Bảo vệ rơ le và tự động hóa cho nhà máy điện

MỤC LỤC CHƯƠNG NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA CÁC LOẠI BẢO VỆ RƠ LE I KHÁI NIỆM VÀ NHIỆM VỤ CỦA RƠ LE: - Rơle thiết bị bảo vệ máy phát, máy biến áp, đường dây, góp toàn hệ thống điện làm việc an toàn, phát triển liên tục, bền vững - Nó thiết bị có nhiệm vụ phát loại trừ nhanh tốt phần tử bị cố khỏi hệ thống điện để hạn chế đến mức thấp hậu cố gây Các nguyên nhân gây cố hư hỏng tượng thiên nhiên giông bão, dộng đất, lũ lụt thiết bị hao mòn, già cỗi gây chạm chập, công nhân vận hành thao tác sai - Những thiết bị BVRL phản ứng với tình trạng làm việc không bình thườ ng thường thực tác động sau thời gian trì định (không cần phải có tính tác động nhanh thiết bị BVRL chống hư hỏng) II CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠ LE: Tính cắt nhanh: - Khi có cố xảy yêu cầu rơle phải phát xử lý cắt cách ly phần tử bị cố nhanh tốt - Thời gian cắt cố tổng thời gian tác động bảo vệ thời gian làm việc máy cắt Tcsc = T¬bv + Tmc (ms) Tính chọn lọc: - Khả cắt phần tử bị cố hư hỏng - Theo nguyên lý làm việc bảo vệ phân loại bảo vệ chọn lọc tương đối tuyệt đối + Chọn lọc tuyệt đối: Là bảo vệ làm việc có cố xảy phạm vi xác định, không làm việc dự phòng cho bảo vệ phần tử lân cận + Chọn lọc tương đối: Là bảo vệ chức bảo vệ cho phần tử đặt bảo vệ thực nhiệm vụ bảo vệ dự phòng cho bảo vệ phần tử lân cận Độ nhạy: - Đặc trưng cho khả cảm nhận cố - Hệ số độ nhạy: o Bảo vệ Kn o Bảo vệ dự phòng Kn 1,5 Độ tin cậy: - Là tính bảo đảm cho thiết bị làm việc chắn - Và phân chia làm lĐộ tin cậy tác động độ tin cậy không tác động + Độ tin cậy tác động mức độ đảm bảo rơle hay hệ thống rơle có tác động có cố, tác động khu vực đặt bảo vệ định trước + Độ tin cậy không tác động mức độ đảm bảo rơle hay hệ thống rơle không làm việc sai, tức tránh tác động nhầm làm việc bình thường có cố xảy phạm vi muốn bảo vệ Tính kinh tế : - Các thiết bị bảo vệ lắp đặt hệ thống điện để làm việc thường xuyên chế độ vận hành bình thường, luôn sẵn sàng chờ đón - bất thường cố xảy có tác động chuẩn xác Đối với trang thiết bị điện áp cao siêu cao áp, chi phí để mua sắm, lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chiếm vài phần trăm giá trị công trình Vì yêu cầu kinh tế không đề , mà bốn yêu cầu kĩ thuật đóng vai trò định, không thỏa mãn yêu dẫn đến hậu tai hại - cho hệ thống điện Đối với lưới điện trung áp hạ áp, số lượng phần tử cần bảo vệ lớn, yêu cầu thiết bị bảo vệ không cao thiết bị bảo vệ nhà máy điện lưới chuyển tải cao áp Vì cần phải cân nhắc tính kinh tế lựa chọn thiết bị bảo vệ cho đảm bảo yêu cầu kĩ thuật mà III chi phí thấp CÁC CHỈ DANH CỦA RƠ LE ĐANG SỬ DỤNG TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Loại bảo vệ Rơ le khoảng cách Rơ le đồng Rowl e nhiệt độ Rơ le điện áp thấp Rơ le định hướng công suất Rơ le mức dầu Rơ le dòng tức thì,định Rơ le hệ số công suất Rơ le áp Rơ le thòi gian Rơ le áp suất Mã kí hiệu Rơ le 21,44 25 26 27 32 33 50,51 55 59 62 63 Rơ le chạm đất Rơ le dòng có hướng Rơ le tự đóng lại Rơ le tần số Rơ le so lệch cao tần Rơ le so lệch dọc Rơ le (MBA) 64 67 79 81 85 87 96 • Tuỳ theo phạm vi , mức độ đối tượng bảo vệ, danh rơle có phần mở rộng Sau số danh rơle có phần mở rộng thông dụng Loại bảo vệ Mã kí hiệu Rơ le Rơle nhiệt độ cuộn dây máy biến áp 26.W Rơle nhiệt độ dầu (máy biến áp, đổi nấc máy biến áp) 26.O Rơle dòng điện định phía sơ cấp, thứ cấp MBA 51P,51S Rơle dòng tức chống chạm đất thiết bị (MBA) 50REF Rơle dòng chạm đất có hướng 67N Rơle so lệch dọc bảo vệ 87B Rơle so