có giá trị lấy bằng (0,1 ÷ 0,2) sec đối với MC không khí, (0,06 ÷ 0,08) sec với MC chân không và (0,04 ÷ 0,05) sec với MC khí SF6. -tqt: thời gian sai số do quán tính khiến cho rơle vẫn ở trạng thái tác động mặc dù ngắn mạch đã bị cắt, với rơle số tqt thường nhỏ hơn 0,05 sec. tdp: thời gian dự phòng. Xét sơ đồ mạng như hình 2.5, việc chọn thời gian làm việc của các bảo vệ được bắt đầu từ bảo vệ của đoạn đường dây xa nguồn cung cấp nhất, tức là từ các bảo vệ 1’ và 1” ở trạm C. Giả thiết thời gian làm việc của các bảo vệ này đã biết, tương ứng là t1’ và t1”. Thông thường người ta cho sẵn thời gian làm việc của bảo vệ trên các nhánh có mũi tên t1”, t2”. Nhiệm vụ xác định thời gian làm việc của các bảo vệ còn lại. Nguyên tắc tính từ bảo vệ xa nguồn đến gần nguồn. t2’= max (t1”, t1’) + ∆t. t3 = max (t2’, t2”) + ∆t Nếu ∆t = 0 thì khi ngắn mạch ở bất cứ phân đoạn nào thì tất cả các rơle đều tác động đưa tín hiệu đi cắt tất cả các máy cắt. a.2 Phối hợp các bảo vệ theo dòng điện. Thông thường ngắn mạch càng gần nguồn thì dòng ngắn mạch càng lớn và dòng ngắn mạch này sẽ giảm dần khi vị trí điểm ngắn mạch càng xa nguồn. Yêu cầu đặt ra ở đây là phải phối hợp các bảo vệ tác động theo dòng ngắn mạch sao cho rơle ở gần điểm ngắn mạch nhất sẽ tác động cắt máy cắt mà thời gian tác động giữa các bảo vệ vẫn chọn theo đặc tính thời gian độc lập. Nhược điểm của phương pháp này là cần phải biết công suất ngắn mạch của nguồn và tổng trở ĐZ giữa hai đầu ĐZ đặt rơle mà ta cần phải phối hợp để đảm bảo tính chọn lọc, độ chính xác của bảo vệ có thể sẽ không đảm bảo đối với các ĐZ gần nguồn có công suất ngắn mạch biến động mạnh hoặc ngắn mạch qua tổng trở có giá trị lớn. Do những nhược điểm trên mà phương pháp phối hợp theo dòng điện thường sử dụng để bảo vệ các ĐZ có công suất nguồn ít biến động và cho một dạng ngắn mạch. Phương pháp này tính theo dòng ngắn mạch pha và lựa chọn giá trị đặt của bảo vệ sao cho rơle ở gần điểm sự cố nhất sẽ tác động. Giả sử xét ngắn mạch 3 pha N(3) tại điểm N2 trên hình 4.3, giá trị dòng ngắn mạch tại N2 được xác định theo công thức: (2-9) Trong đó: Unguồn: điện áp dây của nguồn. c: hệ số thay đổi điện áp nguồn, có thể lấy c = 1,1. Znguồn: tổng trở nguồn, được xác định bằng: (2-10) Với SNM là công suất ngắn mạch của nguồn. Hình 2.6 Đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng trong lưới điện hình tia cho trường hợp phối hợp theo dòng điện Chúng ta nhận thấy các dòng ngắn mạch phía sau điểm N2 (tính về phía tải) sẽ có giá trị nhỏ hơn IN2(bỏ qua trường hợp ngắn mạch qua một tổng trở lớn) do đó giá trị đặt của dòng điện cho bảo vệ đặt tại A có thể chọn lớn hơn dòng IN2. Trong trường hợp tổng quát, giá trị của dòng điện ở cấp thứ n (tính về phía phụ tải) chọn theo phương pháp phối hợp dòng điện sẽ được tính theo công thức: (2-11) Trong đó: tổng trở ĐZ tính từ nguồn đến cấp bảo vệ thứ (n -1). m: số cấp bảo vệ của toàn ĐZ. Kat = (1,1 ÷ 1,3): hệ số an toàn để đảm bảo không cắt nhầm khi có ngắn mạch ngoài do sai số tính dòng ngắn mạch (kể đến đường cong sai số 10% của BI và 20% do tổng trở nguồn bị biến động). Chúng ta thấy do có hệ số an toàn Kat > 1 nên bảo vệ sẽ tồn tại vùng chết khi xảy ra ngắn mạch tại các thanh góp. Ưu điểm của phương pháp này là ngắn mạch càng gần nguồn thì thời gian cắt ngắn mạch càng nhỏ Bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn Khi chọn thời gian làm việc của các bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn có thể có 2 yêu cầu khác nhau do giá trị của bội số dòng ngắn mạch ở cuối đoạn được bảo vệ so với dòng khởi động : Khi bội số dòng lớn, bảo vệ làm việc ở phần độc lập của đặc tính thời gian: lúc ấy thời gian làm việc của các bảo vệ được chọn giống như đối với bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập. Khi bội số dòng nhỏ, bảo vệ làm việc ở phần phụ thuộc của đặc tính thời gian: trong trường hợp này, sau khi phối hợp thời gian làm việc của các bảo vệ kề nhau có thể giảm được thời gian cắt ngắn mạch. Hình 2.7 : Phối hợp các đặc tính của bảo vệ dòng cực đại có đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn. N : Điểm ngắn mạch tính toán Xét sơ đồ mạng hình 2.7, đặc tính thời gian của bảo vệ thứ n trên đoạn AB được lựa chọn thế nào để nó có thời gian làm việc là tn lớn hơn thời gian t(n-1)max của bảo vệ thứ (n-1) trên đoạn BC một bậc ∆t khi ngắn mạch ở điểm tính toán - đầu đoạn kề BC - gây nên dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất có thể có I’N max. Từ thời gian làm việc tìm được khi ngắn mạch ở điểm tính toán có thể tiến hành chỉnh định bảo vệ và tính được thời gian làm việc đối với những vị trí và dòng ngắn mạch khác. Hình 2.8 : Phối hợp đặc tính thời gian làm việc phụ thuộc có giới hạn của các bảo vệ dòng cực đại trong hệ tọa độ dòng - thời gian. Ngắn mạch càng gần nguồn dòng ngắn mạch càng tăng, vì vậy khi ngắn mạch gần thanh góp trạm A thời gian làm việc của bảo vệ đường dây AB giảm xuống và trong một số trường hợp có thể nhỏ hơn so với thời gian làm việc của bảo vệ đường dây BC. Khi lựa chọn các đặc tính thời gian phụ thuộc thường người ta tiến hành vẽ chúng trong hệ tọa độ vuông góc (hình 2.8), trục hoành biểu diễn dòng trên đường dây tính đổi về cùng một cấp điện áp của hệ thống được bảo vệ, còn trục tung là thời gian. Dùng bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc có thể giảm thấp dòng khởi động so với bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập vi hệ số mở máy kmm có thể giảm nhỏ hơn. Điều này giải thích như sau: sau khi cắt ngắn mạch, dòng Imm đi qua các đường dây không hư hỏng sẽ giảm xuống rất nhanh và bảo vệ sẽ không kịp tác động vì thời gian làm việc tương ứng với trị số của dòng Imm (thường gần bằng IKĐ của bảo vệ) là tương đối lớn. Nhược điểm của bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc là : Thời gian cắt ngắn mạch tăng lên khi dòng ngắn mạch gần bằng dòng khởi động (ví dụ, khi ngắn mạch qua điện trở quá độ lớn hoặc ngắn mạch trong tình trạng làm việc cực tiểu hệ thống). Đôi khi sự phôi hợp các đặc tính thời gian tương đối phức tạp. Bậc chọn lọc về thời gian: Bậc chọn lọc về thời gian ∆t trong biểu thức (2-8) xác định hiệu thời gian làm việc của các bảo vệ ở 2 đoạn kề nhau ∆t = tn - t(n-1)max. Khi chọn ∆t cần xét đến những yêu cầu sau : ∆t cần phải bé nhất để giảm thời gian làm việc của các bảo vệ gần nguồn. ∆t cần phải thế nào để hư hỏng ở đoạn thứ (n-1) được cắt ra trước khi bảo vệ của đoạn thứ n (gần nguồn hơn) tác động. ∆t của bảo vệ đoạn thứ n cần phải bao gồm những thành phần sau : Thời gian cắt tMC(n - 1) của máy cắt đoạn thứ (n-1). Tổng giá trị tuyệt đối của sai số dương max tss(n-1) của bảo vệ đoạn thứ n và của sai số âm max tssn của bảo vệ đọan thứ n (có thể bảo vệ thứ n tác động sớm) Thời gian sai số do quán tính tqtn của bảo vệ đoạn thứ n. Thời gian dự trữ tdt. Tóm lại: ∆t = tMC(n - 1) + tss(n - 1) + tssn + tqtn + tdt (2-12) Thường ∆t vào khoảng 0,25 - 0,6sec. Độ nhạy của bảo vệ: Bảo vệ rơle cần phải đủ độ nhạy đối với những hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường có thể xuất hiện ở những phần tử được bảo vệ trong hệ thống điện. Thường độ nhạy được đặc trưng bằng hệ số nhạy Kn. Đối với các bảo vệ làm việc theo các đại lượng tăng khi ngắn mạch (ví dụ, theo dòng), hệ số độ nhạy được xác định bằng tỷ số giữa đại lượng tác động tối thiểu (tức dòng ngắn mạch bé nhất) khi ngắn mạch trực tiếp ở cuối vùng bảo vệ và đại lượng đặt (tức dòng khởi động). Hay nói 1 cách rõ hơn độ nhạy được tính bằng tỷ số giữa dòng điện ngắn mạch bé nhất khi ngắn mạch trực tiếp trong vùng bảo vệ và dòng điện khởi động của bảo vệ (IKĐB). (2-13) Khi bảo vệ làm nhiệm vụ bảo vệ chính thì độ nhạy yêu cầu Kn 1,5 Khi bảo vệ làm nhiệm vụ bảo vệ dự trữ thì độ nhạy yêu cầu Kn 1,2 Đánh giá bảo vệ dòng cực đại làm việc có thời gian: Tính chọn lọc: Bảo vệ dòng cực đại chỉ đảm bảo được tính chọn lọc trong các mạng hình tia có một nguồn cung cấp bằng cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc bậc thang tăng dần theo hướng từ xa đến gần nguồn. Khi có 2 nguồn cung cấp, yêu cầu chọn lọckhông được thỏa mãn cho dù máy cắt và bảo vệ được đặt ở cả 2 phía của đường dây. Tác động nhanh: Càng gần nguồn thời gian làm việc của bảo vệ càng lớn. Ở các đoạn gần nguồn cần phải cắt nhanh ngắn mạch để đảm bảo sự làm việc liên tục của phần còn lại của hệ thống điện, trong khi đó thời gian tác động của các bảo vệ ở các đoạn này lại lớn nhất. Thời gian tác động chọn theo nguyên tắc bậc thang có thể vượt quá giới hạn cho phép. Độ nhạy: Độ nhạy của bảo vệ bị hạn chế do phải chọn dòng khởi động lớn hơn dòng làm việc cực đại Ilv max có kể đến hệ số mở máy kmm của các động cơ. Khi ngắn mạch trực tiếp ở cuối đường dây được bảo vệ, độ nhạy yêu cầu là ≥ 1,5 (khi làm nhiệm vụ bảo vệ chính). Độ nhạy như vậy trong nhiều trường hợp được đảm bảo. Tuy nhiên khi công suất nguồn thay đổi nhiều, cũng như khi bảo vệ làm nhiệm vụ dự trữ trong trường hợp ngắn mạch ở đoạn kề , độ nhạy có thể không đạt yêu cầu. Độ nhạy yêu cầu của bảo vệ khi làm nhiệm vụ dự trữ là ≥ 1,2. Tính đảm bảo: Theo nguyên tắc tác động, cách thực hiện sơ đồ, số lượng tiếp điểm trong mạch thao tác và loại rơle sử dụng , bảo vệ dòng cực đại được xem là loại bảo vệ đơn giản nhất và làm việc khá đảm bảo. Do những phân tích trên, bảo vệ dòng cực đại được áp dụng rộng rãi trong các mạng phân phối hình tia điện áp từ 35KV trở xuống có một nguồn cung cấp nếu thời gian làm việc của nó nằm trong giới hạn cho phép. Đối với các đường dây có đặt kháng điện ở đầu đường dây, có thể áp dụng bảo vệ dòng cực đại được vì khi ngắn mạch dòng không lớn lắm, điện áp dư trên thanh góp còn khá cao nên bảo vệ có thể làm việc với một thời gian tương đối lớn vẫn không ảnh hưởng nhiều đến tình trạng làm việc chung của hệ thống điện. