(dịch từ RET-521 version 2.1-00 ABB)
1. Giới thiệu chung:
Rơ-le kĩ thuật số loại RET -521 của hãng ABB (Thụy Điển) là loại bảo vệ tác động nhanh và có chọn lọc cho máy biến áp 3 cuộn dây.
Rơ-le RET - 521 đ-ợc thiết kế thích hợp với các máy biến áp ở nhiều mức công suất, các tổ đấu dây của máy biến áp, máy biến áp có trung tính nối đất hay không tùy thuộc vào ng-ời sử dụng.
2. Đặc điểm:
RET - 521 có tính năng sử dụng linh hoạt thông qua việc chỉnh định rơ- le và các thiết bị cấu hình:
- Có nhiều chức năng bảo vệ máy biến áp.
- Bộ vi xử lý kĩ thuật số có nhiều tính năng -u việt.
- Bảo vệ so lệch máy biến áp 3 cuộn dây.
- Bảo vệ quá dòng điện 3 pha.
+ Đặc tính thời gian độc lập. + Đặc tính thời gian phụ thuộc.
- Bảo vệ chống chạm đất hạn chế.
- Bảo vệ quá kích thích máy biến áp.
- Bảo vệ quá tải về nhiệt.
- Điều chỉnh điện áp cho máy biến áp 1 pha hoặc 3 pha nhờ bộ điều áp d-ới tải.
- Sơ đồ logic có thể lập trình đ-ợc.
- Màn hình ghi lại các giá trị đo l-ờng, các sự kiện xảy ra.
- Liên tục tự giám sát và kiểm tra.
- Nối kết với máy tính cá nhân PC.
3. Các chức năng bảo vệ máy biến áp: a. Bảo vệ so lệch máy biến áp:
Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp là chức năng chính của RET - 521. Nó có khả năng thích ứng với các loại tỷ số của máy biến dòng và tổ đấu dây của máy biến áp.
Rơ-le RET - 521 có khả năng hãm để tránh cắt nhầm trong quá trình quá độ và quá kích thích.
Bảo vệ so lệch có hãm đã đ-ợc phát triển để chế tạo rơ-le so lệch có độ nhạy và độ ổn định cao và ngày nay đ-ợc dùng phổ biến để bảo vệ máy biến áp. Bảo vệ có độ hãm tỷ lệ cho phép bảo vệ tác động với dòng điện so lệch tỷ lệ theo phần trăm dòng điện ngắn mạch ngoài chạy qua bảo vệ. Điều này cho phép hãm bảo vệ một cách chắc chắn khi có ngắn mạch ngoài trong khi vẫn giữ cho bảo vệ có độ nhạy cao khi ngắn mạch bên trong máy biến áp.
Dòng điện hãm có thể đ-ợc tạo nên bằng nhiều cách khác nhau. Một trong những cách thông th-ờng để xác định dòng điện hãm là :
Ih = (I1+ I2) /2 Trong đó:
I1 là biên độ của dòng điện sơ cấp của máy biến áp. I2 là biên độ của dòng điện thứ cấp của máy biến áp.
Tuy nhiên ng-ời ta nhận thấy rằng nếu dòng điện hãm đ-ợc xác định theo dòng điện lớn nhất chạy qua máy biến áp thì phản ứng của máy biến dòng sẽ tốt hơn trong điều kiện làm việc nặng nề nhất.
Chức năng bảo vệ so lệch trong RET-521 sử dụng dòng điện lớn nhất ở các phía của máy biến áp làm dòng hãm. Dòng điện đ-ợc biểu diễn trong hệ đơn vị t-ơng đối giữa dòng điện danh định của cuộn dây máy biến áp với dòng điện danh định sơ cấp của biến dòng ở phía điện áp t-ơng ứng của máy biến áp. Điều này cho phép dòng điện hãm phản ánh đ-ợc trạng thái làm việc
của máy biến áp và dòng danh định sơ cấp của máy biến dòng khác nhau nhiều. Tr-ờng hợp này th-ờng gặp trong sơ đồ hình T (phía cao áp của máy biến áp đấu qua 2 máy cắt).
ý t-ởng chủ yếu của nguyên lý sử dụng đặc tính hãm là để giảm bớt độ nhậy tác động khi máy biến dòng phải làm việc trong điều kiện khó khăn. Mức độ hãm khác nhau cho phép bảo vệ làm việc với độ ổn định cao chống lại tác động sai của toàn bộ hệ thống bảo vệ so lệch.
Hình vẽ d-ới đây giới thiệu một nhóm 5 đặc tuyến tác động - hãm của RET - 521.
