III) Bảo vệ so lệch mỏy biến ỏp
3.1) Làm phự hợp cỏc giỏ trị đo được
Xột về mặt nguyờn lý, thỡ bảo vệ so lệch mỏy biến ỏp cũng giống như bảo vệ so lệch mỏy phỏt và đường dõy. Tuy nhiờn, mỏy biến ỏp cú những đặc trưng riờng, nờn về mặt chi tiết sơ đồ bảo vệ cú những khỏc biệt sau:
1. Điện ỏp phớa cao ỏp và phớa hạ ỏp khỏc nhau. Do đú dũng điện cỏc phớa sẽ khỏc nhau. Mà ta lại muốn so sỏnh 2 dũng đú với nhau. Vỡ thế, người ta phải chọn cỏc biến dũng sao cho dũng ra của bộ biến dũng 2 đầu sẽ gần bằng nhau nhất. Những sai biệt cũn lại sẽ được hiệu chỉnh khi cài đặt rơ le. Đối với rơ le cơ và rơ le điện tử, thỡ chọn cỏc TAP trờn cuộn dũng. Với rơ le số, thỡ cài đặt thụng số khai bỏo.
2. Do kết cấu tổ đấu dõy của mỏy biến ỏp, thường dũng 2 đầu sẽ bị lệch đi 1 gúc. Do đú tớn hiệu đưa vào rơ le cũng phải làm lệch ngược lại để đồng pha với nhau, mới so sỏnh được. Đối với rơ le cơ, người ta thay đổi sơ đồ đấu dõy biến dũng bờn ngoài rơ le. Đới với rơ le điện tử, người ta chọn cỏc vị trớ gúc trờn mặt rơ le. Với cỏc rơ le số, người ta cài đặt, khai bỏo thụng số.
3. Trong quỏ trỡnh quỏ độ, tỷ lệ dũng hai phớa cú thể thay đổi. Rơ le cú thể tỏc động sai. Vỡ thế phải cú bộ phận phỏt hiện quỏ trỡnh quỏ độ, ngăn ngừa khụng cho rơ le tỏc động. Thụng thường, người ta phỏt hiện quỏ trỡnh này bằng cỏch đo lường dũng điện súng hài bậc 2. nếu dũng bậc 2 cao, nú sẽ hóm khụng cho rơ le tỏc động.
Việc điều chỉnh cho phự hợp với cỏc mỏy biến ỏp cú cụng suất và tổ đấu dõy khỏc nhau (cho bảo vệ mỏy biến ỏp) được thực hiện bằng toỏn học hoàn toàn. Thụng thường khụng đũi hỏi cỏc biến dũng trung gian.
Cỏc dũng đưa vào được chuyển đổi theo dũng định mức của mỏy biến ỏp. Điều này cú được bằng cỏch đưa số liệu định mức của mỏy biến ỏp vào rơle, đú
là: Cụng suất định mức, điện ỏp định mức và dũng điện định mức của cỏc biến dũng.
Vỡ tổ đấu dõy đó được đưa vào nờn rơle cú khả năng so sỏnh dũng theo cụng thức cố định.
Việc chuyển đổi dũng được thực hiện bằng cỏc ma trận, hệ số được lập trỡnh mụ phỏng cỏc dũng điện so lệch trong cỏc cuộn dõy mỏy biến ỏp. Tất cả cỏc tổ đấu dõy rơle đều cú thể hiểu được (bao gồm trỏo pha).
Dạng tổng quỏt của chuyển đổi:
(Im) = k.(K).(In) Trong đú:
(Im) – Ma trận dũng làm phự hợp. k – Hệ số khụng đổi.
(K) – Ma trận hệ số, phụ thuộc vào tổ đấu dõy. (In) – Ma trận dũng điện pha IL1, IL2, IL3.
Sau khi cỏc dũng nhận vào được làm cho phự hợp cú tớnh đến tỷ số biến nhúm vộc tơ và cỏch đối xử với cỏc dũng thứ tự khụng, cỏc bảo vệ cần thiết cho bảo vệ so lệch được tớnh toỏn từ IA , IB , IC của từng cuộn dõy. Trong cỏc phần chỳ giải sau cỏc chỉ số sẽ được dựng để phõn biệt cỏc cuộn dõy: 1 cho cuộn sơ cấp (điện ỏp cao hơn) của mỏy biến ỏp, 2 cho cuộn thứ cấp (điện ỏp thấp hơn) và 3 cho cuộn thứ 3 đối với mỏy biến ỏp 3 cuộn dõy nếu sử dụng.