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50): Chúng ta nhận thấy rằng đối với bảo vệ quá dòng thông thường càng gần nguồn thời gian cắt ngắn mạch càng lớn, thực tế cho thấy ngắn mạch gần nguồn thường thì mức độ nguy hiểm cao hơn và cần loại trừ càng nhanh càng tốt. Để bảo vệ các ĐZ trong trường hợp này người ta dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50), bảo vệ cắt nhanh có khả năng làm việc chọn lọc trong lưới có cấu hình bất kì với một nguồn (hình 4.8) hay nhiều nguồn (hình 4.9) cung cấp. Ưu điểm của nó là có thể cách ly nhanh sự cố với công suất ngắn mạch lớn ở gần nguồn. Tuy nhiên vùng bảo vệ không bao trùm được hoàn toàn ĐZ cần bảo vệ, đây chính là nhược điểm lớn nhất của loại bảo vệ này. Để đảm bảo tính chọn lọc, giá trị đặt của bảo vệ quá dòng cắt nhanh phải được chọn sao cho lớn hơn dòng ngắn mạch cực đại (ở đây là dòng ngắn mạch 3 pha trực tiếp) đi qua chỗ đặt rơle khi có ngắn mạch ở ngoài vùng bảo vệ. Sau đây chúng ta sẽ đi tính toán giá trị đặt của bảo vệ cho một số mạng điện thường gặp. Nguyên tắc làm việc: Bảo vệ dòng cắt nhanh (BVCN) là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng khởi động lớn hơn dòng ngắn mạch lớn nhất qua chổ đặt bảo vệ khi hư hỏng ở ngoài phần tử được bảo vệ, BVCN thường làm việc không thời gian hoặc có thời gian rất bé để nâng cao nhạy và mở rộng vùng BV. Mạng điện hình tia một nguồn cung cấp: Hình 2.9 : Đồ thị tính toán bảo vệ dòng cắt nhanh không thời gian đối với đường dây có nguồn cung cấp một phía Xét sơ đồ mạng trên hình 2.9, BVCN đặt tại đầu đường dây AB về phía trạm A. Để bảo vệ không khởi động khi ngắn mạch ngoài (trên các phần tử nối vào thanh góp trạm B), dòng điện khởi động IKĐ của bảo vệ cần chọn lớn hơn dòng điện lớn nhất đi qua đoạn AB khi ngắn mạch ngoài. Điểm ngắn mạch tính toán là N nằm gần thanh góp trạm B phía sau máy cắt. IKĐ = kat. INngmax (2-14) Trong đó: INngmax: Là dòng ngắn mạch lớn nhất khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ (thường là dòng N(3) ) kat: hệ số an toàn; xét tới ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ, việc tính toán không chính xác dòng ngắn mạch và sai số của rơle. Thường kat= 1,2 ÷1,3. Không kể đến ktv vì khi ngắn mạch ngoài bảo vệ không khởi động. ĐZ có hai nguồn cung cấp: Hình 2.10: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh ĐZ có hai nguồn cung cấp Xét ĐZ có hai nguồn cung cấp như hình 2.10, để đảm bảo cho bảo vệ 1 (đặt tại thanh góp A) và bảo vệ 2 (đặt tại thanh góp B) tác động đúng thì giá trị dòng điện khởi động của hai bảo vệ này ( IKĐ50A, IKĐ50B) phải được chọn theo điều kiện: IKĐ50A=IKĐ50B=Kat.Max{INngoàimaxA;INngoàimaxB } Trong đó: INngoàimaxA: giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất khi ngắn mạch 3 pha trực tiếp tại thanh góp B do nguồn HT1 cung cấp. INngoàimaxB: giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất khi ngắn mạch 3 pha trực tiếp tại thanh góp A do nguồn HT2 cung cấp. Hình 2.11: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh có hướng ĐZ có hai nguồn cung cấp Nhược điểm của cách chọn dòng điện đặt trong trường hợp này là khi có sự chênh lệch công suất khá lớn giữa hai nguồn A và B thì vùng tác động của bảo vệ đặt ở nguồn có công suất bé hơn sẽ bị thu hẹp lại rất bé thậm chí có thể tiến tới 0. Để khắc phục người ta có thể sử dụng rơle dòng cắt nhanh có hướng đặt ở phía nguồn có công suất bé hơn (hình 2.11). Khi đó chúng ta có thể chọn giá trị dòng điện đặt của bảo vệ quá dòng cắt nhanh như sau: (2-15) Từ hình 2.11 chúng ta thấy chiều dài vùng cắt nhanh của bảo vệ đặt tại thanh góp B đã được mở rộng ra rất nhiều. Bảo vệ cắt nhanh là bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối nghĩa là nó chỉ tác động khi xảy ra ngắn mạch trong vùng mà nó bảo vệ nên khi tính toán giá trị dòng điện khởi động, trong biểu thức không có mặt của hệ số trở về Ktv. Về lý thuyết, thời gian tác động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh có thể bằng 0 sec. Tuy nhiên trên thực tế để ngăn chặn bảo vệ có thể làm việc sai khi có sét đánh vào ĐZ gây ngắn mạch tạm thời do van chống sét hoạt động hoặc khi đong MBA không tải (dòng từ hoá không tải của MBA có thể vượt quá trị số đặt của bảo vệ cắt nhanh) hoặc trong các chế độ nhiễu loạn thành phần sóng hài khác với sóng hài có tần số 50Hz lớn, thông thường người ta cho bảo vệ làm việc với thời gian trễ khoảng (0,05 ÷ 0,08) sec đối với rơle cơ và (0,03 ÷ 0,05) sec với rơle số. Do vùng tác động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh không bao trùm được hoàn toàn ĐZ cần bảo vệ nên nó không thể làm bảo vệ chính hoặc bảo vệ duy nhất. Trong một số trường hợp, ví dụ trong mạng hình tia cung cấp cho một MBA (hình 2.12a) làm việc hợp bộ (ĐZ-MBA), có thể dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh để bảo vệ toàn bộ chiều dài ĐZ nếu ta cho nó tác động khi có sự cố bên trong MBA. Dòng điện đặt của bảo vệ được chọn theo dòng ngắn mạch ba pha cực đại khi ngắn mạch sau MBA (hình 2.12a). Đối với rơle quá dòng cắt nhanh số có tích hợp cả chức năng của bảo vệ quá dòng thông thường (khi đó người ta gọi chức năng cắt nhanh là ngưỡng cao còn chức năng quá dòng thông thường là ngưỡng thấp) nên có thể phối hợp hai chức năng này để bảo vệ cho ĐZ như hình 2.12b Hình 2.12: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh cho sơ đồ hợp bộ ĐZ-MBA (a) và kết hợp với chức năng bảo vệ quá dòng thông thường theo thời gian phụ thuộc (b) trong rơle số Trên thực tế bảo vệ quá dòng cắt nhanh có thể kết hợp với các thiết bị tự động đóng lặp lại TĐL để vừa có thể cắt nhanh sự cố vừa tăng khả năng tự động hoá trong hệ thống điện, đảm bảo yêu cầu cung cấp điện. Một nhược điểm cơ bản khác của bảo vệ quá dòng cắt nhanh là nó không áp dụng được nếu dòng sự cố qua bảo vệ khi có ngắn mạch ở đầu ĐZ phía nguồn (ví dụ nguồn HT1 trên hình 2.10 trong chế độ cực tiểu nhỏ hơn dòng sự cố khi ngắn mạch ở cuối ĐZ trong chế độ cực đại, nghĩa là: Khi đó ta có: (2-16) Điều này có nghĩa là bảo vệ không áp dụng được nếu tỷ số dòng ngắn mạch khi có sự cố ở hai đầu ĐZ trong chế độ cực đại nhỏ hơn tỷ số dòng ở đầu xa nguồn trong chế độ cực đại (ứng với Znguồn max) và chế độ cực tiểu, tức là: Như vậy, khi nguồn điện hệ thống biến động mạnh hay có dao động điện lớn trong hệ thống do ngắn mạch ngoài, bảo vệ quá dòng cắt nhanh hoặc sẽ không thể tác động hoặc sẽ tác động không chọn lọc tuỳ theo giá trị cài đặt của nó trong chế độ làm việc nào. Trong trường hợp ĐZ quá ngắn, nếu giá trị dòng điện khởi động IKĐ 50 theo công thức (2-15) lớn hơn dòng ngắn mạch cực đại trong ĐZ, tức là: Với là dòng ngắn mạch cực đại tại N1 do nguồn HT1 cung cấp khi có ngắn mạch ba pha trên thanh góp A. Khi đó chức năng quá dòng cắt nhanh sẽ không bảo vệ được ĐZ. Như vậy khi sử dụng cấp cắt nhanh cần kiểm tra điều kiện (2-16), nếu không thoả mãn điều kiện trên thì chỉ nên đặt cấp quá dòng ngưỡng thấp (quá dòng thông thường) với đặc tính thời gian phụ thuộc. Việc áp dụng các công thức trên còn phụ thuộc vào ĐZ được cung cấp từ một hay hai nguồn và bảo vệ thuộc loại có hướng hay vô hướng. Nếu giữa hai nguồn cung cấp (hình 2.10) ngoài ĐZ liên lạc chính còn có ĐZ liên lạc phụ khác (mạch vòng) thì sau khi bảo vệ một đầu đã tác động cắt máy cắt, dòng ngắn mạch qua bảo vệ ở đầu còn lại có thể tăng lên và bảo vệ sẽ tác động, nghĩa là vùng tác động của bảo vệ cắt nhanh ở đầu này có thể được mở rộng ra (hiện tượng khởi động không đồng thời). Vùng tác động: Khi hư hỏng càng gần thanh góp trạm A thì dòng điện ngắn mạch sẽ càng tăng theo