lệch dọc bảo vệ máy biến áp 87T Rơle cấp 1(chỉ báo tín hiệu) 96-1 Rơle cấp (tác động cắt máy cắt điện) 96-2 CHƯƠNG CÁC NGUYÊN TẮC BẢO VỆ RƠ LE I BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN: Nguyên tắc bảo vệ dòng điện: - Là loại bảo vệ tác động dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt - giá trị định trước Ưu điểm: đơn giản ,độ tin cậy cao.bảo vệ tác động chọn lọc mạng - hình tia với nguồn cung cấp Nhược điểm :thời gian ngắn mạch lớn,và có độ nhạy mạng phân nhiều nhánh phụ tải lớn - Theo nguyên tắc đảm bảo tính chọn lọc chia thành loại: + Bảo vệ dòng điện cực đại + Bảo vệ dòng cắt nhanh Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lí bảo vệ dòng cực đại - Bảo vệ dòng điện cực đại: Được dựa nguyên tắc chọn thời gian trì hoãn tác động ( thời gian tác động ) Dòng khởi động bảo vệ IKĐ, tức dòng nhỏ qua phần tử bả o vệ mà làm cho bảo vệ khởi động, cần phải lớn dòng phụ tải cực đại phần tử bảo vệ để ngăn ngừa việc cắt phần tử hư hỏng a) Dòng điện khởi động: - Theo nguyên tắc dòng khởi động bảo vệ phải lướn dòng phụ tải cực đại qua chỗ đặt bảo vệ (Ikđ > Ilvmax ) - Dòng khởi động bảo vệ : Ikđ = Trong đó: • Ilvmax : Dòng làm việc lớn cho phép phần tử bảo vệ • Kat: Hệ số an toàn lấy Kat = 1,1 1,2 • Kmm: Hệ số mở máy Kmm = • Ktv: Hệ số trở Ktv = 0,8 0,9 rơ le cơ.Trong thực tế Hệ - số trở luôn nhỏ • Ktv = rơ le tĩnh (Rơ le lí tưởng) Dòng khởi động IKĐR rơle khác với dòng khởi động I KĐ bảo vệ hệ số - biến đổi NBI BI sơ đồ nối dây rơle dòng BI Trong số sơ đồ nối rơ le, dòng vào rơle không dòng thứ cấp BI Sự khác biệ t dòng rơle tình trạng đối xứng dòng thứ cấp BI đặc trưng hệ số sơ đồ: IR(3)=Ksd(3) IT(3) ( Với Ksđ : hệ số sơ đồ ) - Do : IkdR= - a) Độ nhạy bảo vệ: Độ nhạy xác định : Knhạy= Với : + INmin dòng ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch cuối vùng bảo vệ • Khi NM cuối vùng bảo vệ Knhạy > 1,5 • Khi NM cuối vùng dự trữ Knhạy >1,2 b) Thời gian tác động bảo vệ :  Bậc thời gian: Độ chênh lệch thời gian tác đôngk BV kề gọi bậc thời gian hay bậc chọn lọc = t1-t2 - Khi chọn phải phân biệt rơ le có đặc tính thời gian độc lập hay phụ thuộc  Rơ le dòng điện có đặc tính thời gian độc lập : Có đặc điểm nhờ rơ le thời gian tạo nên thời gian trì hoãn không phụ thuộc vào dòng ngắn mạch  Rơ le có đặc tính thời gian phụ thuộc : Rơ le có đặc tính phụ thuộc khởi động dòng vượt giá trị khởi động ; thời gian tác đọng rơ le phụ thuộc vào trị số dòng điện qua rơ le Thời gian làm việc giảm dòng điện - tăng cao Có dạng đặc tính thời gian : (Hình 3.5) + Đặc tính thời gian dốc + Đặc tính thời gian cực dốc + Đặc tính TG phụ thuộc có giới hạn nhỏ ( độ dốc chuẩn ) • Ưu điểm : + Có thể giảm hệ số mở máy chọn dòng điện BV + Có thể phối hợp thời gian làm việc BV đoạn gần để làm giảm thời gian cắt NM bảo vệ đặt gần nguồn • Nhược điểm: + Sự phối hợp đặc tính thời gian phức tạp + Thời gian cắt NM tăng dòng điện NM có giá trị dòng Bảo vệ dòng cắt nhanh ( 50 hay I >>) - Là loại bảo vệ có thời gian tác động xấp xỉ giây (thường từ 20 - đến 60 ms) - Nguyên tắc : Đảm bảo tính chọn lọc phân cấp dòng điện - Sự cố phân đoạn : bảo vệ phép khởi động - Các bảo vệ không cần phối hợp thời gian - Không bảo vệ toàn đối tướng  Cho nguồn cấp: a) Dòng khởi động : Do cách chọn lọc dòng điện nên dòng khởi động tính: Ikđ=Katx INMmax - Trong : +INMmax: dòng điện NM lớn cuối vùng BV +Kat = 1.21.3 -Hệ số an toàn b) Vùng tác động Có thể xác định phương pháp đồ thị:( Hình 3.8 ) Dòng ngắn mạch giảm dần điểm ngắn mạch xa nguồn Độ lớn dòng ngắn mạch phụ thuộc vào chế độ hệ thống - c) Thời gian tác động bảo vệ : o Thời gian tác động BV khoảng 0.02 0.06s o Đối với đường dây không không đặt chống sét ,muốn cho bảo vệ cắt nhanh không tác động TH thêm phần tử trì hoãn - thời gian ( t = 0,06 0,08 s)  Cho nguồn cấp : Dòng khởi động Bảo vệ lấy giá trị lớn giá trị dòng bảo - vệ cực đại dòng bảo vệ cắt nhanh Bảo vệ dòng điện cấp : Gồm cắt nhanh tức thời (cấp 1), cắt nhanh có thời gian (cấp ) dòng điện cực đại (cấp ) Bảo vệ dòng có kháo điện áp thấp (51 27 )  Lý sử dụng : + Đường dây dài xảy cố ngắn mạch dòng ngắn mạch - cuối đường dây có giá trị nhỏ + Dòng khởi động lớn mang tải nặng Vì để giải người ta sử dụng thêm khâu phân biệt cố tải điện áp ( hay khóa điện áp thấp ) • Khi cố điện : điện áp giảm thấp • Khi tải ( nặng ): điện áp nằm ngưỡng cho phép Giá trị dòng khởi động: Ikđ = • Ưu điểm : + Dòng khởi động nhỏ + Độ nhạy cao Bảo vệ dòng thứ tự không ( I0 hay 51N ) - Sử dụng lọc dòng điện thứ tự không g - a) Giá trị dòng khởi động :  Ở chế độ bình thường Về lí thuyết dòng qua rơ le thực tế dòng điện qua rơ - le khác không sai số máy biến dòng ( BI) Để rơ le không tác động : Đặt dòng khởi động lớn dòng điện sinh - sai số Giá trị cài đặt dòng khởi động: Ikhởi động 51N = (0,1÷0,3)Iđịnh mức B  Chế độ cố: - Dòng điện qua rơ le tăng gấp nhiều lần làm cho bảo vệ tác động  Ưu điểm : Bảo vệ có độ nhạy cao giá trị dòng khởi động đặt thấp b) Thời gian làm việc : - Phối hợp với bảo vệ dòng thứ tự không khác Bảo vệ dòng có hướng (67 ) a) Nguyên tắc tác động : - Bảo vệ dòng điện có hướng loại bảo vệ phản ứng theo giá trị dòng điện chỗ nối bảo vệ góc pha dòng điện với điện áp - góp trạm có đặt bảo vệ Bảo vệ tác động dòng điện vượt giá trị định trước (dòng khởi động IKĐ) góc pha phù hợp với trường hợp ngắn mạch đường dây bảo vệ - Dòng điện chạy qua bảo vệ theo hướng quy định ( hướng dương – - thường quy ước từ góp đến đường dây ) b) Sơ đồ bảo vệ dòng có hướng : Bảo vệ dòng có hướng gồm phận : Khởi động, định hướng công suất thời gian  Bộ định hướng công suất: - Được đấu nối đảm bảo: rơle có đủ độ nhạy tác động - trường hợp Sơ đồ đấu nối tiêu chuẩn rơle số rơle tĩnh sơ đồ 900, chi tiết phương thức đấu nối sau: - Dòng điện từ pha - Điện áp dây hai pha lại Hình 7.1 : Sơ đồ nguyên lí pha bảo vệ dòng có hướng c) Thời gian làm việc - Được xác định theo nguyên tắc bậc thang ngược chiều Hình 7.2 : Đặc tính thời gian làm việc bảo vệ dòng có hướng - Đảm bảo loại trừ cố mức độ nhanh Nguyên lý: +Bảo vệ tác động -> gửi tín hiệu  Máy cắt tương ứng  Bộ đếm thời gian chức 50BF - Nếu đếm hết thời gian & Dòng điện -> logic hỏng máy cắt -> gửi lệnh cắt tới máy cắt cấp lân cận - Với bảo vệ không sử dụng tín hiệu dòng điện xác định định việc cắt máy cắt thông qua tiếp điểm phụ 13 Các chức giám sát rơ le - Các chức giám sát bao gồm: + Trạng thái phần cứng + Hoạt động phần mềm + Các đại lượng đo (dòng điện, điện áp) - Giám sát phần cứng & phần mềm role: + Điện áp nguồn nuôi rơle + Điện áp làm việc vi xử lý + Điện áp pin rơle + Sự hoạt động nhớ + Sự hoạt động phần mềm role - Giám sát mức độ đối xứng dòng điện & điện áp vận hành + Bình thường: dòng điện pha thường tương đối đối xứng + Chức giám sát phát hiện tượng đối xứng dòng điện - Giám sát mạch thứ cấp từ máy biến điện áp  Chức so sánh : + So sánh tổng điện áp ba pha + Điện áp cuộn tam giác hở máy biến điện áp  Nếu có sai lệch -> có vấn đề mạch thứ cấp BU - Giám sát tượng hở mạch dòng đứt dây + BV so lệch tác động nhầm + Quá áp nguy hiểm mạch nhị thứ  Nguyên lý giám sát: + Liên tục giám sát giá trị tức thời dòng