Đối với MBA có trung tính nối đất, để bảo vệc hống chạm đất một điểm trong cuộn dây MBA có thể được thực hiện bởi rơle quá dòng điện hay so lệch thứ tựkhông. Phương án được chọn tuỳ thuộc vào loại, cỡ, tổ đấu dây MBA.
Khi dùng bảo vệ quá dòng thứ tự không bảo vệ nối vào BI đặt ở trung tính MBA, hoặc bộ lọc dòng thứ tự không gồm ba BI đặt ở phía điện áp có trung tính nối đất trực tiếp (hình 2.7). Đối với trường hợp trung tính cuộn dây nối sao nối qua tổng trở nối đất bảo vệ quá dòng điện thường không đủ độ nhạy, khi đó người ta dùng rơle so lệch như hình 2.9a. Bảo vệ này so sánh dòng chạy ở dây nối đất IN và tổng dòng điện 3 pha (IO). Chọn IN là thành phần làm việc và nó xuất hiện khi có chạm đất trong vùng bảo vệ. Khi chạm đất ngoài vùng bảo vệ dòng thứ tự
không (IO tổng dòng các pha) có trị số bằng nhưng ngược pha với dòng qua dây trung tính IN.
Hình 2.17 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống chạm đất MBA bằng bảo vệ quá dòng điện
Các đại lượng làm việc và hãm như sau : Ilv = │iN │
ih1 = iN + i0 ; ih2 = iN + i0
Các dòng điện hãm được phối hợp với nhau để tạo nấc tác dụng hãm theo quan hệ : Ih = k ( │iN – i0 │- │iN + i0│)
Với : iN : dòng dây chạm đất ; i0 = iA + iB + iC ; k : hằng số tỉ lệ Khảo sát cách làm việc của rơle so lệch thứ tự không:
Hình 2.18 sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch thứ tự không có hãm
Khi chạm đất bên ngoài: i0 ngược pha với iN và bằng nhau về trị số: i0 = -iN . Giả thiết chọn k=1,lúc đó Ilv =│iN│, Ih = │iN + iN│- │iN - iN│= 2│iN│, Ih = 2Ilv ;
Khi chạm đất bên trong, chỉ có thành phần qua trung tính: Ih = │iN -0│-│iN + 0│= 0 ;
Qua phân tích trên ta thấy, khi hạm đất bên trong thành phần hãm không xuất hiện. Như thế chỉ cần dòng chạm đất nhỏxuất hiện khi chạm đất trong vùng bảo vệ(vùng giới hạn giữa các BI), bảo vệ sẽ cho tín hiệu tác động. Ngược lại khi chạm đất bên ngoài tác động hãm rất mạnh.
Nếu cuộn sao MBA nối đất qua tổng trở cao, rơle so lệch 87N có thể không đủ độ nhạy tác động, người ta có thể thay bằng rơle so lệch chống chạm đất tổng trở cao 64N (hình 2.9b). Rơle so lệch tổng trở cao được mắc song song với điện trở R có trị số khá lớn.
Trong chế độ làm việc bình thường hay ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ(vùng giới hạn giữa các BI), ta có : ∆I0 = I0 – IN
Nếu bỏ qua sai số của BI, ta có dòng điện thứ cấp chạy qua điện trở R bằng không và điện áp đặt lên rơle cũng bằng không, rơle sẽ không tác động.
Khi chạm đất trong vùng bảo vệ, lúc đó I0 = 0 nên ∆I0 = IN toàn bộ dòng chạm đất sẽ chạy qua điện trở R tạo nên điện áp rất lớn đặt trên rơle, rơle sẽ tác động.
CHƯƠNG 3 : Giới thiệu về rơ le số micom areva schneider P633 3.1
Giới thiệu chung về rơ le micom P633:
Rơle MiCOM P633 là rơle số, tác động nhanh và chọn lọc, được sử dụng bảo vệ chính cho máy biến áp 3 cuộn dây hoặc máy biến áp tự ngẫu ở tất cả các cấp điện áp.
Rơ le này cũng có thể dùng để bảo vệ cho các loại máy điện quay như máy phát điện, động cơ. Các chức năng khác được tích hợp trong rơle P633 làm nhiệm vụ dự phòng như bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá tải nhiệt, bảo vệ quá kích thích, máy cắt hỏng. Bằng cách phối hợp các chức năng tích hợp trong P633 ta có thể đưa ra phương thức bảo vệ phù hợp và kinh tế cho đối tượng cần bảo vệ.
Rơle MiCOM P633 sử dụng những cách giao tiếp sau để chuyển đổi thông tin giữa người vận hành và thiết bị:
- Giao tiếp vận hành tại chỗ trên bảng điều khiển. - Giao tiếp với máy tính.