đường cong 1 (hình 2.9). Vùng bảo vệ cắt nhanh lCN được xác định bằng hoành độ của giao điểm giữa đường cong 1 và đường thẳng 2 (đường thẳng 2 biểu diễn dòng điện khởi động IKĐ). Vùng l(3)CN chỉ chiếm một phần chiều dài của đường dây được bảo vệ. Dòng ngắn mạch không đối xứng thường nhỏ hơn dòng khi ngắn mạch 3 pha. Vì vậy, đường cong IN (đường cong 3) đối với các dạng ngắn mạch không đối xứng trong tình trạng cực tiểu của hệ thống có thể nằm rất thấp so với đường cong 1; vùng bảo vệ lCN < l(3)CN, trong một số trường hợp lCN có thể giảm đến 0. Vùng tác động của bảo vệ cắt nhanh chỉ là 1 phần đường dây, điều này có nghĩa vùng tác động bé hơn vùng bảo vệ. Vì ngắn mạch ở đoạn kề bảo vệ cắt nhanh không tác động nên bảo vệ này có tính chọn lọc tuyệt đối. Bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp: Là bảo vệ quá dòng 51 có thêm bộ phận kiểm tra áp. Do đó nó có 3 bộ phận chính: Bộ phận khởi động (RI) Bộ phận kiểm tra áp (RU<) Bộ phận tạo thời gian (RT) Bảo vệ quá dòng 51 đưa tín hiệu đi cắt máy cắt khi dòng qua bảo vệ lớn hơn IKĐB, nghĩa là cả khi ngắn mạch lẫn khi quá tải. Nhưng yêu cầu đối với bảo vệ chỉ cắt máy cắt khi xảy ra ngắn mạch. Điều nà chứng tỏ 51 không phân biệt được 2 trạng thái ngắn mạch và quá tải. Do đó ta cần sử dụng bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp. Bảo vệ này làm việc dựa trên sự khác nhau về điện áp giữa 2 tình trạng ngắn mạch và quá tải. Hình 2.13 Sơ đồ khối bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp Để nâng cao độ nhạy của bảo vệ quá dòng có thời gian đồng thời đảm bảo cho bảo vệ có thể phân biệt được ngắn mạch và quá tải người ta thêm vào bảo vệ bộ phận khoá điện áp thấp (hình 2.13). Bộ phận khoá điện áp sử dụng rơle điện áp giảm 27 sẽ phối hợp với bộ phận quá dòng 51 theo lôgic “VÀ”. Khi có ngắn mạch, dòng điện chạy qua chỗ đặt bảo vệ tăng cao đồng thời điện áp tại thanh góp bị giảm thấp làm cho đầu ra của bộ tổng hợp “VÀ” có tín hiệu, bảo vệ sẽ tác động. Còn khi quá tải, dòng điện chạy qua đối tượng được bảo vệ có thể giá trị tác động của rơle tuy nhiên giá trị điện áp tại thanh góp đặt bảo vệ giảm không lớn do đó rơle điện áp giảm 27 không tác động, bảo vệ sẽ không tác động. Như vậy khi dùng bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp, dòng điện khởi động cho bảo vệ được xác định theo công thức: (2-17) Khi đó độ nhạy của bảo vệ sẽ tăng lên vì trong công thức tính IKĐB không còn kmm. Điện áp khởi động của bộ khoá điện áp thấp UKĐR< chọn theo điều kiện: (2-18) Trong đó: Ulvmin : điện áp làm việc tối thiểu cho phép tại chỗ đặt bảo vệ UNmax: điện áp dư lớn nhất tại chỗ đặt bảo vệ khi có ngắn mạch ở cuối vùng bảo vệ của bảo vệ quá dòng. nU: tỷ số biến đổi của máy biến điện áp BU. Thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp chọn như đối với bảo vệ quá dòng thông thường. * Sơ đồ thực hiện của bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp: Khi ngắn mạch lúc đó dòng điện qua bảo vệ là dòng ngắn mạch rất lớn, dòng vào rơle vượt quá giá trị khởi động của RI, RI đóng tiếp điểm. Vì ngắn mạch nên điện áp tại thanh góp bị giảm thấp, tiếp điểm RU< kín, dương nguồn qua RU< làm cho cuộn dây RT có điện và sau 1 khoảng thời gian rơle RT đóng tiếp điểm và đưa tín hiệu đi cắt máy cắt. Khi quá tải dòng điện qua bảo vệ lớn, dòng qua RI vượt quá dòng khởi động của RI cho nên rơle RI đóng tiếp điểm, điện áp tại thanh góp đặt bảo vệ giảm rất ít, tiếp điểm RU< hở nên RT không có điện và không đưa tín hiệu đi cắt máy cắt. PHẦN III TÌM HIỂU RƠLE QUÁ DÒNG SỐ SEL-551 Tổng quan về role SEL-551 Khái quát chung Mặt trước panel của SEL-551 Bố trí của phần cứng: Mặt sau panel của SEL-551: khối đầu cực hoặc đầu cắm bộ kết nối. Tiếp điểm đầu ra bộ ngắt dòng điện cao: 10A cho L/R=40ms tại 125Vdc. Cổng giao tiếp ( cuộn dây 4 ) của EIA232 hoặc EIA485. Vị trí phần cứng của SEL-551 Những đặc tính kỹ thuật Dòng điện xoay chiều đầu vào 5A (định mức ) : 15A liên tục, tuyến tính 100A đối xứng, Tải trọng: 0.06VA ở 1A, 0.8VA ở 3A. 1A (định mức ) : 3A liên tục, tuyến tính : 20A đối xứng, Tải trọng : 0.06VA ở 1A, 0.18VA ở 3A. Hệ thống tần số: 60/50Hz và sự quay các pha ABC/ACB tùy theo sự cài đặt của người sử dụng. Tiếp điểm đầu ra Khối tiếp điểm Liên tục 6A, 270Vac/360Vdc tùy theo cấp độ bảo vệ khác nhau. Thời gian tác động/thời gian trở về : < 5ms. Khả năng cắt (L/R=40ms): 24V 0.75A 10.000 vòng 48V 0.50A 10.000 vòng 125V 0.30A 10.000 vòng 250V 0.20A 10.000 vòng Khả năng tuần hoàn (L/R=40ms): 24V 0.75A 2.5 chu kỳ/s 48V 0.50A 2.5 chu kỳ/s 125V 0.30A 2.5 chu kỳ/s 250V 0.20A 2.5 chu kỳ/s Đầu cắm bộ nối (ngắt dòng điện cao) Liên tục 6A, 330Vdc tùy theo cấp độ bảo vệ khác nhau. Thời gian tác động : <5ms. Thời gian trở về : <8ms. Khả năng cắt 10A 10,000 vòng 24,48,và 125V ( L/R=40ms ) 250V ( L/R=20ms ) Khả năng tuần hoàn 10A 4 chu kỳ/s, cho phép 2phút ngừng hoạt động để xả nhiệt. 24,48,125V ( L/R=40ms ) 250V ( L/R=20ms) Các đầu vào quang định mức Loại đầu vào này phụ thuộc vào thứ tự lựa chọn của rơle. Đầu vào cảm biến mức khác với đầu vào jum đã đặt.Với hiệu điện thế nguồn theo danh định thì mỗi đầu vào vẽ được dòng điện xấp xỉ 4A. Khối đầu cực Kiểu đầu cực của Sel 551 có thể là thứ tự theo đầu vào quang ở hiệu điện thế jum đã đặt hoặc đầu vào quang cảm biến mức. Hiệu điện thế jum điều khiển: tất cả các đầu vào được lập trình độc lập với nhau để hoạt động tại bất kỳ mức hiệu điện thế danh định cho phép. 24Vdc: trong khoảng 15-30Vdc; 48Vdc: trong khoảng 30-60Vdc; 125Vdc: trong khoảng 80-150Vdc; 250Vdc: trong khoảng 150-300Vdc; Cảm biến mức: tất cả đầu vào được lập trình theo người sử dụng với một giá trị hiệu điện thế cố định nên không thể thay đổi : 48Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 28.8Vdc; 125Vdc: trong khoảng 105-150Vdc; cắt khi thấp hơn 75Vdc; 220Vdc: trong khoảng 176-264Vdc; cắt khi thấp hơn 132Vdc; 250Vdc: trong khoảng 200-300Vdc; cắt khi thấp hơn 150Vdc; Đầu cắm bộ nối: Tiêu chuẩn ( cảm biến mức 0 ): 24Vdc: trong khoảng 15-30Vdc; Cảm biến mức Các kiểu đầu cắm được trang bị với cảm biến mức đầu vào cố định. Tất cả những đầu vào này được lập trình theo mục đích sử dụng. 48Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 28.8Vdc; 125Vdc: trong khoảng 105-150Vdc; cắt khi thấp hơn 75Vdc; 250Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 150Vdc; Công suất nguồn định mức Định mức 125/250Vdc hoặc Vac Phạm vi 85-350Vdc hoặc 85-264Vac Sự gián đoạn 100ms@125Vdc Độ nhấp nhô 100% Tải trọng < 5W Định mức 48/125Vdc hoặc Vac Phạm vi 36-200Vdc hoặc 85-140Vac Sự gián đoạn 100ms@125Vdc Độ nhấp nhô 5% Tải trọng < 5.5W Định mức 24Vdc Phạm vi 16-36Vdc phân cực phụ thuộc Sự gián đoạn 25ms@36Vdc Độ nhấp nhô 5% Tải trọng < 5.5W Phần tử quá dòng Tức thời Quá dòng có thời gian Pha 50P1 ÷ 50P6 51P1T,52P2T Pha đơn 50A,50B,50C Trung tính chạm đất* 50N1,50N2 51N1T Chạm đất dòng điện dư 50G1,50G2 51G1T Thứ tự ngược (3I2)** 50Q1,50Q2 51Q1T,51Q2T Phạm vi đặt, 5A danh định*** OFF, 0.5-0.8A OFF,0.5-16.0A Phạm vi đặt, 1A danh định*** OFF, 0.1-0.6A OFF,0.1-3.2A * những phần tử quá dòng trung tính chạm đất (50N1,50N2,51N1T) được tách ra từ dòng điện vào trung tính trên kênh IN. Tất cả các phần tử quá dòng khác ( bao gồm phần tử quá dòng chạm đất dòng dư ) hoạt động từ dòng điện pha đầu vào kênh IA,IB,IC. ** phần tử quá dòng thứ tự ngược. *** sử dụng dòng điện định mức (5A hoặc 1A) cho các pha (A,B,C) và trung tính (IN) theo lý thuyết. Đặc tính quá dòng có thời gian Dòng tác động chính xác: ±0.10A thứ cấp và ±5% của giá trị đặt (5A danh định ). ±0.02A thứ cấp và ±5% của giá trị đặt (1A danh định ). Đặc tuyến thời gian chính xác: ±1.5 chu kỳ và ±4% đặc tuyến thời gian dòng điện giữa khoảng 102 và 1030 lần thời gian tác động. Quá vùng chuyển tiếp: < 5% thời gian tác động. Đặc tính quá dòng cắt nhanh Dòng tác động chính xác: ±0.10A thứ cấp và ±5% của giá trị cài đặt (5A danh định). ±0.02A thứ cấp và ±5% của giá trị cài đặt (1A danh định ). Quá vùng chuyển tiếp: < 5% thời gian tác động. Bảo vệ máy biến dòng bão hòa Phần tử quá dòng cắt nhanh trong Sel-551 ở trạng thái bình thường sử dụng đầu ra của một bộ lọc số cosin. Khi CT bão hòa mạnh thì tình trạng dòng điện rò là rất nặng, rơle phát hiện ra sự cố này điều khiển các phần tử quá dòng hoạt động theo đầu ra máy dò đỉnh xung. Các bộ lọc này cung cấp khả năng để dịch chuyển những dòng điện một chiều và các sóng hài. Việc kết hợp 2 bộ lọc cung cấp một giải pháp bảo đảm rằng phần tử quá dòng cắt nhanh hoạt động tốt. Đặc tính bộ thời gian Những phần tử quá dòng cắt nhanh hoạt động theo nguyên tắc hoặc là đầu ra bộ lọc số cosin hoặc đầu ra của máy dò đỉnh xung. Khi sóng hài biến dạng vượt quá ngưỡng cho phép cố định