Hỡnh 5.2Nguyờn lý bảo vệ so lệch dũng điện trong rơle 7UT613
a: Phối hợp cỏc đại lượng đo lường
Cỏc phớa của mỏy biến ỏp đều đặt mỏy biến dũng, dũng điện thứ cấp của cỏc mỏy biến dũng này khụng hoàn toàn bằng nhau. Sự sai khỏc này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tỷ số biến đổi, tổ nối dõy, sự điều chỉnh điện ỏp của mỏy biến ỏp, dũng điện định mức, sai số, sự bóo hoà của mỏy biến dũng. Do vậy để tiện so sỏnh dũng điện thứ cấp mỏy biến dũng ở cỏc phớa mỏy biến ỏp thỡ phải biến đổi chỳng về cựng một phớa, chẳng hạn phớa sơ cấp.
Việc phối hợp giữa cỏc đại lượng đo lường ở cỏc phớa được thực hiện một cỏch thuần tuý toỏn học như sau:
[Im] = k.[K].[In]
Trong đú: - [Im]: Ma trận dũng điện đó được biến đổi ( IA, IB, IC). - k: Hệ số.
- [K]:Ma trận hệ số phụ thuộc vào tổ nối dõy mỏy biến ỏp. - [In]: Ma trận dũng điện pha ( IL1, IL2, IL3).
Trang94
b: So sỏnh cỏc đại lượng đo lường và đặc tớnh tỏc động
Sau khi dũng đầu vào đó thớch ứng với tỷ số biến dũng, tổ đấu dõy, xử lý dũng thứ tự khụng, cỏc đại lượng cần thiết cho bảo vệ so lệch được tớnh toỏn từ dũng trong cỏc pha IA, IB và IC, bộ vi xử lý sẽ so sỏnh về mặt trị số: . . . SL 1 2 3 I = I I+ +I H 1 2 3 I = I + I + I
Trong đú: I1, I2, I3: Là dũng điện cuộn cao ỏp, trung ỏp và hạ ỏp mỏy biến ỏp.
Cú hai trường hợp sự cố xảy ra
* Trường hợp sự cố ngắn mạch ngoài vựng bảo vệ hoặc ở chế độ làm việc bỡnh thường. Khi đú I1 ngược chiều với I2, I3 và I1 = I2 + I3
SL 1 2 3
I = I −I −I =0
H i 1
I =∑ I =2. I
* Trường hợp ngắn mạch trong vựng bảo vệ, nguồn cung cấp từ phớa cao ỏp nờn:
SL 1 2 3 1
I = I +I +I = I (I2= I3=0)
H 1 2 3 1
I = I + I + I = I
Cỏc kết quả trờn cho thấy khi cú sự cố ngắn mạch xảy ra trong vựng bảo vệ thỡ ISL= IH, do vậy đường đặc tớnh sự cố cú độ dốc bằng 1.
Để đảm bảo bảo vệ so lệch tỏc động chắc chắn khi cú sự cố bờn ngoài ta cần chỉnh định cỏc trị số tỏc động cho phự hợp với yờu cầu cụ thể. Rơle 7UT613 được sử dụng cú đường đặc tớnh tỏc động cho chức năng bảo vệ so lệch thoả món cỏc yờu cầu bảo vệ .
Trang95
Hỡnh 5.3Đặc tớnh tỏc động của rơle 7UT613
Theo hỡnh vẽ đường đặc tớnh tỏc động gồm cỏc đoạn:
- Đoạn a: Biểu thị giỏ trị dũng điện khởi động ngưỡng thấp IDIFF> của bảo vệ (Địa chỉ 1221), với mỗi mỏy biến ỏp xem như hằng số. Dũng điện này phụ thuộc dũng điện từ hoỏ mỏy biến ỏp.
- Đoạn b: Đoạn đặc tớnh cú kể đến sai số biến đổi của mỏy biến dũng và sự thay đổi đầu phõn ỏp của mỏy biến ỏp. Đoạn b cú độ dốc SLOPE 1(Địa chỉ 1241) với điểm bắt đầu là BASE POINT 1(Địa chỉ 1242).
- Đoạn c: Đoạn đặc tớnh cú tớnh đến chức năng khoỏ bảo vệ khi xuất hiện hiện tượng bóo hoà khụng giống nhau ở cỏc mỏy biến dũng. Đoạn c cú độ dốc SLOPE 2 (Địa chỉ 1243) với điểm bắt đầu BASE POINT 2 (Địa chỉ 1244).
- Đoạn d: Là giỏ trị dũng điện khởi động ngưỡng cao IDIFF>> của bảo vệ ( địa chỉ 1231). Khi dũng điện so lệch ISL vượt quỏ ngưỡng cao này bảo vệ sẽ tỏc động khụng cú thời gian mà khụng quan tõm đến dũng điện hóm IH và cỏc súng hài dựng để hóm bảo vệ. Qua hỡnh vẽ ta thấy đường đặc tớnh sự cố luụn nằm trong vựng tỏc động. Cỏc dũng điện ISL và IH được biểu diễn trờn trục toạ độ theo hệ tương đối định mức. Nếu toạ độ điểm hoạt động (ISL, IH) xuất hiện gần đặc tớnh sự cố sẽ xảy ra tỏc động.
