V. HƯỚNG DẪN THÍ NGHIỆM
b. Thí nghiệm chức năng bảo vệ khoảng cách
Bảo vệ khoảng cách là một chức năng bảo vệ chính của rơle 7SA522. Rơle nhận biết các tình trạng làm việc của hệ thống nhờ sự đo lường với độ chính xác cao và khả năng thích ứng với các tình trạng cho trước của hệ thống.
i. Nhận biết tình trạng chạm đất:
7SA522 nhìn nhận một tình trạng chạm đất bằng cách so sánh dòng thứ tự không và thứ tự nghịch cũng như điện áp chạm đất 3U0.
- Để đo lường dòng chạm đất, tổng số học sóng cơ bản của các dòng pha 3I0 được giám sát để dò tình trạng vượt quá ngưỡng chỉnh định cho tại địa chỉ 1203 3I0> Threshold. Nó được ổn định để tránh làm việc sai do các thành phần không đối xứng của dòng điện và các sai số của máy biến dòng, ngưỡng tác động sẽ tự động tăng lên theo các dòng pha.
- Đối với các đường dây dài và nặng tải, việc giám sát theo dòng chạm đất có thể bị mất ổn định do các dòng lớn. Trong các trường hợp này, một so sánh với thành phần thứ tự nghịch 3I2 được bổ trợ. Khi tỉ số giữa dòng thứ tự không 3I0 và dòng thứ tự nghịch 3I2
vượt quá giá trị chỉnh định, phần tử này sẽ tác động.
- Điện áp 3U0 được lọc, số hoá và tần số cơ bản được giám sát với ngưỡng 3U0 Threshold để dò tình trạng chạm đất.
- Các thành phần dòng điện và điện áp này bổ trợ cho nhau, vì điện áp U0 tăng khi tỉ số trở kháng thứ tự không so với thứ tự thuận là lớn trong khi dòng điện chạm đất I0 tăng khi tỉ số này nhỏ hơn.
ii. Tính toán trở kháng:
- Một hệ thống đo lường riêng biệt được sử dụng cho mỗi vòng trong 6 vòng trở kháng có thể có đối với các tình trạng sự cố: L1-E, L2-E, L3-E, L1-L2, L2-L3, L3-L1.
- Các vòng trở kháng pha-đất được xác định khi một tình trạng chạm đất được nhìn nhận và dòng điện pha vượt quá giá trị nhỏ nhất xác định bởi địa chỉ 1202 Minimum Iph>. Các vòng trở kháng pha-pha được xác định khi các dòng điện pha ở cả hai pha đó vượt quá giá trị nhỏ nhất Minimum Iph>.
- Đối với các sự cố pha-đất, trở kháng đất không tương ứng với trở kháng pha, vì vậy nó được bù bằng một hệ số ZE/ZL. Hệ số này phụ thuộc vào các thông số của đường dây.
- Khi xảy ra chạm đất, trong pha sự cố tồn tại dòng điện và điện áp sự cố nhưng trở kháng trong các vòng không sự cố vẫn có thể bị ảnh hưởng bởi các dòng điện và điện áp của pha sự cố. Cùng với dòng tải, các vòng trở kháng không sự cố sinh ra những “trở kháng biểu kiến” thường lớn hơn trở kháng của vòng sự cố vì vòng không sự cố
thường chỉ mang một phần dòng điện sự cố và thường có điện áp lớn hơn vòng sự cố. Vì vậy, các “trở kháng biểu kiến” này không có ảnh hưởng đối với việc xác định vùng.
- Đối với hai đường dây vận hành song song, trở kháng tính toán được bù hỗ cảm bởi một hệ số ZM/ZL, trong đó ZM là trở kháng hỗ cảm của đường dây song song.
iii. Vùng đặc tính bảo vệ:
Rơle bảo vệ khoảng cách 7SA522 được cung cấp một đặc tính vùng bảo vệ đa giác hoặc một đặc tính vòng tròn Mho, có thể được lựa chọn tùy ý người sử dụng. Nếu cả hai đặc tính được sử dụng, có thể lựa chọn độc lập đặc tính làm việc cho các vòng sự cố pha-pha hoặc pha-đất.
a. Đặc tính cắt hình đa giác Quadrilateral:
- Đặc tính cắt hình đa giác được xác định cho mỗi vùng khoảng cách. Tổng cộng có 5 vùng độc lập và một vùng điều khiển cho mỗi vòng trở kháng sự cố. Mỗi vòng trở kháng xác định bởi các trị số R và X vẽ nên các đường song song của đặc tính cắt, chúng đối xứng với nhau qua gốc tọa độ. Giới hạn R của đường đặc tính có thể đặt riêng biệt cho các sự cố pha-đất và pha-pha. Đường đặc tính hướng chia miền đa giác cắt của đường đặc tính thành 2 vùng cắt thuận và nghịch. Đối với một số tải lớn của đường dây, vùng xác định bởi giá trị RLoad và φLoad sẽ cắt vùng trở kháng tải ra khỏi đặc tính cắt của bảo vệ khoảng cách, nghĩa là khi tải đường dây rơi vào vùng này, bảo vệ khoảng cách sẽ không tác động.