đến mức CT bão hòa mạnh thì các phần tử quá dòng cắt nhanh sẽ hoạt động theo các đầu ra của máy dò đỉnh xung. Khi sóng hài thấp hơn ngưỡng cố định cho trước phần tử quá dòng cắt nhanh hoạt động theo đầu ra của bộ lọc số cosin. Sel 551 là rơle thời gian đóng lặp lại, bộ thời gian có chương trình, và các bộ thời gian khác. Tất cả các bộ thời gian này được cài đặt trong những chu kỳ, trong quá trình tăng lên từng 1/8 chu kỳ. Rơle tuần hoàn khi giá trị đặt của thời gian được nhập vào tăng lên hoặc giảm xuống ở 1/8 chu kỳ gần nhất. Độ chính xác của bộ thời gian: ±0.25 chu kỳ và ±0.1% thời gian cài đặt. Các phần tử rơle và nguyên lý hoạt động Mã nhị phân và SELogic điều khiển tính toán Mã nhị phân của rơle (role word bit) Các đầu ra của khối logic hầu hết được mô tả trong mục này dưới lớp mã nhị phân của rơle (role word bit). Mã nhị phân là tên lớp (ví dụ như: 51P1T,TRIP,CLOSE,…). Chúng là các điểm logic có thể ở trạng thái : 1 ( logic 1 ) hoặc 0 ( logic 0 ) phụ thuộc vào sự hoạt động của logic liên kết. Mức logic 1 khi một yếu tố là tác động, thời gian nghỉ, các tình trạng xác nhận khác. Mức logic 0 khi một yếu tố là trở về, hoặc các trạng thái khác xác nhận lại. SELogic điều khiển tính toán Giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán là những đầu vào của khối logic. Việc cài đặt này được viết theo logic đại số Boolean, liên kết với mã nhị phân và cùng hoạt động với những bộ điều khiển khác. Bộ điều khiển Chức năng logic ( ) ! * + Ngoặc đơn NOT AND OR Bảng1.1: : thứ tự xử lý của bộ điều khiển của SELogic điều khiển tính toán Trong điều kiện của mã nhị phân, các số : 1 ( logic 1 ) hoặc 0 ( logic 0 ) Sự giới hạn có thể được nhập trong một giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán. Nếu giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán cân bằng mức 1, thì nó luôn luôn là “asserted/on/enable”. Nếu giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán cân bằng mức 0, thì luôn là “deasserted/off/disable”. Bất kỳ giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán đơn được hạn chế ở 9 mã nhị phân mà có thể cùng liên kết với những bộ điều khiển SELogic điều khiển tính toán trong bảng 1.1. Theo sự giới hạn này thì khối SELogic Variable ( SV1 tới SV14 ) có thể được sử dụng như một bước cài đặt trung gian. Ví dụ, tính toán lệnh cắt (giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán TR) cần nhiều hơn 9 mã nhị phân trong giá trị tính toán đặt trước của chúng. Một phần của lệnh tính toán được đặt trong giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán SV1. Kết quả đầu ra của SELogic Variable ( mã nhị phân SV1 ) sau đó được đặt trong giá trị cài đặt SELogic điều khiển tính toán TR. Xử lý có thứ tự và khoảng thời gian xử lý Bảng1.2 chỉ rõ SELogic Variable ( SV1 tới SV14 ) được xử lý sau tính toán lệnh cắt ( giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán TR ). Vì vậy bất kỳ quá trình cắt theo mã nhị phân SV1 bị chậm lại một khoảng thời gian xử lý ( 1/8 chu kỳ ). Các phần tử rơle và logic ( tương ứng SELogic điều khiển tính toán và kết quả mã nhị phân) được xử lý theo thứ tự trong bảng 1.2( trên xuống dưới). Chúng được xử lý trong từng 1/8 chu kỳ, và trạng thái mã nhị phân ( logic 1 và logic 0 ) được truy cập theo từng 1/8 chu kỳ. Vì thế khoảng thời gian xử lý của role là 1/8 chu kỳ. Mỗi khi mã nhị phân được truy cập trong 1/8 chu kỳ, nó giữ lại trạng thái (logic 1 hoặc logic 0) đến khi việc cập nhật lặp lại ở 1/8 chu kỳ tiếp theo. Bảng 1.2: thứ tự xử lý của các phần tử role và logic Các phần tử role và logic Kết quả mã nhị phân Đầu vào quang IN1,IN2 Vị trí chuyển mạch điều khiển LB1-LB8 Chuyển mạch điều khiển từ xa RB1-RB8 Yêu cầu về dụng cụ đo dòng điện PDEM,NDEM,GDEM,QDEM Phần tử quá dòng cắt 50P1-50P6,50A,50B,50C, 50N1,50N2,50G1,50G2,50Q1,50Q2 Phần tử quá dòng thời gian (51P1TC,51P2TC,51N1TC,51G, 51Q1TC,51Q2TC ) 51P1,51P2,51N1,51Q1,51Q2, 51P1T,51P2T,51N1T,51G1T,51Q1T,51Q2T, 51P1R,51P2R,51N1R,51G1R,51Q1R,51Q2R. Trip logic ( TR, ULTR ) TRIP Close logic ( 52A,CL,ULCL ) Role đóng lặp lại ( 79RI,79RIS, 79DTL,79DLS,79SKP,79STL, 79BRS,79SEQ ) CLOSE, CF, 79RS,79CY,79LO SH0,SH1,SH2,SH3,SH4 SELogic Variable/ bộ thời gian ( SV1-SV14 ) SV1-SV14 SV5T-SV14T Tiếp điểm ra ( OUT1-OUT4 ) OUT1-OUT4 Điểm hiển thị ( DP1-DP8 ) Dữ kiện của báo cáo (ER1,ER2) Các đầu vào quang Mã nhị phân tương ứng các đầu vào quang là IN1 và IN2. Trong đó có một đầu vào quang có điện và một đầu vào quang không có điện, tương ứng là các trạng thái của mã nhị phân. Hình 2.1:Tiếp điểm vào Trong đó: Trạng thái chuyển mạch: mở & đóng. Đầu vào quang: IN1 & IN2. tương ứng là : IN1_deenergized ( không có điện ), IN2_energized ( có điện ). Bộ thời gian: xử lý trong 1/8 chu kỳ. Mã nhị phân: IN1 ( logic 0 )& IN2 ( logic 1 ). Một ví dụ về cài đặt trong nhà máy Mã nhị phân IN1 được dùng trong cài đặt cho SELogic điểu khiển tính toán trạng thái máy cắt dòng điện như sau: 52A=IN1 Nối đầu vào IN1 tới tiếp điểm phụ 52a của máy cắt dòng điện. Khi đó mã nhị phân IN1 được gán ở trạng thái máy cắt 52A, điều này không có nghĩa là IN1 không thể dùng trong cài đặt khác của SELogic điều khiển tính toán. Với điều kiện này thì mã nhị phân IN2 không được sử dụng. Nếu có một tiếp điểm phụ khác của máy cắt là 52b được nối với đầu vào IN1, như vậy cài đặt đã thay đổi là : 52A=!IN1 [ !IN1=NOT(IN1) ] Nếu một đầu vào cần tiêu chuẩn thời gian nhiều hơn giá trị đã đặt trong bộ thời gian 0.25 chu kỳ, gán cho đầu vào tại một bộ thời gian SELogic Variables: SV6=IN1 Đầu ra của bộ thời gian (mã nhị phân SV6T ) có thể được sử dụng trong vùng của mã nhị phân IN1. Chuyển mạch điều khiển vị trí Các chuyển mạch này hoạt động theo nút điều khiển ở mặt trước của panel và chỉ hiển thị. Vị trí hoạt động (logic 1) Vị trí tạm thời Vị trí đóng (logic 0) Mã nhị phân (n=1÷8) Hình 3.1:Vị trí chuyển mạch có điều khiển Đầu ra của chuyển mạch này là một mã nhị phân (bit vị trí LBn, n=1÷8). Các bits vị trí này được sử dụng trong SELogic điều khiển tính toán. Vị trí chuyển mạch Cài đặt nhãn Định nghĩa cài đặt Trạng thái logic ON SLBn “ĐẶT” bit vị trí LBn 1 OFF CLBn “XÓA” bit vị trí LBn 0 MOMENTARY PLBn “DAO ĐỘNG” bit LBn 1 (ở 1 khoảng xử lý) Bảng 3.1: tương ứng giữa vị trí chuyển mạch và cài đặt nhãn Cài đặt nhãn được tạo ra từ lệnh SET T và được quan sát ở lệnh SHO T. Vị trí các loại chuyển mạch Nhãn NLBn Nhãn CLBn Nhãn SLBn Nhãn PLBn ON/OFF X X X OFF/MOMENTARY X X X ON/OFF/MOMENTARY X X X X Bảng 3.2: tương ứng giữa loại vị trí chuyển mạch&cài đặt nhãn Các chuyển mạch được cài đặt theo 3 loại sau: ON/OFF OFF/MOMENTARY ON/OFF/MOMENTARY Trạng thái bit giữ lại khi năng lượng bị mất hoặc sự cài đặt thay đổi Mất năng lượng Trạng thái của bit vị trí (mã nhị phân LB1 tới LB8 ) được giữ lại nếu năng lượng bị mất trong rơle và sau đó nó được phục hồi. Nếu vị trí chuyển mạch điều khiển ở vị trí ON ( tương ứng vị trí bit xác nhận mức logic 1 ) khi năng lượng mất, nó sẽ quay trở lại vị trí ON ( tương ứng bit vị trí vẫn xác nhận logic 1 ) khi năng lượng được phục hồi. Nếu chuyển mạch điều khiển ở vị trí OFF (bit logic xác nhận lại logic 0) khi năng lượng mất, nó sẽ trở lại vị trí OFF (tương ứng bit logic vẫn xác nhận mức logic 0 ) khi năng lượng được phục hồi. Cài đặt thay đổi Nếu giá trị đặt trong rơle thay đổi, trạng thái của những bits vị trí (mã nhị phân LB1 tới LB8 ) sẽ được giữ lại, giống như phần giải thích ở mục “mất năng lượng”. Trừ trường hợp, nếu có thêm một vị trí mới của chuyển mạch điều khiển vị trí được cài đặt như chuyển mạch dạng OFF/MOMENTARY. Vì thế tương ứng bit vị trí bắt buộc phải bắt đầu từ logic 0 sau khi thay đổi cài đặt, mà không xét tới trạng thái bit vị trí trước thay đổi cài đặt. Nếu chuyển mạch điều khiển vị trí không hoạt động vì một giá trị đặt thay đổi, thì tương ứng bit vị trí được cố định ở mức logic 0. Chuyển mạch điều khiển từ xa Bộ chuyển mạch điều khiển từ xa chỉ hoạt động theo dãy cổng giao tiếp tuần tự. Đầu ra của chuyển mạch điều khiển từ xa là một mã nhị phân (bit điều khiển từ xa RBn, n=1 tới 8). Những bit điều khiển này được sử dụng trong SELogic điều khiển tính toán. Đặt bất kỳ một chuyển mạch điều khiển từ xa nào đó vào một trong ba vị trí sau: ON ( logic 1 ) OFF ( logic 0 ) MOMENTARY ( logic 1 trong một khoảng thời gian xử lý ) Với SELogic điều khiển tính toán, bits điều khiển từ xa có thể được ứng dụng giống như bits vị trí được sử dụng.Vị trí giống như hình 3.1 ở trên. Trạng thái bit điều khiển từ xa không giữ lại khi năng lượng mất Trạng thái bit (RB1 tới RB8) không giữ lại nếu năng lượng bị mất ở rơle và khi nó được phục hồi. Chuyển mạch này sẽ quay trở lại vị trí OFF (ứng với bit điều khiển nhận logic 0) khi