điện + Dòng điện thay đổi mạnh tới không + Không ghi nhận thời điểm dòng điện qua -> dấu cố đứt dây mạch dòng CT  Tác động: + Khóa BV so lệch chống chạm đất hạn chế + Khóa BV dựa không đối xứng dòng điện - Hở mạch áp máy biến điện áp (VT) – Đứt cầu chì + Mạch áp bị ngắn mạch hở mạch -> điện áp cấp tới rơle bị sụt giảm -> bảo vệ dựa theo điện áp dễ tác động nhầm  Nguyên lý giám sát: dựa theo logic + Điện áp đối xứng (độ lớn điện áp TTN) + Dòng điện dối xứng - Ngắn mạch pha mạch áp + Giảm điện áp cấp vào rơle  Nguyên lý: dựa theo logic +Tất điện áp ba pha nhỏ ngưỡng cho phép +Không có tăng đột biến dòng điện đo + Dòng điện pha lớn ngưỡng nhỏ cho phép - Giám sát mạch cắt (Trip Circuit Supervision – 74) + Mạch cắt có vai trò quan trọng & qua nhiều khâu (cầu chì, cầu nối, tiếp điểm rơle, hàng kẹp, dây nối ) -> giám sát thông mạch  Nguyên lý: + Bơm dòng điện nhỏ vào mạch (cỡ mA để không kích hoạt cuộn cắt ) + Giám sát dòng điện CHƯƠNG III NGHIÊN CỨU VỀ RELAY BẢO VỆ CỦA HÃNG ALSTOM I GIỚI THIỆU CHUNG Do điều kiện lịch sử, loại rơle bảo vệ nước ta phần lớn có xuất xứ từ Liên Xô cũ Các loại chủ yếu rơle điện Trong trình khai thác sử dụng loại rơle bộc lộ nhiều nhược điểm sau: + Độ nhạy độ xác bảo vệ chưa cao, dễ bị ảnh hưởng nhiễu loạn bên nguyên lý truyền xử lý tín hiệu tương tự + Chi phí khai thác, sử dụng cao, chi phí kiểm tra, chỉnh định lại tham số bảo vệ thường xuyên theo định kỳ , có thiệt hại việc ngừng cung cấp điện công việc gây + Việc thay đổi cấu tham số bảo vệ thường kèm theo chi phí lớn, thực tế hệ thống bảo vệ nhị thứ thường không đáp ứng kịp với thay đổi phần thứ biến động nguồn tải + Khả cung cấp thông tin hệ thống điện chế độ làm việc bình thường cố chưa cao nên gây nhiều khó khăn cho việc xác định nguyên nhân vị trí cố xảy + Tốc độ phát cách ly cố chưa nhanh Trên sở phần xin giới thiệu sơ lược cấu tạo rơle số, nguyên lý làm việc ví dụ rơle so lệch kỹ thuật số loại KBCH130 ALSTOM T&D Protection & Control Ltd sử dụng trạm phân phối miền Trung Việt Nam (như trạm110 Mã Vòng Nha Trang,) II TỔNG QUAN VỀ RƠLE SỐ Ưu nhược điểm rơle số a Ưu điểm: Ưu việt lớn rơle số so với loại rơle khác khả tổ hợp chức bảo vệ thuận lợi rộng lớn, việc trao đổi xử lý thông tin với khối lượng lớn với tốc độ cao làm tăng độ nhạy, đọ xác, độ tin cậy mở rộng tính bảo vệ : - Hạn chế nhiễu sai số việc truyền thông tin số Có khả tự lập trình nên có độ linh hoạt cao, dễ dàng sử dụng cho đối - tượng bảo vệ khác Công suất tiêu thụ nhỏ - Có khả đo lường nối mạng phục vụ cho điều khiển, giám sát, điều chỉnh tự động từ xa b Nhược điểm: - Giá thành cao nên đòi hỏi phải có vốn đầu tư lớn để thay rơle cũ rơle số - Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ cao - Phụ thuộc nhiều vào bên cung cấp hàng việc sữa chửa nâng cấp thiết bị III CẤU TRÚC PHẦN CỨNG CỦA RƠ LE SỐ Cấu trúc điển hình rơle số: - Hình 5.1 minh hoạ cấu trúc điển hình phần cứng rơle Điện áp đầu vào dòng điện đầu vào rơle lấy qua BU BI từ đối tượng bảo vệ Lưu ý tín hiệu tương tự chuyển sang tín hiệu số điện áp nên tín hiệu dòng điện trước tiên phải biến đổi sang điện áp theo nhiều cách Ví dụ: cho dòng điện chạy qua điện trở có giá trị xác định lấy điện áp hai đầu điện trở để biểu diễn dòng điện Sau tín hiệu lọc - lọc giải mã Hoạt động rơle kỹ thuật số: Tín hiệu từ BI, BU sau biến đổi thành tín hiệu phù hợp Các tín hiệu biến đổi đưa vào chọn kênh Bộ xử lý trung tâm gởi tín hiệu mở kênh mong muốn Đầu chọn kênh đưa vào biến đổi tương tự -số (ADC) để biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số đưa vào vi xử lý Nguyên lý biến đổi tín hiệu phải thông qua lấy giữ - mẫu (S/H) Vì chuyển đổi tương tự - số (ADC) thường đắt nên thiết kế người ta cố gắng tinh giản sử dụng ADC rơle số, lý mà vi xử lý có đặt dồn kênh (multiplexer) để lựa chọn tín hiệu cần thiết cung cấp cho đầu vào ADC Vì ADC có thời gian trễ xác định khoảng 25 s nên phải trì tín hiệu tương tự đầu vào ADC suốt trình chuyển đổi từ tương tự sang số Điều thực khuyếch đại - trì lấy mẫu S/H Tín hiệu đầu ADC biến đổi tùy ý vi xử lý Nhìn chung rơle số người ta sử dụng nhiều vi xử lý (để thực chức khác nhau) Ví dụ vi xử lý TMS320 để thực thuật toán rơle, vi xử lý 80186 để thực phép toán logic Bộ vi xử lý đưa vào chế độ làm việc theo chương trình cài đặt sẵn nhớ ROM, nhớ không thay đổi không bị liệu bị nguồn Nó so sánh thông tin đầu vào với giá trị đặt chứa nhớ EEPROM (bộ nhớ đọc, lập trình điện xóa điện) Các phép tính trung gian lưu giữ tạm thời nhớ RAM Modul nguồn làm nhiệm vụ biến đổi nguồn chiều thành nhiều nguồn chiều có cấp điện áp khác để cung cấp cho chức khác rơle Đây biến đổi DC/DC với đầu vào lấy từ acquy, nguồn chỉnh lưu lấy điện từ lưới điện tự dùng trạm Vì nguồn cung cấp từ acquy thường không ổn định rơle số lại nhạy thăng giáng điện áp nên nội rơle số tích hợp nguồn DC phụ có giá trị biến đổi với phạm vi ± V ± V nhằm ổn định nguồn cung cấp cho rơle số Giao diện rơ le số - Hình 2.1 Cấu trúc phần cứng điển hình rơ le số Truyền liệu (communication) điều cần thiết ba lý sau đây: Để dễ dàng cho việc cài đặt chương trình vào bên rơle Rơle phải trao đổi liệu với phận đo lường xa Rơle phải phát tín hiệu cắt (Trip) tín hiệu báo động (Alarm) có cố Không giống rơle điện loại rơle tĩnh khác, rơle số không cần phải hiệu chỉnh Việc cài đặt thường thực chương trình phần mềm từ máy tính cá nhân hay tích hợp rơle Vì lý mà số loại giao diện sử dụng để người dùng trao đổi liệu với rơle  Loại 1: Loại phổ biến loại rơle số đại có hình tinh thể lỏng (LCD) bàn phím lắp mặt trước rơle Để nhập giá trị cài đặt, người sử dụng phải ấn phím để hiển thị thay đổi giá trị số xuất hình  Loại 2: Sử dụng hình hiển thị thông thường (VDU) nối đến rơle số thông qua cổng nối tiếp Loại giao diện thường thấy trạm biến áp (để hiển thị sơ đồ vận hành) sử dụng sơ đồ kết nối với rơle trạm qua modem từ - trung tâm điều khiển xa để lấy liệu hay cài đặt lại thông số Yêu cầu rơle số phải có phương pháp phát tín hiệu cắt tín hiệu báo động thích hợp Vì tín hiệu có dạng mã nhị phân (Binary) vi xử lý dễ dàng giải mã địa Điều thực khối tín hiệu đầu (digital output) hình 5.1 Mặc dù công nghệ số áp dụng bảo vệ rơle tín hiệu cắt báo động phải tín hiệu tương tự để đưa đến rơle điện thực mệnh lệnh Môi trường làm việc rơ le - Trạm biến áp môi trường điện từ nguy hiểm rơle kỹ thuật số nằm gần đường dây cao áp, dao cách ly máy cắt Khi có cố hay đóng cắt xảy điều cần thiết không cho nhiễu bên xâm nhập vào rơle làm ảnh hưởng đến làm việc bình thường Những nhiễu tác động không mong - muốn gọi tác hại điện từ EMI (electromagnetic intefrence)  Có hai nguyên nhân sinh EMI trạm biến áp là: Do thao tác đóng cắt đường dây hay xung sét truyền từ đường dây làm nhiễu tín hiệu điện áp đầu vào rơle - Do sét đánh trực tiếp vào thiết bị điện sóng radio Vì vi xử lý làm việc với tốc độ cao nên rơle số dễ bị ảnh hưởng EMI Vì điều bắt buộc chế tạo rơle số phải có tính tương hợp điện từ EMC (Electromagnetic compatibility) Để rơle số đáp ứng EMC phải áp dụng biện pháp thích nghi Các rơle điện không chịu ảnh hưởng EMC, việc dùng rơle số gặp trở ngại định bên cạnh ưu