Bảo vệ số lệch máy biến áp part6 pps

Trong điều kiện thao tác bằng tay khi có sự cố, bảo vệ quá dòng có thời gian có thể cung cấp lệnh cắt nhanh, thời gian trễ gán cho nó bị bỏ qua trong trường hợp này Điều kiện cần là lệnh

Bảng 3-1

k 1 1.4 2 4

Dưới đây minh họa đường đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch dòng thứ

tự không hình 3 - 13

Hình 3 - 13: Đặc tính làm việc của bảo vệ chống chạm đất phụ thuộc vào

góc lệch pha giữa I01 và I02 Đặc tính vẽ cho trường hợp I01=I02 ( =1800 khi ngắn mạch chạm đất ngoài vùng bảo vệ)

Đồ thị minh họa quan hệ của I01 và I02

Hình 3 - 14: Đồ thị quan hệ giữa I 01 và I 02 và góc pha = (I 01 , I 02 )

Từ đồ thị ta thấy nếu ± khi đó thành phần hãm bằng không

5/ Một số chức năng khác trong 7UT51*

5.1/ Bảo vệ quá dòng có thời gian

Trong rơle bảo vệ so lệch 7UT51* được trang bị một bảo vệ quá dòng có thời gian tích hợp Nó có thể làm việc cho bất cứ phía nào của đối tượng bảo vệ Với 7UT512, bảo vệ quá dòng có thời gian có thể làm việc cho cả phía điện áp cao hoặc thấp của MBA, phía đầu cực hay trung tính của máy phát hay đông cơ vv…còn với 7UT513 thì bảo vệ quá dòng có thời gian có thể làm việc với bất cứ phía nào của MBA 3 cuộn dây, máy phát hay động cơ hoặc điểm rẽ nhánh có 3 phía

Nếu ta sử dụng 7UT513 được sử dụng cho MBA 2 cuộn dây, máy phát hay

động cơ hoặc điểm rẽ nhánh có 2 phía thì bảo vệ quá dòng có thì gian có thể dùng bảo vệ cho một “đối tượng ảo” khác nếu muốn

Có thể dùng bảo vệ quá dòng như bảo vệ quá dòng với thời gian độc lập hoặc phụ thuộc với đường đặc tính thời gian được trang bị là loại rốc chuẩn (standard inverse time – SIT), rất rốc (very inverse time – VIT) và loại cực kỳ rốc (extremely invese time – EIT) theo tiêu chuẩn IEC-253-3 Với thời gian tác

động tính theo phương trình:

Đường cong rốc chuẩn:

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

ư

=

1

14 0

02 0

m TD

t td ; =ư ⎢⎣⎡ ư 1 ⎥⎦⎤

08 1

2

m TD

Đường cong rất rốc:

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

ư

=

1

5 13

m TD

t td ; =ư ⎢⎣⎡ ư 1 ⎥⎦⎤

5 13

m TD

Đường cong cực kỳ rốc :

⎥⎦

⎤

⎢⎣

⎡

ư

=

1

80

2

m TD

t td ; =ư ⎢⎣⎡ ư 1 ⎥⎦⎤

80

2

m TD

Các giá trị tác động của bảo vệ quá dòng có thời gian luôn quy đổi theo dòng định mức của đối tượng bảo vệ Nghĩa là với máy biến áp dòng định mức của cuộn dây được lấy từ công suất định mức và điện áp định mức của cuộn dây

đó, còn với máy phát hay động cơ nó chính là dòng định mức của thiết bị hoặc với điểm rẽ nhánh là dòng định mức của nhánh đó

Trong điều kiện thao tác bằng tay khi có sự cố, bảo vệ quá dòng có thời gian có thể cung cấp lệnh cắt nhanh, thời gian trễ gán cho nó bị bỏ qua trong trường hợp này Điều kiện cần là lệnh cắt phải được lặp qua một đầu vào nhị phân của rơle

5.2/ Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ

Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ giúp đối tượng bảo vệ tránh khỏi bị phá hủy

do quá tải gây ra Trong rơle so lệch 7UT51* có sẵn 2 chức năng bảo vệ quá tải, mỗi chức năng có thể gán cho bất cứ phía nào của đối tượng bảo vệ, như cho phía điện áp cao hoặc thấp của MBA vv…

