4.3.1.1. Thông số kỹ thuật
Rơ le 7UT513 được sử dụng cho máy biến áp ba cuộn dây và các điểm rẽ nhánh có ba nguồn cấp. Rơ le có 5 rơ le cắt, 10 rơ le tín hiệu, 5 đầu vào nhị phân và 14 chỉ thị LED có thể lập trình được.
Hình 4. 1: Rơ le 7UT613 của hãng Siemens
Thông số của rơ le 7UT613 được tra theo số liệu của nhà sản xuất Siemens
Đặc tính
Hình 4. 2: Đặc tính bảo vệ so lệch cho máy biến áp
4.3.1.2. Các chức năng bảo vệ được tích hợp trong rơle 7UT613
Các chức năng bảo vệ
- Bảo vệ so lệch máy biến áp 3 cuộn dây. - Bảo vệ so lệch động cơ và máy phát điện. - Bảo vệ so lệch điểm rẽ nhánh.
- Bảo vệ chống chạm đất hạn chế. - Bảo vệ chống sự cố chạm vỏ. - Bảo vệ quá dòng có thời gian. - Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ
- Bảo vệ so lệch với từng pha riêng biệt. - Hãm hài máy biến áp.
- Bảo vệ quá dòng pha và quá dòng chạm đất. - Cắt nhanh ở ngưỡng cao.
Các chức năng khác: chức năng đo lường và chức năng ghi chụp sự cố. 1. So lệch máy biến áp
- Đặc tính cắt dòng hãm.
- Hãm chống lại các dòng từ hóa với sóng hài bậc hai.
- Hãm chống lại các dòng sai số ổn định và thoáng qua, ví dụ: gây ra quá kích thích, với sóng hài có thể lựa chọn (hài bậc 3, 4 hoặc bậc 5).
- Không nhạy cảm với các thành phần một chiều và bão hòa biến dòng. - Ổn định cao ngay cả với các mức bão hòa khác nhau của biến dòng. - Cắt nhanh không hãm đối với các sự cố máy biến áp có dòng lớn. - Độc lập với cách nối đất của trung tính máy biến áp.
- Tăng độ nhạy với các sự cố chạm đất bằng việc bù dòng thứ tự không. - Tự tổ hợp các tổ đấu dây của máy biến áp.
- Điều chỉnh các tỷ số biến dòng với việc cân nhắc các dòng định mức khác nhau của biến dòng.
2. Bảo vệ chạm đất có giới hạn
-Cho các cuộn dây máy biến áp, các máy phát, các động cơ hoặc cuộn kháng điểm nối sao của chúng được nối đất trực tiếp.
- Có độ nhạy cao với các sự cố chạm đất trong vùng bảo vệ.
- Có độ ổn định cao với các sự cố ngoài vùng dùng phương pháp hãm dòng qua việc đánh giá độ lớn của dòng điện cũng như vị trí các pha của dòng chạy qua.
3. Bảo vệ quá dòng có thời gian
- Có thể bảo vệ như bảo vệ dự phòng cho bất cứ cuộn dây được lựa chọn hoặc nguồn cấp nào.
- Có thể làm việc như bảo vệ quá dòng có thời gian độc lập hoặc phụ thuộc với đặc tính có thể lựa chọn.
- Cấp qua dòng đặt lớn có thể làm việc độc lập. 4. Bảo vệ quá dòng theo nhiệt
-Hai chức năng logic quá tải theo nhiệt độc lập có thể gán cho bất cứ hai cuộn dây nào hoặc các nguồn cấp của thiết bị được bảo vệ.
- Mô phỏng nhiệt của các tổn hao nhiệt do dòng. - Đo giá trị hiệu dụng.
- Cấp cảnh báo quá dòng có thể điều chỉnh. 5. Bảo vệ chạm vỏ
-Cho các máy biến áp có vỏ bọc cách ly hoặc nối đất qua điện trở lớn.
- Giám sát dòng chảy qua giữa vỏ và đất, có thể đánh giá dòng bằng sóng cơ bản hoặc giá trị hiệu dụng tùy chọn.
- Có thể nối với đầu vào đo lường thông thường của thiết bị hoặc với đầu vào dặc biệt có độ nhạy cao (chỉnh định nhỏ nhất là 10 mA).