Trong cỏc hệ thống bảo vệ so lệch cho cỏc đối tượng bảo vệ hai phớa, một đại lượng hóm thường được lấy từ tổng số học |I1| + |I2|. Trong cỏc hệ thống bảo vệ so lệch cho đối tượng bảo vệ 3 phớa, mỏy biến ỏp 3 cuộn dõy việc hóm chỉ cú thể thực hiện với tổng số học |I1|+ |I2|+|I3|. Phương phỏp này được sử dụng trong rơle 7UT51 cho tất cả cỏc đối tượng bảo vệ (mỏy biến ỏp 2 hoặc 3 cuộn dõy). Nú đũi hỏi tạo ra tổng vộc tơ và tổng số của cỏc dũng điện cho từng cuộn dõy.
Cỏc định nghĩa sau được sử dụng: Dũng so lệch hoặc tỏc động cắt Idiff = |I1 + I2| (2 cuộn dõy).
Hoặc Idiff = |I1 + I2+I3| (3 cuộn dõy). Và dũng làm ổn định hoặc hóm (hài): Istab = |I1|+ |I2| (2 cuộn dõy).
Hoặc Istab = |I1|+|I2|+|I3| (3 cuộn dõy).
Idiff được lấy từ cỏc súng cơ bản và sản sinh ra đại lượng gõy ra lệnh cắt, Istab chống lại ảnh hưởng này.
M CT2 CT1 i 1 i2 protected object I1 I 2 I1 + I2
Để làm sỏng tỏ 3 điều kiện vận hành quan trọng sẽ được xem xột:
a. Dũng chảy qua mỏy biến ỏp vận hành bỡnh thường hoặc khi cú sự cố bờn ngoài.
I2 đổi hướng của nú vỡ vậy đổi dấu, I2 =- I1 do vậy |I2|=| I1|
Idiff = |I1 + I2|= |I1 -I1|= 0 Istab = |I1|+ |I2| = |I1 + I1|= 2.|I1|
Khụng tỏc động cắt (Idiff = 0) hóm (Istab) tỷ lệ với 2 lần dũng chảy qua. b. Ngắn mạch bờn trong, mỗi phớa được cấp bởi cỏc dũng giống nhau:
Trong trường hợp này: I2 = I1 do vậy |I2|=| I1|
Idiff = |I1 + I2|= |I1 + I1|=2.|I1|
Istab = |I1|+ |I2|= |I1|+ |I1|= 2.|I1|
Cỏc thành phần tỏc động cắt (Idiff) và hóm (Istab) bằng và tỷ lệ với tổng dũng sự cố.
Idiff = |I1 + I2|= |I1 + 01|= |I1|
Istab = |I1|+ |I2|= |I1|+ 0= |I1|
Cỏc thành phần tỏc động cắt (Idiff) và hóm (Istab) bằng và tỷ lệ với dũng sự cố cấp từ một phớa.
Kết quả này cho thấy rằng với sự cố bờn trong Idiff= Istab. Vỡ vậy đặc tớnh sự cố bờn trong là một đường thẳng với độ dốc =1.
Trờn sơ đồ hoạt động minh hoạ ở hỡnh vẽ. Hỡnh vẽ đưa ra đặc tớnh làm việc đầy đủ của rơle. Nhỏnh a thể hiện ngưỡng nhậy của bảo vệ rơle so lệch và xột đến dũng sai số khụng đổi, dũng từ hoỏ. Nhỏnh b xột đến sai số tỷ lệ theo dũng cú thể gõy ra bởi sai số của biến dũng chớnh, cỏc mỏy biến dũng đầu vào của rơle hoặc từ vị trớ bộ chuyển nấc mỏy biến ỏp. Ở dải dũng điện lớn cú thể làm tăng bóo hoà cho biến dũng, nhỏnh c gõy hóm nhiều hơn. Cỏc đỏnh giỏ thờm, trong trường hợp cực bóo hoà nhỏnh c (hóm cộng thờm -add-on stabilization) được mụ tả phần sau.
Cỏc dũng Idiff và Istab được so sỏnh bằng bảo vệ so lệch với đặc tớnh làm việc (hỡnh vẽ). Nếu cỏc dũng nằm trong vựng cắt, lệnh cắt được đưa ra.
