Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điện năng là một phần thiết yếu trong sản xuất công nghiệp cũng như trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày của con người. Để đảm bảo sản lượng và chất lượng điện năng cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định trong toàn hệ thống, cần phải sử dụng một cách rộng rãi và có hiệu quả những phương tiện bảo vệ, thông tin, đo lường, điều khiển và điều chỉnh tự động trong hệ thống điện. Trong số các phương tiện này, bảo vệ rơle đóng một vai trò hết sức quan trọng. Trong quá trình vận hành hệ thống điện, không phải lúc nào hệ thống cũng hoạt động ổn định, thực tế chúng ta luôn gặp tình trạng làm việc không bình thường hoặc sự cố như ngắn mạch, quá tải v.v. . mà nguyên nhân có thể do chủ quan hoặc khách quan. Hệ thống bảo vệ rơle sẽ phát hiện và tự động bảo vệ các thiết bị tránh khỏi sự cố hoặc các tình trạng làm việc bất thường của hệ thống, để từ đó nhân viên vận hành có biện pháp xử lý kịp thời. Hiện nay dưới sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thiết bị bảo vệ rơle ngày càng hiện đại, đa chức năng, tác động nhanh và chính xác hơn. Trong hệ thống điện Việt Nam hiện nay, xu hướng sử dụng rơle số để dần thay thế cho các rơle điện cơ đã quá cũ kỹ, hoạt động không an toàn và thiếu chính xác. Đề tài “ Tìm hiểu các chức năng bảo vệ chính của rơle số” nhằm mục đích tìm hiểu các chức năng bảo vệ của rơle số và giới thiệu về một số rơle kỹ thuật số được sử dụng nhiều trong hệ thống điện để thực hiện các chức năng đã nêu. Đề tài gồm có 4 chương: Chương 1: Tổng quan về Rơle số và các nguyên tắc bảo vệ rơle. Chương này giới thiệu một cách tổng quát về những ưu diểm vượt trội của rơle số so với các loại rơle điện cơ trước đây, các nguyên lý làm việc của rơle số và các nguyên tắc bảo vệ rơle. Chương 2: Bảo vệ quá dòng điện. Chương này giới thiệu về chức năng bảo vệ quá dòng của rơle số, các loại bảo vệ quá dòng điện. chương 2 còn giới thiệu về hia loại rơle số thường được sử dụng cho chức năng bảo vệ quá dòng: MICOMP12X và SIPROTEC 7SJ600 Chương 3: Bảo vệ khoảng cách. Chương này nghiên cứu về chức năng bảo vệ khoảng cách của rơle số. Nội dung tìm hiểu bao gồm: nguyên tắc bảo vệ khoảng cách, đặc điểm của rơle khoảng cách, bảo vệ khoảng cách 3 cấp…Và chương này cũng giới thiệu về rơle khoảng cách SEL321 và họ rơle MICOMP44X. Chương 4: Bảo vệ so lệch dòng. Trong chương này sẽ tìm hiểu về nguyên tắc làm việc của chức năng bảo vệ so lệch, rơle so lệch kỹ thuật số, bảo vệ so lệch ngang dòng điện, tìm hiểu về rơle so lệch số 7UT51 V3 và rơle SIPROTEC 7UT613. Và em đã giới thiệu phần trên bằng Website. Do thời gian và nguồn tài liệu còn hạn chế nên trong quá trình làm Đề tài này chắc chắn không tránh khỏi sai sót , kính mong quý thầy cô thông cảm và đóng góp cho đề tài của em được hoàn thiện. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Lê Kim Hùng, các thầy cô trong khoa Điện, gia đình và các bạn đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong quá trình làm đề tài.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC ********** ************ KHOA ĐIỆN BỘ MÔN HỆ THỐNG ĐIỆN NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Sinh viện thực hiện: Lê Trần Trung HIếu Lớp: 03 ĐHT I Tên đề tài: Tìm hiểu chức bảo vệ Rơle số II Nhiệm vụ: II.1 Tìm hiểu chức bảo vệ sau (75%): Bảo vệ dòng: - Trình bày lý thuyết bảo vệ q dịng - Giới thiệu số rơle số có chức bảo vệ dòng Bảo vệ khoảng cách: - Trình bày lý thuyết bảo vệ khoảng cách - Giới thiệu số rơle số có chức bảo vệ khoảng cách Bảo vệ so lệch: - Trình bày lý thuyết bảo vệ so lệch - Giới thiệu số rơle số có chức bảo vệ so lệch II.2 Thiết kế Web ( 25%) III Ngày giao đề tài: 22/02/2008 IV Ngày hoàn thành đề tài: 30/05/2008 Giáo viên hướng dẫn: PGS-TS Lê Kim Hùng Giáo viên duyệt: LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điện phần thiết yếu sản xuất công nghiệp sống sinh hoạt hàng ngày người Để đảm bảo sản lượng chất lượng điện cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị làm việc ổn định toàn hệ thống, cần phải sử dụng cách rộng rãi có hiệu phương tiện bảo vệ, thông tin, đo lường, điều khiển điều chỉnh tự động hệ thống điện Trong số phương tiện này, bảo vệ rơle đóng vai trị quan trọng Trong trình vận hành hệ thống điện, lúc hệ thống hoạt động ổn định, thực tế ln gặp tình trạng làm việc khơng bình thường cố ngắn mạch, tải v.v mà nguyên nhân chủ quan khách quan Hệ thống bảo vệ rơle phát tự động bảo vệ thiết bị tránh khỏi cố tình trạng làm việc bất thường hệ thống, để từ nhân viên vận hành có biện pháp xử lý kịp thời Hiện phát triển khoa học kỹ thuật, thiết bị bảo vệ rơle ngày đại, đa chức năng, tác động nhanh xác Trong hệ thống điện Việt Nam nay, xu hướng sử dụng rơle số để dần thay cho rơle điện cũ kỹ, hoạt động không an tồn thiếu xác Đề tài “ Tìm hiểu chức bảo vệ rơle số” nhằm mục đích tìm hiểu chức bảo vệ rơle số giới thiệu số rơle kỹ thuật số sử dụng nhiều hệ thống điện để thực chức nêu Đề tài gồm có chương: Chương 1: Tổng quan Rơle số nguyên tắc bảo vệ rơle Chương giới thiệu cách tổng quát ưu diểm vượt trội rơle số so với loại rơle điện trước đây, nguyên lý làm việc rơle số nguyên tắc bảo vệ rơle Chương 2: Bảo vệ dòng điện Chương giới thiệu chức bảo vệ dòng rơle số, loại bảo vệ dòng điện chương giới thiệu hia loại rơle số thường sử dụng cho chức bảo vệ dòng: MICOM-P12X SIPROTEC 7SJ600 Chương 3: Bảo vệ khoảng cách Chương nghiên cứu chức bảo vệ khoảng cách rơle số Nội dung tìm hiểu bao gồm: nguyên tắc bảo vệ khoảng cách, đặc điểm rơle khoảng cách, bảo vệ khoảng cách cấp…Và chương giới thiệu rơle khoảng cách SEL321 họ rơle MICOM-P44X Chương 4: Bảo vệ so lệch dịng Trong chương tìm hiểu nguyên tắc làm việc chức bảo vệ so lệch, rơle so lệch kỹ thuật số, bảo vệ so lệch ngang dịng điện, tìm hiểu rơle so lệch số 7UT51 V3 rơle SIPROTEC 7UT613 Và em giới thiệu phần Website Do thời gian nguồn tài liệu cịn hạn chế nên q trình làm Đề tài chắn không tránh khỏi sai sót , kính mong q thầy thơng cảm đóng góp cho đề tài em hồn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Lê Kim Hùng, thầy cô khoa Điện, gia đình bạn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trình làm đề tài Đà Nẵng, tháng 06 năm 2008 Sinh viên thực hiện: Lê Trần Trung Hiếu MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương1: TỔNG QUAN VỀ RL SỐ VÀ CÁC NGUYÊN TẮC BV RL 1.1 Giới thiệu chung……………………………………………… …… 1.2 Nguyên lý làm việc rơle ……………………………………… 1.3 Các nguyên tắc bảo vệ rơle………………………………………… 1.3.1 BV có độ chọn lọc tuyệt đối BV có độ chọn lọc tương đối…… 1.3.2 Bảo vệ dự phòng ………………………………………………… 1 3 Chương 2: BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN ………………………………… 2.1 Giới thiệu……………………………………………………… 2.2 Bảo vệ dòng điện(50/51)………………………………… 12 12 2.2.1.Bảo vệ dòng với đặc tuyến độc lập……………………… 2.2.2.Bảo vệ dòng với đặc tuyến phụ thuộc…………………… 2.2.3 Bảo vệ dịng có hướng(67)……………………………… 2.2.4 Bảo vệ dịng điện chống chạm đất(51N)………………………… 20 24 29 30 2.3 Tìm hiểu Rơle dịng MICOM-P12X ……………………………… 2.3.1 Giới thiệu………………………………………………………… 2.3.2 Các thông số kỹ thuật…………………………………………… 30 33 37 2.3.3 Ứng dụng………………………………………………………… 2.4 Tìm hiểu Rơle SIPROTEC 7SJ600………………………………… 2.4.1 Giới thiệu………………………………………………………… 2.4.2 Số liệu kỹ thuật…………………………………………………… 44 44 45 50 2.4.3 Nguyên lý làm việc rơle 7SJ600…………………………… Chương 3: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH …………………………………… 53 53 3.1 Nguyên tắc hoạt động……………………………………………… 3.2 Rơle khoảng cách……………………………………………… 3.3 Bảo vệ khoảng cách cấp………………………………………… 3.3.1 Đặc tính thời gian………………………………………………… 53 55 55 57 3.3.2 Sơ đồ bảo vệ ……………………………………………………… 3.4 Các sơ đồ cắt liên động bảo vệ khoảng cách………………… 3.4.1 Các sơ đồ cắt liên động trực tiếp DTT ………………………… 59 59 61 3.4.2 Các sơ đồ cắt liên động dùng tín hiệu cho phép PTT …………… 3.5 Đánh giá bảo vệ khoảng cách……………………………………… 62 63 3.6 Tìm hiểu rơle khoảng cách SEL-321……………………………… 3.6.1 Giới thiệu………………………………………………………… 3.6.2 Đặc điểm kỹ thuật……………………………………………… 3.7 Rơle khoảng cách