Vựng hóm bổ sung:
Đõy là vựng hóm khi mỏy biến dũng bóo hoà. Khi xảy ra ngắn mạch ngoài vựng bảo vệ, ở thời điểm ban đầu dũng điện ngắn mạch lớn làm cho mỏy biến dũng bóo hoà mạnh. Hằng số thời gian của hệ thống dài, hiện tượng này khụng xuất hiện khi xảy ra sự cố trong vựng bảo vệ. Cỏc giỏ trị đo được bị biến dạng được nhận ra trong cả thành phần so lệch cũng như thành phần hóm. Hiện tượng bóo hoà mỏy biến dũng dẫn đến dũng điện
IDIFF I N I IDIFF IN DIFF I Vùng tác động Vùng khoá Vùng hãm bổ sung
Trang96
so lệch đạt trị số khỏ lớn, đặc biệt khi mức độ bóo hoà của cỏc mỏy biến dũng là khỏc nhau. Trong thời gian đú nếu điểm hoạt động (IH, ISL) rơi vào vựng tỏc động thỡ bảo vệ sẽ tỏc động nhầm. Rơle 7UT613 cung cấp chức năng tự động phỏt hiện hiện tượng bóo hoà và sẽ tạo ra vựng hóm bổ xung. Sự bóo hoà của mỏy biến dũng trong suốt thời gian xảy ra ngắn mạch ngoài được phỏt hiện bởi trị số dũng hóm cú giỏ trị lớn hơn. Trị số này sẽ di chuyển điểm hoạt động đến vựng hóm bổ sung giới hạn bởi đoạn đặc tớnh b và trục IH.
Từ hỡnh vẽ ta thấy:
Tại điểm bắt đầu xảy ra sự cố (A), dũng sự cố tăng nhanh sẽ tạo nờn thành phần hóm lớn. BI lập tức bị bóo hoà (B). Thành phần so lệch được tạo thành và thành phần hóm giảm xuống kết quả là điểm hoạt động (ISL, IH) cú thể chuyển dịch sang vựng tỏc động (C).
Ngược lại, khi sự cố xảy ra trong vựng bảo vệ, dũng điện so lệch đủ lớn, điểm hoạt động ngay lập tức dịch chuyển dọc theo đường đặc tớnh sự cố. Hiện tượng bóo hoà mỏy biến dũng được phỏt hiện ngay trong 1/4 chu kỳ đầu xảy ra sự cố, khi sự cố ngoài vựng bảo vệ được xỏc định. Bảo vệ so lệch sẽ bị khoỏ với lượng thời gian cú thể điều chỉnh được. Lệnh khoỏ được giải trừ ngay khi điểm hoạt động chuyển sang đường đặc tớnh sự cố. Điều này cho phộp phõn tớch chớnh xỏc cỏc sự cố liờn quan đến mỏy biến ỏp. Bảo vệ so lệch làm việc chớnh xỏc và tin cậy ngay cả khi BI bóo hoà.
Vựng hóm bổ sung cú thể hoạt động độc lập cho mỗi pha được xỏc định bằng việc chỉnh định cỏc thụng số, chỳng được sử dụng để hóm pha bị sự cố hoặc cỏc pha khỏc hay cũn gọi là chức năng khoỏ chộo.
IREST N I IDIFF IN DIFF Vùng tác động Vùng khoá Vùng hãm bổ sung I
Trang97
- Chức năng hóm theo cỏc súng hài.
+ Khi đúng cắt mỏy biến ỏp khụng tải hoặc khỏng bự ngang trờn thanh cỏi đang cú điện cú thể xuất hiện dũng điện từ hoỏ đột biến. Dũng đột biến này cú thể lớn gấp nhiều lần Iđm và cú thể tạo thành dũng điện so lệch. Dũng điện này cũng xuất hiện khi đúng mỏy biến ỏp làm việc song song với mỏy biến ỏp đang vận hành hoặc quỏ kớch thớch mỏy biến ỏp.
+ Phõn tớch thành phần đột biến này, ta thấy cú một thành phần đỏng kể súng hài bậc hai, thành phần này khụng xuất hiện trong dũng ngắn mạch. Do đú người ta tỏch thành phần hài bậc hai ra để phục vụ cho mục đớch hóm bảo vệ so lệch. Nếu thành phần hài bậc hai vượt quỏ ngưỡng đó chọn, thiết bị bảo vệ sẽ bị khoỏ lại.
+ Bờn cạnh súng hài bậc hai, cỏc thành phần súng hài khỏc cũng cú thể được lựa chọn để phục vụ cho mục đớch hóm như: thành phần hài bậc bốn thường được phỏt hiện khi cú sự cố khụng đồng bộ, thành phần hài bậc ba và năm thường xuất hiện khi mỏy biến ỏp quỏ kớch thớch. Hài bậc ba thường bị triệt tiờu trong mỏy biến ỏp cú cuộn tam giỏc nờn hài bậc năm thường được sử dụng hơn. Bộ lọc kĩ thuật số phõn tớch cỏc súng vào thành chuỗi Fourier và khi thành phần nào đú vượt quỏ giỏ trị cài đặt, bảo vệ sẽ gửi tớn hiệu tới cỏc khối chức năng để khoỏ hay trễ.
+ Tuy nhiờn bảo vệ so lệch vẫn làm việc đỳng khi mỏy biến ỏp đúng vào một pha bị sự cố, dũng đột biến cú thể xuất hiện trong pha bỡnh thường. Đõy gọi là chức năng khoỏ chộo.