Đặc tớnh làm việc của Rơle
3.3) Hóm hài.
Khi cỏc dũng so lệch cú thể gõy ra khụng chỉ từ cỏc sự cố bờn trong mỏy biến ỏp mà cũn từ dũng từ hoỏ mỏy biến ỏp khi đúng mỏy biến ỏp , nối song song mỏy biến ỏp hoặc một mỏy biến ỏp bị quỏ điện ỏp, chỳng sinh ra cỏc thành phần súng hài.
Dũng từ hoỏ cú thể lớn gấp nhiều lần dũng định mức và thành phần chủ yếu là súng hài bậc 2 (gấp đụi tần số định mức). Trờn thực tế nú khụng cú mặt trong cỏc trường hợp cú ngắn mạch. Nếu thanh phần bậc hai vượt quỏ ngưỡng (cú thể chọn), lệnh cắt bị khoỏ.
Vỡ hóm dũng từ hoỏ làm việc độc lập cho từng pha, bảo vệ vẫn làm việc hoàn toàn ngay cả khi đúng mỏy biến ỏp vào sự cố một pha, khi đú dũng từ hoỏ cú thể xuất hiện chỉ ở cỏc pha khụng cú sự cố. Tuy vậy cũng cú thể đặt bảo vệ để khụng chỉ pha cú dũng từ hoỏ chứa súng hài vượt quỏ ngưỡng cho phộp được hóm mà những pha khỏc của cấp bảo vệ so lệch Idiff, cũng bị khoỏ (được gọi là "chức năng khoỏ chộo"). Chức năng khoỏ chộo này cú thể bị giới hạn trong
Bờn cạnh súng hài bậc 2, súng hài khỏc cũng cú thể được lựa chọn để khoỏ bảo vệ.
Súng hài bậc 4 cú thể thấy giống như súng hài bậc 2 trong quỏ trỡnh quỏ độ nhưng giỏ trị nhỏ hơn súng hài bậc 2.
Quỏ bóo hũa lừi thộp mỏy biến ỏp đặc trưng bởi sự xuất hiện cỏc thành phần súng hài bậc lẻ trong dũng điện. Vỡ vậy súng hài bậc 3 và bậc 5 thớch hợp để phỏt hiện ra những hiện tượng này. Nhưng vỡ thành phần súng hài bậc 3 thường bị loại trừ ở cỏc mỏy biến ỏp lực (bằng cuộn dõy đấu ∆) súng hài bậc 5 thường được sử dụng.
Hơn nữa, ở cỏc mỏy biến ỏp tự ngẫu cỏc súng hài bậc lẻ khụng thấy xuất hiện trong cỏc sự cố bờn trong mỏy biến ỏp.
Súng hài làm việc độc lập cho từng pha. Tuy vậy, cũng cú thể đặt bảo vệ để khụng chỉ để pha cú dũng từ hoỏ chứa súng hài vượt quỏ ngưỡng cho phộp được hóm mà những pha khỏc của cấp bảo vệ Idiff> cũng bị khoỏ (được gọi là "chức năng khoỏ chộo"). Chức năng khoỏ chộo này cú thể bị giới hạn trong khoảng thời gian chọn trước.
Cỏc bộ lọc số được sử dụng để thực hiện cỏc phõn tớch Fourier cho dũng so lệch. Ngay khi thành phần súng hài vượt quỏ cỏc giỏ trị đặt, rơle hóm ở pha tương ứng. Thuật toỏn được tối ưu cú xột đến cỏc trạng thỏi thoỏng qua để loại bỏ hóm khụng cần thiết trong cỏc điều kiện động.
3.4 Hóm bổ sung (Add-on stabillization) khi biến dũng bị bóo hoà:
Bóo hoà của cỏc mỏy biến dũng gõy ra bởi cỏc dũng sự cố lớn và/hoặc cỏc hằng số thời gian hệ thống dài khụng thớch hợp với cỏc sự cố bờn trong (sự cố bờn trong mỏy biến ỏp được bảo vệ). Vỡ vậy cỏc dũng so lệch cũng như dũng hóm đo được bị biến dạng đến cựng một ngưỡng. Tất nhiờn, thành phần súng cơ bản của dũng so lệch cũng phải ớt nhất vượt quỏ ngưỡng tỏc động (nhỏnh a ).