4.3.2. Chọn rơ le 7SJ600 cho bảo vệ 50/51
4.3.2.1. Thông sô kỹ thuật
Rơ le số bảo vệ quá dòng có thời gian 7SJ600 được trang bị một bộ vi xử lý mạnh 16 bit. Nó trợ giúp cho quá trình xử lý số hoàn toàn cho tất cả các chức năng từ việc các số liệu thu nhận các thông số đo được đến đưa ra các tín hiệu cắt cho các máy cắt.
Hình 4. 3: Rơ le 7SJ600 của hãng Siemens
Thông số của rơ le 7SJ600 được tra theo số liệu của nhà sản xuất Siemens
4.3.2.2. Các chức năng bảo vệ tích hợp trong rơ le 7SJ600
Rơ le 7SJ600 được sử dụng cho bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc cho các đường dây trên không, cáp, máy biến áp, động cơ trong các hệ thống phân phối cao áp với nguồn cấp từ một phía hoặc các nguồn cấp hình tia hay các nguồn cấp mạch vòng hở. Nó cũng có thể dùng như một bảo vệ dự phòng cho các bảo vệ so lệch như: đường dây, máy biến áp, máy phát, động cơ và bảo vệ so lệch thanh cái.
Bên cạnh bảo vệ quá dòng có thời gian, 7SJ600 còn có khả năng bảo vệ quá tải theo nhiệt độ, bảo vệ tải không cân bằng, cũng như chức năng giám sát thời gian khởi động cho động cơ được tích hợp bên trong.
Chức năng bảo vệ quá dòng điện
- Người sử dụng có thể chọn bảo vệ quá dòng điện có đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc.
- Các đặc tính có thể cài đặt riêng cho các dòng pha và dòng đất. Tất cả các ngưỡng là độc lập nhau.
- Với bảo vệ quá dòng có thời gian độc lập, dòng điện các pha được so sánh với giá trị đặt chung cho cả ba pha, còn việc khởi động là riêng cho từng pha, đồng hồ các pha khởi động, sau thời gian đặt tín hiệu cắt được gửi đi.
- Với bảo vệ quá dòng có thời gian phụ thuộc, đường đặc tính có thể được lựa chọn. - Rơle 7SJ600: Cung cấp đủ các loại bảo vệ quá dòng như sau: (50) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh, có trễ hoặc không trễ;(51 ) Bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc.
Loại bảo vệ quá dòng, quá dòng thứ tự không với đặc tính thời gian phụ thuộc của 7SJ600 có thể hoạt động theo chuẩn đường cong của IEC :
Chọn đặc tính tác động của rơle
Hình 4.6 Đặc tính cực dốc theo tiêu chuẩn IEC
Các công thức biểu diễn các đường đặc tính trên là: - Đặc tính dốc bình thường (normal inverse) :
(s) (4. 5) - Đặc tính rất dốc (very inverse) : (s) (4. 5) - Đặc tính cực dốc (extremely inverse) : (s) (4. 5) Trong đó:
t : thời gian tác động của bảo vệ (sec) tP : bội số thời gian đặt (sec)
I : dòng điện sự cố (kA)
IP : dòng điện khởi động của bảo vệ (kA)
4.4. Chọn máy biến dòng
Vị trí đặt máy biến dòng được thể hiện trên hình 4.5:
Hình 4. 7: Vị trí đặt biến dòng
- Điện áp định mức (UđmCT): UđmCT Uđmlưới .
- Dòng điện định mức (IđmCT): I1đmCT 1,2.IF-L
- Tổng trở tải của CT: ZCT = ZS + a.ZL + ZR. (4.5)
Trong đó :
ZS: là tổng trở phía thứ cấp biến dòng điện tra theo đặc tính của nhà sản xuất. ZL: là tổng trở của dây nối thứ cấp CT tới rơle .
ZR: là tổng trở của bản thân rơle và được tính như sau : ZR = SR/I2R . a=1,2,3: phụ thuộc vào dạng sơ đồ nối dây CT với rơ le.
Điều kiện kiểm tra biến dòng
- Kiểm tra điều kiện tránh bão hòa: US ≤ (0,5÷0,7)UK ( tra theo đường cong từ hóa) Trong đó:
(4. 5)
IS: dòng điện thứ cấp CT.
