Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV Phúc Thọ phần 5

Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV Phúc Thọ

Ch¬ng 4 Giíi thiÖu tÝnh n¨ng vµ th«ng sè c¸c lo¹i r¬le sö dông ch¬ng 4 giíi thiÖu tÝnh n¨ng vµ th«ng sè c¸c lo¹i r¬le sö dông 4.1 r¬le b¶o vÖ so lÖch 7ut613 4.1.1 Giíi thiÖu tæng quan vÒ r¬le 7UT613 R¬le sè 7UT613 do tËp ®oµn Siemens AG chÕ t¹o, ®îc sö dông ®Ó b¶o vÖ chÝnh cho m¸y biÕn ¸p 3 cuén d©y hoÆc m¸y biÕn ¸p tù ngÉu ë tÊt c¶ c¸c cÊp ®iÖn ¸p R¬le nµy còng cã thÓ dïng ®Ó b¶o vÖ cho c¸c lo¹i m¸y ®iÖn quay nh m¸y ph¸t ®iÖn, ®éng c¬, c¸c ®êng d©y ng¾n hoÆc c¸c thanh c¸i cì nhá (cã tõ 3-5 lé ra) C¸c chøc n¨ng kh¸c ®îc tÝch hîp trong r¬le 7UT613 lµm nhiÖm vô dù phßng nh b¶o vÖ qu¸ dßng, qu¸ t¶i nhiÖt, b¶o vÖ qu¸ kÝch thÝch, chèng h háng m¸y c¾t B»ng c¸ch phèi hîp c¸c chøc n¨ng tÝch hîp trong 7UT613 ta cã thÓ ®a ra ph¬ng thøc b¶o vÖ phï hîp vµ kinh tÕ cho ®èi tîng cÇn b¶o vÖ chØ cÇn sö dông mét r¬le §©y lµ quan ®iÓm chung ®Ó chÕ t¹o c¸c r¬le sè hiªn ®¹i ngµy nay §Æc ®iÓm cña r¬le 7UT613 - R¬le 7UT613 ®îc trang bÞ hÖ thèng vi xö lý 32 bÝt - Thùc hiÖn xö lý hoµn toµn tÝn hiÖu sè tõ ®o lêng, lÊy mÉu, sè ho¸ c¸c ®¹i lîng ®Çu vµo t¬ng tù ®Õn viÖc xö lý tÝnh to¸n vµ t¹o c¸c lÖnh, c¸c tÝn hiÖu ®Çu ra - C¸ch li hoµn toµn vÒ ®iÖn gi÷a m¹ch xö lý bªn trong cña 7UT613 víi c¸c m¹ch ®o lêng ®iÒu khiÓn vµ nguån ®iÖn do c¸c c¸ch s¾p xÕp ®Çu vµo t¬ng tù cña c¸c bé chuyÓn ®æi, c¸c ®Çu vµo, ®Çu ra nhÞ ph©n, c¸c bé chuyÓn ®æi DC/AC hoÆc AC/DC TrÇn ThÞ Hång Hµ - HT§2-K44 39 Ch¬ng 4 Giíi thiÖu tÝnh n¨ng vµ th«ng sè c¸c lo¹i r¬le sö dông - Ho¹t ®éng ®¬n gi¶n, sö dông panel ®iÒu khiÓn tÝch hîp hoÆc m¸y tÝnh c¸ nh©n sö dông phÇn mÒm DIGSI  Giíi thiÖu c¸c chøc n¨ng b¶o vÖ ®îc tÝch hîp trong r¬le 7UT613  Chøc n¨ng b¶o vÖ so lÖch m¸y biÕn ¸p: §©y lµ chøc n¨ng b¶o vÖ chÝnh cña r¬le 7UT613 - §Æc tÝnh t¸c ®éng cã h·m cña r¬le - Cã kh¶ n¨ng æn ®Þnh ®èi víi qu¸ tr×nh qu¸ ®é g©y ra bëi c¸c hiÖn tîng qu¸ kÝch thÝch m¸y biÕn ¸p b»ng c¸ch sö dông c¸c sãng hµi bËc cao, chñ yÕu lµ bËc 3 vµ bËc 5 - Cã kh¶ n¨ng æn ®Þnh ®èi víi c¸c dßng xung kÝch dùa vµo c¸c sãng hµi bËc hai - Kh«ng ph¶n øng víi thµnh phÇn mét chiÒu vµ b·o hoµ m¸y biÕn dßng - Ng¾t víi tèc ®é cao vµ tøc thêi ®èi