Sử dụng cụng suất danh định (MVA) của mỏy biến ỏp như là một giỏ trị tham chiếu chung, bộ thay đổi TAP (dũng tham chiếu tớnh toỏn từ cỏc đại lượng đầu vào)
qui đổi toàn bộ cỏc dũng điện thứ cấp đi vào rơle từ 4 cuộn dõy thành cỏc giỏ trị pu (per unit), như vậy biến đổi cỏc giỏ trị ampere thành cỏc bộ số khụng thứ nguyờn TAP. Khỏi niệm “TAP” tham chiếu đến giỏ trị pu chung cho cả 4 cuộn dõy, trong khi “TAPn” tham chiếu đến giỏ trị ampere của cuộn dõy cụ thể, TAPmin và TAPmax tham chiếu đến giỏ trị min và max của 4 giỏ trị TAPn. Phương phỏp này đảm bảo rằng, khi đầy tải tổng của cỏc tớch cỏc dũng điện vào nhõn với TAP bằng 1,0 và tổng của tớch cỏc dũng điện ra nhõn với TAP bằng -1,0; với hướng tham chiếu đi vào cỏc cuộn dõy mỏy biến ỏp.
Bộ bự tổ đấu dõy MBA và BI hiệu chỉnh cỏc bộ 3 dũng điện pha về gúc pha và ảnh hưởng tương hỗ pha do kết nối cuộn dõy của BI và MBA gõy ra. Cỏc giỏ trị đặt từ W1CTC đến W4CTC xỏc định hiệu chỉnh toỏn học đối với 3 dũng điện pha một cỏch tương ứng cho cuộn dõy 1 đến cuộn dõy 4, CTC1, như hiệu chỉnh gúc pha và đại lượng thứ tự cho cuộn dõy 1.
I1W1C1, I2W1C1, và I3W1C1 là cỏc dũng điện bự pha A, pha B, pha C ở tần số cơ bản của cuộn dõy 1. Tương tự, I1W1C2, I2W1C2, và I3W1C2 là cỏc dũng điện bự hài bậc 2 cho cuộn dõy 1. Cỏc dũng điện bự dc, hài bậc bốn, và hài bậc năm sử dụng cỏc tờn tương ứng: I1 với bộ phận so lệch 87-1, I2 với 87-2, I3 với 87-3.
- Dũng điện so lệch: ISL IOP Ii . - Dũng điện hóm: IH IRT Ii . . 2 1 Hỡnh 2.19. Dũng điện so lệch và dũng điện hóm
* Bảo vệ so lệch thứ tự khụng
Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) cung cấp bảo vệ chống lại sự cố chạm đất trong cuộn dõy MBA.Bảo vệ chống chạm đất hạn chế là một phương phỏp cú độ nhạy cao phỏt hiện sự cố chạm đất trong cuộn dõy MBA đấu sao cú trung tớnh nối đất. Sử dụng một BI ở trung tớnh và 3 BI ở đường dõy của cỏc cuộn dõy MBA, bảo vệ REF chỉ cú thể phỏt hiện chạm đất trong cuộn dõy nối sao riờng rẽ. Cỏc BI ở đường đõy cũng phải nối sao để cho chức năng REF hoạt động so sỏnh dũng điện thứ tự khụng.Nếu cỏc BI đường đõy nối tam giỏc sẽ triệt tiờu thành phần thứ tự khụng, khử đi một trong cỏc giỏ trị cần thiết cho sự so sỏnh.
REF cài đặt trong SEL-387-6 sử dụng bộ phận cú hướng (32I), so sỏnh hướng của dũng điện hoạt động lấy từ cỏc BI đường dõy với dũng điện khụng cõn bằng thu được từ BI trung tớnh. Cài đặt ngưỡng dũng điện thứ tự khụng và dũng điện hóm thứ tự nghịch để giỏm sỏt việc cắt mạch.
Bộ phận cú hướng so sỏnh dũng điện khụng cõn bằng với dũng điện hoạt động và chỉ ra vị trớ sự cố trong vựng bảo vệ (forward/ internal) hoặc sự cố ngoài vựng bảo vệ (reverse/ external). Sự cố xuất hiện trong vựng bảo vệ nếu sự cố trong cỏc cuộn dõy được bảo vệ, nằm ở giữa cỏc BI đường dõy và BI trung tớnh.Rơle nhõn mỗi giỏ trị dũng điện với tỉ số biến dũng BI thớch hợp để biến đổi cỏc dũng điện đầu vào thành cỏc cường độ dũng điện thứ cấp, sau đú lấy tổng cỏc dũng điện của cỏc cuộn dõy MBA tự ngẫu.Cỏch đấu nối để lấy dũng IOP và IPOL phục vụ cho bảo vệ REF của MBA tự ngẫu được chỉ ra trong hỡnh 2.20.
Hỡnh 2.20. Bảo vệ REF cho MBA tự ngẫu
SEL-387-6 trang bị chức năng bảo vệ quỏ nhiệt dựa trờn tiờu chuẩn IEEE (Institute of Electrical and Electronics).Sử dụng chức năng này để điều khiển hoạt động hoặc đưa ra cảnh bỏo MBA bị quỏ nhiệt hoặc bị nguy hiểm làm lóo húa cỏch điện hoặc giảm tuổi thọ.