INmax: là dòng ngắn mạch lớn nhất quy đổi về phía thứ cấp CT khi ngắn mạch tại thanh cái ở phía đặt CT.
- Kiểm tra điều kiện bão hòa đối với dòng điện ở 20 lần dòng điện định mức thứ cấp CT: 20.5 = 100 (A) sao cho UK > (0,5÷0,7).100.ZS
Dòng điện ngắn mạch lớn nhất trên các thanh cái thể hiện trong Bảng 2.2-Chương 2. Dưới đây là bảng tra của máy biến dòng họ C theo tiêu chuẩn IEC
Hình 4. 8: Thông số của họ máy biến dòng C theo tiêu chuẩn IEC
Cấp chính xác được xác định trên cơ sở là CT đầy tải (ngưỡng đặt lớn nhất). Nếu đặt ngưỡng thấp hơn cần phải quy đổi theo ngưỡng lớn nhất.
4.4.1. Chọn và kiểm tra CT cho rơ le 7UT613a) Phía 220 kV a) Phía 220 kV
Chọn CT
- Điện áp định mức : UđmCT ≥ Uđmlưới = 220 (kV)
- Dòng điện định mức: IđmCT 1,2IlvmaxT1= 1,2 = (A) => Chọn CTR = ,có Rs= 0,002.160 = 0,32 (Ω)
- Dựa vào Bảng 1.4 thì điện trở dây dẫn nối CT là RL=1(Ω)
- Công suất rơ le 7UT613 ở dòng điện thứ cấp là 5A, có công suất: Như vậy tổng trở rơle là:
- CT phía thứ cấp nối Y (trung tính nối tại phòng điều khiển).Tổng trở ngắn mạch 3 pha và một pha là bằng nhau. Tổng trở thứ cấp CT là:
ZCT = RS +2. RL + ZR = 0,32+2+0,012 =2,332 (Ω)
-Kiểm tra điều kiện tránh bão hòa với dòng ngắn mạch lớn nhất: UK ≥2. IS.ZS
Trong đó:
(4. 5) IS là dòng điện ngắn mạch lớn nhất quy đổi về thứ cấp CT khi ngắn mạch tại thanh cái A với dòng ngắn mạch lớn nhất là dòng 3 pha tại điểm N1 (từ bảng 2.1) IN1(3)=15,3 kA.
Như vậy:
Từ đó, điện áp phía thứ cấp biến dòng điện trong trường hợp ngắn mạch cực đại là: US =2,332.95,63 = 223 (V) => chọn CT có
- Kiểm tra điều kiện bão hòa đối với dòng điện ở 20 lần dòng điện định mức thứ cấp CT: 20.5=100(A) chọn CT có UK ≥ 2.100.ZS=2.100.2,332 = 466,4 (V) thỏa mãn điều kiện tránh bão hòa. Chọn CT loại C800 có CTR = Uk= 872 V và tải định mức B-8 có ZB=8Ω, 3 bộ, cấp điện áp 220 kV. b) Phía 110 kV Chọn CT - Điện áp định mức : UđmCT ≥ Uđmlưới = 110 (kV) - Dòng điện định mức: IđmCT IlvmaxT1= 1,2 = (A) => Chọn CTR = ,có Rs= 0,002.160 = 0,32 (Ω) - Dựa vào Bảng 1.4 thì điện trở dây dẫn nối CT là RL=1(Ω)
- CT phía thứ cấp nối Y (trung tính nối tại phòng điều khiển).Tổng trở ngắn mạch 3 pha và một pha là bằng nhau. Tổng trở thứ cấp CT là:
ZCT = RS +2. RL + ZR = 0,32+2+0,012 =2,332 (Ω)
- Kiểm tra điều kiện tránh bão hòa với dòng ngắn mạch lớn nhất: UK ≥2. IS.ZS
Trong đó:
(4. 5) IS là dòng điện ngắn mạch lớn nhất quy đổi về thứ cấp CT khi ngắn mạch tại thanh cái A với dòng ngắn mạch lớn nhất là dòng 3 pha tại điểm N1 có IN1(3)=7,96 kA.