víi dßng sù cè lín  B¶o vÖ so lÖch cho m¸y ph¸t ®iÖn, ®éng c¬ ®iÖn, ®êng d©y ng¾n hoÆc thanh gãp cì nhá  B¶o vÖ chèng ch¹m ®Êt h¹n chÕ (REF)  B¶o vÖ so lÖch trë kh¸ng cao  B¶o vÖ chèng ch¹m vá cho m¸y biÕn ¸p  B¶o vÖ chèng mÊt c©n b»ng t¶i  B¶o vÖ qu¸ dßng ®èi víi dßng ch¹m ®Êt  B¶o vÖ qu¸ dßng mét pha  B¶o vÖ qu¸ t¶i theo nguyªn lÝ h×nh ¶nh nhiÖt  B¶o vÖ qu¸ kÝch thÝch  B¶o vÖ chèng h háng m¸y c¾t TrÇn ThÞ Hång Hµ - HT§2-K44 40 Ch¬ng 4 Giíi thiÖu tÝnh n¨ng vµ th«ng sè c¸c lo¹i r¬le sö dông Ngoµi ra r¬le 7UT613 cßn cã c¸c chøc n¨ng sau:  §ãng c¾t trùc tiÕp tõ bªn ngoµi: R¬le nhËn tÝn hiÖu tõ ngoµi ®a vµo th«ng qua c¸c ®Çu vµo nhÞ ph©n Sau khi xö lÝ th«ng tin, r¬le sÏ cã tÝn hiÖu ph¶n håi ®Õn c¸c ®Çu ra, c¸c ®Ìn LED…  Cung cÊp c¸c c«ng cô thuËn lîi cho viÖc kiÓm tra, thö nghiÖm r¬le  Cho phÐp ngêi dïng x¸c ®Þnh c¸c hµm logic phôc vô cho c¸c ph¬ng thøc b¶o vÖ  Chøc n¨ng theo dâi, gi¸m s¸t: - Liªn tôc tù gi¸m s¸t c¸c m¹ch ®o lêng bªn trong, nguån ®iÖn cña r¬le, c¸c phÇn cøng, phÇn mÒm tÝnh to¸n cña r¬le víi ®é tin cËy cao - Liªn tôc ®o lêng, tÝnh to¸n vµ hiÓn thÞ c¸c ®¹i lîng vËn hµnh lªn mµn h×nh hiÓn thÞ (LCD) mÆt tríc r¬le - Ghi l¹i, lu gi÷ c¸c sè liÖu, c¸c sù cè vµ hiÓn thÞ chóng lªn mµn h×nh hoÆc truyÒn d÷ liÖu ®Õn c¸c trung t©m ®iÒu khiÓn th«ng qua c¸c cæng giao tiÕp - Gi¸m s¸t m¹ch t¸c ®éng ng¾t  Kh¶ n¨ng truyÒn th«ng, kÕt nèi cña r¬le 7UT613 Víi nhu cÇu ngµy cµng cao trong viÖc ®iÒu khiÓn vµ tù ®éng ho¸ hÖ thèng ®iÖn, c¸c r¬le sè ngµy nay ph¶i ®¸p øng tèt vÊn ®Ò truyÒn th«ng vµ ®a kÕt nèi R¬le 7UT613 ®· tho¶ m·n c¸c yªu cÇu trªn, nã cã c¸c cæng giao tiÕp sau: TrÇn ThÞ Hång Hµ - HT§2-K44 41 Ch¬ng 4 Giíi thiÖu tÝnh n¨ng vµ th«ng sè c¸c lo¹i r¬le sö dông  Cæng giao tiÕp víi m¸y tÝnh t¹i tr¹m (Local PC): Cæng giao tiÕp nµy ®îc ®Æt ë mÆt trîc cña r¬le, hç trî chuÈn truyÒn tin c«ng nghiÖp RS232 KÕt nèi qua cæng giao tiÕp nµy cho phÐp ta truy cËp nhanh tíi r¬le th«ng qua phÇn mÒm ®iÒu khiÓn DIGSI 4 cµi ®Æt trªn m¸y tÝnh, do ®ã ta cã thÓ dÔ dµng chØnh ®Þnh c¸c th«ng sè, chøc n¨ng còng nh c¸c d÷ liÖu cã trong r¬le §iÒu nay ®Æc biÖt thuËn lîi cho viÖc kiÓm tra, thö nghiÖm r¬le tríc khi ®a vµo sö dông  Cæng giao tiÕp dÞch vô: Cæng kÕt nèi nµy ®îc ®Æt phÝa sau cña r¬le, sö dông chuÈn