Rơle kỹ thuật số sử dụng vi xử lý có cài đặt thuật toán viết bằng mã máy tính, đầu vào tương tự, đầu vào số và đầu ra số, đèn LED. Các giá trị chỉnh định được cài đặt bằng phím bấm và RLBV dùng thuật toán để đưa ra quyết định. Bên cạnh những tích chất ưu việt về kỹ thuật như độ tin cậy, phân tích sự cố, giảm thiểu số lượng tủ bảng điện và giảm chi phí kiểm tra định kỳ; thiết bị tích hợp này còn có thể kết nối qua các mạng thông tin nhằm phục vụ các giải pháp SCADA. Các dòng sản phẩm RLBV kỹ thuật số (RLBV KTS) tích hợp nhiều tính năng ưu việt, hiện đại, chất lượng, tin cậy, mang đặc trưng riêng của từng hãng và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu
MÃ SỐ CHỨC NĂNG Theo tiêu chuẩn quốc tế hành, chức bảo vệ tự động ký hiệu mã số chữ ví dụ theo danh mục điển sau: F21/21N: chức bảo vệ khoảng cách pha/đất F25: Chức kiểm tra hoà đồng F26: Chức nhiệt dầu/ cuộn dây MBA F27/59: Chức bảo vệ kém/quá áp F32: Chức định hướng công suất F37: Chức bảo vệ áp công suất F40: Chức bảo vệ chống kích từ F46: Chức bảo vệ dòng điện thứ tự nghịch F49: Chức bảo vệ tải nhiệt F50/ F50N: Bảo vệ dòng cắt nhanh pha/đất F51/ F51N: Bảo vệ dòng pha/đất có thời gian F26Q: Nhiệt độ dầu MBA F26W: Nhiệt độ cuộn dây MBA F63: Rơle áp lực MBA F96B, F9Q: Rơle MBA, OLTC F71P, F71Q: Mức dầu MBA, OLTC cảnh báo F64R: Bảo vệ chống chạm đất cho cuộn rôto F64G: Bảo vệ chống chạm đất cho cuộn stato F67/67N: Chức bảo vệ q dịng pha/đất có hướng F68: Chức bảo vệ chống dao động công suất F74: Chức giám sát mạch cắt MC F78: Chức bảo vệ góc lệch pha F79: Chức tự động đóng lặp lại F81: Chức sa thải phụ tải theo tần số F85: Chức nhận thông tin phối hợp tác động với trợ giúp kênh thông tin (cắt liên động theo sơ đồ PUTT, POTT …) F87: Bảo vệ so lệch F87B: Chức bảo vệ so lệch F87G: Chức bảo vệ so lệch máy phát F87L: Chức bảo vệ so lệch dọc đường dây F87M: Chức bảo vệ so lệch động F87T: Chức bảo vệ so lệch máy biến áp 87REF: Chức bảo vệ chạm đất giới hạn MBA (chỉ giới hạn cho cuộn dây đấu có nối đất) F90: Chức điều chỉnh điện áp F51/27: Chức q dịng có kiểm tra điện áp 50PD: Chức bảo vệ không đồng pha MC FR: Chức ghi cố FL: Chức định vị điểm cố SOFT: Chức chống đóng MC vào điểm cố BCU: Điều khiển thiết bị đóng cắt mức ngăn lộ (màn hình hiển thị sơ đồ mức ngăn thông tin vận hành) MÃ SỐ CHỨC NĂNG Theo tiêu chuẩn quốc tế hành, chức bảo vệ tự động ký hiệu mã số chữ ví dụ theo danh mục điển sau: F21/21N: chức bảo vệ khoảng cách pha/đất F25: Chức kiểm tra hoà đồng F26: Chức nhiệt dầu/ cuộn dây MBA F27/59: Chức bảo vệ kém/quá áp F32: Chức định hướng công suất F37: Chức bảo vệ áp công suất F40: Chức bảo vệ chống kích từ F46: Chức bảo vệ dòng điện thứ tự nghịch F49: Chức bảo vệ tải nhiệt F50/ F50N: Bảo vệ dòng cắt nhanh pha/đất F51/ F51N: Bảo vệ q dịng pha/đất có thời gian F26Q: Nhiệt độ dầu MBA F26W: Nhiệt độ cuộn dây MBA F63: Rơle áp lực MBA F96B, F9Q: Rơle MBA, OLTC F71P, F71Q: Mức dầu MBA, OLTC cảnh báo F64R: Bảo vệ chống chạm đất cho cuộn rôto F64G: Bảo vệ chống chạm đất cho cuộn stato F67/67N: Chức bảo vệ q dịng pha/đất có hướng F68: Chức bảo vệ chống dao động công suất F74: Chức giám sát mạch cắt MC F78: Chức bảo vệ góc lệch pha F79: Chức tự động đóng lặp lại F81: Chức sa thải phụ tải theo tần số F85: Chức nhận thông tin phối hợp tác động với trợ giúp kênh thông tin (cắt liên động theo sơ đồ PUTT, POTT …) F87: Bảo vệ so lệch F87B: Chức bảo vệ so lệch F87G: Chức bảo vệ so lệch máy phát F87L: Chức bảo vệ so lệch dọc đường dây F87M: Chức bảo vệ so lệch động F87T: Chức bảo vệ so lệch máy biến áp 87REF: Chức bảo vệ chạm đất giới hạn MBA (chỉ giới hạn cho cuộn dây đấu có nối đất) F90: Chức điều chỉnh điện áp F51/27: Chức q dịng có kiểm tra điện áp 50PD: Chức bảo vệ không đồng pha MC FR: Chức ghi cố FL: Chức định vị điểm cố SOFT: Chức chống đóng MC vào điểm cố BCU: Điều khiển thiết bị đóng cắt mức ngăn lộ (màn hình hiển thị sơ đồ mức ngăn thông tin vận hành) CHUYÊN ĐỀ BẢO VỆ RƠ LE Kiến thức chung bảo vệ đường dây Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ so lệch Bảo vệ Máy biến áp Bảo vệ Thanh GV: Lê Kim Hùng (Tài liệu có trích phần nhỏ từ sách chun khảo “Rơ le kỹ thuật số bảo vệ hệ thống điện” tác giả xuất tháng năm 2020 Nếu có nhu cầu mua xin liên hệ qua email lekimhung@dut.udn.vn; 0914112526) Lê Kim Hùng Kiến thức chung Các hệ RLBV Lịch sử phát triển Rơle kỹ thuật số Rơle tĩnh Rơle điện 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 Năm Quá trình phát triển RLBV Rơle kỹ thuật số sử dụng vi xử lý có cài đặt thuật tốn viết mã máy tính, đầu vào tương tự, đầu vào số đầu số, đèn LED Các giá trị chỉnh định cài đặt phím bấm RLBV dùng thuật toán để đưa định Bên cạnh tích chất ưu việt kỹ thuật độ tin cậy, phân tích cố, giảm thiểu số lượng tủ bảng điện giảm chi phí kiểm tra định kỳ; thiết bị tích hợp cịn kết nối qua mạng thông tin nhằm phục vụ giải pháp SCADA Các dòng sản phẩm RLBV kỹ thuật số (RLBV KTS) tích hợp nhiều tính ưu việt, đại, chất lượng, tin cậy, mang đặc trưng riêng hãng đáp ứng đầy đủ yêu cầu sau [3]: Chức bảo vệ tích hợp; Chức đo lường; Chức điều khiển; Chức giám sát; Chức truyền thông; Chức ghi kiện Trong thực tế, cấp xác RLBV không phụ thuộc vào công nghệ phần cứng mà cịn phụ thuộc vào thuật tốn xử lý tín hiệu định Do đó, việc nghiên cứu tìm thuật tốn tối ưu có định nhanh, xác thách thức lớn khâu thiết kế RLBV kỹ thuật số Bên cạnh việc cấu hình ứng dụng RLBV cần phải có kiến thức chuyên môn để vận hành thử nghiệm Phiên phần mềm phải cập nhật thường xuyên từ nhà sản xuất Cho nên, việc áp dụng phương pháp thơng minh (mạng nơron nhân tạo, logic mờ, thuật tốn di truyền…) với khả học liệu mẫu để nhận dạng năm gần nghiên cứu cho RLBV, mang lại kết khả quan Tuy nhiên, hướng nghiên cứu hạn chế lưới điện phức tạp, điều kiện vận hành liên tục thay đổi Lê Kim Hùng Tại Việt Nam, tất trạm điện (110kV, 220kV, 500kV), nhà máy thủy điện, nhiệt điện sử dụng RLBV KTS để thực nhiệm vụ điều khiển, bảo vệ truyền thông RLBV kỹ thuật số sử dụng phổ biến Hãng Sản xuất Rơle bảo vệ RE*6, RE*5, SPA*.… ABB SCHNEIDER P443, P543, P633, P123, P127, P921… SEL SEL 421, SEL 451, SEL 487, SEL 551… SIEMENS 7UT633, 7SA613, 7SJ600, 7UM… SEPAM S20, S40, S87… TOSHIBA GRZ200, GRL200, GRD200, GRB200… GE L90, D30, L60, C90, T60, 745, G60, 889… So sánh tóm tắt đặc tính kỹ thuật chủng loại RLBV Đặc tính Tốc độ đáp ứng Rơle số Vi xử lý với thuật Cơ điện từ Sử dụng transitor, IC toán Đĩa cảm ứng, R, L, C, transistor, IC tương Vi xử lý, IC số, xử địn cân tự, so sánh lý tín hiệu số Phát ngưỡng, so sánh Chuyển đổi Chuyển đổi A/D, kỹ với giá trị tham chiếu điện thuật số so sánh tương tự Chậm Nhanh Rất nhanh Bộ thời gian Đồng hồ Đồng hồ tĩnh Bộ đếm Thời gian xác Khơng Khơng Ổn định Độ tin cậy Cao Thấp Cao Chống rung Khơng Có Có Đặc tính Giới hạn Rộng rãi Rộng rãi Cơng suất CT Cao 8-10VA Thấp 1VA Thấp < 0.5VA Phạm vi chỉnh định Giới hạn Rộng Rộng Chức bảo vệ 1 Đa chức Bảo dưỡng Thường xuyên Thường xun Ít Suy giảm khả lv Có Khơng Khơng Cấu hình rơle Khơng Một phần Có Truyền thơng Scada Khơng Khơng Có Cài đặt thị Khơng Khơng Có Đèn thị Cờ LED LED, LCD Tự giám sát Khơng Có Có Thơng số chỉnh định Thang đặt Chuyển mạch Bàn phím bấm số Bộ ghi nhiễu loạn Khơng hỗ trợ Khơng hỗ trợ Có Ngun tắc làm việc Phần cứng đo lường Phương pháp đo lường Rơle điện Rơle tĩnh Lê Kim Hùng Vùng bảo vệ yêu cầu HT BVRL: Mạng lưới kết nối gồm khâu, tương ứng có vùng bảo vệ cho đối tượng (1) Máy phát điện (3) Thanh (3) Thanh (5) Động M (2) Máy biến áp (4) Đường dây (2) Máy