Trong một sự cố ngắn mạch ngoài vựng gõy ra dũng ngắn mạch lớn làm bóo hoà biến dũng, một dũng so lệch đỏng kể cú thể được tạo ra, đặc biệt khi mức độ bóo hoà khỏc nhau giữa hai điểm đo. Nếu đại lượng Idiff/Istab nằm trong vựng cắt của đặc tớnh làm việc, lệnh cắt sẽ được đưa ra nếu khụng cú biện phỏp đặc biệt nào.
7UT51 cung cấp 1 chỉ số bóo hoà nú phỏt hiện những hiện tượng như vậy và khởi động cỏc biện phỏp hóm bổ sung (add-on stabillization). Chỉ số bóo hoà làm việc trong vựng được đặt tờn là "hóm cộng thờm". Trờn hỡnh vẽ độ dốc của đặc tớnh này tỷ lệ bằng nửa độ dốc của nhỏnh b.
Bóo hoà khi cú sự cố bờn ngoài được phỏt hiện bằng dũng khỏi động hóm lớn dịch chuyển điểm làm việc vào vựng "hóm cộng thờm". Ngược lại điểm làm việc dịch chuyển ngay lập tức theo đặc tớnh sự cố khi cú sự cố nội bộ bởi vỡ dũng hóm sẽ lớn hơn dũng so lệch. Chỉ số bóo hoà đưa ra quyết định trong nửa chu kỳ đầu tiờn sau thời điểm bắt đầu sự cố.
Khi phỏt hiện một sự cố bờn ngoài, bảo vệ so lệch bị khoỏ trong một thời gian cú thể lựa chọn (lõu nhất là 8 chu kỳ tương đương với 160ms ở tần số 50Hz,khi rơle xuất xưởng). Việc khoỏ bị xoỏ bỏ ngay khi điểm làm việc dịch chuyển chắc chắn (quỏ 2 chu kỳ) vào đặc tớnh sự cố. Nú cho phộp phỏt hiện một cỏch tin cậy sự cố diễn biến bờn trong mỏy biến ỏp được bảo vệ trong khi cú sự cố bờn ngoài và biến dũng bị bóo hoà.
3.5 Cắt nhanh khụng hóm với sự cố mỏy biến ỏp cú dũng lớn:
Cỏc sự cố cú dũng lớn trong mỏy biến ỏp được bảo vệ cú thể được giải trừ ngay lập tức mà khụng cần xột đến độ lớn của dũng hóm, khi độ lớn của cỏc dũng so lệch cú thể được loại trừ đú là sự cố bờn ngoài. Điều này xảy ra trong trường hợp dũng ngắn mạch lớn hơn 1/Uk lần dũngđịnh mức của mỏy biến ỏp . Bảo vệ so lệch mỏy biến ỏp 7UT51 cung cấp bảo vệ dũng lớn khụng hóm
súng hài bậc 2 gõy ra bởi việc biến dũng bị bóo hoà bởi thành phần một chiều trong dũng ngắn mạch cú thể bị chức năng dũng hóm từ hoỏ coi như dũng từ hoỏ mỏy biến ỏp.
Cấp dũng điện lớn này đỏnh giỏ súng cơ bản cỏc dũng điện cũng như cỏc giỏ trị tức thời bảo đảm cắt nhanh ngay cả khi súng cơ bản giảm mạnh do biến dũng bị bóo hoà.
3.6 Tỏc động/ cắt:
Ngay khi súng cơ bản của dũng so lệch đạt 85% giỏ trị đặt hoặc dũng hóm vượt quỏ 4 lần dũng định mức của mỏy biến ỏp bảo vệ tỏc động. Vỡ vậy tỏc động xảy ra cả khi cú sự cố bờn ngoài, do đú ghi sự cố và chỉ số bóo hoà cú thể làm việc.
Nếu cỏc điều kiện cắt được thoả món lệnh cắt được đưa ra. Trong một số trường hợp lệnh cắt cú thể được làm trễ. (Hỡnh 3-6 chỉ ra một logic cắt đơn giản).
Giải trừ tỏc động bắt đầu khi trong hai chu kỳ tỏc động khụng được nhận ra trong cỏc giỏ trị so lệch, dũng so lệch giảm xuống (70% giỏ trị đặt).
Nếu lệnh cắt được đưa ra, sự cố coi như đó qua. Nếu đó cú lệnh cắt khi đú một bộ đếm thời gian đượcđặt cú thể khởi động khi bảo vệ trở về. Trong thời gian này lệnh cắt được duy trỡ (trễ thời gian trở về).