- Giao tiếp qua cổng truyền thông. Giao diện của rơle MiCOM P633:
1. Bảng điều khiển tích hợp gồm có một màn hình LCD 4 x 20 ký tự. 2. 05 đèn LED hiển thị trạng thái làm việc của rơle.
3. 12 đèn LED còn lại hiển thị giá trị do người sử dụng quyết định. Đặt nhãn cho từng đèn LED tuỳ thuộc vào người sử dụng đặt cho các đèn LED và tuỳ thuộc vào hình dạng bên ngoài.
4. Các phím chức năng : , , , , , , : Các phím chức năng dùng truy cập vào các menu của rơle để cài đặt các thông số, truy cập các thông số sự cố, xác nhận những thay đổi của thông số khi thay đổi thông số cài đặt.
5. Ghi các thông số của loại rơle, mã số rơle.
6. Cổng kết nối giao diện người máy theo chuẩn RS-232. 7. Bộ phận kẹp niêm phong.
Bảng điều khiển Rơle:
Hình 3.2 Bảng điều khiển rơle MiCOM P633
* Các chức năng có trong rơle MiCOM P633:
- Bảo vệ so lệch (87) DIFF
- Bảo vệ chạm đất có giới hạn (87G) REF-x - Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50) DTOC-x - Bảo vệ quá dòng có thời gian (51) IDMT-x
- Bảo vệ quá tải nhiệt (49) THRM-x
- Bảo vệ kém áp, quá áp (27/59) U < > - Bảo vệ quá tần, kém tần (81 O/U) f < > - Bảo vệ quá kích thích (24) V/f
Ngoài ra, rơle P633 còn có thể thực một số chức năng phụ khác như: - Tự giám sát.
- Thu thập dữ liệu, tín hiệu sự cố. - Thu thập dữ liệu quá dòng. - Ghi lại sự cố do quá nhiệt. - Thu thập dữ liệu quá tải.
- Ghi lại các thông số trong quá trình vận hành. - Chương trình logic …
* Đặc trưng của rơle MiCOM P633:
- Hệ thống xử lý tín hiệu tốc độ cao với bộ vi xử lý 32 bit.
- Xử lý các tín hiệu tác động bên ngoài và báo tín hiệu cho người vận hành (hiện tượng thoáng qua và nhiễu).
- Sự tính toán liên tục quá trình đo những giá trị và hiển thị trên màn hình.
- Có khả năng lưu trữ các số liệu và giá trị tức thời trong thời gian sự cố.
- Có khả năng kiểm tra liên tục phần cứng và phần mềm của rơle. - Đảm bảo cho rơle làm việc với độ tin cậy cao.
3.2
Các thông số kỹ thuật của rơ le micom P633 3.2.1 Nguồn cung cấp:
- Điện áp nguồn cung cấp: 48…250 (VDC) hoặc 100…230 (VAC) - Công suất tiêu thụ:
+ Ban đầu: 12,6W
+ Khi đang vận hành: 34,1W
3.2.2 Các đại lượng đo đầu vào:
a. Dòng điện:
- Dòng điện danh định: 1A hoặc 5A (có thể hiệu chỉnh). - Điện năng tiêu thụ định mức mỗi pha: <0,1VA với Inom
- Khả năng tải liên tục: 4Inom
- Dòng điện xung định mức: 250Inom
b. Điện áp:
- Điện áp danh định: 50÷130V AC (có thể hiệu chỉnh). - Điện năng tiêu thụ định mức mỗi pha: <0,3VA với Vnom = 130V AC
- Khả năng tải liên tục: 150V AC
c. Tần số:
- Tần số định mức fnom: 50Hz và 60Hz (có thể hiệu chỉnh).
- Phạm vi vận hành: (0,95÷1,05) fnom
3.2.3 Các tín hiệu nhị phân đầu vào:
+ Điện áp định mức Vin,nom: 24÷250VDC + Phạm vi vận hành: 0,8÷1,1 Vin,nom
+ Công suất tiêu thụ mỗi đầu vào:
Vin,nom = 19 ÷110V DC: 0,5W ± 30%
Vin,nom > 110V DC: 0,5mA ± 30%
3.2.4 Tín hiệu vào ra tương tự:
a. Dòng điện vào 1 chiều:
- Dòng điện vào: 0 ÷26 mA
- Giá trị danh định: 0.00÷1.20 IDC,nom (IDC,nom = 20 mA) - Dòng điện cực đại liên tục: 50 mA
- Điện áp cực đại cho phép ở đầu vào: 17 V - Giám sát dòng điện hở mạch: 0÷10mA
- Giám sát quá tải: > 24.8 mA
b. Các rơle đầu ra:
- Điện áp định mức: 250 VDC, 250 VAC
- Dòng điện liên tục: 5 A
- Dòng ngắn mạch chịu đựng: 30 A cho 0.5 s
- Công suất đóng: 1000 W tại L/R = 40 ms
- Công suất ngắt: 0.2 A tại 220 VDC và L/R = 40 ms 4 A tại 230 VAC và cos φ = 0.4
- Dữ liệu đầu ra theo mã BCD: Hiển thị 399 ký tự mã. - Dữ liệu đầu ra tương tự:
+ Giá trị dòng địện cho phép: 20mA + Giá trị tải chấp nhận: 0-500Ω
+ Giá trị điện áp cực đại đầu ra: 15V
3.2.5 Giao diện
- Bảng điều khiển tại chỗ:
+ Nhập hoặc xuất thông số: - 07 phím chức năng
- Màn hình LCD 4x20 ký tự.