năng lượng phục hồi trong rơle. Trạng thái bit điều khiển từ xa giữ lại khi thay đổi giá trị đặt Nếu giá trị đặt của rơle thay đổi, trạng thái của bit điều khiển (RB1 tới RB8) được giữ lại. Nếu chuyển mạch đang ở vị trí ON (bit điều khiển xác nhận logic 1) trước khi giá trị đặt thay đổi, nó sẽ trở lại vị trí ON (bit điều khiển vẫn xác nhận logic 1) sau khi giá trị đặt thay đổi. Tương tự với chuyển mạch ở vị trí OFF cũng như vậy, vẫn giữ lại trạng thái khi thay đổi cài đặt. Phần tử quá dòng cắt nhanh Phần tử quá dòng pha cắt nhanh Có 6 phần tử quá dòng pha cắt nhanh ( 50P1 tới 50P6 ) được hoạt động. Giá trị đặt dòng tác động của chúng ( 50P1P tới 50P6P ) được so sánh với cường độ lớn nhất của dòng điện pha ( Ip=max{IA,IB,IC} ). Bình thường thì dòng điện pha là dòng điện đầu ra của bộ lọc số cosin, nhưng trong suốt thời gian máy biến dòng bão hòa thì dòng điện pha là dòng điện đầu ra của máy dò đỉnh xung. Ví dụ phần tử 50P1 hoạt động: IP>giá trị đặt dòng tác động 50P1P, mã nhị phân 50P1= logic 1. IP≤ giá trị đặt dòng tác động 50P1P, mã nhị phân 50P1= logic 0. Nếu giá trị đặt dòng tác động 50P1P đặt ở vị trí 50P1P=OFF, phần tử 50P1 không hoạt động. Mã nhị phân 50P1cân bằng mức logic 0 tại mọi thời điểm. Năm phần tử quá dòng cắt nhanh pha còn lại ( 50P2 tới 50P6 ) hoạt động tương tự phần tử 50P1. Phần tử quá dòng đơn pha cắt nhanh Phần tử quá dòng tức thời pha đơn ( 50A,50B,50C ) hoạt động. Giá trị đặt dòng tác động ( 50ABCP, sử dụng cho tất cả 3 pha đơn ) được so sánh với cường độ của dòng điện pha đơn ( IA,IB,IC ) .Bình thường dòng điện pha là dòng điện đầu ra của bộ lọc số cosin, nhưng trong suốt thời gian máy biến dòng bão hòa thì dòng điện pha là dòng điện đầu ra của máy dò đỉnh xung. Phần tử 50A hoạt động: IA>giá trị đặt dòng tác động 50ABCP, mã nhị phân 50A= logic 1. IA≤giá trị đặt dòng tác động 50ABCP, mã nhị phân 50A= logic 0. Nếu dòng tác động 50ABCP đặt vào vị trí 50ABCP=OFF, thì phần tử 50A không hoạt động, mã nhị phân 50A cân bằng mức logic 0 trong mọi thời điểm. Phần tử 50B và 50C hoạt động tương tự. Phần tử quá dòng cắt nhanh trung tính chạm đất Có 2 phần tử quá dòng pha cắt nhanh trung tính chạm đất ( 50N1,50N2 ) hoạt động. Giá trị đặt dòng tác động ( 50N1,50N2 ) được so sánh với cường độ của dòng điện trung tính chạm đất ( IN ). Dòng điện này được tách ra từ dòng điện trung tính đầu vào kênh IN. Phần tử 50N1 hoạt động: IN>dòng tác động 50N1P, mã nhị phân 50N1= logic 1. IN≤dòng tác động 50N1P, mã nhị phân 50N1= logic 0. Nếu đặt dòng tác động 50N1P=OFF, thì 50N1 không hoạt động, mã nhị phân 50N1 cân bằng mức logic 0 trong mọi thời điểm. Phần tử 50N2 cũng hoạt động tương tự. Phần tử quá dòng cắt nhanh dòng điện dư Có 2 phần tử quá dòng cắt nhanh dòng điện dư hoạt động ( 50G1,50G2 ). Dòng tác động của chúng ( 50G1,50G2 ) được so sánh với cường độ dòng điện dư (IG=3I0, thu được từ IA,IB,IC). Hoạt động phần tử 50G1 như sau: IG>dòng tác động 50G1P, mã nhị phân 50N1= logic 1. IG≤dòng tác động 50G1P, mã nhị phân 50N1= logic 0. Nếu đặt dòng tác động 50G1P=OFF, thì 50G1 không hoạt động, mã nhị phân 50G1 cân bằng mức logic 0 trong mọi thời điểm. Phần tử 50G2 cũng hoạt động tương tự. Phần tử quá dòng cắt nhanh dòng thứ tự ngược Có 2 phần tử quá dòng cắt nhanh dòng thứ tự ngược hoạt động ( 50Q1,50Q2). Dòng tác động của chúng ( 50Q1,50Q2 ) được so sánh với cường độ của dòng điện thứ tự ngược ( 3I2, thu được từ IA,IB,IC ). Hoạt động phần tử 50Q1 như sau: 3I2>dòng tác động 50Q1P, mã nhị phân 50N1= logic 1. 3I2≤dòng tác động 50Q1P, mã nhị phân 50N1= logic 0. Nếu đặt dòng tác động 50Q1P=OFF, thì 50Q1 không hoạt động, mã nhị phân 50Q1 cân bằng mức logic 0 trong mọi thời điểm. Phần tử 50Q2 cũng hoạt động tương tự. Phần tử quá dòng có thời gian Phần tử quá dòng pha có thời gian 51P1T phase Time-Overcurrent Element Curve Timing and Reset Timing Settings 51P1P Pickup 51P1C Curve Type 51P1TD Time Dial 51P1RS Electromechanical Reset ? (Y/N) Role word b its 51P2T phase Time-Overcurrent Element Curve Timing and Reset Timing Settings 51P2P Pickup 51P2C Curve Type 51P2TD Time Dial 51P2RS Electromechanical Reset ? (Y/N) Hai phần tử quá dòng thời gian pha ( 51P1T, 51P2T ) được sử dụng. Giá trị đặt dòng tác động của chúng được cài đặt tương ứng là 51P1P, 51P2P được so sánh với cường độ của dòng điện pha lớn nhất ( IP= max{IA,IB,IC} ). Cài đặt momen điều khiển Giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán 51P1T ( momen điều khiển phần tử quá dòng thời gian pha 51P1T ) điều khiển đầu ra của dòng điện IP ở trong bộ so sánh tác động và hàm đặc tuyến thời gian/ thời gian trở về. Nếu 51P1TC= logic 1 và IP > giá trị đặt dòng tác động 51P1P, thì: mã nhị phân 51P ( sự chỉ thị tác động ) = logic 1,và đặc tuyến thời gian xuất hiện nếu phần tử 51P1T không trong thời gian nghỉ. Nếu 51P1TC= logic 1 và IP≤ dòng tác động 51P1P, thì: mã nhị phân 51P ( sự chỉ thị tác động ) = logic 0, và thời gian trở về xuất hiện nếu 51P1T không reset. Nếu 51P1TC= logic 0, thì:mã nhị phân 51P ( sự chỉ thị tác động ) = logic 0 tại mọi thời điểm. Ví dụ về cài đặt momen điều khiển Giá trị đặt cho momen điều khiển của phần tử 51P1TC và phần tử quá dòng thời gian khác cân bằng với 1: 51PTC = 1 Vì thế các phần tử quá dòng thời gian được hoạt động trong mọi thời điểm, và chúng làm việc như 51PTC= logic 1. Nếu một giá trị đặt momen điều khiển rơle cân bằng với 0 (vd 51PTC = 0 ), tương ứng phần tử quá dòng ( 51P1T ) làm việc như 51P1TC= logic 0. Các cách cài đặt momen điều khiển khác: 51P1TC = IN1 đặt hiệu điện thế định mức điều khiển tại đầu vào quang IN1, kết quả 51PTC= logic 1; bỏ hiệu điện thế định mức điều khiển ở IN1, kết quả 51P1TC= logic 0. Đặc tuyến thời gian/thời gian trở về Trong điều kiện của giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán 51P1TC, phần tử quá dòng thời gian pha 51P1T có đặc tuyến thời gian/thời gian trở về được cài đặt như sau: 51P1P giá trị tác động 51P1C loại đặc tuyến 51P1TD hệ số thời gian 51P1RS reset điện cơ ? (Y/N) Nếu giá trị đặt thời gian trở về 51P1RS = Y, phần tử 51P1T có thời gian trở về hoạt động theo thời gian trở về điện cơ. Nếu dòng điện IP vượt quá giá trị đặt dòng tác động 51P1P ( phần tử 51P1T đang trong thời gian hoạt động hoặc trong thời gian nghỉ ) và sau đó dòng điện IP thấp hơn giá trị đặt dòng tác động 51P1P, phần tử 51P1T bắt đầu thời gian trở về, hoạt động theo thời gian trở về điện cơ. Mã nhị phân 51P1R (chỉ thị reset ) = logic 1 khi 51P1T trở về xong. Nếu giá trị đặt 51P1RS = N, thời gian trở về của phần tử 51P1T là chu kỳ thứ nhất của thời gian trở về. Nếu dòng điện IP trên mức giá trị đặt dòng tác động 51P1P ( phần tử 51P1T đang ở thời gian hoạt động hoặc thời gian nghỉ ) và sau đó dòng điện IP thấp hơn giá trị đặt dòng tác động 51P1P,có chu kỳ thứ nhất trễ trước khi phần tử 51P1T xong quá trình trở về. Mã nhị phân 51P1R (chỉ thị reset ) = logic 1 khi phần tử 51P1T trở về hoàn toàn. Bất kỳ thời điểm mà dòng điện IP trên mức cài đặt 51P1P và phần tử 51P1T bắt đầu hoạt động, thì mã nhị phân 51P1R (chỉ thị reset ) = logic 0. Nếu ở đặc tuyến thời gian nghỉ, thì mã nhị phân 51P1T ( chỉ thị đặc tuyến thời gian nghỉ ) = logic 1. Phần tử quá dòng thời gian không hoạt động với giá trị đặt dòng tác động Nếu cài đặt giá trị dòng tác động 51P1P = OFF, phần tử quá dòng thời gian pha 51P1T không hoạt động tại mọi thời điểm. Tất cả mã nhị phân 51P1, 51P1T, 51P1R cân bằng với mức logic 0 tại mọi thời điểm. Phần tử quá dòng có thời gian trung tính chạm đất Có một phần tử quá dòng có thời gian trung tính chạm đất ( 51N1T ) hoạt động. Cài đặt giá trị dòng tác động ( 51N1P ) được so sánh với cường độ của dòng điện trung tính chạm đất ( IN ). Dòng điện này được tách ra từ dòng điện trung tính đầu vào kênh IN1. Phần tử quá dòng có thời gian dòng điện dư chạm đất Có một phần tử quá dòng có thời gian dòng điện dư ( 51G1T ) hoạt động. Cài đặt giá trị dòng tác động của chúng ( 51G1P ) được so sánh với cường độ của dòng điện dư chạm đất ( IG=3Io, thu được từ IA, IB, IC ). Phần tử quá dòng có thời gian dòng điện thứ tự ngược Có hai phần tử quá dòng có thời gian dòng điện thứ tự ngược ( 51Q1T và 51Q2T ) hoạt động. Giá trị dòng tác động của chúng ( 51Q1P, 51Q2P ) được cài đặt bằng cách so sánh với cường độ của dòng điện thứ tự ngược ( 3I2, thu được từ IA, IB, IC ). Logic cắt Trong SELogic điều khiển tính toán cài đặt : TR các điều kiện cắt. ULTR các điều kiện mở khoá cắt. TDURD khoảng thời gian cắt nhỏ nhất. Cài đặt lệnh cắt Bất kỳ giá trị đặt về thời gian TR= logic 1, mã nhị phân TRIP xác nhận ở mức logic 1, không xét tới các điều kiện logic khác. Đầu ra bộ thời gian ( cài đặt TDURD ) ở mức logic 1 cho khoảng thời gian của chu kỳ “TDURD” ở bất kỳ thời điểm quan sát tăng góc đầu vào ( sự biến đổi từ logic 0 tới logic 1). Bộ thời gian TDURD đảm bảo mã nhị phân TRIP xác nhận tại mức logic 1 trong chu kỳ nhỏ nhất TDURD. Nếu giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán TR= logic 1 ở ngoài thời gian TDURD, mã nhị phân TRIP còn xác nhận tại mức logic 1 khi vẫn có điều kiện TR=logic 1. Mở khoá cắt Mỗi lần mã nhị phân TRIP xác nhận mức logic 1, nó còn xác nhận tại mức logic 1 cho tới khi tất cả các điều kiện sau là đúng: Bộ thời gian cắt ngừng hoạt động (đầu ra bộ thời gian TDURD ở mức logic 0), SELogic điều khiển tính toán xác nhận mức logic 0, và một trong những yêu cầu sau xuất hiện: giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán xác nhận logic 1, mặt trước của panel nút TARGET RESET được ấn, hoặc lệnh TAR R ( target reset ) được hoạt động theo cổng tuần tự. Logic đóng Bộ phận logic đóng cung cấp các phần tử dễ thích ứng với đóng máy cắt dòng điện/đóng lặp lại tự động, được SELogic điều khiển tính toán cài đặt sau: CL (các điều kiện đóng, đóng lặp lại tự động hoặc lệnh CLOSE). ULCL (các điều kiện mở khoá đóng, trạng thái máy cắt, đóng cắt dòng rò, bắt đầu đóng lặp lại). 