Rơle sẽ tính toán độ tăng nhiệt độ theo phương trình:

2

1 1

I dt

d

τ

θ τ

(3-33)

: Độ tăng nhiệt độ so với nhiệt độ cuối cùng ứng với dòng điện quá tải cực đại cho phép (k.Iđm)

: Hằng số thời gian

I: Dòng điện đi qua phần tử cần được bảo vệ

Các độ tăng nhiệt được tính toán từ các dòng pha Có thể lựa chọn để việc

đánh giá độ tăng nhiệt thực hiện với pha có dòng lớn nhất hoặc giá trị trung bình

Khi nhiệt độ tăng đến giá trị ngưỡng đầu tiên, một tín hiệu cảnh báo được phát ra, khi đó người vận hành có thể giảm bớt nhiệt độ trên phần tử bằng cách giảm bớt phụ tải

Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng, bộ vi xử lý sẽ dựa vào đường đặc tính quá tải

đã được cài đặt và dòng quá tải để tính thời gian tác động

Cùng với giá trị k, hằng số thời gian , cũng như độ tăng nhiệt θcp phải

được đưa vào trong rơle

5.3/ Bảo vệ chạm vỏ

Bảo vệ dòng chạm vỏ có nhiệm vụ phát hiện dòng rò với đất ngay cả khi

có điện trở lớn giữa pha và khung của máy biến áp Vỏ MBA phải được cách ly với đất (như hình 3 - 14)

Hình 3 - 14: Bảo vệ dòng chạm vỏ

Dòng chảy qua dây dẫn nối từ vỏ xuống đất sẽ được cấp cho một đầu vào dòng điện của rơle Khi đó rơle sẽ đưa ra lệnh cắt ngay hoặc có thời gian để cắt tất cả các phía của máy biến áp

Rơle 7UT51* cung cấp một đầu vào dòng điện có độ nhậy cao (Ib) cho bảo vệ dòng chạm vỏ, cho phép đặt trong dải từ 10 mA đến 1000 mA

Cũng có thể nối dòng chạm vỏ với đầu vào dòng điện tiêu chuẩn của rơle, trong trường hợp này dải đặt là 0.1 đến 10 lần dòng định mức của rơle

5.4/ Xử lý các tín hiệu cắt từ bên ngoài và các tín hiệu định nghĩa bởi người

xử dụng

Có thể đưa ra 2 lệnh cắt từ thiết bị bảo vệ hoặc giám sát từ bên ngoài vào cho rơle 7UT51* xử lý Các tín hiệu được ghép vào rơle như “các tín hiệu bên ngoài” qua 2 đầu vào nhị phân Giống như các tín hiệu bảo vệ và giám sát nội

bộ, chúng có thể cảnh báo có thời gian và có thể truyền tới các rơle cắt

Hơn nữa, có 4 tín hiệu có thể định nghĩa bởi người sử dụng Các tín hiệu

và cảnh báo của các thiết bị khác không có giao tiếp (giao tiếp với PC hoặc LSA)

có thể nằm trong quá trình xử lý tín hiệu của thiết bị Cũng giống như các tín hiệu nội bộ, chúng có thể được gán cho các rơle tín hiệu hoặc đèn LED hoặc đưa vào màn chỉ thị phía trước, máy tính hoặc LSA Ví dụ có thể là bảo vệ hơi hoặc giám sát nhiệt độ

5.5/ Ma trận cắt

Bảo vệ so lệch số 7UT51* gồm 1 ma trận cắt tích hợp Ma trận cắt đại diện cho trung tâm đóng ngắt của bảo vệ, phân phối các con nối giữa các tín hiệu cắt của bảo vệ và các phần tử đóng ngắt tại công trình