+ Tín hiệu làm việc và sự cố gồm 17 LED: - 04 LED thường trực
- 13 LED có cấu hình tự do. - Giao diện với máy tính:
+ Dãi tín hiệu truyền: 300 - 115200 baud - Gao diện truyền thông:
+ Chuẩn RS 485 hoặc RS 422 + Truyền thông tin bằng cáp quang
. . .. . . . . # U . . . . . . . . . . .. . . . . U # # U U # # U U # # U U # # U U # # U U # . . # U A B C a b c 1U 2U 1IA 1IB 1IC 1IN 2IA 2IB 2IC 2IN 3IA 3IB 3IC 3IN P633 2) 1) 1) P632, P633, P634 only 2) P633, P634 only V IA,a IB,a IY,a IC,a IA,b IB,b IC,b IY,b IA,c IB,c IC,c IY,c A B C A B C
Hình 3.3 Sơ đồ nối dây bảo vệ so lệch MBA của rơle Micom P633
3.4 Cấu tạo, nguyên lý làm việc cảu rơ le micom P633 3.4.1 Kích thước và hình dáng bên ngoài:
3.4.2 Các module trong rơle MiCOM P633:
Cấu trúc hệ thống rơle MiCOM P633: Xem hình 3.5 bên dưới
Hình 3.5 Cấu trúc hệ thống rơle MiCOM P633
Rơle MiCOM P633 được trang bị các module sau:
- Module đo lường (transformer Module T): Module này dùng biến đổi giá trị đo lường dòng điện và điện áp để đưa vào các mạch biến đổi bên trong và cách ly với tín hiệu bên ngoài.
- Module xử lý (Processor Module P): Module này thực hiện việc chuyển đổi tín hiệu đo lường từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và thực hiện các tác vụ xử lý ở tín hiệu số.
- Module điều khiển tại chỗ (Local Control Module L): Bao gồm các thiết bị điều khiển và hiển thị các phần tử giống nhau như giao diện máy tính. Module náy nằm ngay sau mặt trước của rơle và được nối cáp với module xử lý.
- Module truyền dẫn (Bus Module B): Module truyền dẫn là một hệ thống các mạch in, chúng làm nhiệm vụ kết nối giữa các module. Hai loại module được dùng là kết nối tương tự và kết nối số.
- Module truyền thông (Communication Module A): Module truyền thông cung cấp một hoặc hai nhóm giao diện thông tin từ thiết bị bảo vệ đến
hệ thống điều khiển trung gian hoặc truy cập từ xa. Module truyền thông được gắn kết với module xử lý.
- Module vào ra nhị phân (Binary I/O Module X): Module vào ra nhị phân được trang bị với cặp tín hiệu vào nhị phân cũng như xuất các tín hiệu hoặc các lệnh cho các rơle đầu ra.
- Module tín hiệu tương tự (Analog Module Y): Module tín hiệu tương tự bao gồm 01 đầu tín hiệu vào 20mA và 02 đầu tín hiệu ra 20mA. Một rơle đầu ra được sử dụng 02 tiếo điểm đầu ra 20mA. Ngoài ra, còn có 04 cặp tín hiệu đầu vào khác.
- Module nguồn (Power Supply Module V): Module nguồn đảm bảo việc cung cấp và cách ly nguồn điện với các phần tử bên trong rơle. Module nguồn còn có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho tín hiệu vào các rơle đầu ra.