biến áp Rơle bảo vệ (RLBV) theo dõi liên tục tình trạng làm việc đối tượng Khi xuất tình trạng bất thường, RLBV phát gửi tín hiệu cô lập phần tử hư hỏng thông qua máy cắt điện (MC) hoặc/và báo tín hiệu cho nhân viên trực ca vận hành Rơle làm việc đúng? Rơle làm việc không đúng? RL làm việc sai? Nguyên nhân chỉnh định rơle sai, sai sót việc phối hợp sơ đồ bảo vệ, phần tử hệ thống biến dòng (CT), biến điện áp (VT), mạch nhị thứ Với vai trò quan trọng vậy, đòi hỏi RLBV phải đảm bảo yêu cầu khắt khe độ tin cậy, chọn lọc, tác động nhanh, nhạy tin cậy: - Tính chọn lọc: khả bảo vệ phát loại trừ phần tử bị cố khỏi hệ thống Hệ thống điện phát triển ngày phức tạp tính chọn lọc bảo vệ ngày yêu cầu cao Tính chọn lọc gồm loại chọn lọc tuyệt đối chọn lọc tương đối - Tác động nhanh: tính tác động nhanh rơle bảo vệ yêu cầu quan trọng, việc lập nhanh chóng phần tử bị cố hạn chế mức độ thiệt hại cố gây ra, giảm thời gian sụt điện áp vùng lân cận điểm cố, giảm xác suất gây hư hỏng nặng nâng cao khả trì chế độ làm việc ổn định máy phát toàn HTĐ - Độ nhạy: độ nhạy bảo vệ đặc trưng cho khả phát cố rơle hệ thống bảo vệ, biểu diễn hệ số độ nhạy Kn, tỷ số trị số đại lượng vật lý đặt vào rơle có cố với ngưỡng tác động Tuỳ thuộc vào vai trò bảo vệ mà yêu cầu độ nhạy khác Các đối tượng bảo vệ quan trọng yêu cầu độ nhạy cao - Độ tin cậy: tính đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắn Độ tin cậy gồm có tin cậy tác động tin cậy không tác động Với sơ đồ trên, KI >1, lúc tổng trở đo nhỏ tổng trở thực tế, trường hợp người ta hay gọi tượng vượt vùng (overreach) rơle cắt ngắn mạch xa so với giá trị vùng cài đặt Nói cách khác giới hạn vùng bảo vệ tăng lên Điều dẫn đến trường hợp vùng II bảo vệ đặt đầu A lấn sang vùng II bảo vệ đặt đầu B bảo vệ tác động không chọn lọc ngắn mạch xảy vùng lấn Trường hợp góp trạm B có máy biến áp phân nhánh nối vào, độ dài vùng II rơle khoảng cách góp A không phép bao trùm MBA phân nhánh trên, mà thời gian tác động cắt nhanh bảo vệ MBA lớn thời gian tác động vùng II A Như giả sử ngắn mạch xảy điểm N3 sau MBA phân nhánh, N3 nằm vùng II bảo vệ khoảng cách đặt A rơle khoảng cách A tác động cắt MC trước bảo vệ MBA phân nhánh tác động, điều không cho phép Để đảm bảo tác động chọn lọc bảo vệ khoảng cách đặt A trường hợp này, tổng trở khởi động rơle tổng trở cấp II cần tính chọn có xét đến giảm thấp ZRA ảnh hưởng trạm trung gian Thực tế tính tốn cụ thể: ZA II Với: Z AB + Z MBA 1+ + K IMBA KIMBA : Hệ số phân dòng qua máy biến áp ZMBAmin : tổng trở tương đương nhỏ số máy biến áp nối vào B β : hệ số tính đến sai số rơle khoảng cách δ : hệ số tính đến sai số biến dòng, biến điện áp khoảng dự phòng rơle Ảnh hưởng tổ nối dây máy biến áp: Khi chỗ nối bảo vệ điểm ngắn mạch có thêm máy biến áp có tổ nối dây Y/Y (hay máy biến áp tự ngẫu), rơle tổng trở làm việc đúng, khác giá trị Z R đầu cực rơle tổng tổng trở đoạn đường máy biến áp tương ứng Trường hợp máy biến áp có tổ nối dây Y/∆ ∆/Y, chúng có ảnh hưởng lớn đến làm việc rơle tổng trở xảy ngắn mạch hai pha A IA=IB=0.5IC ( 2) N AC Z1l Z2H ZB Ảnh hưởng máy biến áp có tổ nối dây Y/ đến làm việc rơle tổng trở Khi ngắn mạch pha A C sau máy biến áp nối Y/∆ -11 (hình vẽ), ta tính tổng trở đầu cực rơle nối vào dòng áp pha đặt đường dây phía nguồn cung cấp sau : ZRab= (dòng pha A, B nhau, Iab=0) Z Rbc = Z1l + Z B − j ( Z H + Z1l + Z B ) Z2H - tổng trở thứ tự nghịch nguồn cung cấp ZB - tổng trở máy biến áp Z1l - tổng trở đường dây (coi Z1 = Z2) Z Rca = Z1l + Z B + j : ( Z H + Z1l + Z B ) Các biểu thức cho thấy, rơle tổng trở bảo vệ đường dây có Z R tăng lên (so với Z1l + ZB) bảo vệ không tác động nhầm Ảnh hưởng tụ bù dọc Trên đường dây dài siêu cao áp, người ta thường lắp nối tiếp vào đường dây tụ điện (gọi tụ bù dọc) để giảm điện kháng đường dây nhằm tăng giới hạn truyền tải công suất theo điều kiện ổn định hệ thống, đồng thời giảm tổn thất điện cải thiện điều kiện phân bố điện áp dọc theo chiều dài đường dây Ảnh hưởng tụ bù dọc đến làm việc sơ đồ bảo vệ khoảng cách Các tụ bù dọc lắp đặt tập trung phân tán theo chiều dài đường dây thông thường lắp đặt tập trung hai đầu đường dây Hình thức lắp đặt tập trung đầu đường dây đường dây thơng dụng Dù hình thức lắp đặt nào, diện tụ bù dọc làm sai lệch hành vi bảo vệ khoảng cách vị trí ngắn mạch khác đường dây Hình vẽ (a) trình bày sơ đồ lưới điện 500kV Bắc-Nam hệ thống điện Việt Nam, tụ bù dọc lắp đặt tập trung hai đầu đường dây với tổng dung lượng bù khoảng 60% điện kháng đường dây Do tồn tụ bù đầu đường dây nên tổng trở đường dây nhìn rơ le khoảng cách nói chung C (theo hướng từ A tới E) hình (b) có dạng cưa Chính điều dẫn đến làm việc sai lệch rơ le khoảng cách Chẳng hạn, để vùng bảo vệ khoảng cách đầu đường dây CD (tín hiệu điện áp nhận phía sau tụ bù dọc) không tác động ngắn mạch đường dây DE phía sau (hướng thuận), giá trị đặt phải thoả mãn biểu thức sau đây: Z 1( CD ) = k at ( Z CD − jX C1 − jX C ) đó: Ż1(CD) - tổng trở khởi động vùng đường dây CD; ŻCD - tổng trở đường dây CD; XC1 - điện kháng tụ bù dọc cuối đường dây bảo vệ; XC2 - điện kháng tụ bù dọc đầu đường dây liền kề kat - hệ số an tồn (trên hình b lấy kat = 0,8) Khi tính tốn theo biểu thức trên, ta thấy phạm vi bảo vệ vùng bị thu hẹp so với đường dây khơng có tụ bù dọc Khi dung lượng bù đường dây bảo vệ đường dây liền kề lớn, phạm vi tác động vùng bị thu hẹp vùng hai đầu khơng chồng lấn lên (hiện tượng hụt vùng) Ngồi hình (b) cho ta thấy vùng đầu đường dây CD tác động ngắn mạch xuất đường dây phía trước C (hướng ngược), cụ thể tác động ngắn mạch xuất đoạn B1B2 đường dây BC đoạn A1A2 đường dây AB Phạm vi A1A2 B1B2 mà rơ le khoảng cách đầu đường dây CD tác động sai tỷ lệ với giá trị khởi động (tỷ lệ với hệ số an toàn) chọn biểu thức Ở tụ điện đại, người ta thường trang bị hệ thống bảo vệ tụ bao gồm điện trở phí tuyến (Varisstor ZnO), khe hở phóng điện máy cắt điện đấu song song với tụ điện Khi có ngắn mạch, tùy theo trị số dòng điện ngắn mạch, thiết bị nêu làm việc nối tắt tụ Tận dụng đặc điểm này, nên cài đặt vùng tác động chậm lại khoảng 0,1 - 0,15s, tức tác động sau tụ nối tắt để ngăn chặn tác động sai sơ đồ bảo vệ khoảng cách Vấn đề 2: Phân tích dịng khơng cân (Ikcb) 87T Trong trường hợp cố máy biến áp cần phải cắt nhanh tất phía, dùng bảo vệ so lệch dọc bảo đảm cắt máy biến áp tất phần tử nằm vùng tác động bảo vệ Tuy nhiên phức tạp mặt thực vận hành nên bảo vệ so lệch dọc dùng cho máy biến áp có cơng suất từ 5600kVA trở lên hãn hữu dùng cho máy biến áp nhỏ làm việc song song với mà cơng suất chung tồn trạm khơng 10000kVA Bảo vệ so lệch dọc MBA thực theo sơ đồ nguyên lý làm việc giống nguyên lý bảo vệ so lệch nói chung Khoảng cách nhỏ chỗ đặt MBA, máy cắt máy biến dòng điện cho phép thực bảo vệ so lệch dọc rơle dòng điện RI Các rơle nhờ rơle trung gian RG cắt tất máy cắt MBA Các dây dẫn phụ không dài sơ đồ bảo vệ so lệch thực ba hai rơle với số lượng dây nối cần thiết Chọn máy biến dòng điện chế độ làm việc chúng Máy biến dịng điện phía cuộn dây MBA chọn theo dòng điện định mức cuộn dây tương ứng Thang dòng điện định mức MBA động lực máy biến dịng điện khơng tương ứng với nguyên nhân làm dòng điện mạch vịng khơng có dịng điện không cân mạch bảo vệ Sự khác cấu tạo máy biến dòng điện áp định mức khác gây nên khơng tương ứng đặc tính từ chúng Độ dài dây nối nhánh thuộc mạch vòng không gây nên khác phụ tải máy biến dịng phía Khi ngắn mạch ngồi, dịng điện qua nhóm máy biến dòng điện khác nhau, gây nên mức độ bão hòa khác lõi