Như vậy:
Từ đó, điện áp phía thứ cấp biến dòng điện trong trường hợp ngắn mạch cực đại là: US = 2,332.49,75 = 116,02 (V) => chọn CT có
thỏa mãn điều kiện tránh bão hòa
-Kiểm tra điều kiện bão hòa đối với dòng điện ở 20 lần dòng điện định mức thứ cấp CT: 20.5=100(A) sao cho UK ≥ 2.100.ZS=2.100.2,332 =466,4 (V) thỏa mãn điều kiện tránh bão hòa. -Chọn CT loại C800 có CTR = , Uk= 872 V và tải định mức B-8 có ZB=8Ω, 3 bộ, cấp điện áp 110 kV. c) Phía 22 kV Chọn CT -Điện áp định mức : UđmCT ≥ Uđmlưới = 22 (kV)
-Dòng điện định mức: IđmCT 1,2.IlvmaxT1= 1,2. = (A) => Chọn CTR = ,có Rs= 0,002.800 = 1,6 (Ω)
Dựa vào Bảng 1.4 thì điện trở dây dẫn nối CT là RL=0,25(Ω) -Công suất rơ le 7UT613 ở dòng điện thứ cấp là 5A, có công suất:
Như vậy tổng trở rơle là:
-CT phía thứ cấp nối Y (trung tính nối tại phòng điều khiển).Tổng trở ngắn mạch 3 pha và một pha là bằng nhau. Tổng trở thứ cấp CT là:
ZCT = RS + RL + ZR = 1,6+0,5+0,012=2,112(Ω)
- Kiểm tra điều kiện tránh bão hòa với dòng ngắn mạch lớn nhất: UK ≥2. IS.ZS
Trong đó:
(4. 5) IS là dòng điện ngắn mạch lớn nhất quy đổi về thứ cấp CT khi ngắn mạch tại thanh cái A với dòng ngắn mạch lớn nhất là dòng 3 pha tại điểm N1 có IN1(3)=19,6 kA.
Như vậy:
Từ đó, điện áp phía thứ cấp biến dòng điện trong trường hợp ngắn mạch cực đại là:
US = 2,112.24,5 = 51,74 (V) => chọn CT có để thỏa mãn điều kiện tránh bão hòa.
- Kiểm tra điều kiện bão hòa đối với dòng điện ở 20 lần dòng điện định mức thứ cấp CT: 20.5=100(A) sao cho UK ≥ 2.100.ZS=2.100.2,112 = 422,4 (V) để thỏa mãn điều kiện tránh bão hòa.
- Chọn CT loại C400 có CTR = , Uk= 540 V và tải định mức B-4 có ZB=4Ω, 3 bộ, cấp điện áp 22 kV
4.4.2. Chọn và kiểm tra CT cho rơ le 7SJ600 kVa) Phía 220kV a) Phía 220kV
- Điện áp định mức : UđmCT ≥ Uđmlưới = 220 (kV)
- Dòng điện định mức: IđmCT 1,2IlvmaxT1= 1,2 = (A) => Chọn CTR = ,có Rs= 0,002.160 = 0,32 (Ω)
- Dựa vào Bảng 1.4 thì điện trở dây dẫn nối CT là RL=1(Ω)
- Công suất rơ le 7UT613 ở dòng điện thứ cấp là 5A, có công suất: Như vậy tổng trở rơle là:
- CT phía thứ cấp nối Y (trung tính nối tại phòng điều khiển).Tổng trở ngắn mạch 3 pha và một pha là bằng nhau. Tổng trở thứ cấp CT là:
ZCT = RS +2. RL + ZR = 0,32+2+0,008 =2,328 (Ω)
-Kiểm tra điều kiện tránh bão hòa với dòng ngắn mạch lớn nhất: UK ≥1,4. IS.ZS
Trong đó:
(4. 5) IS là dòng điện ngắn mạch lớn nhất quy đổi về thứ cấp CT khi ngắn mạch tại thanh cái A với dòng ngắn mạch lớn nhất là dòng 3 pha tại điểm N1 (từ bảng 2.1) IN1(3)=15,3 kA.