điểm IV RƠLE SO LỆCH SỐ KBCH130 Giới thiệu Rơle hoàn toàn xử lý tín hiệu số, rơle sử dụng hai vi xử lý: xử lý tín hiệu số (DSP) thực thuật toán bảo vệ, có nhiệm vụ xử lý tín hiệu dòng áp biến đổi thành tín hiệu số từ chuyển đổi A/D để đưa lệnh bảo vệ báo hiệu phù hợp với tính trạng bảo vệ vi xử lý 80C196 thực chức truyền liệu với thiết bị bên bàn phím, hình LCD để cài đặt thông số hiển thị tình trạng rơle, thực phép toán logic Rơle kết nối rơle khác thiết kế tương đồng với máy vi tính Các tín hiệu dòng áp đưa vào biến đổi tín hiệu để biến đổi thành tín hiệu thích hợp để rơle xử lý, sau tín hiệu đưa đến lọc để tránh lỗi giả Tín hiệu sau qua lọc đưa vào chuyển đổi tương tự số (A/D) thông qua chọn kênh để biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số đưa vào vi xử lý DSP - Hình 3.2 Sơ đồ rơ le bảo vệ sô lệch KBCH Rơle KBCH130 có 13 đầu vào tương tự dòng áp, đầu vào dòng điện dùng cho bảo vệ so lệch, đầu vào dòng dùng cho bảo vệ chống chạm đất có giới - hạn (REF) đầu vào áp dùng cho bảo vệ kích thích Rơle sử dụng phép biến đổi Fourier rời rạc (DFT: Discrete Fourier transform) để lọc tín hiệu rời rạc DFT cộng cụ toán học manh cho phép xác định loại tín hiệu có tần số định N giá trị lấy mẫu Chức rơ le KBCH  Chức bảo vệ - Bảo vệ so lệch - Bảo vệ so lệch ngưỡng thấp có hãm - Bảo vệ so lệch ngưỡng cao - Bảo vệ so lệch chống chạm đất có giới hạn cuộn dây MBA - Bảo vệ kích thích - Tác động hãm xuất dòng từ hoá tăng vọt - Khoá bảo vệ thành phần sóng hài bậc  Chức logic: đầu vào tín hiệu cách ly quang, mạch đầu vào cách ly quang chứa điôt phát quang để bảo vệ rơle trường hợp đấu lộn cực tính tín hiệu đầu vào  Rơ le so lệch kĩ thuật số KBCH để bảo vệ cho thiết bị sau: + Bộ máy phát - máy biến áp + Máy phát điện + Kháng điện  Các chức khác (chức không bảo vệ): - Chức ghi cố (tóm tắt lý rơle tác động cắt) - Ghi kiện (tóm tắt kiện xảy với rơle) - Liên lạc thông tin với thiết bị xa cổng nối tiếp Các thông số kĩ thuật: a Các đầu vào Đầu vào dòng điện (Iđm): Định mức Quá tải cho phép sec lâu dài sec Iđm = A Iđm = A Iđm Iđm 30Iđm 30Iđm 100Iđm 400Iđm Đầu vào điện áp (Uđm): Nguồn nuôi (Ux): Định mức Uđm = 100/120 V Định mức 24/125V AC/DC 48/250V AC/DC Phạm vi cho phép 0/140 V Phạm vi có hiệu lực DC AC 50/60HZ 20/150 V 33/300 V 50/133 V 87/265 V MA X 190V 380V Tần số định mức : Định mức 50 HZ 60 Hz Nguồn cung cấp đầu vào cách ly quang: Phạm vi thay đổi 13/68 Hz Định mức Phạm vi thay đổi tải 50VDC 25/60V b Công suất tiêu thụ:  Mạch bảo vệ so lệch - Với Iđm = 1A : 0,045 VA - Với Iđm = 5A : 0,022 VA - Mạch bảo vệ chống chạm đất - Với Iđm = 1A : 0,085 VA - Với Iđm = 1A : 0,24 VA Không có điện trở ổn định  M ạch điện áp (bảo vệ kích thích) - Uđm = 100/120V < 0,002 VA điện áp 110V  Nguồn thao tác - DC: Version điện áp thấp 4,8/8W Version điện áp cao 4,8/8W - AC: Version điện áp thấp 6,78/12W Version điện áp cao 7/21W c Vùng giá trị chỉnh định chức bảo vệ: • Cấu hình MBA Hai ba cuộn dây -  Chức bảo vệ so lệch Ngưỡng thấp: tầm đặt Iđ = (0,1÷ 0,5)Iđm bước 0.1Iđm Thời gian tác động ->35msec Ngưỡng cao: tầm đặt Id>> = (5 ÷ 20)Iđm bước 0,5Iđm Thời gian tác động ->15msec  Chức khoá bảo vệ suất thành phần sóng hài bậc - Tầm đặt Iof = (10-50)% bước 5% - Thời gian khóa bảo vệ: tOF = 0,1sec 4h bước 0,01  Chức bảo vệ chống chạm đất có giới hạn - Cuộn cao áp: I0 > HV - Cuộn trung áp: I0 > LV1 (0,05÷1,0)Iđm bước 0,005 - Cuộn hạ áp: I0 > LV2 - Thời gian tác động (20 ÷ 40) ms  Bảo vệ kích thích - V/f (cắt) Char (DT: thời gian độc lập, IDMT: thời gian phụ thuộc) - V/f (cắt) 1,53 V/ Hz