52A (trạng thái máy cắt). CFD (thời gian đóng cắt dòng rò). Cài đặt lệnh đóng Nếu tất cả các điều kiện sau là đúng: điều kiện mở khoá đóng không xác nhận ( ULCL=logic 0 ), máy cắt dòng điện mở ( 52A=logic 0 ), điều kiện bắt đầu đóng lặp lại ( 79RI ) không làm tăng góc ( logic 0 tới logic 1) biến đổi, và điều kiện đóng cắt dòng rò không tồn tại ( mã nhị phân CF=0 ) Sau đó mã nhị phân CLOSE có thể xác nhận mức logic 1 nếu một trong những điều kiện sau thỏa mãn: Lệnh CLOSE ở cổng giao tiếp tuần tự được thực hiện. Khoảng thời gian mở của bộ phận đóng lặp lại trong thời gian nghỉ. Hoặc giá trị SELogic điều khiển tính toán CL từ mức logic 0 tới mức logic1. Mở khoá lệnh đóng Nếu mã nhị phân CLOSE xác nhận tại mức logic 1, nó vẫn xác nhận mức logic 1 cho tới khi một trong những yêu cầu sau xuất hiện: Xác nhận điều kiện mở khoá đóng ( ULCL=logic 1 ). Máy cắt dòng điện đóng ( 52A=logic 1 ). Điều kiện đóng lặp lại (79RI) làm tăng góc biến đổi (logic 0 tới logic 1). Hoặc bộ thời gian đóng cắt dòng rò nghỉ ( CF=1 ). Bộ thời gian đóng cắt dòng rò không hoạt động nếu cài đặt CFD=0. Sau đó mã nhị phân CLOSE có thể xác nhận chỉ mức logic 0 nếu một trong những yêu cầu sau xuất hiện: Xác nhận điều kiện mở khoá đóng ( ULCL=logic 1 ). Máy cắt dòng điện đóng ( 52A=logic 1 ). Điều kiện đóng lặp lại (79RI) làm tăng góc biến đổi (logic 0 tới logic 1). PHẦN IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Sơ đồ thay thế, xác định các đại lượng tính toán. Sơ đồ thay thế. XH XD1 XB2 XD2 XB1 Xác định các đại lượng cơ bản. Chọn các đại lượng cơ bản (cb) Scb = 100 MVA Ucb = Utb Ucb1 =115 (KV) Ucb2 = 37(KV) Dòng điện cơ bản ở các cấp điện áp. Điện kháng của các phần tử. Điện kháng của hệ thống. Điện kháng của đường dây. Điện kháng của máy biến áp. Tính toán ngắn mạch Tính toán dòng ngắn mach 3 pha ở cuối đường dây để chọn dòng khởi động cho bảo vệ so lệch ngang có hướng cho đường dây kép. Sơ đồ thay thế: N1 XH XD1 XB2 XD2 XB1 Biến đổi tương đương ta có: Đặt : XD XB1 XH N1 Đặt : XB1 X1 N1 Dòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp: Tính toán ngắn mạch 2 pha cuối đường dây và sau máy biến áp. Khi ngắn mạch cuối đường dây: Sơ đồ thay thế : Biến đổi tương tự như trên ta có. XB1 X1 N2 Áp dụng công thức tính ngắn mạch 2 pha: Với: Trong đó: , , là lượt là điện kháng tổng thứ tự thuận, thứ tự nghịch và điện kháng phụ. Dòng thứ tự thuận của 1 pha ở chỗ ngắn mach là: Vậy dòng ngắn mạch 2 pha là: Khi ngắn mạch sau máy biến áp trong chế độ cực tiểu. Biến đổi sơ đồ ta được XD XB1 XH N3 X2 N3 Với X2 = XH + XD + XB1 =0,014 + 0,097 + 0,42 = 0,531 Áp dụng công thức tính ngắn mạch 2 pha: Với: Vậy dòng ngắn mạch 2 pha: Tính toán dòng ngắn mạch 2 pha trên thanh góp TBA khi 1 máy cắt đầu đường dây cắt ra (để kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch ngang tương ứng với chế độ vận hành cực tiểu). Sơ đồ thay thế : Biến đổi tương tự như trên ta có. N4 XB1 X1 Áp dụng công thức tính ngắn mạch 2 pha: Với: Vậy dòng ngắn mạch 2 pha: Dòng ngắn mạch thứ tự không ngắn mạch 1 pha, 2 pha chạm đất cuối đường dây AB để kiểm tra độ nhạy của bảo vệ thứ tự không. Sơ đồ thay thế thứ tự thuận, thứ tự nghịch như trên: N1 X1 X1 = 0,1 Sơ đồ thay thế thứ tự không. XD1 XH XD2 N5 Sau khi biến đổi ta có: N5 Dòng thứ tự không khi ngắn mạch 1 pha chạm đất. Áp dụng công thức tính ngắn mạch 1 pha: Với: Vậy dòng ngắn mạch 1 pha: Dòng thứ tự thuận khi ngắn mạch 2 pha chạm đất. Áp dụng công thức tính ngắn khi ngắn mạch 2 pha chạm đất: Với: Vậy dòng ngắn mạch 2 pha chạm đất: Vậy để kiểm tra độ nhạy ta chọn PHẦN V TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH BẢO VỆ RƠLE CHO ĐƯỜNG DÂY Giới thiệu chung về bảo vệ đường dây: Phương pháp và chủng loại thiết bị bảo vệ các đường dây (ĐZ) tải điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: ĐZ trên không hay ĐZ cáp, chiều dài ĐZ, phương thức nối đất của hệ thống, công suất truyền tải và vị trí của ĐZ trong cấu hình của hệ thống, cấp điện áp của ĐZ... Phân loại các đường dây. Hiện nay có nhiều cách để phân loại các ĐZ, theo cấp điện áp người ta có thể phân biệt: ĐZ hạ áp (low voltage: LV) tương ứng với cấp điện áp U < 1 kV. ĐZ trung áp (medium voltage: MV): 1 kV ≤ U ≤ 35 kV. ĐZ cao áp (high voltage: HV): 60 kV ≤ U ≤ 220 kV. ĐZ siêu cao áp (extra high voltage: EHV): 330 kV ≤ U ≤ 1000 kV. ĐZ cực cao áp (ultra high voltage: UHV): U > 1000 kV. Thông thường các ĐZ có cấp điện áp danh định từ 110 kV trở lên được gọi là ĐZ truyền tải và dưới 110 kV trở xuống gọi là ĐZ phân phối. Theo cách bố trí ĐZ có: ĐZ trên không (overhead line), ĐZ cáp (cable line), ĐZ đơn (single line), ĐZ kép (double line). Các dạng sự cố và bảo vệ để bảo vệ đường dây tải điện. Những sự cố thường gặp đối với ĐZ tải điện là ngắn mạch (một pha hoặc nhiều pha), chạm đất một pha (trong lưới điện có trung tính cách đất hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang), quá điện áp (khí quyển hoặc nội bộ), đứt dây và quá tải. Để chống các dạng ngắn mạch trong lưới hạ áp thường người ta dùng cầu chảy (fuse) hoặc aptomat . Để bảo vệ các ĐZ trung áp chống ngắn mạch, người ta dùng các loại bảo vệ: Quá dòng cắt nhanh hoặc có thời gian với đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc. Quá dòng có hướng. Bảo vệ khoảng cách. Bảo vệ so lệch sử dụng cáp chuyên dùng. Đối với ĐZ cao áp và siêu cao áp, người ta thường dùng các bảo vệ: So lệch dòng điện. Bảo vệ khoảng cách. So sánh biên độ, so sánh pha. So sánh hướng công suất hoặc dòng điện. Để bảo vệ cho đường dây kép mà ta đã xây dựng trong phương án cung cấp điện cho một khu vực ở phần I thì ta dùng bảo vệ so lệch ngang có hướng để bảo vệ cho đường dây kép. Khi xảy ra sự cố trên một đường dây nào đó thì đường dây đó sẽ bị các thiết bị bảo vệ cắt ra khỏi hệ thống, khi đó hệ thống điện sẽ tiếp tục vận hành trên đường dây còn lại. Lúc này bảo vệ so lệch ngang có hướng trở thành bảo vệ quá dòng có hướng tác động không thời gian, và sẽ tác động sai khi xảy ra ngắn mạch ngoài. Để khắc phục nhược điểm và đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện thì ta phối hợp thêm biện pháp bảo vệ khoảng cách. Tính toán thông số cho rơle bảo vệ so lệch ngang có hướng. Nhiệm vụ của bảo vệ: Bảo vệ sử dụng khi 2 ĐZ làm việc song song. Khi ĐZ bị sự cố thì cắt ra và ĐZ còn lại vận hành bình thường. Vì bảo vệ đảm bảo tính tác động chọn lọc khi cả 2 đường dây làm việc song song, do đó cần có bảo vệ phụ để thay thế khi chỉ có 1 đường dây làm việc. Bảo vệ phụ đó thường bao gồm cả chức năng: Bảo vệ dự trữ, tác động khi ngắn mạch ở phần tử kề. Bảo vệ chống ngắn mạch trên thanh góp có bảo vệ riêng. Sơ đồ nguyên lý. Các bộ phận của bảo vệ. Bảo vệ có 2 bộ: phía A và phía B 2 phần tử cơ bản của mỗi bộ là: Bộ phận khởi động: rơle RI Bộ phận định hướng công suất: rơle RW. RW có các đặc điểm sau: Gồm 2 tiếp điểm nhưng khi đóng chỉ đóng 1 tiếp điểm. (1).Khép tiếp điểm về phía đường dây có hướng công suất ngắn mạch từ thanh góp vào đường dây. (2).Trường hợp cả 2 đường dây đều có chiều thuận (TGĐZ), thì khép tiếp điểm về phía có công suât ngắn mạch lớn hơn. Ngoài ra còn có rơle trung gian, rơle tín hiệu để cắt máy cắt và báo tín hiệu. Phân tích sự làm việc của bảo vệ khi N: Bảo vệ làm việc trên nguyên tắc so sánh trực tiếp dòng điện cùng phía của 2 đường dây. Dòng vào rơle là dòng so lệch: Cuộn áp của rơle RW được đặt trên thanh góp 110KV Khi ngắn mạch ngoài (N1). Giả sử đường dây không tổn hao, rò rĩ, có thông số giống nhau, BI lí tưởng , tỉ số nI bằng nhau. Vì đường dây đồng nhất nên: Với , là dòng sơ cấp chạy trong đường dây (I) , (II) của đường dây kép. , là dòng thứ cấp chạy trong đường dây (I) , (II) của đường dây kép Khi đó dòng vào rơle ở bộ A và B là: Vậy bộ A và B không tác động đưa tín hiệu đi cắt máy cắt, khi đó chỉ có bảo vệ quá dòng ở nhánh xảy ra ngắn mạch mới tác động đưa tín hiệu đi cắt máy cắt. Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (N2). Bộ phía A: Dòng vào rơle là: Rơle RIA tác động, RW khép tiếp điểm về phía đường dây có công suất ngắn mạch lớn hơn tức đường dây (II). Bộ A sẽ đưa tín hiệu đi cắt máy 2MC. Bộ phía B: Dòng vào rơle là: Rơle RIB tác động, RW khép tiếp điểm về phía đường dây có công suất ngắn mạch lớn hơn tức đường dây (II). Bộ B sẽ đưa tín hiệu đi cắt máy 4MC. Đường dây (II) đã được cắt ra khỏi hệ thống điện. Bảo vệ hoạt động đúng. Khi còn 1 đường dây vận hành thì bảo vệ so ảo vệ quá dòng có lệch ngang có hướng trở thành bảo vệ quá dòng có hướng tác động không thời gian và sẽ tác động sai khi ngắn mạch ngoài (Lúc đó ngắn mach tại N1 thì bảo vệ sẽ cắt 1MC thay vì phải cắt máy cắt tại nhánh xảy ra ngắn mạch.) Để khắc phục nhược điểm trên ta thực hiện việc khóa bảo vệ khi chỉ có 1 đường dây vận hành bằng cách : nguồn điều khiển cần đưa qua các tiếp điểm phụ của máy cắt hoặc thông qua khóa RK. Hiện tượng khởi động không đồng thời khi ngắn mạch gần thanh góp nguồn (N3). Khi xảy ra ngắn mạch tại N3 thì dòng điện ngắn mạch chạy qua bộ A sẽ rất lớn, bộ A sẽ tác động cắt 2MC; Còn dòng qua bộ B thì bé hơn IKĐRB nên bộ B không tác động. Khi 2MC được cắt thì toàn bộ IN sẽ chạy theo mạch vòng qua B khi đó dòng IN này sẽ lớn hơn IKĐRB nên bộ B tác động cắt 4MC. Hiện tượng này không tốt vì nó kéo dài thời gian ngắn mạch không đảm bảo tính tác động nhanh nên cần loại bỏ. Tính toán dòng khởi động: Dòng khởi động của bảo vệ được chọn theo 2 điều kiện: Không được tác động đối với dòng không cân bằng khi ngắn mạch ngoài tại thanh góp trạm đối diện. Với Trong đó: Ikcb maxtt: trị số hiêị dụng của dòng không cân bằng cực đại tính toán tương ứng với dòng ngắn mạch ngoài cực đại. Kđn: hệ số đồng nhất của các BI (Kđn = 1) Kat: hệ số an toàn (Kat = 1,5) Kkck: hệ số kể đến thành phần không chu kỳ trong dòng điện ngắn mach (Kkck = 1) fi: sai số cực đại của các BI (fi = 0,1) INngmax: dòng ngắn mạch 3 pha ở phía ngoài thanh góp trạm biến áp trong điều kiện 2 đường dây vận hành song song. Tra bảng phụ lục tính toán ngắn mạch của bảo vệ đường dây kép ta có: Vậy Dòng khởi động của bảo vệ: Bảo vệ không được tác động khi một trong các đường dây song song bị cắt ra từ đầu kia. Muốn vậy dòng điện khởi động IKĐ của bảo vệ phải chọn lớn hơn dòng phụ tải tổng của 2 đường dây. Với Chọn Kat = 1,5 Ktv = 0,8 Từ 2 điều kiện trên ta chọn dòng khởi động của bảo vệ IKĐB = 753(A). Chọn máy biến dòng có tỷ số biến đổi nI = 800/5 ðDòng khởi động của rơle là: Chọn rơle kiểu điện từ DT-521/10 có giới hạn dòng điện đặt (2,510A). Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ: Độ nhạy của bảo vệ được đánh giá thông qua hệ số độ nhạy kn, được kiểm tra với điểm ngắn mạch tính toán ở thanh cái cao áp của trạm biến áp phụ tải đồng thời máy cắt đầu kia cắt ra. INmin: dòng nhỏ nhất có thể có tại chỗ ngắn mạch khi ngắn mạch trực tiếp trong vùng bảo vệ. Tra phụ lục tính toán ngắn mạch ta có: INmin = 4,35(KA) Vậy độ nhạy của bảo vệ đạt yêu cầu. PHẦN 6 THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG ĐÓNG NGUỒN DỰ TRỮ (TĐD) Ý nghĩa của TĐD: Sơ đồ nối điện của hệ thống điện cần đảm bảo độ tin cậy cung cấp cho các hộ tiêu thụ điện. Sơ đồ cung cấp từ hai hay nhiều nguồn điện đảm bảo độ tin cậy cao, vì cắt sự cố một nguồn không làm cho hộ tiêu thụ bị mất điện. Dù việc cung cấp cho hộ tiêu thụ từ nhiều phía có ưu điểm rõ ràng như vậy nhưng phần lớn các trạm có hai nguồn cung cấp trở lên đều làm việc theo sơ đồ một nguồn cung cấp. Tự dùng của nhà máy điện là một ví dụ. Cách thực hiện sơ đồ như trên sẽ ít tin cậy nhưng đơn giản hơn và trong nhiều trường hợp làm giảm dòng ngắn mạch, giảm tổn thất điện năng trong MBA, đơn giản bảo vệ rơle... Khi phát triển mạng điện, việc cung cấp từ một phía thường là giải pháp được lựa chọn vì những thiết bị điện và bảo vệ đã đặt trước đó không cho phép thực hiện sự làm việc song song của các nguồn cung cấp. Nhược điểm của việc cung cấp từ một phía là cắt sự cố nguồn làm việc sẽ làm ngừng cung cấp cho hộ tiêu thụ. Khắc phục bằng cách đóng nhanh nguồn dự trữ hay đóng máy cắt mà ở đó thực hiện việc phân chia mạng điện. Để thực hiện thao tác này người ta sử dụng thiết bị TỰ ĐỘNG ĐÓNG NGUỒN DỰ TRỮ (TĐD). Yêu cầu cơ bản đối với thiết bị TĐD. Hình 6.1 : Các nguyên tắc thực hiện TĐD Sơ đồ TĐD không được tác động trước khi máy cắt của nguồn làm việc bị cắt ra để tránh đóng nguồn dự trữ vào khi nguồn làm việc chưa bị cắt ra. Ví dụ trong sơ đồ hình 6.1a, khi ngắn mạch trên đường dây AC thì bảo vệ đường dây chỉ cắt 1MC còn 2MC vẫn đóng, nếu TĐD tác động đóng đường dây dự trữ BC thì có thể ngắn mạch sẽ lại xuất hiện. Sơ đồ TĐD phải tác động khi mất điện áp trên thanh góp hộ tiêu thụ vì bất cứ lí do gì, chẳng hạn như khi cắt sự cố, cắt nhầm hay cắt tự phát máy cắt của nguồn làm việc, cũng như khi mất điện áp trên thanh góp của nguồn làm việc. Cũng cho phép đóng nguồn dự trữ khi ngắn mạch trên thanh góp của hộ tiêu thụ. Thiết bị TĐD chỉ được tác động một lần để tránh đóng nguồn dự trữ nhiều lần vào ngắn mạch tồn tại. Ví dụ, nếu ngắn mạch trên thanh góp C (hình 6.1a) thì khi TĐD đóng 4MC, thiết bị bảo vệ rơle lại tác động cắt 4MC, điều đó chứng tỏ ngắn mạch vẫn còn tồn tại, do vậy không nên cho TĐD tác động lần thứ 2. Để giảm thời gian ngừng cung cấp điện, việc đóng nguồn dự trữ cần phải nhanh nhất có thể được ngay sau khi cắt nguồn làm việc. Thời gian mất điện tmđ phụ thuộc vào các yếu tố sau: tmđ < ttkđ tmđ > tkhử ion Trong đó: ttkđ : khoảng thời gian lớn nhất từ lúc mất điện đến khi đóng nguồn dự trữ mà các động cơ nối vào thanh góp hộ tiêu thụ còn có thể tự khởi động. tkhử ion : thời gian cần thiết để khử môi trường bị ion hóa do hồ quang tại chổ ngắn mạch (trường hợp ngắn mạch trên thanh góp C - hình 6.1a) Để tăng tốc độ cắt nguồn dự trữ khi ngắn mạch tồn tại, cần tăng tốc độ tác động của bảo vệ nguồn dự trữ sau khi thiết bị TĐD tác động. Điều này đặc biệt quan trọng khi hộ tiêu thụ bị mất nguồn cung cấp được thiết bị TĐD nối với nguồn dự trữ đang mang tải. Cắt nhanh ngắn mạch lúc này là cần thiết để ngăn ngừa việc phá hủy sự làm việc bình thường của nguồn dự trữ đang làm việc với các hộ tiêu thụ khác. TĐD đường dây: Sơ đồ: Trong chế độ vận hành bình thường, đường dây AC làm việc (1MC, 2MC đóng), đường dây BC dự trữ (3MC đóng, 4MC mở). Rơle RGT có điện (hình 6.3), tiếp điểm của nó đóng. Nếu vì một lí do nào đó thanh góp C mất điện (ví dụ do ngắn mạch trên đường dây AC, do thao tác nhầm....), tiếp điểm của các rơle RU sẽ đóng mạch rơle thời gian RT (đường dây dự trữ BC đang có điện). Sau một thời gian chậm trễ do yêu cầu chọn lọc của bảo vệ rơle, tiếp điểm RT đóng lại. Cuộn cắt CC của máy cắt có điện, máy cắt 2MC mở ra. Tiếp điểm phụ 2MC3 đóng, cho dòng điện chạy qua cuộn đóng CĐ của máy cắt 4MC và đường dây dự trữ BC được đóng vào để cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Tính toán tham số của các phần tử trong sơ đồ: Thời gian của rơle RT: Khi ngắn mạch tại điểm N1 hoặc N2 (hình 6.2), điện áp dư trên thanh góp C có thể giảm xuống rất thấp làm cho các rơle điện áp RU< khởi động. Muốn TĐD tránh tác động trong trường hợp này cần phải chọn thời gian của rơle RT lớn hơn thời gian làm việc của các bảo vệ đặt tại máy cắt 7MC và 9MC: tRT = tBVA + ∆ t (6-1) tRT = tBVC + ∆ t (6-2) Trong đó: tBVA, tBVC : thời gian làm việc lớn nhất của các bảo vệ phần tử nối vào thanh góp A và thanh góp C. ∆ t : bậc chọn lọc về thời gian, bằng (0,3 ÷ 0,5 sec). Thời gian của rơle RT được chọn bằng trị số lớn hơn khi tính theo các biểu thức (1) và (2). Tuy nhiên, thời gian này càng nhỏ thì thời gian ngừng cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ càng bé, vì vậy khi tính chọn cần phải đặt điều kiện thế nào để thời gian của rơle RT là nhỏ nhất có thể được. Hình 6.2 : Sơ đồ nối điện để tính toán tham số của TĐD b. Thời gian của rơle RGT: Để đảm bảo thiết bị TĐD tác động đóng máy cắt 4MC chỉ một lần, cần chọn: tRGT = tĐ(4MC) + tdự trữ (6-3) Trong đó: tĐ(4MC) : thời gian đóng của máy cắt 4MC. tdự trữ : thời gian dự trữ. Nếu thiết bị TĐD tác động đóng nguồn dự trữ vào ngắn mạch tồn tại và thiết bị bảo vệ rơle cắt nó ra, thì rơle RGT sẽ ngăn ngừa việc đóng trở lại vào ngắn mạch một lần nữa trong trường hợp thời gian của rơle RGT