1) Nhiệm vụ
BVSLđược dựng làm bảo vệ chớnh cho MBA chống lại sự cố giữa cỏc pha. Bảo vệ sẽ tỏc động khi xảy ra ngắn mạch trong khu bảo vệ và đi cắt ngay tất cả cỏc mỏy cắt.
2) Nguyờn lý hoạt động
Xột một mỏy biến ỏp tự ngẫu được cung cấp bởi 2HTĐ (HTĐ1,HTĐ2), đặt 3 mỏy biến dũng điện 1BI, 2BI, 3BI, theo đỳng cực tớnh. Dũng điện thứ cấp của cỏc biến dũng lần lượt IT1, IT2, IT3 ngược chiều với dũng sơ cấp Is1, Is2, Is3
Is1 Is2 T1 I IT2 s3 I IT3 I
Hỡnh 3-1: Sơ đồ nguyờn lý của bảo vệ so lệch.
• Trong chế độ làm việc bỡnh thường và chế độ ngắn mạch ngoài vựng bảo vệ:
0 I I I s3 . 2 s . 1 s . = − +
Nếu bỏ qua dũng từ hoỏ của BI (Ià =0) ,
I T n I I = thỡ : I I IT3 0 . 2 T . 1 T . = − + . Rơ le khụng tỏc động • Ngắn mạch trong vựng bảo vệ : I I Is3 0 . 2 s . 1 s . ≠ − + . Rơ le sẽ tỏc động
• Trường hợp trờn ta bỏ qua dũng từ hoỏ trong mỏy biến ỏp. Thực tế luụn tồn tại dũng từ hoỏ khi mỏy biến ỏp làm việc khụng tải và khi cắt ngắn mạch ngoài. Đồng thời do sai số của biến dũng nờn tồn tại dũng điện khụng cõn bằng 0 I I I I T3 . 2 T . 1 T . kcb . ≠ − + =
nờn rơ le sẽ tỏc động sai . Để khắc phục người ta sử dụng BVSL cú hóm
T1 I T2 I I H H LV HM s2 I Is1 1BI 2BI 3BI s3 I T3 I H2 I H1 I HM I LV I
Hỡnh 3-2: Sơ đồ nguyờn lý bảo vệ so lệch cú hóm dựng cho MBATN. (Rơ le điện cơ )
HM-hóm theo thành phần hài bậc 2 trong dũng điện từ hoỏ mỏy biến ỏp
Dũng làm việc: Ι.LV =I.T1+I.T2−I.T3 Cỏc dũng hóm: Ι.H1 = I.T1+ I.T2 3 T . 2 H . I = Ι Đặt: T3 H . 2 T . 1 T . H . K ). I I I ( + + = Ι Trong đú: KH - hệ số hóm của BVSL, KH≤ 0,5
Để đảm bảo được tỏc động hóm khi khi cú ngắn mạch ngoài vựng bảo vệ cần thực hiện điều kiện: H
. LV . I ≤ Ι 3.2.2.Bảo vệ so lệch dũng điện thứ tự khụng
1) Nhiệm vụ
Bảo vệ so lệch dũng điện thứ tự khụng dựng để bảo vệ chống sự cố chạm đất trong mỏy biến ỏp cú điểm trung tớnh trực tiếp nối đất. Nú cũng cú thể sử dụng để bảo vệ cho mỏy biến ỏp cú trung tớnh cỏch điện hay mỏy biến ỏp cú cuộn dõy nối tam giỏc khi đú phải sử dụng trung tớnh nhõn tạo
2) Nguyờn tắc hoạt động Sơ đồ nguyờn lý : 1BI 2BI 3BI Đ I I R 0
Hỡnh 3-3: Bảo vệ chống chạm đất cú giới hạn dựng cho mỏy biến ỏp tự ngẫu
Vựng bảo vệ được xỏc định trong phạm vi cỏc biến dũng ở điểm trung tớnh và cỏc biến dũng ở cỏc pha.
Trong điều kiện làm việc bỡnh thường và ngắn mạch ngoài vựng bảo vệ ta cú:
. 0 . 0 . I I . 3 I = − ∆ Đ = 0
Trong đú: I.0- dũng thứ tự khụng chạy trong cuộn dõy mỏy biến ỏp;
.