thép, có nghĩa gây nên dịng điện từ hóa khác trị số, làm tăng thêm dịng điện khơng cân mạch bảo vệ Tổ đấu cuộn dây MBA động lực không giống Trong đa số trường hợp cuộn dây MBA đấu theo sơ đồ Y/-11, dịng điện dây dẫn phía sơ thứ cấp lệch pha góc 300 hình Nếu máy biến dịng điện hai phía đấu mạch bảo vệ xuất dịng điện khơng cân bằng hiệu hình học dòng điện thứ cấp, chẳng hạn pha A có IAT − IabT Để khử lệch pha đó, dịng điện thứ cấp, phải dùng cách đấu thích hợp cuộn dây thứ cấp máy biến dòng điện Đối với MBA động lực có tổ đấu dây Y/-11 máy biến dịng điện phía cao áp đấu tam giác theo nhóm 11 Nhờ vec-tơ dịng điện thứ cấp quay góc góc lệch pha dịng điện MBA động lực Ở phía hạ áp máy biến dòng điện đấu theo hình hồn tồn hay hình khơng hồn tồn Hệ số biến đổi máy biến dòng điện dùng cho bảo vệ so lệch MBA phía chọn theo dịng điện định mức cuộn dây có cơng suất lớn theo công suất truyền qua MBA tự ngẫu IABT IBCT ICAT IA IB IC IA IB IC A B C X Y Z x Iab Ia y RI RI RI z Ibc Ic Ib a b c Iab Ibc Ica IabT Ica IbcT IcaT Đối với máy biến dòng mà cuộn thứ cấp đấu theo hình (khi dịng điện định mức thứ cấp máy biến dòng điện 5A) kBI (Y ) = I B đm S = Bđm 3U Bđm Còn máy biến dòng mà cuộn dây thứ cấp đấu tam giác : 3I B đm S k BI ( ) = = B đm U B đm Ở : SBđm : công suất định mức MBA động lực công suất truyền qua MBA tự ngẫu UBđm : điện áp định mức máy biến áp phía đạt máy biến dịng điện xét Chế độ q độ dịng điện từ hóa MBA động lực Khi đưa điện áp vào MBA hay thay đổi điện áp mạng ngắn mạch, xuất trình độ kèm theo dịng điện từ hóa tăng đột ngột Hiện tượng lõi thép MBA bị bão hòa từ thông tự không chu kỳ gây nên Từ thông tự phát sinh thay đổi điện áp cho vào MBA, từ thơng móc vịng với cuộn dây khơng thể thay đổi đột ngột Dịng điện từ hóa điều kiện chứa thành phần khơng chu kỳ tắt dần với số thời gian phụ thuộc tham số MBA mạng điện mà MBA nối vào.Trị số ban đầu dòng điện từ hóa đạt 8-10 lần trị số dịng điện định mức MBA tắt nhanh nên sau 0.2 – 0.3 giây, dòng điện giảm xuống lần trị số dòng điện định mức sau tắt chậm Sự nhảy vọt dịng điện từ hóa xảy phía nguồn cung cấp cho MBA, dịng điện vào mạch so lệch bảo vệ làm cho bảo vệ tác động không chọn lọc Để tránh không cho bảo vệ so lệch tác động nhảy vọt dịng điện từ hóa dùng bảo vệ so lệch dòng điện cắt nhanh đấu rơle bảo vệ qua máy biến dòng điện bão hòa trung gian Ngắn mạch sau máy biến áp Khi ngắn mạch sau máy biến áp, điện áp cịn lại Udư phía sơ cấp máy biến áp bé điện áp làm việc nó: điện áp cịn lại phân bố theo dạng điện áp rơi ZT' ZS Kết điện áp đặt nhánh từ hóa Zμ giảm xuống nhiều (còn khoảng 0.5Ulv ' với giả thiết Ud ≅ Ulv ZT ≅ Z S ) Vì điện áp đặt nhánh từ hóa giảm xuống nhiều nên dịng điện từ hóa thân máy biến áp khơng đáng kể, bỏ qua thành phần khơng cân IKcbμ dịng từ hóa Ngắn mạch sau máy biến áp sơ đồ thay gây nên Kết dịng điện khơng cân tình tốn IKcbtt = IKcbfi + I KcbU + IKcbN Mặc dù BI tổ đấu dây BI phía máy biến áp lựa chọn thích hợp để cân dịng thứ cấp bù lại góc lệch pha (đối với rơle kỹ thuật số, cần khai báo cài đặt rơle) vận hành bình thường tồn dòng so lệch, gọi dòng khơng cân 𝑰̇𝒌𝒄𝒃 Ngun nhân xuất dịng 𝑰̇𝒌𝒄𝒃 : - Do sai số thân BI khác nhau, đặc biệt ngắn mạch ngồi, dịng điện qua máy biến áp lớn mức bảo hịa từ BI khơng giống - Do hoạt động vận hành bình thường đổi nấc máy biến áp làm cho tỷ số biến máy biến áp thay đổi dẫn đến tỉ số dịng điện phía thay đổi tỉ số biến dịng BI khơng đổi - Do dịng từ hóa máy biến áp Các thành phần dịng điện khơng cân biểu diễn qua dịng điện ngắn mạch ngồi lớn INngmax hệ số tương ứng: IKcbtt = ( K đn K k ck fi + U đc + f n ) I Nng max Trong đó: Kđn : hệ số đồng máy biến dòng Kđn = Kkck : hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần khơng chu kỳ dịng ngắn mạch Kkck = 1.5 ÷ fi : sai số lớn cho phép máy biến dòng fi = 0.1 U đc : độ thay đổi điện áp biệc điều chỉnh điện áp gây nên, U đc = 0.05 ÷ 0.15 fN : hệ số kể đến việc cân khơng triệt để dịng điện thứ cấp máy biến dịng fN = 0.05 ÷ 0.1 Để hạn chế ảnh hưởng dòng 𝑰̇𝒌𝒄𝒃 , đặc biệt ngắn mạch ngoài, 87T, theo phương pháp cổ điển người ta hay dùng biến dòng bảo hòa trung gian hầu hết rơle kỹ thuật số sau này, dùng 87T có phần tử hãm Vấn đề 3: a Phối hợp BV với TĐL (ARC)? - Tại cần phối hợp? Các phương pháp? - Phối hợp để tránh xung đột, khai thác ưu điểm, cắt nhanh ngắn mạch trì, khơi phục điện nhanh ngắn mạch thoáng qua - Sơ đồ phối hợp đơn giản sơ đồ tăng tốc độ bảo vệ sau tự động đóng lặp lại - Các rơ le khoảng cách (21) loại vi xử lý thường chế tạo có kèm theo chức tự động đóng lặp lại (79) mạch tăng tốc độ bảo vệ sau tự động đóng lặp lại (TOR - Trip On Reclose) - Các rơ le khoảng cách loại kỹ thuật số thiết kế với sơ đồ vùng mở rộng (tăng tốc trước TĐL) Ngoài hai sơ đồ tăng tốc nêu trên, sơ đồ tăng tốc thường gặp sơ đồ tăng tốc theo thứ tự b Tăng tốc BV trước TĐL sơ đồ BVKC với vùng mở rộng? Ngun tắc chung? Phân tích ưu, nhược điểm? Bình thường RZ làm việc theo giá trị đặt vùng mở rộng Z1E, nhận tín hiệu từ rơ le tự động đóng lặp lại tự động chuyển giá trị đặt Khi có cố điểm vùng mở rộng: o Rơ le thao tác với thời gian vùng 1, cắt máy cắt o Khởi động rơ le tự động đóng lặp lại o Một tiếp điểm (lệnh) từ rơ le tự động đóng lặp lại sử dụng để chuyển giá trị đặt rơ le khoảng cách trở vùng Tiếp điểm rơ le tự động đóng lặp lại sử dụng cho mục đích thao tác trước xung đóng đưa tới máy cắt trở vào cuối thời gian phục hồi mạch ARC + Giải thích sơ đồ logic? Sơ đồ bảo vệ khoảng cách có vùng mở rộng đảm bảo cắt nhanh cố thoáng qua Tồn vấn đề điện thống qua phân đoạn khơng cố; đóng cắt MC phía BV Sơ đồ thường dùng cho đường dây có nguồn cung cấp từ phía + Vẽ giản đồ thời gian? Khi BT dùng vùng mở rộng để nhận biết ưu điểm? c Tăng tốc độ TĐL theo thứ tự? VD Biểu đồ thời gian TĐL theo thứ tự ngắn mạch thống qua ngắn mạch trì Trong mạng điện bao gồm nhiều đoạn đường dây nối tiếp thực cắt nhanh ngẵn mạch tồn thoáng qua nhờ phối hợp tác động bảo vệ cắt nhanh tác động theo thứ tự thiết bị TĐL đặt MC đoạn kề Nguyên tắc chung? Xét sơ đồ mạng điện hình vẽ Tại MC 1MC, 2MC, 3MC tương ứng có trang bị : thiết bị tự động đóng trở lại 1TĐL, 2TĐL, 3TĐL; bảo vệ cắt nhanh không chọn lọc 1I>>, 2I>>, 3I>> bảo vệ dòng cực đại tác động chọn lọc 1I>, 2I>, 3I> Dòng khởi động bảo vệ cắt nhanh chọn lớn dòng ngắn mạch sau MBA 1B, 2B; vùng bảo vệ bao gồm toàn đoạn đường dây bảo vệ phần đoạn kề Thời gian làm việc thiết bị TĐL chọn tăng dần theo hướng từ nguồn trở : t3TĐL < t2TĐL < t1TĐL Khi xảy ngắn mạch điểm N đoạn BC, bảo vệ cắt nhanh 2I>> 3I>> tác động cắt 2MC 3MC Thiết bị 3TĐL có thời gian nhỏ nên tác động trước đóng trở lại 3MC Vì đoạn AB khơng hư hỏng nên TĐL thành cơng Sau 2TĐL tác động đóng 2MC lại Nếu ngắn mạch thống qua TĐL thành cơng Nếu ngắn mạch tồn tại, bảo vệ cắt nhanh 2I>> tác động cắt 2MC đoạn đường dây bị hư hỏng BC thời điểm bảo vệ cắt nhanh 3I>> đoạn AB bị khóa Có thể tăng tốc theo thứ tự từ suy luận BVKC với vùng mở rộng: - Sơ đồ bảo vệ khoảng cách có vùng mở rộng theo nguyên tắc loại bỏ nhanh cố thoáng qua Sự cố trì loại bỏ với thời gian vùng khoảng cách - Để loại bỏ nhanh khơng cố thống qua lẫn cố trì tín hiệu điều khiển vùng mở rộng Z1E trở vùng Z1 cần phải có thời gian trễ tK - Để đảm bảo tính chọn lọc sơ đồ bảo vệ khoảng cách có vùng mở rộng hoạt động theo nguyên tắc này, máy cắt phía trước phải đóng lại chậm máy cắt phía sau (Mỗi máy cắt cắt khơng chọn lọc phải đóng lại trước máy cắt chiều đường dây cố) - Ưu điểm sơ đồ loại bỏ nhanh cố thoáng