MICOM họ P44X……………………………… 3.7.1 Giới thiệu………………………………………………………… 3.7.2 Chức bảo vệ khoảng cách………………………………… 3.7.3 Các sơ đồ bảo vệ khoảng cách………………………………… 63 64 69 69 71 74 Chương 4: BẢO VỆ DÒNG SO LỆCH …………………… … …… 4.1 Nguyên tắc làm việc……………………………………………… 76 76 77 4.2 Rơle so lệch kỹ thuật số…………………………………………… 4.3 Dòng điện khởi động bảo vệ so lệch………………………… 4.4 Bảo vệ so lệch ngang………………………………………… 78 79 79 4.4.1 Bảo vệ so lệch ngang dòng điện 4.4.2 Bảo vệ so lệch ngang có hướng 4.5 Đánh giá bảo vệ so lệch………………………………………… 4.6 Tìm hiểu Rơle so lệch số 7UT51 V3…………… 81 83 83 83 4.6.1.Giới thiệu……………………………………………………… 4.6.2 Bảo vệ so lệch máy biến áp…………………………………… 4.6.3 Bảo vệ tải theo nhiệt độ…………………………………… 4.7 Rơle SIPROTEC 7UT613………………………………………… 4.7.1 Giới thiệu………………………………………………………… 4.7.2 Các thông số kỹ thuật…………………………………………… 4.7.3 Các chức bảo vệ 7UT613…………………………… 89 91 92 92 94 96 102 4.8 Ví dụ tính tốn bảo vệ so lệch dọc MBA rơle 7UT613……… TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Kim Hùng – Đoàn Ngọc Minh Tú Bảo vệ Rơle tự động hoá Hệ thống điện, ĐHBK Đà Nẵng NXB Giáo dục, 1998 [2] Lê Kim Hùng Bảo vệ phần tử Hệ thống điện, ĐHBK Đà Nẵng NXB Đà Nẵng [3] Nguyễn Hồng Thái – Vũ Văn Tẩm Rơle số lý thuyết ứng dụng NXB Giáo dục Hà Nội, 2003 [4] Nguyễn Hoàng Việt Bảo vệ Rơle Tự động hoá Hệ thống điện, ĐHBK TP Hồ Chí Minh NXB Đại Học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2001 [5] Siemen Relay SIPROTEC 7SJ600 Instruction manuals [6] Schweittzer Engineering Laboratories Relay SEL-321 Instruction manuals [7] Alstom Micom P120/P121/P122&P123 Overcurrent Relay Technical Guide [8] Alstom Micom P44X Distance Relay Technical Guide [9] Siemen SPROTEC 7UT51 V3, Differential Protection Relay Instruction manuals [10] Siemen SPROTEC 7UT613 Differential Protection Relay Instruction manuals Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện Chương TỔNG QUAN VỀ RƠLE SỐ VÀCÁC NGUYÊN TẮC BẢO VỆ RƠLE 1.1.Giới thiệu chung: Rơle bảo vệ phận quan trọng số thiết bị tự động hoá dùng ngành điện lực Chúng có vai trị bảo vệ phần tử hệ thống điện điều kiện làm việc khơng bình thường cách lập cố nhanh tốt thông qua thiết bị đóng cắt Về mặt kinh tế, rơle bảo vệ thiết bị tự động hoá dùng hệ thống điện với mục đích phịng ngừa ngăn chặn thiệt hại kinh tế xảy cho chủ đầu tư có cố Các thiệt hại thường lớn so với chi phí cho hệ thống bảo vệ rơle Vì thiết bị bảo vệ có vai trị khơng thể thay trình vận hành hệ thống điện Về mặt kỹ thuật, rơle bảo vệ thiết bị tự động có nhiệm vụ theo dõi tình trạng làm việc đối tượng bảo vệ cách đo lường tham số điện không điện phát tín hiệu (và) thao tác đối tượng bảo vệ làm việc bất thường Rơle điện đòi hỏi vốn đầu tư ban đầu hơn, song khả chịu đựng ảnh hưởng mơi trường kém, chi phí vận hành lớn, nhiều nhược điểm khác nên có xu hướng bị thay rơle số đại với nhiều ưu điểm vượt trội: Ưu điểm lớn rơle số so với loại rơle khác khả tổ hợp chức bảo vệ thuận lợi rộng lớn, việc trao đổi xử lí thơng tin với khối lượng lớn với tốc độ cao làm tăng độ nhạy, độ xác, độ tin cậy mở rộng tính bảo vệ Có khả tự lập trình nên có độ linh hoạt cao, dễ dàng sử dụng cho đối tượng bảo vệ khác Hạn chế nhiễu sai số việc truyền thơng tin tín hiệu số Cơng suất tiêu thụ nhỏ SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang1 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện Có khả đo lường nối mạng phục vụ cho điều khiển, giám sát, điều chỉnh tự động từ xa Có khả hiển thị thơng tin tốt Có chức ghi nhớ kiện bất thường Bên cạnh ưu diểm nêu trên, rơle số có số nhược điểm sau: Giá thành cao nên địi hỏi phải có vốn đầu tư lớn để thay rơle cũ rơle số Cấp độ dự phòng cao rơle hệ đời cũ Đòi hỏi người vận hành phải có trình độ cao Phụ thuộc nhiều vào bên cung cấp hang việc sửa chữa nâng cấp thiết bị 1.2 Nguyên lý làm việc rơle số: Rơle số làm việc nguyên tắc đo lường số Thông tin đối tượng bảo vệ vào rơle qua đầu vào tương tự đầu vào số Bộ phận biến đổi đầu vào lọc khuếch đại tín hiệu tương tự thành đại lượng phù hợp với đầu