truyÒn tin c«ng nghiÖp RS485, do ®ã cã thÓ ®iÒu khiÓn tËp trung mét sè bé b¶o vÖ r¬le b»ng phÇn mÒm DIGSI 4 Víi chuÈn RS485, viÖc ®iÒu khiÓn vËn hµnh r¬le tõ xa cã thÓ thùc hiÖn th«ng qua MODEM cho phÐp nhanh chãng ph¸t hiÖn xö lÝ sù cè tõ xa Víi ph¬ng ¸n kÕt nèi b»ng c¸p quang theo cÊu tróc h×nh sao cã thÓ thùc hiÖn viÖc thao t¸c tËp trung §èi víi m¹ng kÕt nèi quay sè, r¬le ho¹t ®éng nh mét Web-server nhá vµ göi th«ng tin ®i díi d¹ng c¸c trang siªu liªn kÕt v¨n b¶n ®Õn c¸c tr×nh duyÖt chuÈn cã trªn m¸y tÝnh  Cæng giao tiÕp hÖ thèng: Cæng nµy còng ®îc ®Æt phÝa sau cña r¬le, hç trî chuÈn giao tiÕp hÖ thèng cña IEC: 60870-5-103 §©y lµ chuÈn giao thøc truyÒn tin quèc tÕ cã hiÖu qu¶ tèt trong lÜnh vùc truyÒn th«ng b¶o vÖ hÖ thèng ®iÖn Giao thøc nµy ®îc hç trî bëi nhiÒu nhµ s¶n xuÊt vµ ®îc øng dông trªn toµn thÕ giíi ThiÕt bÞ ®îc nèi qua c¸p TrÇn ThÞ Hång Hµ - HT§2-K44 42 Ch¬ng 4 Giíi thiÖu tÝnh n¨ng vµ th«ng sè c¸c lo¹i r¬le sö dông ®iÖn hoÆc c¸p quang ®Õn hÖ thèng b¶o vÖ vµ ®iÒu khiÓn tr¹m nh SINAULT LAS hoÆc SICAM qua giao diÖn nµy Cæng kÕt nèi nµy còng hç trî c¸c giao thøc kh¸c nh PROFIBUS cho hÖ thèng SICAM, PROFIBUS-DP, MOSBUS, DNP3.0 4.1.2 Nguyªn lý ho¹t ®éng chung cña r¬le 7 UT613 §Çu vµo t¬ng tù AI truyÒn tÝn hiÖu dßng vµ ¸p nhËn ®îc tõ c¸c thiÕt bÞ biÕn dßng, biÕn ®iÖn ¸p sau ®ã läc, t¹o ngìng tÝn hiÖu cung cÊp cho qu¸ tr×nh xö lý tiÕp theo R¬le 7UT613 cã 12 ®Çu vµo dßng ®iÖn vµ 4 ®Çu vµo ®iÖn ¸p TÝn hiÖu t¬ng tù sÏ ®îc ®a ®Õn khèi khuÕch ®¹i ®Çu vµo IA Khèi IA lµm nhiÖm vô khuÕch ®¹i, läc tÝn hiÖu ®Ó phï hîp víi tèc ®é vµ b¨ng th«ng cña khèi chuyÓn ®æi sè t¬ng tù AD TrÇn ThÞ Hång Hµ - HT§2-K44 43 Ch¬ng 4 Giíi thiÖu tÝnh n¨ng vµ th«ng sè c¸c lo¹i r¬le sö dông AI IA AD µC OA I L1M1 Error I L2M1 Run I L3M1 Output relays I L1M2 user programmable I L2M2 LEDs on thefront I L3M2 panel, I L1M3 user-programmable I L2M3 I L3M3 µC Display on To PC the front panel I X1 PC/Modem/ Front serial RTD-box I X2 # operarating interface eg.RTD-box Serial service To PC interface Additional serial interface Operator 789 Serial System To control panel 456 interface SCADA 123 ESC ENTER 0 +/- Time e.g.radio synchronization clock Binary inputs, programmable PS Power supply U aux TrÇn ThÞ Hång Hµ - HT§2-K44 44 Ch¬ng 4 Giíi thiÖu tÝnh n¨ng vµ th«ng sè c¸c lo¹i r¬le sö dông H×nh 4-1 CÊu tróc phÇn cøng cña b¶o vÖ so lÖch 7UT613 Khèi AD gåm 1 bé dån kªnh, 1 bé chuyÓn ®æi sè t¬ng tù vµ c¸c modul nhí dïng ®Ó chuyÓn ®æi tÝn hiÖu t¬ng tù sang tÝn hiÖu sè sau ®ã truyÒn tÝn hiÖu sang khèi vi xö lý( C) Khèi vi xö lý chÝnh lµ bé vi xö lý 32 bÝt thùc hiÖn c¸c thao t¸c sau: - Läc vµ chuÈn ho¸ c¸c ®¹i lîng ®o VÝ dô: xö lý c¸c ®¹i lîng sao cho phï hîp víi tæ ®Êu d©y cña m¸y biÕn ¸p, phï hîp víi tû sè biÕn ®æi cña m¸y biÕn dßng - Liªn tôc gi¸m s¸t c¸c ®¹i lîng ®o, c¸c gi¸ trÞ ®Æt cho tõng b¶o vÖ - H×nh thµnh c¸c ®¹i lîng so lÖch vµ h·m - Ph©n tÝch tÇn sè cña c¸c dßng ®iÖn pha vµ dßng ®iÖn h·m - TÝnh to¸n c¸c dßng ®iÖn hiÖu dông phôc vô cho b¶o vÖ, qu¸ t¶i, liªn tôc theo dâi sù t¨ng nhiÖt ®é cña ®èi tîng b¶o vÖ - KiÓm so¸t c¸c gi¸ trÞ giíi h¹n vµ thø tù thêi gian - Xö lý tÝn hiÖu cho c¸c chøc n¨ng logic vµ c¸c chøc n¨ng logic do ngêi sö dông x¸c ®Þnh - QuyÕt ®Þnh vµ ®a ra lÖnh c¾t - Lu gi÷ vµ ®a ra c¸c th«ng sè sù cè phôc vô cho viÖc tÝnh to¸n vµ ph©n tÝch sù cè TrÇn ThÞ Hång Hµ - HT§2-K44 45 Ch¬ng 4 Giíi thiÖu tÝnh n¨ng vµ th«ng sè c¸c lo¹i r¬le sö dông - Thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng qu¶n lý kh¸c nh ghi d÷ liÖu, ®ång hå thêi gian thùc, giao tiÕp truyÒn th«ng… TiÕp ®ã th«ng tin sÏ ®îc ®a ®Õn khèi khuÕch ®¹i tÝn hiÖu ®Çu ra OA vµ truyÒn ®Õn c¸c thiÕt bÞ bªn ngoµi 4.1.3 Mét sè th«ng sè kü thuËt cña r¬le 7UT613 1 M¹ch ®Çu vµo Dßng ®iÖn danh ®Þnh: 1A, 5A hoÆc 0,1A ( cã thÓ lùa chän ®- îc) TÇn sè danh ®Þnh: 50 Hz, 60 Hz, 16,7 Hz ( cã thÓ lùa chän ®îc) C«ng suÊt tiªu thô ®èi víi c¸c ®Çu vµo: - Víi I®m= 1A  0.3 VA - Víi I®m= 5A  0.55 VA - Víi I®m= 0.1A  1 mVA - §Çu vµo nh¹y  0.55 VA Kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vÒ dßng: -Theo nhiÖt ®é ( trÞ hiÖu dông): Dßng l©u dµi cho phÐp : 4.I®m Dßng trong 10s : 30.I®m Dßng trong 1s : 100.I®m - Theo gi¸ trÞ dßng xung kÝch: 250I®mtrong1/2 chu k× Kh¶ n¨ng qu¸ t¶i vÒ dßng ®iÖn cho ®Çu vµo chèng ch¹m ®Êt cã ®é nh¹y cao: -Theo nhiÖt ®é ( trÞ hiÖu dông): Dßng l©u dµi cho phÐp : 15A Dßng trong 10s : 100A TrÇn ThÞ Hång Hµ - HT§2-K44 46 Ch¬ng 4 Giíi thiÖu tÝnh n¨ng vµ th«ng sè c¸c lo¹i r¬le sö dông Dßng trong 