Rơ le bảo vệ đường dây 7SA522

Phần 1:Rơ le bảovệđườngdây 7SA522 Giới thiệu 1.1 Giới thiệu chung Rơ le SIPROTEC - 7SA522 cung cấp đầy đủ chương trình bảo vệ khoảng cách kết hợp chặt chẽ tất chức thường yêu cầu cho bảo vệ đường dây điện Rơ le thiết kế để đáp ứng nhanh cách ly có chọn lọc đường dây truyền tải cáp truyền tải đường dây khơng có khơng có tụ bù Hệ thống điện điểm nối cố định tiếp đất điện trở, cộng hưởng nối đất thông qua cuộn dây Peterson cách li 7SA522 thích hợp cho cực đơn cực ngắt ứng dụng có khơng có chương trình bảo vệ truyền thơng (người điều khiển) 7SA522 kết hợp chặt chẽ vài chức bảo vệ thường yêu cầu cho bảo vệ đường dây truyền tải - Thời gian ngắt có tốc độ nhanh Phù hợp với dây cáp đường dây khơng có không tụ bù Tự động điều chỉnh công suất theo thay đổi tần số lên đến Hz - Liên lạc rơ le số với qua liên kết đầu cuối Có khả đóng trở lại tự động (ADT) 1.2 Cấutrúcphầncứng a) Cấu trúc phần cứng bảo vệ khoảng cách số 7SA522 Bảo vệ khoảng cách số SIPROTEC 7SA522 trang bị hệ thống vi điều khiển mạnh Tất công việc, thu nhận số lượng song thu được, đưa lệnh điều khiển mạch cắt thiết bị hệ thống điện sơ cấp khác, xử lý hồn tồn kỹ thuật số Hình cấu trúc của7SA522 b) Khái quát thiếtkế Thiết kế mặ ttrước: Thân thiện với người dùng hoạt động với phím số Đèn led báo động • Cổng PC mặt trước thuận tiện cho cài đặt rơ le • Chức khóa Giao diện kết nối: • Mặt trước kết nối tới PC • Giao diện hệ thống cho việc kết nối hệt thống điều khiển thông qua nhiều giao thức: IEC 61850 Ethernet IEC 60870-5-103 • • • • • PRFIBUS-FMS/-DP DNP 3.0 bảovệ kết nối liệu nối tiếp cho bảo vệ truyền thông Thiếtb bị phụ phía sau/ kết nối modem Sự đồng thời gian thông qua IRIGB DCF77 giao diện hệ thống • • • Phầncứng: Đầu vào nhị phân :8/16/24 Đầu rơ le: 16/24/32 Đầu ngắt tốc độ nhanh: (tùychọn) Kếtnốivàhộpkếtnốivớinhiềuưuđiểm Rơ le SIPROTEC 7SA522 có sẵn hộp cài đặt rộng, modun khung hệt hống lên đến 19’’ Điều có nghĩa models trở trước cóthể thay Chiều cao hộp 245 mm ghép hộp phẳng 266 mm lắprápcáchộpbềmặttheochiềurộnghộp Tất dây cáp kết nối khơng tớivịngngắnmạch Các đầu dây cắm ln sắng sang cắm điện • Nó để dùng dây cáp đúc sẵn Trường hợp lắp ráp theo bề mặt, vị trí đầu nối có dạng lỗren Kết nối truyền thông đặt nghiêng vỏ hp ci t ã ã ã Chiu rng hp ẵ x 19’’ 1/1 x 19’’ Hình 4a: Mặt sau với đầu nối dạng lỗ ren khớp nối nối tiếp Hình 4b: Mặtsauvớip hủ đầu cực dây nối 1.3 Phạm vi ứng dụng Bảo vệ khoảng cách kỹ thuật số 7SA522 lựa chọn bảo vệ nhanh chóng cho đường dây cáp điện khơng với đầu dị đơn nhiều cấp loại hệ thống nối mạng cấp điện áp Mạng trung tính nối đất, bù cách ly Thiết bị kết hợp chức thường yêu cầu cho việc bảo vệ đường dây khơng Nó áp dụng bảo vệ lưu theo thời gian cho tất loại chương trình bảo vệ so sánh sử dụng dây chuyền, máy biến áp, máy phát, động bảo vệ bus tất cấp điện áp Các thiết bị nằm cuối vùng bảo vệ trao đổi thông tin tính tốn thơng qua chức bảo vệ thí điểmbằng kết nối truyền thống qua giao diện liệu bảo vệtùy chọn sử dụng lien kết truyền thông chuyên dụng (thường cáp sợi quang) mạng truyềnthông Nếu thiết bị 7SA522 đượctrangbịmộtgiaodiệndữliệu bảo vệ, chúng sử dụng cho đối tượng bảo vệ với đầu Các đường dây4 có ba đầu cuối địi hỏi thiết bị có hai giaodiện dữl iệubảovệ 1.4 Các chức chung a) Các chức bảo vệ Rơ le bảovệ khoảng cách khơng có hướng