vào chuyển đổi tương tự/số (A/D) Tại tín hiệu tương tự chuyển đổi thành tín hiệu số, có giá trị tỷ lệ với thơng tin đầu vào Bộ vi xử lí đưa vào chế độ làm việc theo chương trình chứa nhớ lập trình EPROM ROM Nó so sánh với thông tin đầu vào với giá trị đặt chứa nhớ xoá ghi điện EEPROM Các phép tính trung gian lưu giữ tạm thời nhớ RAM Toàn phần cứng rơle cung cấp nguồn chuyển đổi nguồn “một chiều/ xoay chiều” với cấp điện áp khác Sơ đồ khối rơle số trình bày hình 1-1 Nguyên lý làm việc rơle số dựa giải thuật tính tốn theo chu trình đại lượng điện (chẳng hạn tổng trở mạch điện) từ trị số dòng áp lấy mẫu Trong q trình tính tốn liên tục phát chế độ cố sau vài phép tính nối tiếp nhau, bảo vệ tác động, vi xử lí gửi tín hiệu đến rơle đầu để điều khiển máy cắt Trong rơle số việc tổ chức ghi chép lưu trữ liệu cố dễ dàng theo trình tự diễn biến thời gian độ xác đến miligiây (ms) SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang2 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện Để giảm dung lượng nhớ phận ghi cố, người ta thường khống chế số lượng lần cố lưu lại nhớ tối đa khoảng đến 10 lần Khi xuất cố vượt số lần cho phép lưu trữ số liệu cố cũ q trình lưu trữ bị xố khỏi nhớ để nhường chổ cho số liệu cố vừa xảy Tất thông tin vận hành, thao tác cố bảo vệ để đề phòng trường hợp nguồn thao tác gặp trục trặc Các rơ le số thường có phần mềm kèm thuận lợi cho việc sử dụng PC để chỉnh định, theo dõi hoạt động trao đổi thơng tin vào/ra với rơle, giúp nhân viên vận hành phân tích cố từ số liệu ghi chép trình cố Môđun vào/ra Môđun số Thiết bị phía xa U I Đầu vào tương tự Biến đổi đầu vào Vào/ra số Giao diện vào/ra số Chuyển đổi tương tự/số Bộ vi xử lí Môđun nguồn V1 Thông tin Nguồn V2 DC V3 song song Kênh số liệu/ địa chỉ/ đk Bộ nhớ RAM EPROM ROM Giao diện người sử dụng Hình 1-1 Sơ đồ khối rơle số dụng vi xử lí Cổng vào /ra rơle số cho phép ghép nối dễ dàng với thiết bị thông tin, đo lường, điều khiển bảo vệ với cấp điều độ 1.3 Các nguyên tắc bảo vệ rơle: Thực tế phần tử hệ thống điện bảo vệ theo nguyên tắc khác xét theo ranh giới vùng làm việc thời gian tác động, phân biệt thành sơ đồ bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối sơ đồ có độ chọn lọc tương đối Cịn xét theo kiểu dự phịng tồn dự phòng xa dự phòng gần 1.3.1 Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối bảo vệ có độ chọn lọc tương đối Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối loại dùng để bảo vệ khu vực có giới hạn rõ ràng, thường xác định biến dịng SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang3 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện Chúng có ưu điểm tác động nhanh, có độ nhạy cao khơng cần phân cấp theo thông số điện theo thời gian so với bảo vệ liền kề với chế độ tải Ưu điểm nhược điểm xét theo khía cạnh khác, ví dụ chúng khơng thể dự phòng cho bảo vệ lân cận, nên thường cần phải sử dụng thêm bảo vệ kép cho bảo vệ khác Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối khơng có vùng tác động với giới hạn rõ ràng mà vùng thường lấn khu vực bảo vệ rơle khác Do chúng phải phân cấp theo thông số điện theo thời gian với bảo vệ lân cận phải phân biệt chế độ cố với chế độ tải Các bảo vệ thường có thời gian tác động lâu hơn, có độ chọn lọc bù lại, chúng có khả dự phòng tốt cho bảo vệ liền kề Thanh caùi CA I U I> 51 Z< 21 Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối I>> I> 87T I SL IN> 51N BI trung gian Hình1-2.Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối tương đối cho MBA ĐZ 1.3.2 Bảo vệ dự phòng Chức rơle bảo vệ phản ứng có cố lưới điện để giảm thiểu thiệt hại thiết bị gián đoạn cung cấp điện cách tác động cắt máy cắt liên quan trực tiếp đến khu vực bị cố mà không làm ảnh hưởng đến phận làm việc bình thường khác Tuy nhiên, rơle khơng thực chức nói bị hư hỏng phận ảnh hưởng đến q trình thao tác máy cắt, nguồn thao tác hay thân rơle SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang4 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện - Rơle có hai mơ hình giám sát dịng điện tổn thất nhiệt đặt cho cuộn dây đầu cực thiết bị bảo vệ - Các giao tiếp nối tiếp rơle cho phép trao đổi thông tin với thiết bị điều khiển khác, rơle liên kết với hệ thống tự động hóa trạm Module giao tiếp người dùng bao gồm thành phần sau: (1) 14 đèn led báo tín hiệu cố thiết bị bảo vệ Có thể tùy chọn hiển thị led Hình 4-13: Rơle SIPROTEC 7UT613 (2) đèn led báo tình trạng hoạt động rơle: - Đèn “RUN”: báo hiệu rơle hoạt động bình thường - Đèn “ERROR”: báo hiệu rơle bị lỗi (3) Màn hình LCD hiển thị thông tin như: giá trị đo lường, thông số cài đặt, tình trạng hệ thống … Hình 4-14: Mặt trước rơle 7UT613 (4) Các phím mũi tên dùng để di chuyển vị trí trỏ hình (5) Phím [MENU]: Bật/tắt menu SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang91 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện Menu gồm thành phần: - System Data: Khối liệu hệ thống - Fault records: Chức ghi cố - Measurements: Đo lường thông số hiển thị giá trị đo lường - Settings: Kích hoạt chức bảo vệ thiết đặt thông số cho rơle - Logic functions: Các chức logic điều khiển xa (6) Phím [ECS]: Thiết đặt lại/Thốt (7) Phím [ENTER]: Chấp nhận thiết đặt (8) Các phím thiết đặt giá trị: - Các phím số 0,1…,9: Thiết đặt giá trị số - Phím [+/-]: Thay đổi dấu âm dương (9) Các phím chức năng: - Phím [F1]: Hiển thị hướng dẫn sử dụng - Phím [F2]: Hiển thị giá trị đo lường - Phím [F3]: Hiển thị thông báo cố hệ thống - Phím [F4]: Thiết đặt chức khóa liên động với thiết bị tự động đóng lặp lại (Recloser) (10) Cổng giao tiếp nối tiếp (11) Phím [LED]: Giải trừ tín hiệu đèn cảnh báo Ngồi ra, rơle cịn có phần mềm kèm cho phép chỉnh định, cài đặt nhiệm vụ, kiểm soát hoạt động rơle, đồng thời cho phép phân tích đánh giá cố tình trạng hệ thống điện nơi đặt rơle 4.7.2 Các thông số kỹ thuật: 4.7.2.1 Thông số đầu vào: * Dòng điện đầu vào: - Tần số định mức: fđm = 50 Hz / 60 Hz / 16,7 Hz - Dòng điện định mức: Iđm = 1A 5A 0,1A - Công suất tiêu hao: + Khi Iđm = 1A , công suất tiêu hao khoảng 0,05 VA + Khi Iđm = 5A , công suất tiêu hao khoảng 0,3 VA + Khi Iđm = 0,1A , công suất tiêu hao khoảng mVA - Khả chịu đựng dịng q tải: SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang92 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện + Theo nhiệt độ: 100.Iđm thời gian giây 30.Iđm thời gian 10 giây 4.Iđm khoảng thời gian lâu dài + Theo lực điện động: 1250 A nửa chu kỳ * Điện áp đầu vào: - Điện áp định mức: 80V đến 125V - Phạm vi cho phép: 0V đến 200V - Công suất tiêu hao điện áp đầu vào 100V: 0,3VA - Điện áp tải cho phép xét theo nhiệt độ: 230V 4.7.2.2 Nguồn cấp cho rơle: * Nguồn cấp cho chuyển đổi DC/DC: - Điện áp định mức: UđmDC = 24/48 VDC - Phạm vi cho phép: 19 đến 58 VDC * Nguồn cấp cho chuyển đổi AC/DC: - Điện áp định mức: UđmAC = 115/230 VAC - Phạm vi cho phép: 99 đến 265 VAC - Thời gian trì hỗn tác động nguồn cấp xảy cố: 50 ms 4.7.2.3 Các cổng truyền thông: * Giao diện thao tác: - Cổng giao tiếp: RS232 - Tốc độ truyền liệu: + Nhỏ nhất: 4800 Baud + Lớn nhất: 115200 Baud - Khoảng cách đường truyền tối đa: 15 m * Giao diện vận hành: Dùng cổng giao tiếp: RS232/RS485/FOC * Giao diện hệ thống: Dùng cổng giao tiếp: RS232/RS485/FOC cổng truyền thông tốc độ cao 4.7.3 Các chức bảo vệ 7UT613: * Các chức bảo vệ: - Bảo vệ so lệch dòng - Bảo vệ so lệch dòng thứ tự khơng SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang93 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện - Bảo vệ q dịng vơ hướng - Bảo vệ q dịng có hướng - Bảo vệ q áp - Bảo vệ áp - Bảo vệ chống chạm đất giới hạn - Bảo vệ tải - Bảo vệ chống cân tải - Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt - Bảo vệ kích từ - Bảo vệ nhiệt - Bảo vệ sa thải phụ tải theo tần số - Bảo vệ dịng cơng suất ngược * Các chức phụ: - Thơng báo tình trạng cố - Đo lường hiển thị giá trị hệ thống - Đo lường hiển thị giá trị tức thời hệ thống - Thống kê số lần đóng/cắt máy cắt - Tính tốn dịng so lệch dịng trung tính - Hiển thị đồ thị biểu diễn tình trạng cố 4.7.3.1 Chức bảo vệ so lệch dọc: a) Nguyên lý hoạt động: Đây chức