Chương 3: Nguyên lý hoạt động của rơle so lệch số 7ut1*
3/ Nguyên lý của bảo vệ so lệch máy biến áp
3.3/ Đánh giá các giá trị đo đ−ợc
Sau khi các dòng điện đ−ợc làm phù hợp có tính đến tỷ số bién dòng, nhóm véc tơ và dòng thứ tự không, các đại l−ợng cần thiết cho bảo vệ so lệch
đ−ợc tính toán từ IA, IB, IC cho từng cuộn dây.
Để đơn giản ta dùng các chỉ số để phân biệt
1: Cho cuộn sơ cấp (có điện áp cao) của máy biến áp.
2: Cho cuôn thứ cấp (có điện áp thấp hơn).
3: Cho cuôn dây thứ ba nếu là máy biến áp ba cuộn dây.
Trong các hệ thống bảo vệ so lệch cho đối t−ợng hai phía, một đại l−ợng hãm th−ờng lấy từ dòng sai lệch I1−I2 hoặc từ tổng số học I1+I2 . Cả hai phương pháp đều như nhau ở một số dải thích hợp của đặc tính hãm.
Trong các hệ thống bảo vệ so lệch cho các đối t−ợng đ−ợc bảo vệ ba phía nh− máy biến áp ba cuộn dây, việc hãm chỉ có thể đ−ợc thực hiện với tổng số học I1+I2+I3 . Ph−ơng pháp này đ−ợc sử dụng trong rơle 7UT51* cho tất cả các
đối t−ợng đ−ợc bảo vệ. Nó đòi hỏi tạo ra tổng véc tơ và tổng số học cho các dòng
điện cho từng cuộn dây.
Ta có dòng điện so lệch:
2 1
Ýl I I
I = + cho máy biến áp hai cuộn dây.
3 2 1
Ýl I I I
I = + + cho máy biến áp ba cuộn dây.
Còn dòng điện hãm:
2 1
h I I
I = + cho máy biến áp hai cuộn dây.
3 2 1
h I I I
I = + + cho máy biến áp ba cuộn dây.
Vậy tại sao ng−ời ta phải sử dụng dòng điện hãm trong bảo vệ so lệch? vì
trên thực tế, do sai số của máy biến dòng đặc biệt do hiện t−ợng bão hòa của mạch từ, nên trong chế độ làm việc bình thường và khi có ngắn mạch ngoài, các dòng điện phía thứ cấp của hai tổ biến dòng CT1 và CT2 sẽ khác nhau và khi đó:
kcb 2
1 i i
ΔI =i − = (3-5)
Dòng không cân bằng ikcb trong một số tr−ờng hợp có thể co trị số rất lớn,
đặc biệt khi ngắn mạch ngoài, dòng sự cố qua các biến dòng có thể làm cho chúng bị bão hòa. Để ngăn ngừa bảo vệ so lệch có thể làm việc không chọn lọc d−ới ảnh h−ởng của dòng ikcb ng−ời ta th−ờng sử dụng nguyên lý hãm bảo vệ
bằng dòng điện pha hoặc sử dụng các hài bậc cao (bậc 2, bậc 5) xuất hiện trong quá trình quá độ và khi mạch từ bị bão hòa.
Một số tr−ờng hợp sự cố có thể xảy ra:
• Trong vận hành bình th−ờng hoặc khi có ngắn mạch ngoài:
Hình 3-6: Sơ đồ bảo vệ so lệch MBA Dòng I2 đảo chiều vì vậy nó đổi dấu.
I2 = -I1 suy ra I2 = I1 (3-6)
Do vËy: IÝl = I1+I2 =0 (3-7)
Ih = I1 + I2 =2I1 (3-8)
Bảo vệ sẽ tác động khi: Isl > Ih còn dòng điện hãm Ih tỷ lệ với 2 lần dòng chảy qua nó.
• Khi ngắn mạch xảy ra trong vùng bảo vệ, mỗi phía đ−ợc cấp bởi các nguồn dòng nh− nhau từ hai phía, trong tr−ờng hợp này:
1 2 1
Ýl I I 2I
I = + = (3-9)
1 1
h I I2 2I
I = + = (3-10)
Các thành phần dòng so lệch và dòng hãm bằng nhau và tỷ lệ với hai lần dòng sự cố.
• Khi sự cố bên trong, chỉ cấp dòng từ một phía:
Trong tr−ờng hợp này: I2 = 0 (3-11)
Khi đó: Iíl = I1+I2 =I1 (3-12)
Ih = I1 + I2 =I1 (3-13)
Các thành phần dòng so lệch và dòng hãm bằng nhau và tỷ lệ với dòng sự cè.
Từ các kết quả trên cho thấy rằng với dòng sự cố bên trong thì dòng điện so lệch và dòng điện hãm bằng nhau (Isl = Ih). Vì vậy đặc tính sự cố bên trong là một đường thẳng với độ rốc bằng 1.
Hình 3 - 7: Đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch
Đặc tính sự cố và đặc tính tác động của rơle đ−ợc vẽ trên hình 3 - 7.
Nhánh a: biểu thị giá trị dòng điện khởi động của bảo vệ, với mỗi máy biến áp coi nh− là hằng số. Dòng điện này phụ thuộc vào dòng từ hóa MBA và sai số không đổi của biến dòng.
Nhánh b: Đoạn đặc tính có kể đến sai số biến đổi của máy biến dòng, các sai số của bản thân rơle do sự điều chỉnh điện áp d−ới tải của MBA tạo nên, sai số của các BI đầu vào rơle.
Nhánh c: Đoạn đặc tính có tính đến chức năng khóa bảo vệ khi xuất hiện hiện t−ợng bão hào không giống nhau ở các máy biến dòng.
Nhánh d: Là giá trị dòng điện khởi động ng−ỡng cao của bảo vệ so lệch.
Khi dòng điện so lệch Isl v−ợt quá giá trị ng−ỡng cao này, lệnh cắt đ−ợc triển khai mà không phụ thuộc vào dòng điện hãm Ih. Các dòng điện Isl, Ih đ−ợc biểu diễn trên trục tọa độ theo hệ tương đối định mức. Nếu tọa độ được tính rơi vào vùng tác động thì rơle sẽ cho tín hiệu cắt, ng−ợc lại sẽ không cho tín hiệu cắt nếu tọa độ đ−ợc tính rơi vào vùng khóa trên đồ thị đặc tính.
Hãm các thành phần sóng hài bậc cao.
Giá trị của dòng điện so lệch không chỉ do ngắn mạch ngoài mà còn do một số nguyên nhân nh−:
- Do dòng điện xung kích từ hóa khi đóng máy biến áp không tải gây ra.
- Do hiện t−ợng quá kích thích máy biến áp.