Việc cài đặt và chỉnh định cỏc thụng số, cỏc chức năng bảo vệ trong rơle 7UT613 được thực hiện theo hai cỏch sau:
- Bằng bàn phớm ở mặt trước của rơle.
- Bằng phần mềm điều khiển rơle DIGSI 4 cài đặt trờn mỏy tớnh thụng qua cỏc cổng giao tiếp.
Rơle của hóng Siemens thường tổ chức cỏc thụng số trạng thỏi và chức năng bảo vệ theo cỏc địa chỉ, tức là đối với mỗi chức năng, thụng số cụ thể sẽ ứng với một địa chỉ nhất định. Mỗi địa chỉ lại cú những lựa chọn để cài đặt. Vớ dụ ở bảng 4.1.
Bảng 4.1
Địa chỉ Cỏc lựa chọn Cài đặt Nội dung
105 3 phase Transformer 1 phase Transformer Autotransformer Generator/Motor 3 phase Busbar 1 phase Busbar 3phase Transformer
Chọn đối tượng được bảo vệ: mỏy biến ỏp ba pha 112 Disable Enable Enable Bật chức năng bảo vệ so lệch 113 Disable Enable Enable Bật chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế 142 Disable Enable Enable Bật chức năng bảo vệ quỏ tải nhiệt.
4.1.5. Chức năng bảo vệ so lệch mỏy biến ỏp của rơle 7UT613
Hỡnh 4.2 Nguyờn lớ bảo vệ so lệch dũng điện trong rơle 7UT613.
Đối tượng được bảo vệ 87/∆I IT1+IT2 IT1 IT2 IS1 IS2
1. 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 tỉ 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 võy 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)
2. So sỏnh cỏc đại lượng đo lường và đặc tớnh tỏc động
Sau khi dũng đầu vào đó thớch ứng với tỉ số biến dũng, tổ đấu dõy, xử lớ 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 lớ sẽ so sỏnh về mặt trị số: ISL = .3 . 2 . 1 I I I + + IH = I.1 + I.2 + . 3 I 1 I & , 2 I
& ,I&3 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 I&1 ngược chiều với I&2, &I3và I1 = I2 + I3
ISL= I&1− −I&2 I&3 =0 IH =∑ &Ii =2. I&1
Trường hợp ngắn mạch trong vựng bảo vệ, nguồn cung cấp từ phớa cao ỏp nờn: ISL= I +I +I&1 &2 &3 = I&1 (I&2= I&3=0)
IH = I&1 + &I2 + &I3 = &I1
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 . IDIFF I N I IDIFF IN DIFF I Vùng tác động Vùng khoá Vùng hãm bổ sung
Hỡnh 4-3 Đặc tớnh tỏc động của rơle 7UT613.
- 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 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 (khỏc với 7UT513).
IREST N I IDIFF IN DIFF Vùng tác động Vùng khoá Vùng hãm bổ sung I 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.
+ 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.
Đõy chớnh là bảo vệ so lệch dũng điện thứ tự khụng. Chức năng REF dựng phỏt hiện sự cố trong mỏy biến ỏp lực cú trung điểm nối đất. Vựng bảo vệ là vựng giữa mỏy biến dũng đặt ở dõy trung tớnh và tổ mỏy biến dũng nối theo sơ đồ bộ lọc dũng điện thứ tự khụng đặt ở phớa đầu ra của cuộn dõy nối hỡnh sao của mỏy biến ỏp.
1. Nguyờn lớ làm việc của REF trong rơle 7UT613.
Bảo vệ chống chạm đất hạn chế REF sẽ so sỏnh dạng súng cơ bản của dũng điện trong dõy trung tớnh ( ISP) và dạng súng cơ bản của dũng điện thứ tự khụng tổng ba pha.
Hỡnh 4-4. Nguyờn lớ bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT613.