- Vùng điều khiển trong các vùng bảo vệ khoảng cách của rơle là vùng Z1B. Vùng này hoàn toàn độc lập đối với các vùng Z1-- Z5, thường được đặt để bảo vệ ít nhất 120% chiều dài của đường dây được bảo vệ. Nó thường được sử dụng cùng với chức năng đóng lặp lại hoặc bảo vệ xa của rơle.
- Để đảm bảo rơle làm việc ổn định tại các điểm vùng biên của đường đặc tính thì đường đặc tính được tăng thêm 5% ở mọi hướng khi một trở kháng sự cố được xác định là nằm bên trong đa giác đặc tính.
- Để xác định một tình trạng sự cố, chức năng bảo vệ khoảng cách giám sát và nhớ một điện áp trước khi sự cố xuất hiện thay cho điện áp không ổn định lúc sự cố xuất hiện. Điện áp nhớ này phụ thuộc vào trở kháng nguồn cũng như tải mà đường dây đang có vào lúc sự cố xuất hiện. Sự làm việc của phần tử hướng trong bảo vệ khoảng cách thực hiện theo sơ đồ 900 và điện áp nhớ này cùng với dòng điện ngắn mạch xuất hiện lúc sự cố sẽ xác định nên hướng sự cố và quyết định sự làm việc của bảo vệ. Nếu vào lúc xảy ra sự cố mà cả điện áp hiện tại và điện áp nhớ trước đó của rơle đều không có (ví dụ trường hợp đóng điện một đường dây đang nghỉ mà xuất hiện sự cố tồn tại sẵn trên đường dây vào thời điểm trước đó) thì rơle sẽ xem như sự cố xuất hiện trong trường hợp hoạt động của nó và bảo vệ sẽ tác động theo hướng thuận.
- Rơle bảo vệ khoảng cách xác định hướng làm việc của nó nói chung là theo hướng của dòng điện đối với sự cố nên có thể nói rằng hướng làm việc của bảo vệ là hướng vị trí của điểm sự cố so với máy biến dòng điện bảo vệ đường dây đó.
b. Đặc tính cắt hình tròn Mho:
- Tương tự như đặc tính Quadrilateral, đặc tính Mho của bảo vệ khoảng cách cũng bao gồm 5 vùng độc lập và một vùng có điều khiển đối với mỗi vòng trở kháng.
- Đặc tính Mho cơ bản là một đường tròn đi qua gốc toạ độ, có đường kính chính bằng trở kháng đặt Zr của vùng bảo vệ và nghiêng so với trục R một góc bằng góc thông số của đường dây. Các đặc tính cơ bản này sẽ khó có thể được xác định khi mà điện áp đo lường được là bằng 0 hoặc là quá nhỏ. Vì thế đặc tính Mho của bảo vệ khoảng cách sẽ được phân cực và nó là một đường tròn bao quanh gốc toạ độ mà điểm thấp nhất của nó là trở kháng tương ứng với điện áp nhớ trước khi sự cố xuất hiện và điểm cao nhất là trở kháng giới hạn của vùng sự cố đó.
- Mỗi vùng bảo vệ của chức năng khoảng cách đều có thể được cài đặt cho tác động với một thời gian trì hoãn tuỳ người sử dụng, trong đó các vùng Z1, Z2 và vùng điều khiển Z1B có thể chỉnh định thời gian làm việc độc lập đối với các sự cố pha-pha và sự cố pha-đất.