Thông th-ờng để bảo vệ máy biến áp ng-ời ta chỉnh định đặc tính hãm ít nhất ở trị số gấp đôi dòng không cân bằng khi có ngắn mạch ngoài. Tiêu chuẩn này thay đổi tùy từng tr-ờng hợp sử dụng và th-ờng đ-ợc chỉnh định có xét đến điều kiện cụ thể. Hệ số hãm (độ dốc) thứ 2 đ-ợc tăng c-ờng để đảm bảo tác động hãm khi có ngắn mạch trầm trọng bên ngoài có khả năng làm tăng dòng điện so lệch do máy biến dòng bị bão hòa.
Đặc tuyến số 3 và độ nhậy (dòng khởi động) tối thiểu Idmin có thể chỉnh Vùng tác động 0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 (5) (4) (3) (2) (1) I H I SL
bình th-ờng đ-ợc sử dụng. Nếu điều kiện cụ thể đã biết chi tiết có thể chỉnh đặc tính thích hợp, trong tr-ờng hợp này nên dựa vào thông tin về cấp chính xác của máy biến dòng, về vị trí của bộ điều chỉnh đầu phân áp (OLTC), công suất ngắn mạch của hệ thống, vv...
Nếu chức năng bảo vệ so lệch có khả năng tự hiệu chỉnh thông tin th-ờng xuyên về vị trí của OLTC thì có thể chỉnh độ nhạy cao hơn.
máy biến áp có thể đấu với thanh góp theo sơ đồ trong đó có máy biến dòng đấu nối tiếp với cuộn dây biến áp, hoặc máy biến dòng trong mạch máy cắt nh- trong sơ đồ một r-ỡi hoặc có thành góp vòng.
Trong sơ đồ có máy biến dòng nối nối tiếp với cuộn dây biến áp, dòng sơ cấp của BI đ-ợc hạn chế bởi tổng trở của máy biến áp.
Khi các BI tham gia trong mạch máy cắt nh- trong sơ đồ một r-ỡi hoặc sơ đồ thanh góp vòng, dòng điện sơ cấp của BI không hạn chế bởi điện kháng máy biến áp. Các dòng điện cao có thể xẩy ra. Trong các tr-ờng hợp nh- thế bất cứ sự giảm dòng thứ cấp của một BI nào mà không t-ơng ứng với một sự giảm t-ơng ứng của một BI khác sẽ gây ra một dòng so lệch sai.
Bảo vệ so lệch có thể không tác động trong tr-ờng hợp này nếu đạt đ-ợc đặc tính hãm riêng rẽ từ mổi chỉnh định các mạch BI. Vì vậy, tránh mắc song song hai hoặc nhiều hơn các BI trong các sơ đồ đấu nối một mạch là điều cần thiết. Mỗi BI đ-ợc nối tới rơ-le RET-521 đều có các chức năng bảo vệ so lệch có hãm để lựa chọn.
Ngoài chức năng bảo vệ so lệch thông th-ờng, rơ-le RET -521 còn có chứa chức năng bảo vệ so lệch chống chạm đất hạn chế (REF) và bảo vệ qúa dòng cắt nhanh (50) và quá dòng có thời gian (51).
b. Bảo vệ chống chạm đất hạn chế máy biến áp (REF).
Sự h- hỏng cách điện giữa các pha với nhau hoặc giữa các cuộn dây với lõi thép của máy biến áp trong máy biến áp trung tính nối đất trực tiếp hoặc nối đất qua tổng trở thấp th-ờng gây ra dòng điện sự cố rất lớn. áp suất khí trong thùng dầu máy biến áp do đó tăng mạnh làm h- hởng máy biến áp.
Rơ-le RET-521 đ-ợc trang bị chức năng chống chạm đất hạn chế với độ nhạy và độ chọn lọc cao. Nó chủ yếu đ-ợc sử dụng để chống lại các sự cố trong cuộn dây máy biến áp với đất.
Biên độ của dòng điện ngắn mạch không chỉ phụ thuộc vào tổng trở của hệ thống và tổng trở nối đất mà còn phụ thuộc vào công suất và điện áp ngắn mạch của máy biến áp.
Đối với cuộn đấu tam giác thì dòng ngắn mạch sẽ lớn nhất khi sự cố xẩy ra ở các đầu của cuộn dây. Biên độ của dòng điện này phụ thuộc vào chế độ nối đất của hệ thống. Dòng ngắn mạch sẽ có giá trị nhỏ nhất khi sự cố xẩy ra ở chính giữa của cuộn dây.