rơle 7UT613 hoạt động nguyên lý so sánh trực tiếp dòng điện đầu phần tử bảo vệ Chức sử dụng việc bảo vệ máy biến áp cuộn dây, máy phát, động cơ, góp đường dây ngắn Rơle tác động dòng so lệch (IDiff) vượt giá trị ngưỡng đặt trước Ví dụ: Sơ đồ sau thể ngun lý, cách mắc nối thiết bị bảo vệ so lệch: SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang94 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện Hình 4-15 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch Trong sơ đồ trên, thiết bị bảo vệ cung cấp nguồn từ hai phía, vùng bảo vệ giới hạn máy biến dòng BI1 BI2, rơle so lệch nối vào điểm cân Dòng so lệch đưa vào rơle: IDiff = | I1 I2 | Trong điều kiện làm việc bình thường ngắn mạch vùng bảo vệ: I1 I2 , IDiff = 0: rơle khơng tác động Khi ngắn mạch vùng bảo vệ: I1 I2 , IDiff ≠ 0: rơle tác động b) Hạn chế dịng khơng cân bằng: Dịng khơng cân xuất nguyên nhân: - Do ngắn mạch vùng bảo vệ so lệch - Do dịng từ hóa BI khác - Do sai số BI pha Dịng khơng cân qua rơle đạt đến giá trị vượt ngưỡng tác động đặt trước, rơle tác động nhầm Việc tránh tác động sai dịng khơng cân rơle thực phận hãm Bộ phận làm việc theo nguyên lý so sánh dịng so lệch (IDiff) dịng hãm (IRest) Các tính toán thực nghiệm cho thấy ngắn mạch vùng bảo vệ IDiff = IRest, ngắn mạch ngồi IDiff = IRest ≠ Do đó, rơle tác động dòng điện vào rơle dịng hãm Trong ví dụ Hình 4-15 ta có: IRest = | I1 | + | I2 | - Khi xảy ngắn mạch ngoài: I2 = - I1 | I1 | = | I2 | Do đó: IDiff = | I1 I2 | = 0, IRest = | I1 | + | I2 | = 2| I1 |: IDiff ≠ IRest, bảo vệ không tác động - Khi xảy ngắn mạch vùng bảo vệ: I2 = I1 Do đó: IDiff = | I1 I2 | = 2| I1 |, IRest = | I1 | + | I2 | = 2| I1 |: IDiff = IRest, bảo vệ tác động SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang95 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện c) Mở rộng vùng hãm máy biến dòng bão hòa: Nguyên nhân gây bão hòa máy biến dòng dòng ngắn mạch lớn ngắn mạch thời gian dài Sự bão hòa máy biến dòng làm biến dạng giá trị đo lường Trong thời gian xảy ngắn mạch ngồi, dịng ngắn mạch ngồi chảy qua vùng bảo vệ so lệch có giá trị lớn làm cho máy biến dòng bị bão hòa xuất dòng so lệch Nếu tỷ số IDiff /IRest nằm vùng tác động rơle tác động, tác động nhầm Việc tránh tác động sai tượng bão hòa máy biến dòng thực phận báo bão hòa Bộ phận phát bão hòa máy biến dòng khoảng thời gian 1/4 chu kỳ đầu sau thời điểm xảy ngắn mạch Khi phát tín hiệu cảnh báo đồng thời mở rộng phạm vi hãm rơle khóa chức bảo vệ so lệch khoảng thời gian định (thời gian chỉnh định được) d) Cắt nhanh dòng cố lớn: Khi dòng ngắn mạch có trị số lớn rơle tác động cắt nhanh mà không cần so sánh với biên độ dòng hãm Cấp tác động hoạt động dựa việc so sánh giá trị tức thời dòng so lệch giá trị ngưỡng so lệch cao quy giá trị dòng định mức thiết bị bảo vệ e) Đặc tính tác động: Hình 4-16 thể đặc tính tác động bảo vệ so lệch Hình 4-16 Đặc tính tác động BVSL rơle 7UT613 SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang96 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện Đặc tính tác động chia thành đoạn: - Đoạn a: Biểu thị tác động rơle với độ nhạy nhỏ - Đoạn b:Biểu thị tác động rơle kể đến dịng khơng cân sai số máy biến dòng đặc biệt sai số biến đổi điều chỉnh điện áp máy biến áp lực ngắn mạch - Đoạn c: Biểu thị tác động rơle kể đến tượng bão hòa máy biến dòng - Đoạn d: Biểu thị tác động nhanh rơle dòng cố lớn Đặc tính tác động chia miền làm việc rơle thành vùng tác động, vùng khóa vùng hãm bổ sung Khi điểm làm việc nằm vùng tác động, rơle đưa tín hiệu cắt Khi điểm việc thuộc vùng khóa, chức bảo vệ so lệch bị khóa lại Vùng hãm bổ sung có tác dụng điều chỉnh điểm làm việc trường hợp xảy tượng máy biến dòng bị bão hịa f) Các thơng số thiết đặt: * Vùng giá trị chỉnh định: - So lệch ngưỡng thấp có hãm: Tầm đặt: I Diff IN 0,05 Bước đặt: 0,01 - So lệch ngưỡng cao : Tầm đặt: I Diff IN 0,5 35 ∞ Bước đặt: 0,1 Với IN dòng điện định mức thiết bị bảo vệ - Sai số cho phép: IDiff ≤ 5% giá trị đặt * Thời gian khởi động: - So lệch ngưỡng thấp: TI-Diff > = (0 ÷ 60)s ∞ (khơng cắt) Bước đặt: 0,01 s - So lệch ngưỡng cao: TI-Diff >> = (0 ÷ 60)s ∞ (khơng cắt) Bước đặt: 0,01 s - Sai số cho phép: 1% giá trị đặt 10 ms 4.7.3.2 Chức bảo vệ chống chạm đất giới hạn độ nhạy cao: a) Phạm vi sử dụng: SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang97 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện Bảo vệ chống chạm đất giới hạn sử dụng để bảo vệ thiết bị điện có trung tính trực tiếp nối đất máy biến áp, cuộn kháng điện, máy phát điện động b)Nguyên lý hoạt động: Bảo vệ hoạt động theo nguyên lý so sánh giá trị tổng dòng điện pha dòng trung tính Vùng bảo vệ giới hạn máy biến dịng pha máy biến dịng trung tính Hình 4-17 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống chạm đất giới hạn Giá trị dòng tác động: I REF | 3I0' | Giá trị dòng hãm: I Rest k (| 3I0' 3I0" | | 3I0' 3I0" |) với k hệ số hãm Trong điều kiện làm việc bình thường, dịng trung tính ISP = tổng dòng 3pha: I IA IB IC Bảo vệ khơng tác động Khi xảy ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ, dịng điện I có giá trị tổng dịng thứ tự khơng pha: I I0 " Dịng trung tính ISP I có biên độ ngược pha với nhau: I0" I0' Trong trường hợp này: I REF | 3I0' | , I Rest (| 3I0' 3I0" | | 3I0' 3I0" |) | 3I0' | (với giả thiết k = 1): IREF < IRest, bảo vệ không tác động Khi xảy cố chạm đất vùng bảo vệ dịng trung tính dịng chạm đất Trong trường hợp này: I0 " I REF | ISP || 3I0' | , I Rest (| 3I0' | | 3I0' |) : IREF > IRest, bảo vệ tác động Trường hợp xảy cố chạm đất vùng bảo vệ, dịng trung tính bao gồm dịng chạm đất dịng thứ tự khơng từ hệ thống đổ Khi đó: I0" I0' SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang98 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện I REF | ISP || 3I0' | , I Rest (| 3I0' 3I0' | | 3I0' 3I0' |) 2 | 3I0' | : IREF > IRest, bảo vệ tác động Qua kết nhận thấy: Khi xảy cố vùng bảo vệ, thành phần hãm không ảnh hưởng dịng hãm có giá trị âm, dịng chạm đất có giá trị nhỏ đủ để rơle nhận biết cố tác động (tính nhạy cao bảo vệ chống chạm đất) Ngược lại, tác động hãm mạnh xảy cố bên vùng bảo vệ, dịng hãm có giá trị tùy thuộc vào giá trị dịng thứ tự khơng xuất máy biến dịng pha c) Đặc tính tác động: Hình 4-18 thể đặc tính tác động bảo vệ chống chạm đất giới hạn theo quan hệ tỷ số IREF/IREF> I0”/I0’, với IREF giá trị dòng tác động bảo vệ IREF> giá trị dòng tác động đặt cho rơle Ở đặc tính nhận thấy tác động hãm rơle xảy tỷ số I0”/I0’ có giá trị âm, việc hãm xảy mạnh I0”/I0’ = -1 (với giả thiết BI khơng có sai số) Trong số trường hợp, dịng thứ tự khơng làm cho máy biến dòng pha bị bão hòa dẫn đến làm méo dạng giá trị dịng đo lường phía thứ cấp làm giảm giá trị dòng hãm IRest = góc lệch pha I 0" I 0' ( I 0" , I 0' ) = 90o Hình 4-18 Đặc tính tác động theo tỷ số I0”/I0’ Giá trị dòng hãm phụ thuộc vào hệ số hãm k mà giá trị hệ số lại phụ thuộc vào góc lệch Giá trị dòng hãm lớn gấp nhiều lần giá trị dòng tác động >100o, bảo vệ tác động ≤ 100o, limit = 100o gọi góc giới hạn bảo vệ d) Các thơng số thiết đặt cho bảo vệ: SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang99 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện * Vùng giá trị chỉnh định: - Tầm đặt: I REF 0,05 Bước đặt: 0,01 IN - Góc giới hạn: limit = 100o - Sai số cho phép: 5% * Thời gian khởi động: - Tầm đặt: TREF = (0 ÷ 60)s - Bước đặt: 0,01 s - Sai số cho phép: 1% giá trị đặt 10 ms *Thời gian tác động theo tần số nguồn: Bảng 4.4 Tần số 50 Hz 60 Hz 16,7 Hz Thời gian cắt 30 ms 25 ms 105 ms Thời gian trở 26 ms 23 ms 51 ms Hệ số trở 0,7 4.8.Ví dụ tính tốn bảo vệ so lệch dọc máy biến áp Rơle 7UT613: a) Các thông số máy biến áp: Bảng 4.5 Cấp điện áp Thông số 110kV 35kV 22kV Công suất định mức 25MVA 25MVA 25MVA Điện áp danh định 115 38.5 23 Tổ đấu dây Y0 ∆ Y0 Điện áp cực đại 133.4 38.5 23 Điện áp cực tiểu 96.6 38.5 23 Tỉ số BI 300/1 300/1 600/1 SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang100 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện Hình 4-19: Sơ đồ nối dây bảo vệ so lệch dọc máy biến áp pha cuộn