iv. Thí nghiệm chức năng bảo vệ khoảng cách:
1. Sự cố pha-đất:
Tổng trở pha-đất được tính từ giá trị đo lường dòng điện và điện áp theo công thức:
ZL = I Z Z IL UE L E E L . − −
Khi thực hiện thí nghiệm bơm dòng theo sơ đồ đấu nối thì IL = - IE nên:
ZL = I I Z ZUE L L E L ) 1 ( + −
Từ công thức tính tổng trở như trên, ta tính toán được điện áp tác động của từng vùng bảo vệ khoảng cách theo các thông số đặt của rơle như sau:
Sơ đồ 00 : Uipu = Iinj * (1 + RE/RL) * RiE
Sơ đồ 900 : Uipu = Iinj * (1 + XE/RL) * Xi
Trong đó, Uipu : điện áp tác động của vùng bảo vệ thứ i,
Iinj : dòng điện cung cấp vào đầu vào xoay chiều của rơle, RiE : điện trở pha-đất của vùng bảo vệ thứ i,
Xi : trở kháng của vùng bảo vệ thứ i,
RE/RL : hệ số bù điện trở pha-đất đối với các sự cố pha-đất, XE/XL : hệ số bù trở kháng pha-đất đối với các sự cố pha-đất,
Các bước thí nghiệm các sự cố pha-đất của các vùng bảo vệ khoảng cách như sau:
- Mắc mạch thí nghiệm theo các sơ đồ muốn thực hiện (00 hay 900).
- Cung cấp dòng điện pha A lớn hơn giá trị nhỏ nhất của ngưỡng dò sự cố xác định tại địa chỉ 1202 vào đầu vào tương ứng của rơle.
- Cung cấp điện áp 3 pha bình thường vào đầu vào điện áp của rơle.
- Giảm dần điện áp pha A cho đến khi rơle tác động, cảnh báo Distance picked up,
Distance pickup forward xuất hiện, đèn chỉ báo pha A của bảo vệ khoảng cách tác động làm việc, thông tin cảnh báo đúng cho pha A (Distance pickup L1E, Distance pickup Z1 loop L1E, …). Ghi lại giá trị điện áp tác động này và so sánh với điện áp tính được theo công thức trên, sai số không được vượt quá 5 %.
- Giữ nguyên giá trị dòng điện, tăng điện áp lên 106% so với giá trị điện áp tác động, kiểm tra rơle trở về (chú ý kiểm tra đối với vùng đang thí nghiệm).
- Khởi tạo một sự cố chắc chắn của vùng khoảng cách này và kiểm tra sự làm việc của các đầu ra, các thông tin cảnh báo, các đèn chỉ báo như đã cấu hình.
- Cung cấp điện áp bằng 90% điện áp tác động của vùng đó đã được xác định ở bước thí nghiệm trên đồng thời khởi tạo đồng hồ đo đếm thời gian. Ghi giá trị thời gian đếm được ngay khi chức năng bảo vệ này tác động. So sánh với giá trị đã chỉnh định trên rơle, sai số không vượt quá 1%.
- Lặp lại bước thí nghiệm trên cho các pha còn lại và các vùng còn lại của chức năng bảo vệ khoảng cách và đối với sơ đồ 00 hay 900 còn lại.
- Bây giờ mô phỏng một sự cố theo hướng ngược lại bằng cách đơn giản nhất là đảo 1800 so với góc đã thí nghiệm, kiểm tra không có vùng bảo vệ nào tác động ứng với các trường hợp này ngoại trừ vùng đó được chỉnh định làm việc theo hướng ngược hoặc vô hướng.
* Chú ý 1: Để đơn giản cho việc xác định vùng, khi thí nghiệm có thể thực hiện theo 1
trong 3 cách sau:
- Tăng giá trị thời gian chỉnh định cho các vùng khác lên đến giá trị lớn nhất.
- Cấu hình các đèn cảnh báo phân biệt được sự tác động của từng vùng bảo vệ.
- Tính toán rồi cung cấp giá trị điện áp xấp xỉ bằng giá trị tính toán được theo các công thức trên một cách tức thời cho rơle. Nếu rơle không tác động theo vùng này, giảm giá trị điện áp cung cấp xuống một ít và lặp lại thí nghiệm đó.
* Chú ý 2: Khi thực hiện thí nghiệm đối với sự cố pha-đất, có thể xuất hiện tình trạng tác
động theo sự cố chạm đất DEF (Directional Earth Fault), để khắc phục trường hợp này, có thể thực hiện thí nghiệm như sau:
- Cung cấp dòng điện 3 pha vào đầu vào xoay chiều của rơle, sau đó cho dòng điện pha A cao hơn của 2 pha kia một ít sao cho không xuất hiện hoặc xuất hiện nhưng dòng IE
hoặc 3I0 không đủ lớn để chức năng bảo vệ DEF làm việc.
- Điện áp cung cấp cho rơle thực hiện như đối với hướng dẫn thí nghiệm đã nêu trên đây.