qua mà kể cố trì Tuy nhiên sơ đồ có số khuyết điểm máy cắt xa nguồn (xét theo chiều một) có thời gian đóng lại máy cắt lớn Điều ảnh hưởng đến tốc độ khôi phục cung cấp điện - Đối với lưới điện có nguồn cung cấp từ phía cố thoáng qua gần nguồn, thời gian khôi phục lại mang điện phần tử nhanh Đối với lưới điện có nguồn cung cấp từ hai phía vấn đề tương đối khác Khi cố thống qua đoạn đường dây thời gian khôi phục lại làm việc đoạn đường dây tương đối lớn Nhưng cố thoáng qua đoạn gần nguồn (kể hai phía) thời gian khơi phục lại mang điện chậm - Khi cố thống qua, máy cắt có thời gian trễ lớn đóng lại theo điều kiện hoà đồng Khi thời gian trễ lớn ảnh hưởng đến đóng lại máy cắt - Chi phí bảo dưỡng máy cắt sơ đồ lớn so với sơ đồ bảo vệ khoảng cách có vùng mở rộng mục - Vậy thể áp dụng phương thức cài đặt thời gian trễ điều kiện tác động nêu cho sơ đồ bảo vệ khoảng cách có vùng mở rộng - Nhưng cố thoáng qua đoạn gần nguồn (kể hai phía) thời gian khơi phục lại mang điện chậm (xem hình 4-4b) - Khi cố thống qua, máy cắt có thời gian trễ lớn đóng lại theo điều kiện hồ đồng - Khi thời gian trễ lớn ảnh hưởng đến đóng lại máy cắt - Chi phí bảo dưỡng máy cắt sơ đồ lớn so với sơ đồ bảo vệ khoảng cách có vùng mở rộng mục (4-2) - Có thể áp dụng phương thức cài đặt thời gian trễ điều kiện tác động nêu cho sơ đồ bảo vệ khoảng cách có vùng mở rộng - Giải pháp khắc phục tượng điện không chọn lọc số số ngắn mạch nêu phần - Nếu sơ đồ bảo vệ khoảng cách có vùng mở rộng trang bị thêm mạch TOR để cắt nhanh ngắn mạch trì sơ đồ tăng tốc theo thứ tự Vấn đề 4: +Tính tốn chỉnh định 51, 67 cho mạng phức tạp Mạng tia có đường dây song song (có vịng) , mạng kín Ví dụ 1: Cho sơ đồ mạch hình vẽ: a) Xác định cách bố trí MC chủng loại bảo vệ rơle cho mạng điện (đánh dấu X thể vị trí MC số 51, 67 vị trí cần thiết) Tự cho dòng phụ tải cực đại phụ tải (với giá trị lấy 100A, 150A, 200A, 250A,300A) Biết thời gian làm việc bảo vệ phụ tải là: tpt1= sec; tpt2= 1,2 sec; tpt3= 1,5 sec; tpt4= 1,4 sec; tpt5= 1,8 sec; Bậc chọn lọc thời gian ∆t=0,3 sec b) Xác định dòng khởi động bảo vệ trạm C (với kat=1,1; kmm= 1,5; ktv= 0,9) c) Tính thời gian làm việc bảo vệ trạm B (thuộc phân đoạn BC) Ví dụ 2: 1/ Vị trí MC hợp lý chưa? Vị trí loại Bảo vệ q dịng vơ hướng, Bảo vệ q dịng có hướng 2/ Căn vài số liệu cho sẵn bên a/ Để đảm bảo tính tác động chọn lọc, tính thời gian làm việc bảo vệ? b/ Ví dụ xét BVQD đầu phân đoạn BE| b1/ Tính dịng điện khởi động b2/ Kiểm tra độ nhạy b3/ Chọn tỷ số TI Tính dịng khởi động rơ le Ví dụ số liệu cho trước: (i STT danh sách thi; j hang đơn vị i) Nhánh Pt1 Pt2 Pt3 Pt4 tBV (s) 1,5 1,5+ 0,1j 2,5 Iptmax (A) 250 250+i 350 200 Δt = 0,3s; kat = 1, 2; kmm = 2, 2; BI RL nối Δ ; ktv = 0,96; NB 110/35 (kV) 110/22 (kV); I minN1 = 3, 2kA; I minN2 = 2, 2kA Ví dụ 3: Cho sơ đồ lưới điện hình vẽ: System T1 Line Line Load Load Line Load Load T2 Load Load Line Load Load Load Thông số sơ đồ: Hệ thống: UH = 121 kV, XH = 4, SH = 500 MVA; T1: 40 MVA, 115/23 kV, UN = 10%; T2: 5600 kVA, 23/6,9 kV, UN = 12%; Line 1- Line 4: 25 km, x0 = 0,4 Ohm/km Yêu cầu: Vị trí đầy đủ MC BVQD Tính dịng khởi động thời gian bảo vệ cho bảo vệ q dịng Tính dịng khởi động BVCN bảo vệ MBA T1 Kiểm tra độ nhạy BVQD đường dây Cho biết: kmm = 2; ktv = 0,97; kat = 1,2; Δt = 0.25 s Đáp án: Tự làm Tính dịng khởi động thời gian bảo vệ bảo vệ a Dòng khởi động Dòng làm việc phụ tải phụ tải qui cấp điện áp 22kV: 6,9 6,9 Iload = 120 = 36 A Iload = 90 = 27 A 23 23 Line Line Line Line T2 T1 Ilvmax (A) 233 130 55 100 63 443*(23/115)=88,6 Ikd (A) 576,5 321,6 136,1 247,4 155,9 219,2 b Thời gian bảo vệ tT = max load1; load 2 + t = 0,3 + 0,35 = 0,55s tline = max load 5; load 6 + t = 0, 75s tline1 = max T 2; load 4; load 3 + t = 1s