Các lệnh được đưa ra bởi các chức năng bảo vệ khác nhau, có thể đặt cho

2 (7UT512) hoặc cho 5 (7UT513) rơle cắt của thiết bị nếu cần Các tín hiệu bên ngoài như tín hiệu bảo vệ hơi, giám sát áp lực hoặc nhiệt độ vv… có thể đưa vào trong rơle thông qua các đầu vào nhị phân và được gắn cho các rơle cắt qua các

ma trận cắt Mỗi ma trận cắt được gắn với một phần tử đóng ngắt như máy cắt, máy dập từ, van cắt hoặc thiết bị điều khiển khác

5.6/ Các chức năng phụ thuộc

Các chức năng phụ của bảo vệ so lệch dòng 7UT51* bao gồm:

- Xử lý các tín hiệu

- Lưu các so lệch ngắn mạch cho việc ghi sự cố

- Đo dòng vận hành

- Các chức năng giám sát

• Xử lý các tín hiệu

Sau một sự cố trong đối tượng bảo vệ, thông tin liên quan đến đáp ứng của thiết bị bảo vệ và các giá trị đo được là rất quan trọng để phân tích chính xác diễn biến sự cố Cho mục đích này, rơle cung cấp các tín hiệu và chỉ thị có ảnh hưởng ở 3 mức

™ Các chỉ thị và các đầu ra nhị phân (các rơle tín hiệu)

Các điều kiện và sự kiện quan trọng được chỉ thị bằng các chỉ thị quang (LED) ở mặt trước Rơle cũng có các rơle tín hiệu cho việc truyền tín hiệu đi xa Phần lớn các chỉ thị và tín hiệu có thể được sắp đặt, chúng có thể được gán cho các ý nghĩa khác nhau với chỉnh định của nhà máy

Các rơle tín hiệu làm việc ở chế độ không nhớ và trở về sau khi điều kiện chỉ thị biến mất Các chỉ thị LED có thể làm việc ở chế độ nhớ hoặc không nhớ

Các bộ nhớ của các chỉ thị có thể lưu lại khi mất nguồn Chúng có thể

được giải trừ :

- Tại chỗ, qua bàn phím ở mặt trước rơle

- Từ xa bằng cách cấp nguồn vào đầu vào nhị phân, giải trừ từ xa

- Từ xa thông qua một trong các giao tiếp nối tiếp

- Tự động bởi mỗi tác động mới của rơle

Một số rơle và chỉ thị các điều kiện (trạng thái) sẽ không thích hợp khi chúng được lưu Thông thường chúng không thể đến khi điều kiện gốc của nó chưa bị loại trừ Nó chủ yếu liên quan tới các chỉ thị sự cố như là “sự cố điện áp nguồn nuôi” vv…

Đèn LED xanh chỉ thị sẵn sàng làm việc LED này không thể giải trừ và duy trì khi bộ VXL làm việc đúng và rơle không có hư hỏng Đèn LED này tắt khi chức năng tự kiểm tra của bộ VXL phát hiện có hư hỏng hoặc khi mất điện

áp nguồn nuôi

Khi có điện áp nguồn nhưng vẫn có hư hỏng bên trong thiết bị, LED đỏ phát sáng (“khóa-Block”) và khóa thiết bị

™ Thông tin trên màn chỉ thị hoặc đến máy tính cá nhân

Các sự kiện và điều kiện có thể đọc trên màn hình chỉ thị của thiết bị Ngoài ra, một máy tính cá nhân có thể nối với rơle qua giao tiếp vận hành và tất cả thông tin khi đó được gửi qua máy tính

Trong trạng thái tĩnh, khi không có sự cố nào trên hệ thống, màn hình chỉ thị đưa ra các thông tin vận hành có thể lựa chọn (thường là giá trị vận hành đo

được) trên mỗi dòng Khi có sự cố hệ thống, thông tin (có thể lựa chọn) sự cố

xuất hiện thay cho các thông tin vận hành, chức năng bảo vệ và các pha nào đã cắt Các thông tin ỏ trạng thái tĩnh sẽ lại xuất hiện ngay các tín hiệu sự cố này đã

được chấp nhận

Rơle cũng có một số bộ nhớ đệm cho các sự kiện như các cảnh báo vận hành, các tín hiệu sự cố có thể lưu lại tránh trường hợp mất điện áp nguồn bằng pin bộ nhớ đệm Các cảnh báo cũng như các giá trị vận hành sẵn có, có thể được