Đối với hệ thống nối đất trực tiếp, dòng ngắn mạch sẽ lớn nhất tại các đầu của cuộn dây khi cuộn dây đấu Y0. Biên độ của dòng ngắn mạch phụ thuộc vào vị trí của điểm ngắn mạch. Điểm ngắn mạch càng gần với điểm đấu Y0 thì dòng ngắn mạch càng nhỏ.
Đối với hệ thống nối đất qua tổng trở thấp, dòng ngắn mạch cũng lớn nhất tại các đầu của cuộn dây khi cuộn dây đấu Y0. Nh-ng dòng ngắn mạch sẽ bị hạn chế bởi tổng trở nối đất. Khi điểm ngắn mạch gần với điểm đấu Y0 thì dòng ngắn mạch gần nh- có giá trị bằng 0.
Cũng nh- các loại bảo vệ rơ-le khác, REF tính toán dòng điện so lệch và dòng điện hãm. Dòng so lệch đ-ợc tính bằng độ chênh lệch giữa dòng thứ cấp của BI đặt ở trung tính và dòng thứ cấp của BI đặt ở 3 pha của máy biến áp. Dòng hãm đ-ợc tính bằng tổng của các dòng thứ cấp của BI trong ba pha
Hình vẽ d-ới đây giới thiệu đặc tính tác động hãm của chức năng chống chạm đất hạn chế của RET -521.
c. Bảo vệ quá dòng có thời gian:
Khi có dòng điện ngắn mạch lớn chạy qua máy biến áp (ngắn mạch pha-pha, pha-đất) sẽ gây h- hỏng nặng nề cuộn dây và lõi thép máy biến áp. Rơ-le RET -521đ-ợc trang bị chức năng bảo vệ quá dòng có thời gian cho phép bảo vệ máy biến áp khi có các sự cố này.
Biên độ của dòng điện ngắn mạch phụ thuộc : Công suất ngắn mạch
của hệ thống, ph-ơng thức nối đất của hệ thống, điện kháng của máy biến áp, vị trí của điểm ngắn mạch.
RET - 521 đ-ợc trang bị chức năng bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc. Chức năng này có thể sử dụng để bảo vệ cho bất kỳphía nào của máy biến áp 3 cuộn dây.
d. Bảovệ quá tải về nhiệt (THOL): Cũng t-ơng tự nh- bảo vệ rơ-le loại 7UT- 513. Vùng tác động 0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 I H I SL Vùng hãm
4. Thống số kĩ thuật của RET-521:
- Dòng vào danh định: IN = 1A huặc 5A Phạm vi điều chỉnh : (0,2 30 )Ir
Khả năng chịu tải ở Ir : < 0,25 VA - Điện áp vào danh định:
Điện áp pha Ur = 100/ 3 , 110 / 3 ; 115 / 3 ; 120/ 3 (V) Điện áp dây :100, 110, 120 (V)
Phạm vi điều chỉnh : (80 120) % Ur Khả năng chịu tải ở Ur : < 0,2 VA
-Tần số danh định : Fr = 50 Hz hoặc 60 Hz Phạm vi điều chỉnh: (0,7 1,2) Fr.
- Nguồn 1 chiều : Ur = 110/125 V Ur = 220/250 V
- Công suất tiêu thụ:
Khi bình th-ờng: Khoảng 15 W Khi cắt: Khoảng 30 W
a. Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp:
-Dòng cơ bản: có thể lựa chọn đặc tính - Hạn chế dòng không tải: có - Hạn chế quá kích thích : Có - Véctơ : Cho các nhóm so lệch : Yy0, Yd1, Dy11,... - Dòng so lệch cơ bản: Id = (0,1 0,5) Ir - Thời gian tác động: + ở dòng so lệch I = 2Ir : 33ms
b. Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế:
_Số pha đầu vào : Phạm vi 3 pha và 1 pha trung tính. _ Dòng so lệch cơ bản : Id = ( 0,5 ữ 5 )Ir
_Thời gian tác động tại 2Id : 30ms.
c. Chức năng bảo vệ quá dòng có thời gian:
Mức 1 :
- Dòng điện cho phép: ISL = ( 0,1 ữ 5 ) Ir.
- Đặc tính thời gian độc lập : t= ( 0,03 ữ 240 ) ms -Đặc tính thời gian phụ thuộc :
t = (K.T)/[(I/ISL)-1]
Hệ số thời gian : K= 0,05 ữ 1
Thời gian nhỏ nhất : tmin =( 0,01 ữ1 ) sec