dây b) Tính tốn ngắn mạch: Các điểm ngắn mạch tính tốn chọn góp phía 110 KV, 35 KV 22 KV HTĐ N2 N1 110 kV BI1 22 kV BI3 35 kV BI2 N3 Hình 6.1 Sơ đồ điểm tính tốn ngắn mạch SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang101 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện Giả sử giá trị dịng ngắn mạch tính tốn cho bảng 4.6: Bảng 4.6 INM Chế độ phụ tải max Chế độ phụ tải I NMmax I (3) NM22kV 2,147 kA 1,567 kA I NMmin I (2) NM110kV 0,985 kA 0,686 kA c) Các thông số cần cài đặt: - Điện áp trung bình cuộn cao áp: U 1tb 2.U C max U C U C max U C Trong đó: UCmax ,UCmin giá trị điện áp cực đại cực tiểu đạt thay đổi đầu phân áp, ta có: U Cmax 115.(1 U Cmin 115.(1 Như vậy: U 1tb 1,25 ) 126,5KV 100 1,25 ) 103,5KV 100 2.126,5.103,5 113,85KV 126,5 103,624 - Giá trị điểm sở: BASE POINT điểm gốc đoạn b đường đặc tính tác động, có giá trị từ đến lần giá trị định mức máy biến áp lực Thông thường chọn giá trị BASE POINT = (gốc tọa độ) Độ dốc đoạn đặc tính b (SLOPE = tg1) chọn tùy theo dải điều chỉnh điện áp OLTC, giá trị SLOPE = 0,25 đủ cho dải điều chỉnh điện áp đến ± 20% Theo nhà sản xuất chọn α1 = 140, SLOPE1= 0,25 BASE POINT điểm gốc đoạn c, giá trị phụ thuộc vào giá trị dịng hãm xảy tượng máy biến dòng bão hòa Giá trị dòng hãm lúc tổng dòng chạy qua cuộn dây Độ dốc đoạn đặc tính c (SLOPE = tg2) thông số định việc hãm rơle, độ dốc cao tính hãm cao Thường chọn SLOPE = 2.SLOPE 1, hay theo nhà sản xuất SLOPE2= 0,5 Giá trị điểm sở BASE POINT = 2,5 SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang102 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện - Dịng so lệch mức thấp IDIFF > giá trị khởi động dòng so lệch đoạn a, giá trị biểu thị độ nhạy bảo vệ xét đến dịng khơng cân cố định qua rơle, chọn I Diff I dmB = 0,3 - Dòng so lệch mức cao IDIFF >> giới hạn phía đường đặc tính (đoạn d) Đây giá trị khởi động lớn bảo vệ so lệch dịng ngắn mạch lớn có vùng bảo vệ Với bảo vệ so lệch máy biến áp: Idiff>> = IN/Un%, giá trị Idiff>> xác định phải đảm bảo yêu cầu lớn giá trị dịng từ hóa tăng vọt đóng khơng tải máy biến áp Giá trị đặt Idiff>> đầu vào dòng điện 1A rơle: I diff U NC % 8,19 12,21% Giá trị dịng từ hóa tăng vọt đóng không tải máy biến áp xác định theo đồ thị hình 4-20 Hình 4-20: Đồ thị xác định giá trị IRush Với Sđm = 25 MVA IRush = (5÷7).Iđm Yêu cầu phải đảm bảo Idiff>> > IRush, chọn Idiff>> = 9IđmB - Dịng khơng cân cực đại xảy ngắn mạch ngoài: IKCBmax = (ka.kcl.si + sUđc).IKmax.ng Trong đó: ka hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần khơng chu kỳ dịng ngắn mạch, ka = BI có bão hịa với loại BI khác kcl hệ số kể đến đặc tính loại BI, kcl = 0,5 BI hoàn toàn giống với BI khác SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang103 Đồ án tốt nghiệp Bộ môn hệ thống điện si sai số BI suđc sai số điều chỉnh điện áp máy biến áp lực, suđc = 0,1 Suy : IKCBmax = (1.1.0,1 + 0,1).2147 = 429,4 A - Giá trị dòng hãm quy giá trị dịng định mức cuộn dây phía xảy ngắn mạch lớn nhất: I Re st 3.I K max ng I3N 3.2147 10,264 25.10 3.23 - Dịng so lệch có ngắn mạch ngoài: I SL I KCB max 429,4 0,684 I 3N 25.10 3.23 - Hệ số an toàn: k at I ng I SL 3,882 5,6 0,684 Từ kết có đặc tính tác động bảo vệ so lệch dọc máy biến áp lực hình 4-21: Hình 4-21: Đặc tính tác động thơng số đặc trưng SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Trang104 Đồ án tốt nghiệp SVTH: Lê Trần Trung Hiếu – Lớp 03ĐHT Bộ môn hệ thống điện Trang105 ... tồn thiếu xác Đề tài “ Tìm hiểu chức bảo vệ rơle số? ?? nhằm mục đích tìm hiểu chức bảo vệ rơle số giới thiệu số rơle kỹ thuật số sử dụng nhiều hệ thống điện để thực chức nêu Đề tài gồm có chương:... cứu chức bảo vệ khoảng cách rơle số Nội dung tìm hiểu bao gồm: nguyên tắc bảo vệ khoảng cách, đặc điểm rơle khoảng cách, bảo vệ khoảng cách cấp…Và chương giới thiệu rơle khoảng cách SEL321 họ rơle. .. thống điện (bảo vệ q dịng, bảo vệ khoảng cách, bảo vệ so lệch) thông qua việc tìm hiểu nguyên tắc bảo vệ chung, sơ đồ thuật tốn, cách cài đặt…cũng tìm hiểu loại rơle số với chức bảo vệ tương ứng