đưa ra màn hình chỉ thị bất cứ khi nào bằng bàn phím hoặc máy tính cá nhân qua giao tiếp vận hành

Sau một sự cố, các thông tin quan trọng liên quan đến diễn biến của nó, như là tác động và cắt có thể được gọi ra màn hình rơle Thời điểm bắt đầu sự cố

được chỉ thị bằng thời gian tuyệt đối của hệ điều hành, cung cấp bởi đồng hồ thời gian thực Chuỗi các sự kiện được đánh dấu bằng thời gian quy chiếu theo thời

điểm bộ phận phát hiện sự cố đã tác động Do vậy, thời gian trôi qua đến khi lệnh cắt bắt đầu và đến khi tín hiệu cắt trở về có thể đọc được Độ phân giải là 1ms

Các sự kiện cũng có thể đọc bằng máy tính cá nhân sử dụng chương trình DIGSI Hơn nữa, các dữ liệu có thể đưa ra máy in hoặc lưu trong đĩa mềm

Rơle bảo vệ lưu các giá trị so lệch của 4 sự cố hệ thống cuối cùng, nếu có

sự cố thứ 5, thì sự cố cũ nhất sẽ bị ghi đè trong bộ nhớ sự cố, 3 sự cố cuối cùng

có thể đọc trên màn hình chỉ thị của thiết bị

Một sự cố hệ thống bắt đầu bằng việc tác động của bất kỳ bộ phận phát sự

cố nào và kết thúc bằng sự trở về của chức năng bảo vệ cuối cùng

™ Các thông tin đến thiết bị trung tâm (tùy chọn)

Các thông tin được lưu có thể được chuyển đến qua cổng nối cáp quang hoặc giao tiếp cách ly thứ 2 (giao tiếp hệ thống), trung tâm điều khiển, hệ thống tác động hóa các trạm địa phương của SIEMENSI.SA678 Việc truyền so lệch sử dụng giao thức truyền so lệch được chuẩn hóa theo VDEW/ZVEI và IEC

870-5-103 hoặc theo DIN19244

• Lưu và truyền dữ liệu cho việc ghi sự cố

Các giá trị tức thời của các giá trị đo được iL1, iL2, iL3 của bộ biến dòng của mỗi cuộn dây máy biến áp, máy phát hoặc động cơ cũng như mỗi phía của điểm

rẽ nhánh, iA, iB là các đầu vào thêm ở 7UT513 được lấy mẫu sau mỗi 1.66 ms (với tần số 50 Hz) và được lưu trong bộ ghi chuyển dịch quay vòng Khi có 1 sự

cố, dữ liệu được lưu qua thời gian đã chọn, nhưng lớn nhất không quá 5s Số bản ghi sự cố lớn nhất trong thời gian này là 8 Khi đó các sự cố này sẵn sàng cho

phân tích sự cố Đối với các sự cố mới, các dữ liệu sự cố thực tế mới được lưu không cần việc xác nhận các dữ liệu cũ

Các dữ liệu có thể đưa sang máy tính cá nhân thông qua giao tiếp vận hành ở mặt trước rơle và được xử lý bằng phần mềm DIGSI Các dòng điện được quy đổi theo các giá trị cực đại của chúng, chuẩn hóa theo các giá trị định mức

và chuẩn bị cho các đồ thị dễ nhìn Ngoài ra các tín hiệu có thể được đánh dấu như các bản ghi nhị phân

Hơn nữa, các dữ liệu ghi sự cố cũng có thể truyền tới trung tâm điều khiển thông qua giao tiếp hệ thống nối tiếp (nếu có) Việc đánh giá các dữ liệu sẽ được thực hiện ở trung tâm điều khiển, sử dụng các chương trình phần mềm thích hợp Khi các dữ liệu được truyền tới trung tâm điều khiển, việc truyền có thể

được tiến hành tự động, sau mỗi lần rơle tác động hoặc cắt Khi đó những việc sau có thể ứng dụng:

