Báo cáo khoa học này đưa ra cơ sở và nguyên lý hoạt động của Thiết bị bảo vệ chống chạm đất một pha chọn lọc ứng dụng IC số logic áp dụng cho mạng điện trung áp 6 – 10 kV mỏ hầm lò có nhiều khởi hành làm việc song song.
HỘI NGHỊ KHOA HỌC TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA (MEAE2021) Bảo vệ chống chạm đất pha chọn lọc ứng dụng ic số logic Đinh Văn Thắng 1, * Khoa Cơ - Điện, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Việt Nam, dinhvanthang@humg.edu.vn THƠNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 15/05/2021 Chấp nhận 16/7/2021 Đăng online 19/12/2021 Thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha chọn lọc ứng dụng IC số logic, tác động theo theo nguyên tắc số phiên thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng, tác động theo pha dịng thứ tự khơng sử dụng ngun tắc xác định hướng dịng thứ tự khơng so với điện áp thứ tự không chế độ xác lập chạm đất pha Khác với thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng theo dạng tương tự (Analog) chế độ xác lập chạm đất pha, thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng theo nguyên tắc số phản ứng tức với bán chu kỳ đầu dòng áp thứ tự khơng, tính tác động nhanh cao nhiều mức độ chống nhiễu tốt Sử dụng biến đổi tín hiệu dịng điện điện áp thứ tự khơng dạng tương tự thành tín hiệu xung – số thuật toán xử lý tín hiệu xung – số để xây dựng thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha chọn lọc cho lưới điện – 10 kV trung tính cách ly mỏ giải nhược điểm tồn thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha truyền thống trước Báo cáo khoa học đưa sở nguyên lý hoạt động Thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha chọn lọc ứng dụng IC số logic áp dụng cho mạng điện trung áp – 10 kV mỏ hầm lị có nhiều khởi hành làm việc song song Từ khóa: Chạm đất pha, bảo vệ chống chạm đất, dịng thứ tự khơng, áp thứ tự khơng, pha chạm đất © 2021 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu hiệu lưới điện có thông số mạng thay đổi liên tục Bản thảo báo gửi đăng Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất thực theo quy định Cơ sở lý thuyết Thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng, tác động theo theo nguyên tắc số phiên thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng, tác động theo pha dịng thứ tự khơng sử dụng nguyên tắc xác định hướng dòng thứ tự không so với điện áp thứ tự không chế độ xác lập chạm đất pha (Буксторов В.Ф.; Поляков В.Е., 1987) Thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng theo nguyên tắc số sử dụng cho lưới điện trung áp – 10 kV trung tính khơng nối đất Ưu điểm thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng theo nguyên tắc số sử dụng Thuật toán logic hàm chức bảo vệ chống chạm đất pha thiết bị sau: y (t ) = y+ (t ) y− (t ) = du+ i+ (t ) y+ (t ). du− i− (t ) y− (t ) du+ ( − ) = u+ ( − ) (t ).u+ ( − ) (t − t ) 1, −khi : u+ ( − ) u u+ ( − ) = 0, −khi : u+ ( − ) u 88 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HĨA (MEAE2021) 1, −khi : i + ( − ) i i+ ( −) = 0, −khi : i + ( − ) i thời gian ¼ chu kỳ, hai cực máy biến áp thứ tự khơng HTMи xuất tín hiệu điện áp thứ tự không 3uo Tại cửa biến đổi tín hiệu xuất dãy xung vng có tần số 100 Hz Tại cửa phần tử đồng dấu 5, có tín hiệu đồng thời có hai tín hiệu: 1-xung vng dịng thứ tự khơng xung hẹp từ tạo xung hẹp 7, Khi có tín hiệu cửa hai phần tử hay 11, khối thừa hành cuối 14 tác động, gửi tín hiêu cắt máy cắt để cắt nguồn khởi hành có chạm đất (Huỳnh Đắc Thắng, 1994) Nguyên lý hoạt động bảo vệ đó: y(t), y+(t), y-(t) – tín hiệu thời điểm t; u+(-)(t), i+(-)(t) – đại lượng vào thời điểm t ứng với nửa chu kỳ dương âm; u+/-(t-∆t) – tín hiệu vào xét thời điểm trước t; d – thuật toán chuyển tiếp; du+ ( − ) - tín hiệu xung xuất thời điểm chuyển tiếp từ giá trị logic sang giá trị logic 1; u, i, giá trị ngưỡng điện áp dòng điện cho trước Sơ đồ khối chức bảo vệ Khi chạm đất pha bên vùng bảo vệ, thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng theo nguyên tắc số không tác động cửa khối đồng dấu ln có trị logic Như vậy, thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng theo nguyên tắc số cho tín hiệu cắt máy căt tín hiệu dịng thứ tự khơng ln vượt trước pha điện áp thứ tự không (Букстояров В.