IĐ- dũng điện chạy qua dõy trung tớnh mỏy biến ỏp.
Nếu bỏ qua sai số của mỏy biến dũng, ta cú dũng điện chạy qua R bằng khụng và điện ỏp đặt trờn rơle so lệch cũng bằng khụng.
Khi cú ngắn mạch trong vựng bảo vệ toàn bộ dũng chạm đất sẽ chạy qua điện trở R tạo nờn điện ỏp đặt trờn rơle so lệch rất lớn, rơle sẽ tỏc động.
3.2.3. Bảo vệ quỏ dũng điện cú thời gian
B o v quỏ dũng cú th i gian thả ệ ờ ường được dựng l m b o v chớnh cho mỏy à ả ệ
bi n ỏp cú cụng su t bộ v l m b o v d phũng cho mỏy bi n ỏp cú cụng su t ế ấ à à ả ệ ự ế ấ
trung bỡnh v l n à ớ để ch ng d ng ng n m ch bờn trong v bờn ngo i mỏy bi n ố ạ ắ ạ à à ế
ỏp.
2) Nguyờn lý hoạt động
Dũng điện khởi động của bảo vệ này được chọn theo điều kiện:
> min N I Ikđ = LVmax v m at .I K K . K
Trong đú: Ilvmax- dũng điện làm việc lớn nhất cho phộp đối với phần tử được bảo vệ;
INmin - dũng điện ngắn mạch cực tiểu đi qua bảo vệ đảm bảo cho rơle cũn khởi động được;
Km- hệ số mở mỏy của phụ tải động cơ cú dũng điện chạy qua chỗ đặt bảo vệ, thường lấy Km=2ữ5;
Kat- hệ số an toàn, Kat = 1,1ữ1,2; Kv- hệ số trở về, Kv = 1.
Thời gian làm việc của bảo vệ: đối với rơle số hiện nay cú 2 loại đặc tớnh thời gian độc lập và thời gian phụ thuộc nờn cú thể chọn 1 trong 2 đặc tớnh phự hợp với điều kiện thực tế.
Bảo vệ quỏ dũng như trờn khụng đảm bảo tớnh chọn lọc trong lưới điện phức tạp nờn để tăng tớnh chọn lọc ở đõy người ta đặt thờm bộ phận định hướng cụng suất
3.2.4.Bảo vệ quỏ dũng cắt nhanh
1) Nhiệm vụ
Với mỏy biến ỏp cú cụng suất nhỏ, bảo vệ quỏ dũng cắt nhanh dược sử dụng làm bảo vệ chớnh. Với cỏc mỏy biến ỏp cú cụng suất trung bỡnh và lớn nú được dựng làm bảo vệ dự phũng chống ngắn mạch giữa cỏc pha cho mỏy biến ỏp.
2) Nguyờn lý hoạt động
Dũng điện khởi động cho rơle được chọn theo điều kiện: Ikđ = Kat.INng.max
Trong đú : INng.max- dũng ngắn mạch ngoài lớn nhất; Kat- hệ số an toàn, Kat = 1,2ữ1,3
Quỏ tải làm tăng nhiệt độ của mỏy biến ỏp, nếu mức quỏ tải cao và kộo dài, mỏy biến ỏp bị tăng nhiệt độ quỏ mức cho phộp, tuổi thọ của mỏy biến ỏp bị suy giảm nhanh chúng. Để bảo vệ chống quỏ tải mỏy biến ỏp cú cụng suất bộ cú thể sử dụng bảo vệ quỏ dũng thụng thường, tuy nhiờn quỏ dũng điện khụng thể phản ỏnh được chế độ mang tải của mỏy biến ỏp trước khi xảy ra quỏ tải.
Vỡ vậy đối với mỏy biến ỏp cụng suất lớn người ta sử dụng nguyờn lý hỡnh ảnh nhiệt để thực hiện chống quỏ tải. Bảo vệ loại này phản ỏnh mức tăng nhiệt độ ở những điểm kiểm tra khỏc nhau trong mỏy biến ỏp và tuỳ theo mức tăng nhiệt độ cú nhiều mà cú nhiều cấp tỏc động khỏc nhau: cảnh bỏo, khởi động cỏc mức làm mỏt bằng tăng tốc độ tuần hoàn bằng khụng khớ hoặc dầu, giảm tải mỏy biến ỏp. Nếu cỏc cấp tỏc động này khụng mang lại hiệu quả và nhiệt độ của mỏy biến ỏp vẫn vượt quỏ giới hạn cho phộp và kộo dài thời gian quy định thỡ mỏy biến ỏp sẽ được cắt ra khỏi hệ thống.