- Rơle báo hiệu các dữ liệu ghi sự cố sẵn sàng

- Các dữ liệu sẵn sàng cho việc truyền đến, khi chúng bị ghi đè bởi dữ liệu mới

- Quá trình truyền dữ liệu có thể bị hủy bỏ từ thiết bị trung tâm

• Các đo lường vận hành hàng ngày và các số liệu tải

Các giá trị hiệu dụng của tất cả các dòng pha luôn sẵn sàng cho việc đọc tại chỗ hoặc truyền so lệch đi xa ở mặt trước hoặc thông qua giao tiếp vận hành Ngoài ra các dòng sự cố chạm đất giới hạn và các số liệu tính toán của bảo vệ quá tải luôn sẵn sàng:

- I1L1, I1L2, I1L3: Các dòng pha của phía thứ nhất (cuộn 1 của MBA, các biến dòng phía đấu sao của máy phát hoặc động cơ, phía 1 của điểm rẽ nhánh) bằng ampe nhất thứ và bằng % của dòng định mức

- I2L1, I2L2, 21L3: Các dòng pha của phía thứ hai (cuộn 2 của MBA, các biến dòng phía đấu sao của máy phát hoặc động cơ, phía 2 của điểm rẽ nhánh) bằng ampe nhất thứ và bằng % của dòng định mức

- I3L1, I3L2, I3L3: Các dòng pha của phía thứ ba (cuộn 3 của MBA, các biến dòng phía đấu sao của máy phát hoặc động cơ, phía 3 của điểm rẽ nhánh) bằng ampe nhất thứ và bằng % của dòng định mức

- θ/θtrip L1, θ/θtrip L2, θ/θtrip L3: Tính toán độ tăng nhiệt theo phần trăm của độ tăng nhiệt cắt cho mỗi phía mà bảo vệ quá tải có tác dụng

- Igh: dòng chạm vỏ cho bảo vệ dòng chạm vỏ (chỉ có ở 7UT513)

• Các chức năng kiểm soát

Trong rơle tổ hợp nhiều chức năng kiểm soát hữu hạn của phần cứng và phần mềm, hơn nữa các giá trị đo được luôn được kiểm tra Vì vậy, các mạch dòng cũng nằm trong hệ thống được kiểm soát

™ Kiểm soát phần cứng

Toàn bộ phần cứng luôn được giám sát, từ các đầu vào nhị phân cho đến các rơle đầu ra để phát hiện kịp thời các hư hỏng và các chức năng không được chấp nhận Nó được thực hiện bằng cách kiểm soát:

- Các điện áp nguồn nuôi và điện áp chuyển đổi

Bộ vi xử lý kiểm tra việc bù và điện áp chuyển đổi của bộ ADC (bộ chuyển đổi tương tự/số) Bảo vệ sẽ bị khóa ngay khi có sự sai lệch không cho phép Các sự cố vĩnh cửu được cảnh báo

Hư hỏng hoặc tắt nguồn nuôi sẽ làm cho hệ thống ngừng hoạt động Trạng thái này được chỉ thị bằng một tiếp điểm “an toàn” khi có hư hỏng (“Fail safe contact”) Sụt áp thoáng qua ≤ 50 ms không ảnh hưởng đến sự hoạt động của rơle (Un≥110 V)

- Các mạch cắt :

Các rơle điều khiển cắt (Command relay) được điều khiển bằng hai kênh

điều khiển và một kênh phát phụ Các mạch điều khiển và sự liên tục hay ngắn mạch trong rơle liên tục được kiểm soát

- Các modul nhớ:

Kiểm tra tổng định kỳ cho bộ nhớ chương trình (EPROM), bộ nhớ gán thông số (EEPROM) và bộ nhớ làm việc (RAM) và so sánh với kiểm tra tổng

được lưu (Kiểm tra tổng của các EEPROM được tính toán mỗi khi có thông số gán mới)

™ Kiểm soát phần mềm

Để kiểm soát liên tục sự làm việc của chương trình, một đồng hồ kiểm tra (Watch-dog timer) sẽ khởi động lại bộ VXL khi có lỗi tại bộ VXL hoặc nếu chương trình chạy sai Hơn nữa, các kiểm tra nội bộ hợp lý bảo đảm tất cả các lỗi trong quá trình xử lý chương trình, gây ra bởi nhiễu sẽ được nhận ra Những lỗi như vậy sẽ được xác lập lại và khởi động tại bộ VXL