bước 0,01 - tV/f (cắt) 0,1 60s bước 0,1 (chọn DT) - V/f (cắt) TMS 63 bước (chọn IDMT) - V/f (cảnh báo) 1,5 V/ Hz bước 0,01 - tV/f (cảnh báo) 0,1 60s bước 0,1 c Các tiếp điểm: - Rơle có tiếp điểm đơn thường mở Trong tiếp điểm cảnh báo, tiếp điểm cắt tiếp điểm đưa tín hiệu điều chỉnh tăng (tap up), giảm(tap down) đầu phân áp - Hai tiếp điểm thường đóng, thường mở để biểu thị tình trạng rơle đèn LED hình LCD hiển thị 16 kí tự mặt trước rơle  Các menu cài đặt thông số rơle - Các phím sử dụng chương trình đặt mặt trước rơle [F]: Chọn chức - [+]: Tăng giá trị [-]: Giảm giá trị - [0]: Thiết đặt lại/Thoát  Menu gồm thành phần: o System data: thay đổi chức rơle o Fault records: chức ghi cố, cho phép người điều hành có thông tin cố xảy khứ lưu nhớ, xoá trang ghi cố o Measurements: đo lường thông số hiển thị giá trị đo lường o Settings: kích hoạt chức bảo vệ thiết đặt thông số cho rơle Rơle KBCH130 có hai menu Setting (Setting(1) Setting(2)) để thích ứng với chế độ vận hành hệ thống điện o Logic functions: kích hoạt chức logic, chức điều khiển xa Chức bảo vệ so lệch: - Rơle có khả n ăng tự động bù trị số pha dòng điện thứ cấp BI bên MBA, nhờ vào phần mềm ICT (interposing current transformer) rơ le mà không cần biến dòng trung gian Rơle chứa hai thuật toán bảo vệ so lệch mô tả đây: a Bảo vệ so lệch ngưỡng thấp có hãm (Id>): - Đặc tính hãm bảo vệ so lệch ngưỡng thấp hình vẽ - Giá trị dòng khởi động bảo vệ so lệch ngưỡng thấp: 0,1Iđm 0,5Iđm bước 0,1Iđm(v ới Iđm dòng điện định mức rơle) Giá trị ch ọn phụ thuộc vào công suất MBA dòng không cân xuất điều kiện làm việc bình thường  Hiệu chỉnh tỷ số góc pha BI - Để đảm bảo rơle làm việc điều kiện làm việc bình thường có ngắn mạch vùng bảo vệ, rơle KBCH130 có cung cấp hệ số hiệu chỉnh tỷ số BI từ 0,05 đến nhằm cân dòng vào rơle so lệch b Bảo vệ so lệch ngưỡng cao (Id>>) - Bảo vệ so lệch ngưỡng cao tác động nhanh tứ c thời không hãm Khi dòng cố lớn lệnh tác động triển khai mà không phụ thuộc vào dòng điện hãm Vùng giá trị chỉnh định (5÷20)Iđm Dòng chỉnh định chọn lớn dòng từ hoá tăng vọt sau hiệu chỉnh độ lớn Bảo vệ chống chạm đất có giới hạn (REF) - Rơle KBCH cung cấp chức bảo vệ chống chạm đất có giớ i hạn Ứng dụng REF dựa sở rơle so lệch tổng trở cao (lý thuyết ph ần bảo vệ so lệch góp dùng rơle tổng trở cao) Rơle không bị ảnh hưởng đầu phân áp Bảo vệ kích thích, chức khoá bảo vệ xuất sóng hài bậc - Bảo vệ kích thích có hai cấp tác động: cảnh báo tác động cắt máy biến áp bị kích thích thời gian dài Có thể chọn hai loại đặc tính thờigian độc lập phụ thuộc tùy vào yêu cầu thực tế - Chức khoá sóng hài bậc dùng để tránh bảo vệ so lệch ngưỡng thấp tác động MBA bị kích thích thoáng qua - Tín hiệu cung cấp cho bảo vệ kích thích lấy từ tín hiệu áp phía nguồn MBA Tín hiệu cung cấp cho chức n ăng khoá sóng hài bậc cung cấp từ dạng sóng dòng so lệch pha Chức logic: - Có đầu vào tín hiệu cách ly quang (Aux0 - Aux7) dùng để kết nối tín hiệu bảo vệ bên cung cấp (nh tín hiệu cảnh báo rơle Buchholz, rơle nhiệt ) Khi rơle đóng vai trò rơle trung gian để báo động tác động cắt MBA theo hoạt động bảo v ệ bên Điều khiển thay đổi đầu phân áp: - Rơle KBCH cung cấp chức thay đổi đầu phân áp tay từ xa Sơ đồ nối dây rơle KBCH 130 bảo vệ cho MBA cuộn dây: V RƠ LE BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH PD551: Chức năng: - Dùng để bảo vệ ngắn mạch pha-pha, pha đất lưới điện áp cao.Rơ le dùng cho hệ thống trung tính nối đất qua điện trở thấp, nối qua cuộn bù hay trung tính cách điện trung tính trực tiếp nối đất - Rơ le bảo vệ khoảng