3.2.6.Bảo vệ mỏy biến ỏp bằng rơle khớ (BUCHHOLZ)
1) Nhiệm vụ
Bảo vệ mỏy biến ỏp bằng rơle khớ dựng để chống cỏc sự cố bờn trong thựng dầu, kể cả sự cố về điện và về dầu. Về điện, ngoài sự cố ngắn mạch giữa cỏc pha, cũn cú sự cố sau đõy cỏc bảo vệ khỏc khụng tỏc động được:
• Chập một số vũng trong cuộn dõy.
• Chập tắt cỏc pha ở gần điểm trung tớnh hay điểm nối hai pha trong cuộn dõy tam giỏc.
Sự cố về dầu cũn cú: • Lọt khớ vào dầu. • Cạn dầu.
• Sự cố ở bộ điều chỉnh dưới tải (tiếp xỳc xấu, hỏng tiếp điểm, chập tiếp điểm…)
Để bảo vệ cỏc loại sự cố này, sử dụng bảo vệ mỏy biến ỏp bằng rơle khớ.
2) Nguyờn lý làm việc
Bảo vệ bằng rơle khớ đặt trước đường ống nối từ dón thựng dầu đến thựng dầu chớnh MBA. Cấu tạo rơle khớ gồm cú hai tiếp điểm phao. Mỗi tiếp điểm gồm một phao, cú mang bầu thủy tinh chứa hai điện cực và thủy ngõn bờn trong. Một tiếp điểm đặt gần sỏt nắp rơle, một nằm thấp phớa dưới đường tim của trục rơle. Cỏch hoạt động của bảo vệ khớ như sau:
• Khi cú lọt khớ, hoặc khi sự cố nhẹ (chập ớt vũng), cỏc bọt khớ sinh ra, sẽ tớch tụ ở phần nắp của rơ le khớ. Khi lượng khớ tớch tụ đủ lớn, nú sẽ làm phao phớa trờn chỡm xuống và đúng tiếp điểm lại.
• Khi sự cố lớn như chập nhiều vũng, chập pha, lượng khớ sinh ra rất lớn, tạo thành luồng, phụt qua rơle lờn thựng dầu gión nở. Khi đú, phao dưới bị nhấn chỡm, tiếp điểm dưới bị đúng lại.
Khi dầu bị chảy hoặc bị cạn, đầu tiờn phao trờn chỡm để đúng tiếp điểm trờn, sau đú phao dưới chỡm đúng tiếp điểm dưới.
Như vậy, tiếp điểm trờn tỏc động khi sự cố nhẹ. Tỏc động đi bỏo hiệu, tiếp điểm dưới tỏc động khi sự cố nặng. Nú được bố trớ đi cắt ngay mỏy biến ỏp.
Bảo vệ cú hai mức: mức nhẹ, đi bỏo hiệu, mức nặng đi cắt.
Rơle dũng dầu cú cựng một nguyờn lý hoạt động như rơle khớ, bố trớ trong hộp bộ điều chỉnh dưới tải, khi cú trục trặc ở bộ này, dầu bị đốt núng, sẽ chuyển động thành dũng, làm rơle tỏc động, đi cắt mỏy biến ỏp.