với hệ thống đo lường (21/21N) • Bảovệ lỗi chạm đất cho – 3- cực ngắt (50N/51N/67N) • Bảo vệ truyền thơng (điềukhiển) (85) • Bộ định vị hư hỏng (FL) • Phát dao động cơng suất/ngắt (68/68T) • Bảo vệ q dịng điện pha (50/51/67) • Chức bảo vệ đóng vào điểm cố ( SOTF) • Bảo vệ quá/giảm điện áp (59/27) • Bảo vệ quá/giảm tần số (81O/U) • Tự động đóng trở lại (79) • Kiểm tra đồng (25) • Bảo vệ cố máy cắt (50BF) • b) Các chức điều khiển Điều khiển f.ctrl máy cắt (CB) dao cách ly c) Cácchức giám sát • • • • • • Giám sát mạch cắt (74TC) Tự giám sát rơ le Giámsát giá trị đo Ghi chép kiện/ lỗi Thu lại lỗi dao động Thống kê chuyển mạch Phần 2: Các chức bảo vệ rơ le 7sa522 1) Bảo vệ khoảng cách (21/21N) Các đặc tính Bảo vệ khoảng cách có đặc tính bảo vệ tổng trở hình đa giác hình trịn ( tùy theo version role ) Có vùng bảo vệ độc lập (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) Có vùng bảo vệ có điều khiển Z1B Mỗi vùng lụa chọn hướng làm việc thảo hướng thuận hướng ngược vơ hướng a) - - Hình Bảo vệ khoảng cách với đặc tính tứ giác Hình 2: Bảo vệ khoảng cách với đặc tính trịn +) Đối với đặc tính tứ giác : vùng độc lập (Z1->Z5) vùng mở rộng (Z1B) Đa giác xác định hình bình hành cắt trục với giá trị X R độ nghiêng φDist Vùng lấn tải với cài đặt Rload ,φload sử dụng để cắt khu vực trở kháng khỏi đa giác Đối với vùng Z1 có them độ nghiêng định nghĩa được,có thể sử dụng để tránh tải dẫn đến sai lệch góc Đối với vùng Z1B Z2 trở lên độ nghiêng không tồn Tổng cộng có khu vực sau: Khu độc lập: • Vùng (vùng ngắt nhanh) Z1 với X (Z1); R (Z1) Ø-Ø, RG (Z1) Ø-G; trì hỗn với T1-1phase T1-đa pha, • Vùng (vùng dự phòng) Z2 với X (Z2); R (Z2) Ø-Ø, RG (Z2) Ø-G; bị trì hỗn T2-1phase T2-đa pha, • Vùng (vùng dự phịng) Z3 với X (Z3); R (Z3) Ø-Ø, RG (Z3) Ø-G; bị chậm trễ T3 DELAY, • Vùng (vùng dự phòng) Z4 với X (Z4); R (Z4) Ø-Ø, RG (Z4) Ø-G; bị chậm trễ T4 DELAY • Vùng (vùng dự phòng) Z5 với X (Z5) + (phía trước) X (Z5) - (đảo ngược); R (Z5) Ø-Ø, RG (Z5) Ø-G, bị trì hỗn với T5 DELAY Khu vực phụ thuộc (kiểm sốt): • Vùng mở rộng Z1B với X (Z1B); R (Z1B) Ø-Ø, RG (Z1B) Ø-G; có lẽ trì hỗn T1B-1phase T1B-đa pha +) Xác định hướng bảo vệ khoảng cách Để xác định tình trạng cố, chức bảo vệ khoảng cách giám sát nhớ điện áp trước cố xuất ( điện áp chuẩn ) thay cho điện áp không ổn định lúc xuất cố Vị trí xác định hướng bảo vệ phụ thuộc vào trở kháng nguồn dòng tải đường dây trước cố xuất Hình sau mơ tả điện áp chuẩn việc xác định hướng 2) Chức bảo vệ dao động công suất (68) Với việc sa thải tải, ngắn mạch, đóng/ cắt thiết bị lưới điện … dẫn đếndao động cơng suất lưới điện Q trình dao động xuất dịng lớn với điện ápnhỏ, điều làm bảo vệ khoảng cách tác động Để tránh việc cắt không mongmuốn, rơle trang bị dị dao động cơng suất - Để phân biệt ngắn mạch có dao động công suất người ta dựa vào tốc độ biến thiên điện trở dR/dT đo theo thời gian Khi có ngắn mạch tốc độ biến thiên dR/dT vơ lớn, cịn có dao động cơng suất tốc độ dao động có giới hạn Tỷ số dR/dT = 50 ohm/s, sử dụng chung cho bảo vệ, bảo vệ không tác động có dao động cơng suất - Tốc độ thay đổi véc tơ trở kháng đo Thơng số kích hoạt trở kháng vào dải điện PP0l tiêu chuẩn khác xác định dao động công suất đáp ứng Phạm vi phát lỗi APOL tạo giá trị lớn cho R X - Vùng dao động cơng suất có khoảng cách Zdiff tối thiểu 5Ω (Inom = 1A) 1Ω (Inom = 5A) theo tất hướng từ vùng phát lỗi Hình 3: Đặc tính tác động phát dao động cơng suất - Với đường ngắn mạch; đường 2,3 dao động công suất; đường dao động công suất băng qua phía đối diện, đồng 3) Chức bảo vệ truyền cắt (85/21) - Bảo vệ truyền cắt (85/21): đảm bảo loại trừ cố toàn đường dây (100%) với thời gian tác động nhỏ a) Sơ đồ truyền cắt tầm cho phép (PUTT) - Là dạng khác sơ đồ truyền cắt tầm gọi cho phép với ý nghĩa dùng them phần tử cho phép làm việc xác - Ví dụ : cố xảy gần đầu A đường dây Phần tử cấp A cho thấy cố vùng tác động đưa tín hiệu cắt máy cắt A đồng thời điều khiển máy phát tín hiệu chuyển từ tần số kiểm sốt đến tần số cắt, theo thay đổi trạng thái để chuẩn bị cắt máy cắt B Các rơ le Zob đầu B, có giá trị đặt tầm nhận thấy cố gần đầu A đóng tiếp điểm Zob B hồn thành việc tác động MC đầu B Hình : Sơ đồ truyền cắt PUTT Hình : Sơ đồ logic cắt tầm cho phép ( PUTT ) sơ đồ sử dụng cho Z1B b) Sơ đồ truyền cắt tầm cho phép (POTT) - Với hệ thống tầm này, việc điều khiển khác, hệ thống sử dụng rơ le định hướng vùng kích truyền tín hiệu giám sát tín hiệu thu liên động truyền cắt từ đầu đường dây - Ví dụ : Khi cố xảy gần đầu A đường dây Sự cố cắt A rơ le cấp B nhận tín hiệu truyền xa từ A kích phần tử cấp hệ thống A rơ le cấp B Nếu cố đường dây AB, rơ le vùng B khởi động khơng có tín hiệu lên động truyền từ A Hình 6: Sơ đồ truyền cắt POTT Hình 7: Sơ đồ logic truyền cắt tầm cho phép (POTT) - 4) Chức bảo vệ dòng chạm đất (50N/51N/67N) Trong lưới nối đất,khi cố ngắn mạch pha đất điện trở cao xuất hiện,bảo vệ khoảng cách khơng đủ độ nhạy.Nhằm mục đích role trang bị bảo vệ cố đất điện trở cao, chọn chức : - Có hướng vơ hướng - Đặc tính q dòng thời gian độc lâp phụ thuộc - Đặc tính điện áp phu thuộc Dịng điện thứ tự khơng I0 sử dụng để tính tốn : 3I0 =IA + IB +IC Điện áp thứ tự không V0 xác định công thức : 3V0 = VA-G + VB-G + VC-G - Nguyên tắc tác động : Dòng thứ tự không 3I0 qua số lọc so sánh với giá trị đặt trước rơ le Nếu giá trị vượt giá trị đặt trước có báo động Sau thời gian trễ tín hiệu cắt đưa Ngưỡng đặt lại vào khoảng 95% ngưỡng tác động 5) Chức bảo vệ dòng dự phòng (50/51/67) Bảo vệ dòng loại bảo vệ tác động dòng điện qua chỗ đặt thiết bị bảo vệ tăng giá trị định trước Bảo vệ dòng sử dụng bảo vệ dự phòng bảo vệ khẩn cấp.để hiệu lực chức bảo vệ dòng bảo vệ độc lập, địa 2601 đặt = ON Bảo vệ dòng khẩn cấp ( lựa chọn với giá trị cho địa 2601 Only Active with loss of VT) tự động hiệu lực thay cho chức khoảng cách cố xảy phận giám sát đo lường điện áp phát tình trạng sau : Tác động phận giám sát điện áp( chẳng hạn xuất tình trạng Fuse-Failure-monitor) - Có tín hiệu VT-MCB trip kích vào input Có phần tử q dịng thời gian độc lập I>> ,3Io>>, I>, 3Io>, phần dòng có thời gian phụ thuộc , tương ứng Ip, 3Iop - 6) Chức bảo vệ đóng vào điểm cố (SOFT) Chức nhằm để loại trừ cố đóng máy cắt vào điểm cố đường dây với dòng ngắn mạch lớn So sánh dòng điện áp pha với giá trị 50HS Pickup Hình 8: Logic SOFT 7) Bảo vệ điện áp (27,59) Bảo vệ điện áp chức bảo vệ thiết bị điện chống lại áp áp Kém áp gây vấn đề ổn định Quá áp gây vấn đề cách điện Chức áp bao gồm: - Quá áp pha-đất Uph-e>, Uph-e>>, Quá áp pha-pha Uph-ph>, Uph-ph>>; Quá áp thứ tự thuận U1>, U1>>; Quá áp thứ tự nghịch U2>, U2>> Và áp thứ tự không 3Uo>, 3Uo>> Chức áp bao gồm: - Kém áp pha-đất Uph-e