tline3 = max load 6; load 7 + t = 0, 45s tline = max load 5; line3 + t = 0, 75s tT = max load 4; line2; line1 + t = 1, 25s Tính dòng khởi động cho BVCN bảo vệ MBA T1 Scb 100 =4 = 0,8 SH 500 S 100 xT = u N cb = 0,1 = 0, 25 ST 1dm 40 xH = U 103 100 I Nng max T = I cb = = 478,1A xH + xT 0,8 + 0, 25 115 I kd = kat I Nng max T = 1, 478,1 = 573,8 A Kiểm tra độ nhạy BVQD bảo vệ đường dây line S 100 xline1 = xlin 44 = x0 L cb2 = 0, 25 = 1,814 U tb 23 S 100 xT = u N cb = 0,12 = 2,14 ST dm 5, Khi ngắn mạch cuối đường dây line 1: U 103 100 I N1 = I cb = = 876,5 A xH + xT + xline1 0,8 + 0, 25 + 1,814 23 Khi ngắn mạch cuối đường dây line 4: U 103 100 IN = I cb = = 536, A xH + xT + xline1 + xline 0,8 + 0, 25 + 1,814 23 Khi ngắn mạch 6,9kV MBA T2: U 103 100 IN3 = I cb = = 501, A xH + xT + xline1 + xT 0,8 + 0, 25 + 1,814 + 2,14 23 Khi làm chức bảo vệ chính: I I 876,5 K N = N = N = = 1,3 I kd I kd 576, Kết luận: độ nhạy không đạt yêu cầu Vấn đề 5: Vấn đề đứt dây dẫn phụ (mạch thứ cấp) 87? Giải pháp? Lúc BV cịn BVSL khơng? Có trường hợp tác động sai khơng? Giải pháp? Ví dụ: Xem hình bên a) Trong chế độ vận hành bình thường (giả sử định mức), đứt dây dẫn phụ mạch thứ BI, BV có tác động cắt MC đầu cực máy phát không? Tại sao? N b) Khi ngắn mạch ngoài, Bộ phận kiểm tra đứt mạch thứ BV có tác động khơng? Tại sao? c) Khi đứt dây dẫn phụ mạch thứ BI, chưa sửa chữa kịp mà xảy ngắn mạch xuất tuyến (đi từ góp) BV có tác động cắt MC đầu cực máy phát không? Tại sao? Giải tình nào? Vấn đề 6: Ảnh hưởng sóng hài (khi đóng xung kích MBA) đến 87T? Có thể đọc tài liệu liên quan tham khảo báo tạp chí Điện đời sống số 239 (3-2019) Vấn đề 7: Vấn đề dao động công suất hoạt động Bảo vệ khoảng cách Có thể đọc tài liệu liên quan tham khảo báo “Phân tích, thử nghiệm chức dao động điện rơle khoảng cách kỹ thuật số” tạp chí Tạp chí Khoa học Công nghệ trường Đại học Kỹ thuật, Số 125 (03/2018) Tài liệu tham khảo: Lĩnh vực Bảo vệ rơ le phức tạp tài liệu liên quan đến Bảo vệ rơ le nhiều, học viên tìm đọc tài liệu báo (có thể tìm báo mạng, báo liên quan đến rơ le lý lịch khoa học (http://scv.udn.vn/) Thầy Hùng Thầy khoa điện tạp chí ĐHĐN, ) Các tài liệu quan trọng để gợi ý cho học viên làm luận văn liên quan đến rơ le vấn đề hệ thống điện Tìm hiểu vài sơ đồ: + Sơ đồ 1: Hoạt động sơ đồ ngắn mạch N1 N2 a/ Ngắn mạch điểm N1 đường dây D1 Thể dạng nhị phân (0,1) đầu vào khối OR AND trường hợp b/ Ngắn mạch điểm N2 góp Thể dạng nhị phân (0,1) đầu vào khối OR AND trường hợp + Sơ đồ 2: Cho sơ đồ Bảo vệ q dịng đặt phía MBA hình dưới, có nguồn cung cấp phía Hãy trình bày hoạt động bảo vệ khi: a) Ngắn mạch TGI b) Ngắn mạch TGII c) Ngắn mạch máy biến áp TG 2M TG I 1M B 1I BI 1W 2I 3M TG III + Sơ đồ 3: Loại BV, chức năng, nguyên lý làm việc? & 2W tI Cắt 1MC tII Cắt 2MC Cắt 1,2,3MC tIII + Sơ đồ 4: Cho sơ đồ BV hình bên Đây loại bảo vệ gì? Đặc điểm? Nêu chức phần tử? Cho điểm ngắn mạch góp, vẽ mũi tên (thể dòng điện chạy đến điểm ngắn mạch dòng mạch thứ để minh họa làm việc bảo vệ ngắn mạch xuất tuyến + Sơ đồ 5: Cắt 1MC 2MC 3MC t 21 Z< t21 & t50BF I> N D1 + Sơ đồ 6: D2 D3 50BF + Sơ đồ 7: ... ngăn thông tin vận hành) CHUYÊN ĐỀ BẢO VỆ RƠ LE Kiến thức chung bảo vệ đường dây Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ so lệch Bảo vệ Máy biến áp Bảo vệ Thanh GV: Lê Kim Hùng (Tài liệu có trích phần nhỏ từ... cấu hình hệ thống rơle bảo vệ cho đường dây 500kV, 220kV, 110kV với trang bị đầu hệ thống bảo vệ gồm: bảo vệ so lệch dọc đường dây (F87L) thường sử dụng làm bảo vệ chính, cịn lại chức bảo vệ khoảng... F37: Chức bảo vệ áp công suất F40: Chức bảo vệ chống kích từ F46: Chức bảo vệ dịng điện thứ tự nghịch F49: Chức bảo vệ tải nhiệt F50/ F50N: Bảo vệ dòng cắt nhanh pha/đất F51/ F51N: Bảo vệ q dịng