Ф.; Щуцкий В.И., 1999) Sơ đồ khối cấu trúc thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha chọn lọc ứng dụng IC logic kỹ thuật số (hình 1) gồm: 1-biến dịng thứ tự khơng; 2-biến áp thứ tự khơng; 3, 4- khối biến đổi tín hiệu; 5,6- phần tử đồng dấu (so sánh bằng); 7,8- tạo xung hẹp; 9,11,13 phần tử logic OR; 10,12-phần tử logic AND bổ xung;14-khối đầu Khối biến đổi tín hiệu 3,4 có chức biến đổi tín hiệu dịng áp thứ tự khơng dạng nửa sóng sin thành chuỗi xung vuông, độ rộng với nửa chu kỳ chúng Các phần tử logic 5,6,9-13 tạo xung hẹp 7,8 xây dựng từ mạch vi điện tử Các phần tử 9, 11 10, 12 có chức mắt nhớ tạm thời Thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng theo nguyên tắc số hoạt động sau Khi chạm đất pha vùng bảo vệ, tín hiệu dịng điện thứ tự khơng 3io xuất trước Sau khoảng Hình sơ đồ thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng theo nguyên tắc số sử dụng linh kiện cách ly quang điện tử Thiết bị xác định khởi hành chạm đất theo nguyên tắc so sánh đồng dấu hai đại lượng dòng áp thứ tự không bán chu kỳ Trong sơ đồ cấu trúc thiết bị gồm phận sau: khối khuếch đại cách ly tín hiệu vào A1, A2; khối logic A3, A4; phần tử đảo A5,A7; ốt tụ điện C; Trigger đếm T; khuếch đại công suất cuối A9 rơ le thừa hành K Thiết bị hoạt động sau Khi chạm đất xảy vùng bảo vệ, cửa khối khuếch đại tín hiệu vào A1, A2 có tín hiệu, khối logic A3 hoạt động khóa liên động phần tử A4 Đồng thời 89 HỘI NGHỊ KHOA HỌC TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA (MEAE2021) thời điểm xuất tín hiệu đầu vào khối đồng dấu A6 Khi đạt ngưỡng U, phần tử A4 không tác động cịn tín hiệu khóa từ A3 Khi phần tử A5 hoạt động, có tín hiệu vào tác động, cửa đưa tín hiệu đến A6, A7 trigger A8 để lật trạng thái trigger A8 Kết khuếch đại công suất cuối cấp điện cho rơ le K, rơ le K đưa tín hiệu cắt máy cắt Khi chạm đất ngồi vùng bảo vệ, phần tử A3 khơng tác động dấu hai đại lượng dòng áp thứ tự không ngược nhau, phần tử A6 không tác động, trigger A8 khơng lật trạng thái thiết bị khơng gửi tín hiệu cắt máy cắt Phần tử A7 với ốt tụ C cho phép sơ đồ tự động trở trạng thái ban đầu cố khắc phục Kết luận thuật tốn xử lý tín hiệu xung – số để xây dựng thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha chọn lọc cho lưới điện – 10 kV trung tính cách ly mỏ giải nhược điểm tồn thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha truyền thống trước Báo cáo khoa học đưa sở nguyên lý hoạt động thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha chọn lọc ứng dụng IC số logic áp dụng cho mạng điện cao áp – 10 kV mỏ có nhiều khởi hành làm việc song song Tài liệu tham khảo Буксторов В.Ф.; Поляков В.Е (1987), Устройство для токовой направленной защиты от однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралю Изд Вузов Электромеханика, No5 – CTp 119-122 Khác với thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng, tác động theo pha dịng thứ tự khơng sử dụng ngun tắc xác định hướng dịng thứ tự khơng so với điện áp thứ tự không chế độ xác lập chạm đất pha, thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng theo nguyên tắc số phản ứng tức với bán chu kỳ đầu dịng áp thứ tự khơng, tính tác động nhanh cao nhiều, tính tác động nhanh cao mức độ chống nhiễu tốt Sử dụng biến đổi tín hiệu dịng điện điện áp thứ tự không dạng tương tự thành tín hiệu xung – số Букстояров В.Ф.; Щуцкий В.И (1999), Защита от замыканий на землю в электроустановках -35 кВ Изд Екатенбург, Стр 233-241 Huỳnh Đắc Thắng (1994), Cẩm nang thực hành vi mạch tuyến tính TTL/LS, CMOS Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 90 ... tiếp từ giá trị logic sang giá trị logic 1; u, i, giá trị ngưỡng điện áp dòng điện cho trước Sơ đồ khối chức bảo vệ Khi chạm đất pha bên vùng bảo vệ, thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha định hướng... khơng ln vượt trước pha điện áp thứ tự không (Букстояров В.Ф.; Щуцкий В.И., 1999) Sơ đồ khối cấu trúc thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha chọn lọc ứng dụng IC logic kỹ thuật số (hình 1) gồm: 1-biến... lý tín hiệu xung – số để xây dựng thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha chọn lọc cho lưới điện – 10 kV trung tính cách ly mỏ giải nhược điểm tồn thiết bị bảo vệ chống chạm đất pha truyền thống trước