Như vậy:
Từ đó, điện áp phía thứ cấp biến dòng điện trong trường hợp ngắn mạch cực đại là:
US =2,328.95,63 = 222,63 (V) => chọn CT có
- Kiểm tra điều kiện bão hòa đối với dòng điện ở 20 lần dòng điện định mức thứ cấp CT: 20.5=100(A) chọn CT có UK ≥ 1,4.100.ZS=1,4.100.2,328 = 325,92 (V) thỏa mãn điều kiện tránh bão hòa.
3 bộ, cấp điện áp 220 kV.
d) Phía 110 kV
Chọn CT
- Điện áp định mức : UđmCT ≥ Uđmlưới = 110 (kV)
- Dòng điện định mức: IđmCT 1,2IlvmaxT1= 1,2 = (A) => Chọn CTR = ,có Rs= 0,002.160 = 0,32 (Ω)
- Dựa vào Bảng 1.4 thì điện trở dây dẫn nối CT là RL=1(Ω)
- Công suất rơ le 7UT613 ở dòng điện thứ cấp là 5A, có công suất: Như vậy tổng trở rơle là:
- CT phía thứ cấp nối Y (trung tính nối tại phòng điều khiển).Tổng trở ngắn mạch 3 pha và một pha là bằng nhau. Tổng trở thứ cấp CT là:
ZCT = RS +2. RL + ZR = 0,32+2+0,008 =2,328 (Ω)
-Kiểm tra điều kiện tránh bão hòa với dòng ngắn mạch lớn nhất: UK ≥1,4. IS.ZS
Trong đó:
(4. 5) IS là dòng điện ngắn mạch lớn nhất quy đổi về thứ cấp CT khi ngắn mạch tại thanh cái A với dòng ngắn mạch lớn nhất là dòng 3 pha tại điểm N1 (từ bảng 2.1) IN1(3)=7,96 kA.
Như vậy:
Từ đó, điện áp phía thứ cấp biến dòng điện trong trường hợp ngắn mạch cực đại là:
US =2,328.49,75 = 115,82 (V) => chọn CT có
- Kiểm tra điều kiện bão hòa đối với dòng điện ở 20 lần dòng điện định mức thứ cấp CT: 20.5=100(A) chọn CT có UK ≥ 1,4.100.ZS=1,4.100.2,328 = 333,48 (V) thỏa mãn điều
-Chọn CT loại C400 có CTR = ,Uk= 452 V và tải định mức B-4 có ZB=4Ω, 3 bộ, cấp điện áp 110 kV.
e) Phía 22 kV
Chọn CT
-Điện áp định mức : UđmCT ≥ Uđmlưới = 22 (kV)
-Dòng điện định mức: IđmCT 1,2IlvmaxT1= 1,2 =1,2 (A) Chọn CTR = ,có Rs= 0,002.800 = 1,6 (Ω)
- Dựa vào Bảng 1.4 thì điện trở dây dẫn nối CT là RL=0,25(Ω) - Công suất rơ le 7UT613 ở dòng điện thứ cấp là 5A, có công suất:
Như vậy tổng trở rơle là:
- CT phía thứ cấp nối Y (trung tính nối tại phòng điều khiển).Tổng trở ngắn mạch 3 pha và một pha là bằng nhau. Tổng trở thứ cấp CT là:
ZCT = RS +2. RL + ZR = 1,6+0,5+0,008 =2,108 (Ω)
-Kiểm tra điều kiện tránh bão hòa với dòng ngắn mạch lớn nhất: UK ≥1,4. IS.ZS
Trong đó:
(4. 5) IS là dòng điện ngắn mạch lớn nhất quy đổi về thứ cấp CT khi ngắn mạch tại thanh cái A với dòng ngắn mạch lớn nhất là dòng 3 pha tại điểm N1 (từ bảng 2.1) IN1(3)=19,6 kA.
Như vậy:
Từ đó, điện áp phía thứ cấp biến dòng điện trong trường hợp ngắn mạch cực đại là:
- Kiểm tra điều kiện bão hòa đối với dòng điện ở 20 lần dòng điện định mức thứ cấp CT: 20.5=100(A) chọn CT có UK ≥ 1,4.100.ZS=1,4.100.2,108 = 295,12 (V) thỏa mãn điều kiện tránh bão hòa.
-Chọn CT loại C200 có CTR = ,Uk= 330 V và tải định mức B-2 có ZB=2Ω,