3.7) Một số sơ đồ đấu chuẩn của 7UT51 cho bảo vệ mỏy biến ỏp.
IV) Bảo vệ so lệch cho mỏy phỏt và động cơ. 4.1) Định nghĩa cỏc dũng đo. 4.1) Định nghĩa cỏc dũng đo.
7UT51 cú thể sử dụng để bảo vệ so lệch dọc cũng như bảo vệ so lệch ngang.
Sự hoạt động khỏc nhau được định nghĩa bởi cỏc dũng đo. Chiều dũng điện trong trạng thỏi bỡnh thường được xỏc định như hỡnh vẽ.
Định nghĩa chiều dũng điện cho bảo vệ so lệch dọc.
Định nghĩa chiều dũng điện cho bảo vệ so lệch ngang. 4.2) Đỏnh giỏ cỏc giỏ trị đo được.
Sau khi cỏc dũng điện đầu vào được làm cho phự hợp với dũng định mức
mỏy, giỏ trị cần thiết cho bảo vệ so lệch được tớnh toỏn từ dũng của phớa điểm sao và phớa đầu cuối của mỏy. Trong sự lọc, mối liờn hệ được phõn biệt theo từng phớa: 1 cho phớa điểm sao của mỏy, 2 cho phớa đầu cuối.
Trong cỏc hệ thống bảo vệ so lệch cho cỏc đối tượng bảo vệ hai phớa, một đại lượng hóm thường được lấy từ dũng sai lệch |I1 - I2| hoặc từ tổng số học
|I1| + |I2| . Cả 2 phương phỏp đều như nhau ở một số giải thớch hợp của cỏc đặc tớnh hóm. Phương phỏp này được sử dụng trong rơle 7UT51 cho tất cả cỏc đối tượng bảo vệ. Nú đũi hỏi tạo ra tổng vộc tơ và tổng số của cỏc dũng điện cho từng cuộn dõy.
Cỏc định nghĩa sau được sử dụng: Dũng so lệch tỏc động cắt.
Idiff = |I1 + I2|
Dũng hóm ổn định hoặc hóm hài. Istab = |I1 |+| I2|.
Idiff được lấy từ cỏc súng cơ bản và sản sinh ra đại lượng gõy ra lệnh cắt, Istab chống lại ảnh hưởng này.
Để làm sỏng tỏ 3 điều kiện vận hành quan trọng sẽ được xem xột:
a) Dũng chảy qua mỏy vận hành bỡnh thường hoặc khi cú sự cố bờn ngoài. I2 đổi hướng của nú vỡ vậy đổi dấu, I2 =- I1 do vậy |I2|=| I1|
Idiff = |I1 + I2|= |I1 -I1|= 0 Istab = |I1|+ |I2| = |I1 + I1|= 2.|I1|
Khụng tỏc cắt (Idiff = 0) hóm (Istab) tỷ lệ với 2 lần dũng chảy qua. b) Ngắn mạch bờn trong mỗi phớa được cấp bởi cỏc dũng giống nhau:
Istab = |I1|+ |I2|= |I1|+ |I1|= 2.|I1|
Cỏc thành phần tỏc động cắt (Idiff) và hóm (Istab) bằng và tỷ lệ với tổng dũng sự cố.
c) Ngắn mạch bờn trong chỉ cấp dũng từ một phớa: Trong trường hợp này I2 = 0
Idiff = |I1 + I2|= |I1 + 01|= |I1|
Istab = |I1|+ |I2|= |I1|+ 0= |I1|
Cỏc thành phần tỏc động cắt (Idiff) và hóm (Istab) bằng và tỷ lệ với dũng sự cố cấp từ một phớa.
Kết quả này cho thấy rằng với sự cố bờn trong Idiff= Istab. Vỡ vậy đặc tớnh sự cố bờn trong là một đường thẳng với độ dốc =1.
Trờn sơ đồ hoạt động minh hoạ ở hỡnh vẽ. Hỡnh vẽ đưa ra đặc tớnh làm việc đầy đủ của rơle. Nhỏnh a thể hiện ngưỡng nhậy của bảo vệ rơle so lệch và xột đến dũng sai số khụng đổi, dũng từ hoỏ. Nhỏnh b xột đến sai số tỷ lệ theo dũng