1s : 300A - Theo gi¸ trÞ dßng xung kÝch: 750A trong1/2 chu k× §iÖn ¸p cung cÊp ®Þnh møc: - §iÖn ¸p mét chiÒu: 24 ®Õn 48V 60 ®Õn 125V 110 ®Õn 250V - §iÖn ¸p xoay chiÒu: 115V ( f=50/60Hz) 230V Kho¶ng cho phÐp : - 20%  +20% (DC)  15% (AC) C«ng suÊt tiªu thô : 5  7 W 2 §Çu vµo nhÞ ph©n Sè lîng : 5 §iÖn ¸p danh ®Þnh : 24  250V (DC) Dßng tiªu thô : 1,8mA §iªn ¸p lín nhÊt cho phÐp: 300V (DC) 3 §Çu ra nhÞ ph©n: Sè lîng: 8 tiÕp ®iÓm vµ 1 tiÕp ®iÓm c¶nh b¸o Kh¶ n¨ng ®ãng c¾t: §ãng: 1000W/VA C¾t: 30 W/VA C¾t víi t¶i lµ ®iÖn trë: 40W C¾t víi t¶i lµ L/R  50ms: 25W §iÖn ¸p ®ãng c¾t: 250V Dßng ®ãng c¾t cho phÐp: 30A cho 0,5s 5A kh«ng h¹n chÕ thêi gian 4 §Ìn tÝn hiÖu LED TrÇn ThÞ Hång Hµ - HT§2-K44 47 Ch¬ng 4 Giíi thiÖu tÝnh n¨ng vµ th«ng sè c¸c lo¹i r¬le sö dông 1 ®Ìn mµu xanh b¸o r¬le ®· s½n sµng lµm viÖc 1 ®Ìn mµu ®á b¸o sù cè x¶y ra trong r¬le 14 ®Ìn mµu ®á kh¸c ph©n ®Þnh t×nh tr¹ng lµm viÖc cña r¬le 4.1.4 C¸ch chØnh ®Þnh vµ cµi ®Æt th«ng sè cho r¬le 7UT613 ViÖc cµi ®Æt vµ chØnh ®Þnh c¸c th«ng sè, c¸c chøc n¨ng b¶o vÖ trong r¬le 7UT613 ®îc thùc hiÖn theo hai c¸ch sau: - B»ng bµn phÝm ë mÆt tríc cña r¬le - B»ng phÇn mÒm ®iÒu khiÓn r¬le DIGSI 4 cµi ®Æt trªn m¸y tÝnh th«ng qua c¸c cæng giao tiÕp R¬le cña h·ng Siemens thêng tæ chøc c¸c th«ng sè tr¹ng th¸i vµ chøc n¨ng b¶o vÖ theo c¸c ®Þa chØ, tøc lµ ®èi víi mçi chøc n¨ng, th«ng sè cô thÓ sÏ øng víi mét ®Þa chØ nhÊt ®Þnh Mçi ®Þa chØ l¹i cã nh÷ng lùa chän ®Ó cµi ®Æt VÝ dô ë b¶ng 4.1 §Þa chØ C¸c lùa chän Cµi ®Æt B¶ng 4.1 Néi dung 3 phase Transformer Chän ®èi tîng ®îc 1 phase Transformer b¶o vÖ: m¸y biÕn ¸p ba 105 Autotransformer3phase pha Generator/Motor Transformer 3 phase Busbar 1 phase Busbar TrÇn ThÞ Hång Hµ - HT§2-K44 48 ... Bảo vệ so lệch trở kháng cao Bảo vệ chống chạm vỏ cho máy biến áp Bảo vệ chống cân tải Bảo vệ dòng dòng chạm đất Bảo vệ dòng pha Bảo vệ tải theo nguyên lí hình ảnh nhiệt Bảo vệ. .. 4.1 .5 Chức bảo vệ so lệch máy biến áp rơle 7UT613 IS1 IS2 Đối tượng bảo IT1 vÖ IT2 87/I IT1+IT2 Hình 4.2 Nguyên lí bảo vệ so lệch dòng điện rơle. .. mạch vùng bảo vệ, nguồn cung cấp từ phía cao áp nên: ISL= ( = =0) IH = Các kết cho thấy có cố (ngắn mạch) xảy vùng bảo vệ ISL= IH, đờng ®Ỉc tÝnh sù cè cã ®é dèc b»ng Để đảm bảo bảo vệ so lệch