Nếu các lỗi này không thể loại trừ bằng việc khởi động lại, các khởi động lại khác sẽ được thi hành Nếu vẫn còn lỗi sau 3 lần cố gắng khởi động lại, hệ thống bảo vệ sẽ tự ngắt nó ra và chỉ thị trạng thái này bằng cách giải phóng rơle

có hiệu lực, do vậy đưa ra lỗi “Equipment fault” (hư hỏng thiết bị) và đồng thời

đèn LED sáng báo hiệu khóa “Blocked”

™ Kiểm soát mạch biến dòng bên ngoài

Để phát hiện sự dán đoạn hoặc ngắn mạch trong các mạch biến dòng bên ngoài hoặc hư hỏng tại các điểm nối, các giá trị đo được kiểm tra tuần hoàn trong các khoảng thời gian, chỉ cần điều kiện không tồn tại tín hiệu khởi động nào

- Sự cân xứng dòng: Khi làm việc bình thường, có thể cho là các dòng điện

gần đối xứng thích hợp với các biểu thức sau:

max

min

I

I

Nếu:

N

I

Imax

>SYM.Ingưỡng/IN (3-35)

Imax luôn là dòng lớn nhất trong các dòng 3 pha

Imin là dòng nhỏ nhất

SYM.Hsố.I: Là hệ số đối xứng mô tả độ lớn của sự đối xứng dòng của các dòng điện pha

SYM.Ingưỡng là giới hạn thấp hơn của vùng xử lý của chức năng kiểm soát (xem hình vẽ) Cả hai thông số có thể đặt

Hình 3 - 15: Kiểm soát sự đối xứng dòng

- Giám sát dòng tổng:

Nếu rơle được sử dụng cho bảo vệ so lệch điểm rẽ nhánh, các dòng so lệch

được giám sát ở mức thấp Chức năng giám sát này làm việc trên từng pha Hư hỏng được phát hiện trong mạch thứ cấp của các biến dòng khi dòng so lệch có

độ lớn của dòng tải trong điều kiện làm việc bình thường Nó đưa ngay ra tín hiệu, đồng thời bảo vệ so lệch cũng bị khóa

chương 4 Tính toán chọn thông số đặt cho trạm biến áp 110/22 Kv Sài Đồng 2

máy S=2x40 MVA Sử dụng rơle số 7UT51*

1/ Cách cài đặt cho rơle 7UT51*

1.1/ Giới thiệu bàn phím và bảng chỉ thị

Bàn phím và bảng chỉ thị được đặt bên ngoài tương tự như một chiếc máy tính bỏ túi Hình 4 - 1 minh họa mặt trước của rơle

Màn hình chỉ thị tinh thể lỏng gồm 2 dòng, mỗi dòng gồm 16 ký tự, đưa ra các thông tin Mỗi ký tự gồm có một ma trận điểm 5x8 Các con số, chữ cái và một số ký hiệu đặc biệt có thể được hiển thị

Trong khi giao tiếp dòng trên đưa ra một số gồm 4 chữ số, tiếp theo là thanh trỏ Con số này thể hiện địa chỉ đặt Hai số đầu tiên thể hiện địa chỉ

của khối, tiếp theo sau là 2 con số nối tiếp Trong các kiểu rơle có phương tiện để thay đổi thông số, nhận dạng của bộ thông số được đưa ra trước địa chỉ đặt

Bàn phím bao gồm 28 phím với các con số, các phím điều khiển Yes/No,

ý nghĩa của các phím được giải thích chi tiết dưới đây

Các phím số để đưa vào các con số

đến Các chữ số từ 0 đến 9 để đưa vào các con số

Dấu chấm thập phân

Ký hiệu không xác định

Đổi dấu để đưa vào số âm hoặc dương

Các phím Yes/No dùng cho văn bản

Phím Yes: Xác định câu hỏi của màn chỉ thị

Phím No: Từ chối câu hỏi của màn chỉ thị hoặc không chấp nhận thay đổi

∞

+/-

J/Y

N