3.3.SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ
Căn cứ vào những tỡnh trạng làm việc khụng bỡnh thường và những hư hỏng của mỏy biến ỏp. Đồng thời căn cứ vào cụng suất, chủng loại, số cuộn dõy và sơ đồ đấu dõy của mỏy biến ỏp ta đưa ra phương thức bảo vệ mỏy biến ỏp theo sơ đồ hỡnh:
8 46 I0 I 2 1 2 1 b 50bf I> I> 50bf I0> I> I> 50bf I0> I> I>> 7ut613 7sj64 7sj64 7sj64 7 6 5 4 3 9 10 22kV 110kV 220kV 4 5 7 4 6 7
Hỡnh 3-4: Sơ đồ phương thức bảo vệ mỏy biến ỏp tự ngẫu
1. BVSL dũng điện cú hóm,∆Ι (87);
2. BVSL dũng điện thứ tự khụng (Bảo vệ chống chạm đất hạn chế), ∆Ι0 (87N);
3. Bảo vệ quỏ dũng cắt nhanh, I >> (50); 4. Bảo vệ quỏ dũng điện cú thời gian, I> (51) ; 5. Bảo vệ qỳa dũng thứ tự khụng, I0> (51N);
6. Bảo vệ chống quỏ tải, I≥ (49);
7. Bảo vệ chống hư hỏng mỏy cắt đặt ở cỏc phớa, 50BF; 8. Bảo vệ qỳa dũng thứ tự nghịch (46);
9. Bảo vệ theo nhiệt độ mỏy biến ỏp, θ0; 10.Rơ le khớ (Buchholz).
CHƯƠNG 4
GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THễNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG
4.1. RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH 7UT613
4.1.1. Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT613.
Rơle số 7UT613 do tập đoàn Siemens AG chế tạo, được sử dụng để bảo vệ chớnh cho mỏy biến ỏp 3 cuộn dõy hoặc mỏy biến ỏp tự ngẫu ở tất cả cỏc cấp điện ỏp. Rơle này cũng cú thể dựng để bảo vệ cho cỏc loại mỏy điện quay như mỏy phỏt điện, động cơ, cỏc đường dõy ngắn hoặc cỏc thanh cỏi cỡ nhỏ (cú từ 3-5 lộ ra). Cỏc chức năng khỏc được tớch hợp trong rơle 7UT613 làm nhiệm vụ dự phũng như bảo vệ quỏ dũng, quỏ tải nhiệt, bảo vệ quỏ kớch thớch, chống hư hỏng mỏy cắt. Bằng cỏch phối hợp cỏc chức năng tớch hợp trong 7UT613 ta cú thể đưa ra phương thức bảo vệ phự hợp và kinh tế cho đối tượng cần bảo vệ chỉ cần sử dụng một rơle. Đõy là quan điểm chung để chế tạo cỏc rơle số hiờn đại ngày nay.
Đặc điểm của rơle 7UT613
- Rơle 7UT613 được trang bị hệ thống vi xử lý 32 bớt.
- Thực hiện xử lý hoàn toàn tớn hiệu số từ đo lường, lấy mẫu, số hoỏ cỏc đại lượng đầu vào tương tự đến việc xử lý tớnh toỏn và tạo cỏc lệnh, cỏc tớn hiệu đầu ra.
- Cỏch li hoàn toàn về điện giữa mạch xử lý bờn trong của 7UT613 với cỏc mạch đo lường điều khiển và nguồn điện do cỏc cỏch sắp xếp đầu vào tương tự của cỏc bộ chuyển đổi, cỏc đầu vào, đầu ra nhị phõn, cỏc bộ chuyển đổi DC/AC hoặc AC/DC.
- Hoạt động đơn giản, sử dụng panel điều khiển tớch hợp hoặc mỏy tớnh cỏ nhõn sử dụng phần mềm DIGSI .
Giới thiệu cỏc chức năng bảo vệ được tớch hợp trong rơle 7UT613.
Đõy là chức năng bảo vệ chớnh của rơle 7UT613. - Đặc tớnh tỏc động cú hóm của rơle.
- Cú khả năng ổn định đối với quỏ trỡnh quỏ độ gõy ra bởi cỏc hiện tượng quỏ kớch thớch mỏy biến ỏp bằng cỏch sử dụng cỏc súng hài bậc cao, chủ yếu là bậc 3 và bậc 5.
- Cú khả năng ổn định đối với cỏc dũng xung kớch dựa vào cỏc súng hài bậc hai. - Khụng phản ứng với thành phần một chiều và bóo hoà mỏy biến dũng.
- Ngắt với tốc độ cao và tức thời đối với dũng sự cố lớn.
• Bảo vệ so lệch cho mỏy phỏt điện, động cơ điện, đường dõy ngắn hoặc thanh gúp cỡ nhỏ.
• Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF). • Bảo vệ so lệch trở khỏng cao.
• Bảo vệ chống chạm vỏ cho mỏy biến ỏp. • Bảo vệ chống mất cõn bằng tải.
• Bảo vệ quỏ dũng đối với dũng chạm đất. • Bảo vệ quỏ dũng một pha.
• Bảo vệ quỏ tải theo nguyờn lớ hỡnh ảnh nhiệt. • Bảo vệ quỏ kớch thớch.
• Bảo vệ chống hư hỏng mỏy cắt.
Ngoài ra rơle 7UT613 cũn cú cỏc chức năng sau:
• Đúng cắt trực tiếp từ bờn ngoài: Rơle nhận tớn hiệu từ ngoài đưa vào thụng qua cỏc đầu vào nhị phõn. Sau khi xử lớ thụng tin, rơle sẽ cú tớn hiệu phản hồi đến cỏc đầu ra, cỏc đốn LED…
• Cung cấp cỏc cụng cụ thuận lợi cho việc kiểm tra, thử nghiệm rơle.
• Cho phộp người dựng xỏc định cỏc hàm logic phục vụ cho cỏc phương thức bảo vệ.
• Chức năng theo dừi, giỏm sỏt:
- Liờn tục tự giỏm sỏt cỏc mạch đo lường bờn trong, nguồn điện của rơle, cỏc phần cứng, phần mềm tớnh toỏn của rơle với độ tin cậy cao.
- Liờn tục đo lường, tớnh toỏn và hiển thị cỏc đại lượng vận hành lờn màn hỡnh hiển thị (LCD) mặt trước rơle.
- Ghi lại, lưu giữ cỏc số liệu, cỏc sự cố và hiển thị chỳng lờn màn hỡnh hoặc truyền dữ liệu đến cỏc trung tõm điều khiển thụng qua cỏc cổng giao tiếp. - Giỏm sỏt mạch tỏc động ngắt.
Khả năng truyền thụng, kết nối của rơle 7UT613.
Với nhu cầu ngày càng cao trong việc điều khiển và tự động hoỏ hệ thống điện, cỏc rơle số ngày nay phải đỏp ứng tốt vấn đề truyền thụng và đa kết nối. Rơle 7UT613 đó thoả món cỏc yờu cầu trờn, nú cú cỏc cổng giao tiếp sau:
• Cổng giao tiếp với mỏy tớnh tại trạm (Local PC): Cổng giao tiếp này được đặt ở mặt trước của rơle, hỗ trợ chuẩn truyền tin cụng nghiệp RS232. Kết nối qua cổng giao tiếp này cho phộp ta truy cập nhanh tới rơle thụng qua phần mềm điều khiển DIGSI 4 cài đặt trờn mỏy tớnh, do đú ta cú thể dễ dàng chỉnh định cỏc thụng số, chức năng cũng như cỏc dữ liệu cú trong rơle. Điều nay đặc biệt thuận lợi cho việc kiểm tra, thử nghiệm rơle trước khi đưa vào sử dụng.
• Cổng giao tiếp dịch vụ: Cổng kết nối này được đặt phớa sau của rơle, sử dụng chuẩn truyền tin cụng nghiệp RS485, do đú cú thể điều khiển tập trung một số bộ bảo vệ rơle bằng phần mềm DIGSI 4. Với chuẩn RS485, việc điều khiển vận hành rơle từ xa cú thể thực hiện thụng qua MODEM cho phộp nhanh chúng phỏt hiện xử lớ sự cố từ xa. Với phương ỏn kết nối bằng cỏp quang theo cấu trỳc hỡnh sao cú thể thực hiện việc thao tỏc tập trung. Đối với mạng kết nối quay số, rơle hoạt động như một Web-server nhỏ và gửi thụng tin đi dưới dạng cỏc trang siờu liờn kết văn bản đến cỏc trỡnh duyệt chuẩn cú trờn mỏy tớnh.
• Cổng giao tiếp hệ thống: Cổng này cũng được đặt phớa sau của rơle, hỗ trợ chuẩn giao tiếp hệ thống của IEC: 60870-5-103. Đõy là chuẩn giao thức truyền tin quốc tế cú hiệu quả tốt trong lĩnh vực truyền thụng bảo vệ hệ thống