'
0 SP
3I& =I& (Dũng chạy trong dõy trung tớnh)
''
0 L1 L2 L3
3I& =&I +I& +I& ( Dũng điện tổng từ cỏc BI đặt ở cỏc pha)
Trị số dũng điện cắt IREF và dũng điện hóm IH được tớnh như sau:
' REF 0 ' '' ' '' H 0 0 0 0 I 3I I k.( 3I 3I 3I 3I ) = = − − + &
Trong đú k là hệ số, trong trường hợp chung, giả thiết k =1 Xột cỏc trường hợp sự cố sau:
+ Sự cố chạm đất ngoài vựng bảo vệ: khi đú 3I&''0 và ' 0
3I& sẽ ngược pha và cựng biờn độ, do đú 3I&''0= - ' 0 3I& . Vậy ta cú: IREF = 3I&'0 ' '' ' '' ' H 0 0 0 0 0
I = 3I& −3I& −3I& +3I& =2. 3I&
Dũng tỏc động cắt (IREF) bằng dũng chạy qua điểm đấu sao, dũng hóm bằng 2 lần dũng cắt.
+ Sự cố chạm đất trong vựng bảo vệ của cuộn dõy nối sao mà khụng cú nguồn ở phớa cuộn dõy nối sao đú. Trong trường hợp này thỡ 3I&''0= 0, do đú ta cú:
IREF = 3I&'0
' '
H 0 0
I = 3I& − −0 3I& + =0 0
Dũng tỏc động cắt (IREF) bằng dũng chạy qua điểm đấu sao, dũng hóm bằng 0. + Sự cố chạm đất trong vựng bảo vệ ở phớa cuộn dõy hỡnh sao cú nguồn đi đến:
'' 0 3I& ≠ ' 0 3I& IREF = 3I&'0 ' '' ' '' '' H 0 0 0 0 0
I = 3I& −3I& −3I& +3I& = −2. 3I&
Dũng tỏc động cắt (IREF) bằng dũng chạy qua điểm đấu sao, dũng hóm õm. Từ kết quả trờn ta thấy:
. Khi sự cố chạm đất trong vựng bảo vệ, dũng hóm luụn cú giỏ trị õm hoặc bằng khụng (IH ≤ 0) và dũng cắt luụn tồn tại (IREF > 0) do đú bảo vệ luụn tỏc động.
. Khi sự cố ở ngoài vựng bảo vệ khụng phải là sự cố chạm đất sẽ xuất hiện dũng điện khụng cõn bằng do sự bóo hoà khỏc nhau giữa cỏc BI đặt ở cỏc pha, bảo vệ sẽ
phản ứng như trong trường hợp chạm đất một điểm trong vựng bảo vệ. Để trỏnh bảo vệ tỏc động sai, chức năng REF trong 7UT613 được trang bị chức năng hóm theo gúc pha.
Thực tế 3I&''0và ' 0
3I& khụng trựng pha nhau khi chạm đất trong vựng bảo vệ và ngược pha nhau khi chạm đất ngoài vựng bảo vệ do cỏc mỏy biến dũng khụng phải là lớ tưởng. Giả sử gúc lệch pha của3I&''0và '
0
3I& là ϕ. Dũng điện hóm IH phụ thuộc trực tiếp vào hệ số k, hệ số này lại phụ thuộc vào gúc lệch pha giới hạn ϕgh. Vớ dụ ở rơle 7UT613 cho k = 4 thỡ ϕgh = 100, cú nghĩa là với ϕ> 100 sẽ khụng cú lệnh cắt gửi đi. Ta cú đặc tớnh tỏc động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong rơle 7UT613.
Hỡnh 4-5. Đặc tớnh tỏc động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế. 4.1.7. Chức năng bảo vệ quỏ dũng của rơle 7UT613.