chọn theo (6-3) thỏa mãn điều kiện: tRGT = tĐ(4MC) + tBV + tC(4MC) (6-4) tBV : thời gian làm việc của bảo vệ đặt tại máy cắt 4MC của mạch dự trữ. tC(4MC) : thời gian cắt của máy cắt 4MC. Điện áp khởi động của rơle điện áp giảm RU<: Hình 6.3 : Sơ đồ thiết bị TĐD đường dây Điện áp khởi động của rơle điện áp giảm RU< được chọn theo 2 điều kiện: Rơle RU< phải khởi động khi mất điện ở thanh góp C (hình 6.3), nhưng không được khởi động khi ngắn mạch sau các kháng điện đường dây (điểm N2 -hình 6.2) hoặc sau các máy biến áp (điểm N3) nối vào thanh góp C: (6-5) Trong đó: UNmin :Điện áp dư bé nhất trên thanh góp C khi ngắn mạch ở điểm N1 hoặc N2 kat : hệ số an toàn, vào khoảng 1,2 ÷ 1,3 nU : hệ số biến đổi của máy biến điện áp 1BU (hình 6.3) Rơle RU< không được khởi động khi tự khởi động các động cơ điện nối vào thanh góp C sau khi khôi phục nguồn cung cấp: (6-6) Utkđ : điện áp nhỏ nhất trên thanh góp C khi các động cơ điện tự khởi động Điện áp khởi động của rơle điện áp tăng RU>: Rơle RU> không được trở về khi trên mạch dự trữ có điện áp cao hơn điện áp làm việc cực tiểu Ulvmin (Ulvmin là điện áp nhỏ nhất mà các động cơ còn có thể tự khởi động được) (6-7) Trong đó: nU : hệ số biến đổi của máy biến điện áp 2BU (hình 6.3) TĐD ở trạm biến áp: Ở các trạm biến áp người ta sử dụng các loại TĐD khác nhau như TĐD máy biến áp, TĐD máy cắt phân đoạn, TĐD máy cắt nối... Trên hình 6.4 là sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn. Bình thường cả hai máy biến áp làm việc, máy cắt 5MC mở. Giả thiết máy biến áp B2 bị hư hỏng, thiết bị bảo vệ rơle tác động cắt máy cắt 3MC và 4 MC, sau đó thiết bị TĐD sẽ khởi động và đóng máy cắt 5MC. Lúc này máy biến áp B1 sẽ làm nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải 1 và phụ tải 2 ở cả hai phân đoạn. Hình 6.4 : Sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn Lưu ý là nếu máy biến áp B1 được thiết kế chỉ đủ để cung cấp cho phụ tải phân đoạn I thì trong thiết bị TĐD cần phải có thêm mạch đưa tín hiệu đi cắt bớt những phụ tải kém quan trọng ở cả hai phân đoạn trước khi đóng máy cắt 5MC. Trong sơ đồ, mạch điện mở máy cắt 4MC được nối qua tiếp điểm phụ của 3MC nhằm tạo sự liên động để khi mở máy cắt 3MC sẽ đồng thời mở luôn cả máy cắt 4MC. Để cắt nhanh máy cắt phân đoạn khi ngắn mạch tồn tại trên thanh góp hạ áp của trạm, trong sơ đồ TĐD cần có thêm bộ phận tăng tốc độ tác động của bảo vệ máy cắt phân đoạn sau TĐD (không vẽ bộ phận này trên hình 6.4). Khác với sơ đồ TĐD đường dây đã xét trước đây (hình 6.3), trong sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn không có bộ phận khởi động điện áp giảm vì không cần thiết trong trường hợp này. Cả 2 máy biến áp đều được cung cấp từ một thanh góp cao áp chung của trạm, khi mất điện trên thanh góp này tác động của thiết bị TĐD là vô ích. TỦ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS Tổng quan: Tủ ATS là hệ thống chuyển đổi nguồn tự động, có tác dụng khi điện lưới mất thì máy phát tự động khởi động và đóng điện cho phụ tải. Khi nguồn lưới phục hồi thì hệ thống tự chuyển nguồn trở lại và tự động tắt máy phát. Ngoài ra, Tủ chuyển đổi nguồn tự động (ATS) thường có chức năng bảo vệ khi Điện Lưới và Điện Máy bị sự cố như:mất pha, mất trung tính, thấp áp (tuỳ chỉnh) thời gian chuyển đổi có thể điều chỉnh. Quy cách chọn tủ ATS: Tủ thường được chọn có các yếu tố chính như sau: Phù hợp với công suất máy Phù hợp với môi trường nhiệt đới, không khí nhiễm muối ven biển và hải đảo. Bảo đảm các yêu cầu về tính năng điều khiển Chức năng hoạt động của tủ ATS: Tự động gửi tín hiệu khởi động máy khi: điện lưới mất hoàn toàn, điện lưới mất pha, điện lưới có điện áp thấp hơn giá trị cho phép (giá trị này có thể điều chỉnh được). Thời gian chuyển đổi sang nguồn máy phát là 5 – 30 giây Khi điện lưới phục hồi, bộ ATS ngay lập tức chuyển phụ tải sang nguồn lưới. Máy tự động tắt sau khi chạy làm mát 1 -2 phút. Có khả năng vận hành tự động hoặc bằng nhân công. Điều chỉnh được thời gian chuyển mạch. Có hệ thống đèn chỉ thị. Một số đèn báo và nút nhấn chức năng thường gặp: Đèn báo Mains Available sáng báo hiệu Điện Lưới nằm trong phạm vi cho phép. Đèn báo Mains On Load sáng báo hiệu Điện Lưới đang cung cấp ra cho phụ tải. Đèn báo Generator Available sáng báo hiệu Điện Máy có giá trị cho phép . Đèn báo Generator On Load sáng báo hiệu Điện Máy đang cung cấp ra cho phụ tải. Hoãn khởi động máy phát (Delay Start), thời gian này tuỳ chỉnh. Hoãn phục hồi điện lưới trở lại (Delay On Restoration), thời gian này tuỳ chỉnh. Hoãn đóng điện lưới vào phụ tải (Delay On Transfer), thời gian này tuỳ chỉnh. Hoãn đóng điện máy vào phụ tải (Warm Up), thời gian này tuỳ chỉnh. Chạy làm mát máy ( Cool Down ), thời gian này tuỳ chỉnh. Cho phép máy cố gắng khởi động tối đa 03 lần. Sạc bình accu tự động (Automatic Battery Charger) điều tiết nguyên tắc xung. Bộ ATS cho phép người sử dụng chọn nguồn Điện Lưới hay Điện máy cung cấp ra phụ tải khi cần thiết thông qua công tắc Manual Switch. Lắp ráp và cài đặt: Tủ ATS có cấu tạo đơn giản, do đó có thể lắp ráp trong hoặc ngòai nước. Chất lượng tủ ATS phụ thuộc vào thiết bị đóng cắt. Thiết bị và linh kiện G7 lắp ráp tại Việt Nam. Thường sử dụng Contactor hoặc máy cắt điện lưới MCCB 3 phase tùy theo công suất máy . SƠ ĐỒ THỰC HIỆN CỦA BẢO VỆ 51 SƠ ĐỒ THỰC HIỆN CỦA BẢO VỆ QUÁ DÒNG CÓ KIỂM TRA ÁP SƠ ĐỒ THỰC HIỆN CỦA BẢO VỆ SO LỆCH NGANG CÓ HƯỚNG SƠ ĐỒ TĐD MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN Sơ đồ thiết bị TĐD đường dây MỤC LỤC PHẦN I XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO 1 KHU VỰC GỒM 1 ĐƯỜNG DÂY KÉP VÀ 1 TRẠM BIẾN ÁP Xây dựng phương án 1 Yêu cầu của phương án cung cấp điện 1 Sơ đồ cung cấp điện 1 Chọn máy biến áp,dây dẫn và các khí cụ điện cho mạng điện 1 Chọn máy biến áp 1 Chọn dây dẫn 2 Chọn máy cắt và dao cách ly 3 PHẦN II TÌM HIỂU BẢO VỆ QUÁ DÒNG, XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI THUẬT TOÁN, SƠ ĐỒ THỰC HIỆN Nguyên lý làm việc 5 Các bộ phận chính và sơ đồ nguyên lý 5 Sơ đồ thực hiện 6 Hoạt động của sơ dồ khi ngắn mạch tại điểm N 6 Bảo vệ quá dòng tác động có thời gian (51) 6 Dòng khởi động của bảo vệ 7 Thời gian làm việc của bảo vệ 8 Độ nhạy của bảo vệ 13 Đánh giá bảo vệ dòng cực đại làm việc có thời gian 13 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50) 14 Nguyên tắc làm việc 14 Vùng tác động 17 Bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp 17 PHẦN III TÌM HIỂU VỀ RƠLE QUÁ DÒNG SỐ SEL-551 Tổng quan về role SEL-551 20 Khái quát chung 20 Những đặc tính kỹ thuật 21 Dòng điện xoay chiều đầu vào 21 Tiếp điểm đầu ra 21 Các đầu vào quang định mức 22 Cảm biến mức 23 Phần tử qua dòng 24 Bảo vệ máy biến dòng bảo hòa 25 Đặc tính bộ thời gian 25 Các phần tử role và nguyên lý hoạt động 26 Mã nhị phân và SELogic điều khiển tính toán 26 Mã nhị phân của rơle 26 SELogic điều khiển tính toán 26 Sự giới hạn 26 Xử lý có thứ tự và khoảng thời gian xử lý 27 Các đầu vào quang 28 Chuyển mạch điều khiển vị trí 29 Chuyển mạch điều khiển từ xa 31 Phần tử quá dòng cắt nhanh 31 Phần tử quá dòng có thời gian 34 Logic cắt 37 Logic đóng 38 PHẦN IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Sơ đồ thay thế, xác định các đại lượng tính toán 40 Sơ đồ thay thế 40 Xác định các đại lượng cơ bản 40 Điện kháng của các phần tử 40 Tính toán ngắn mạch 40 Tính toán dòng ngắn mach 3 pha ở cuối đường dây 40 Tính toán ngắn mạch 2 pha cuối đường dây và sau máy biến áp 40 Tính toán dòng ngắn mạch 2 pha trên thanh góp TBA 42 Dòng ngắn mạch thứ tự không 42 PHẦN V TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH BẢO VỆ RƠLE CHO ĐƯỜNG DÂY Giới thiệu chung về bảo vệ đường dây 44 Phân loại các đường dây 44 Các dạng sự cố và bảo vệ để bảo vệ đường dây tải điện 44 Tính toán thông số cho rơle bảo vệ so lệch ngang có hướng 45 Nhiệm vụ của bảo vệ 45 Sơ đồ nguyên lý 45 Các bộ phận của bảo vệ 45 Phân tích sự làm việc của bảo vệ khi N 46 Tính toán dòng khởi động 47 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ 48 PHẦN VI THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG ĐÓNG NGUỒN DỰ TRỮ (TĐD) Ý nghĩa của TĐD 49 Yêu cầu cơ bản đối với thiết bị TĐD 49 TĐD đường dây 50 Sơ đồ 50 Tính toán tham số của các phần tử trong sơ đồ 50 TĐD ở trạm biến áp 53 Tủ chuyển nguồn tự động ATS 54 Tổng quan 54 Quy cách chọn tủ ATS 54 Chức năng hoạt động của tủ ATS 54 Một số đèn báo và nút nhấn chức năng thường gặp 55 Lắp ráp và cài đặt 55 PHẦN VII CÁC BẢN VẼ Sơ đồ thực hiện của 51 và bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp 56 Sơ đồ thực hiện của bảo vệ so lệch ngang có hướng 57 Sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn 58 Sơ đồ thiết bị TĐD đường dây 59