cách PD551 có chức sau: + Khởi động dòng có kiểm tra điện áp thấp + Khởi động theo trở kháng thấp với chế độ tải + Đo khoảng cách theo đặc tính đa giác + Rơ le có cấp khoảng cách, số chúng dùng chức đặc biệt + Có cấp thời gian, chúng cấp dự phòng + chức nhớ điện áp + Khóa dao động điện, bảo vệ hư máy cắt + Bảo vệ chạm đất có thời gian + Bảo vệ đóng máy cắt vào điểm cố + Bảo vệ dòng điện dự phòng với đặc tính thời gian độc lập + Tự động đóng lại + Bảo vệ từ xa + Lựa chọn nhóm chỉnh định + Chỉ thị dòng điện - Ngoài có chức phân tích cố quản lí hệ thống với chức : + Đo giá trị vận hành + Đếm kiện + Ghi kiện cố theo tiến trình thòi gian + Ghi lưu liệu cố - Giao tiếp với Rơ le bàn phím rơ le, máy tính PC hay ILSA ( hệ điều khiển trạm tự động) Thông số kĩ thuật: - Các giá trị định mức ( In) 1A hay A - Giá trị định mức liên tục 3s 1s In = 1A 4In 30IN 100A In = 5A 4In 30IN 500A - Điện áp định mức (UN) : 100/110 VAC - Công suất tiêu thụ cho pha < 1VA UN - Điện áp nuôi UX : chọn 60VDC ; 110V/125 VDC ; 220/250VDC Dải hoạt động : 0,8 1.1Ux - Công suất tiêu hao lớn ( Vị trí khởi động/Vị trí hoạt động) Model 1: 34/46W Model 2: 35/51W Model 3: 42/64W Model 1: 42/63W Dòng xung: + Ux = 48V DC : 4A + Ux = 60V DC : 3A + Ux = 110/125V DC : 3A + Ux = 220/250V DC : 1,5A Thời gian dự trữ lượng : > 50ms nguồn Tần số định mức: + Giá trị định mức 50Hz 60 Hz + Sai số cho phép Nguồn cấp cho đầu vào opto – íolate + Giá trị định mức : 50Vdc + Dải danh định : 25-60VDC Các đầu vào nhị phân: + Số lượng đầu vào nhị phân phụ thuộc vào module rơ le Đầu vào điện áp V1: + Phạm vi hoạt động: VN= 24250VDC + Cho phép mức độ không phẳng : 12%VN + Công suất tiêu thụ cho đầu vào U1 ÷220 V DC : 1W±30% U1 >220 V DC : 5mA±30% Các đầu : Số lượng đầu phụ thuộc vào module rơ le + Điện áp định mức: 300VDC, 250 VAC + Khả chịu tải tiếp điểm: + Dòng liên tục : 5A + Dòng ngắn hạn : 30A 0.5s + Công suất chịu đựng làm việc: 1000W L/R = 40ms + Công suất mở: 0,2A 220V DC L/R = 40ms 4A 220V AC cosφ = 0, CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ CHO BẢO VỆ RELAY CHO SƠ ĐỒ TRẠM 110/22 KV I GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ TRẠM BIẾN ÁP 110/22KV: Hệ thống bảo vệ relay phía 110kV 22 Kv : Các loại Bảo vệ cho máy biến áp T1 T2: • Relay 7UT51 – 87T2: relay bảo vệ so lệch MBA • Relay 7SJ621 – 50/51P – 50/51NP – 50BF : bảo vệ dòng, dòng chạm đất, dòng chạm đất có thời gian trì • 7UT512 – 50REF: bảo vẻ dòng chạm đất hạn chế • 7SJ621 – 51N: bảo vệ dòng chạm đất có thời gian trì Các thông số MBA AT1 – AT2: - Tổ đấu dây: YNyn0 – d11 - Điện áp định mức cuộn dây: Cuộn cao áp: : 115 KV Cuộn hạ áp: : 23 KV - Điện áp ngắn mạch: Cao - Trung : 10,5% Trung - Hạ : 6,5% Cao - Hạ : 17,5% - Tổn hao ngắn mạch : 225KW - Dòng điện không tải : 0.09% - Nấc điều chỉnh điện áp: ± X 1,78% Sơ đồ nối mạch máy biến áp AT1 – AT2 II.TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ: ... R le cấp (tác động cắt máy cắt điện) 96-2 CHƯƠNG CÁC NGUYÊN TẮC BẢO VỆ RƠ LE I BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN: Nguyên tắc bảo vệ dòng điện: - Là loại bảo vệ tác động dòng điện qua phần tử bảo vệ vượt - giá... thấp Rơ le định hướng công suất Rơ le mức dầu Rơ le dòng tức thì,định Rơ le hệ số công suất Rơ le áp Rơ le thòi gian Rơ le áp suất Mã kí hiệu Rơ le 21,44 25 26 27 32 33 50,51 55 59 62 63 Rơ le chạm... chạm đất Rơ le dòng có hướng Rơ le tự đóng lại Rơ le tần số Rơ le so lệch cao tần Rơ le so lệch dọc Rơ le (MBA) 64 67 79 81 85 87 96 • Tuỳ theo phạm vi , mức độ đối tượng bảo vệ, danh r le có phần