Rơle 7UT613 cung cấp đầy đủ cỏc loại bảo vệ quỏ dũng như: . Bảo vệ quỏ dũng cắt nhanh, cú trễ hoặc khụng trễ
. Bảo vệ quỏ dũng thứ tự khụng cắt nhanh, cú trễ hoặc khụng trễ
. Bảo vệ quỏ dũng thứ tự khụng cú thời gian, đặc tớnh thời gian độc lập hay phụ thuộc.
Loại bảo vệ quỏ dũng, quỏ dũng thứ tự khụng cú đặc tớnh thời gian phụ thuộc của 7UT613 cú thể hoạt động theo cỏc chuẩn đường cong của IEC, ANSI và IEEE hoặc theo đường cong do người dựng tự thiết lập.
4.1.8. Chức năng bảo vệ chống quỏ tải.
Rơle 7UT613 cung cấp hai phương phỏp bảo vệ chống quỏ tải:
- Phương phỏp sử dụng nguyờn lớ hỡnh ảnh nhiệt theo tiờu chuẩn IEC 60255-8. Đõy là phương phỏp cổ điển, dễ cài đặt.
- Phương phỏp tớnh toỏn theo nhiệt độ điểm núng và tỉ lệ già hoỏ theo tiờu chuẩn IEC 60354. Người sử dụng cú thể đặt đến 12 điểm đo trong đối tượng được bảo vệ qua 1 hoặc 2 hộp RTD (Resistance Temperature Detector) nối với nhau. RTD-box 7XV566 được sử dụng để thu nhiệt độ của điểm lớn nhất. Nú chuyển giỏ trị nhiệt độ sang tớn hiệu số và gửi chỳng đến cổng hiển thị.Thiết bị tớnh toỏn nhiệt độ của điểm núng từ những dữ liệu này và chỉnh định đặc tớnh tỉ lệ. Khi ngưỡng đặt của nhiệt độ bị vượt quỏ, tớn hiệu ngắt hoặc cảnh bỏo sẽ được phỏt ra. Phương phỏp này đũi hỏi phải cú thụng tin đầy đủ về đối tượng được bảo vệ: đặc tớnh nhiệt của đối tượng, phương thức làm mỏt.
Ngoài chức năng theo chế độ nhiệt như trờn, rơle 7UT613 cũn chống quỏ tải theo dũng, tức là khi dũng điện đạt đến ngưỡng cảnh bỏo thỡ tớn hiệu cảnh bỏo cũng được đưa ra cho dự độ tăng nhiệt độ θ chưa đạt tới cỏc ngưỡng cảnh bỏo và cắt. Chức năng chống quỏ tải cú thể được khoỏ trong trường hợp cần thiết thụng qua đầu vào nhị phõn.
4.2.1. Giới thiệu tổng quan về rơle 7SJ64.
Hỡnh 4-6.Rơ le 7SJ64
SIPROTEC4 7SJ64 là loại rơ le được dựng bảo vệ và kiểm soỏt cỏc lộ đường dõy phõn phối và đường dõy truyền tải với mọi cấp điện ỏp, mạng trung tớnh nối đất, nối đất qua điện trở thấp, nối đất bự điện dung. Rơ le cũng phự hợp dựng cho mạch vũng kớn, mạng hỡnh tia, đường dõy một hoặc nhiều nguồn cung cấp. 7SJ64 là loại rơ le duy nhất của họ rơ le 7SJ6 cú đặc điểm chức năng bảo vệ linh hoạt, cú thể lờn tới 20 chức năng bảo vệ tương ứng với cỏc yờu cầu riờng. Cỏc chức năng dễ sử dụng, tự động hoỏ.
Rơle này cú những chức năng điều khiển đơn giản cho mỏy cắt và cỏc thiết bị tự động.Logic tớch hợp lập trỡnh được (CFC) cho phộp người dựng thực hiện được tất cả cỏc chức năng sẵn cú, vớ dụ như chuyển mạch tự động (khoỏ liờn động).
4.2.2. Cỏc chức năng của 7SJ64