3.4.3 Sơ đồ module rơle:
Hình 3.6 Sơ đồ module rơle
Ký hiệu
Mô tả Khe
cắm Phần tử đầu vào Đầu kết nối - Không trang bị
A Module truyền
thông 02
-U17; -U18;
-U19; -U20; -U21
X7, X8, X9, X10, X11 P Module xử lý 01 T Module tín hiệu dòng, áp máy biến áp 03-04 -T11...-T14; -T5 X031, X032 05-06 -T21...-T24 X052 07-08 -T31...-T34 X072 V Module nguồn 20 -U100 -U2001...-U2004 -K2001...-K2008 X201, X202, X203 X Module tín hiệu vào ra nhị phân 10 -U1001...-U1006 -K1001...-K1008 X101, X102, X103 14 -U1401...-U1424 X141, X142, X143 16 -U1601...-U1606 -K1601...-K1608 X161, X162, X163 18 -K1801...-K1806 X181, X182, X183 Y Module tín hiệu vào ra tương tự 12 -U1201...-U1209 -K1201...-K1202 X121, X122, X123
Các module tín hiệu vào ra nhị phân:
- Các đầu ra (-K1001, -K1002, -K1003) thuộc đầu kết nối (-X101).
- Các đầu ra (-K1004, -K1005, -K1006, -K1007,-K1008) thuộc đầu kết nối (-X102).
- Các phần tử nhận tín hiệu đầu vào (-U1001, -U1002, -U1003, -U1004, -U1005, -U1006) thuộc đầu kết nối (-X103).
- Các phần tử nhận tín hiệu đầu vào (-U1401, -U1402, -U1403, -U1404, -U1405, -U1406, - U1407, -U1408) thuộc đầu kết nối (-X141).
- Các phần tử nhận tín hiệu đầu vào (-U1409, -U1410, -U1411, -U1412, -U1413, -U1414, -U1415, -U1416) thuộc đầu kết nối (-X142).
- Các phần tử nhận tín hiệu đầu vào (-U1417, -U1418, -U1419, -U1420, -U1421, -U1422, -U1423, -U1424) thuộc đầu kết nối (-X143).
3.4.4 Nguyên lý làm việc của rơle:
Hình 3.4 Cấu trúc phần cứng cơ bản
Các tín hiệu tương tự và nhị phân, được cách điện và được chuyển vào bên trong quá trình xử lý bởi các module thiết bị ngoại vi T, Y, X. Các lệnh điều khiển và các tín hiệu được phát ra bởi thiết bị bên trong và được truyền
đi tới đầu ngoài thông qua các tiếp điểm động qua các đầu vào/ra nhị phân I/O của module X. Điện áp phụ bên ngoài được cung cấp bởi module nguồn cung cấp V điều này rất cần thiết đối với thiết bị bên trong.
Dữ liệu tương tự luôn luôn được chuyển đi từ module biến đổi T thông qua module đường truyền dẫn B tới module xử lý P. Các thành phần trong module xử lý gồm tất cả các thiết bị chuyển đổi tương tự/số. Dữ liệu tương tự được điều hòa bởi đầu vào ra tương tự I/O của module Y và được truyền đi tới module xử lý P thông qua module đường truyền tín hiệu số. Sử dụng bộ xử lý để xử lý sự thay đối của các tín hiệu được số hoá và của tín hiệu nhị phân, quá trình tạo sự ngắt an toàn các tín hiệu và sự chuyển tải chúng tới đầu vào ra nhị phân của module X thông qua module đường truyền tín hiệu số. Các thiết bị vận hành và hiển thị của bộ chỉ thị vận hành tại chỗ và bộ chỉ thị giao tiếp PC được gắn trên module điều khiển.
3.4.4.1 Cấu hình và vận hành của các đầu vào nhị phân:
Rơle MiCOM P633 có các đầu vào bộ ghép quang cho quá trình xử lý từ bộ phận trung gian. Chức năng này sẽ hoạt động nhờ việc kích hoạt những đầu vào tín hiệu nhị phân được xác định bởi cấu hình của các đầu vào tín hiệu nhị phân. Bộ khởi động tín hiệu cần phải được sẵn sàng, sao cho có giá trị nhỏ nhất là 30ms điều này phụ thuộc vào sự nhận biết của P633.
a. Cấu hình các đầu vào của nhị phân:
Mỗi tín hiệu đầu vào nhị phân, mỗi chức năng có thể được gán bởi cấu hình. Những chức năng giống nhau có thể được gán cho tín hiệu đầu vào. Bởi vậy, mỗi chức năng có thể hoạt động từ nhiều điểm điều khiển với nhiều tín hiệu điện áp khác nhau.
b. Chế độ vận hành của các đầu vào nhị phân:
Tuỳ vào mỗi đầu vào nhị phân, cách thức vận hành có thể được xác định bởi người sử dụng. Người sử dụng có thể định rõ được sự hiện diện (hoạt động ở mode “cao”) hoặc sự vắng mặt (hoạt động ở mode “thấp”) của một điện áp được diễn giải giống như tín hiệu logic “1”. Hiển thị trạng thái của tín