Chức năng quỏ nhiệt SEL-387-6 so sỏnh nhiệt độ của lớp dầu trờn cựng (top-oil)
TO
và nhiệt độ điểm núng cuộn dõy (winding hot-spot)H, nhiệt độ vượt qua ngưỡng cho phộp, rơle sẽ tỏc động. Nhiệt độ dầu trờn cựng là nhiệt độ tớnh toỏn cho dầu MBA, nhiệt độ điểm núng cuộn dõy là nhiệt độ điểm núng nhất tớnh toỏn trong cuộn dõy MBA. Chức năng quỏ nhiệt sử dụng nhiệt độ dầu và nhiệt độ cuộn dõy để tớnh toỏn hệ số tăng tốc lóo húa cỏch điện (FAA), hệ số giảm tuổi thọ hàng ngày và tổng tổn thất tuổi thọ.
Chức năng quỏ nhiệt tỏc động gửi tớn hiệu khi cỏc giỏ trị cho dưới đõy vượt quỏ giỏ trị giới hạn cho phộp:
- Nhiệt độ của lớp dầu trờn cựng - Nhiệt độ điểm nũng cuộn dõy - Hệ số tăng tốc lóo húa cỏch điện - Hệ số giảm tuổi thọ hàng ngày - Tổng tổn thất tuổi thọ
Chức năng quỏ nhiệt hoạt động ở 3 chế độ phụ thuộc sự cú mặt hay vắng mặt của cỏc đầu vào nhiệt độ được đo:
- Đo nhiệt độ mụi trường xung quanh và nhiệt độ dầu - Chỉ đo nhiệt độ mụi trường xung quanh
- Khụng đo nhiệt độ cỏc đầu vào
*. Bảo vệ quỏ dũng
SEL-387-6 trang bị nhiều phần tử quỏ dũng, tổng số 44 phần tử, 11 phần tử cho mỗi cuộn dõy. Cú 4 mức cho cỏc phần tử quỏ dũng pha cắt nhanh hoặc quỏ dũng pha cú thời gian, bảo vệ nguồn cấp một pha hoặc ba pha, bảo vệ sự cố mỏy cắt, lựa chọn pha quỏ dũng, bảo vệ dự phũng MBA. Hai mức của phần tử thứ tự nghịch và phần tử thứ tự khụng để bảo vệ chống lại điều kiện khụng cõn bằng và sự cố chạm đất. Mỗi pha, quỏ dũng cú thời gian và quỏ dũng thứ tự nghịch được dựng để bảo vệ dự phũng.
- Đối với quỏ dũng cú thời gian
Người sử dụng cú thể lựa chọn bảo vệ quỏ dũng cú đặc tớnh thời gian độc lập hoặc phụ thuộc.
Cỏc đặc tớnh thời gian phụ thuộc của bảo vệ quỏ dũng điện cú cỏc dạng sau (theo tiờu chuẩn IEC):
Độ dốc tiờu chuẩn (Standard Inverse)
TD M TP ). 1 14 , 0 ( 0,02 Rất dốc (Very Inverse) TD M TP ). 1 5 , 13 ( Cực dốc (Extremely Inverse) TD M TP ). 1 80 ( 2
Bảo vệ cú thời gian kộo dài (Long-time Inverse)
TD M TP ). 1 120 (
Bảo vệ cú thời gian ngắn (Short-time Inverse)
TD M TP ). 1 120 ( Trong đú: P
TDlà bội số thời gian tỏc động
M là bộ số đặt của dũng điện khởi động (dũng điện chạy qua rơle tớnh quy đổi về giỏ trị tương đối so với trị số đặt trờn rơle).
2.3.2 Rơ le bảo vệ quỏ dũng SEL-451
2.3.2.1 Giới thiệu tổng quan về rơle SEL-451
Rơle SEL-451 (Protection, Automation, and Bay control system) do hóng SEL sản xuất, tớch hợp nhiều chức năng như điều khiển, bảo vệ, và tự động húa hoàn toàn độc lập. Rơle SEL-451 bảo vệ cho lưới phõn phối, hư hỏng mỏy cắt, mỏy phỏt, kiểm tra đồng bộ.Đặc biệt với tập hợp đầy đủ cỏc thành phần chức năng bảo vệ quỏ dũng sử dụng trong lưới phõn phối.Với sự lựa chọn tốt nhất cho bảo vệ quỏ dũng cú hướng chạm đất, logic tối ưu cho việc xỏc định hướng ta cú thể kết hợp nhiều chức năng xỏc định hướng.Rơle SEL-451 cú cỏc chức năng cơ bản như hỡnh 2.22.
- Bảo vệ quỏ dũng cắt nhanh (50) - Bảo vệ quỏ dũng cú thời gian (51) - Bảo vệ điện ỏp thấp (27)
- Bảo vệ quỏ điện ỏp (59) - Bảo vệ tần số (81) - Tự động đúng lại (79)
- Bảo vệ quỏ dũng cú hướng (67)
- Bảo vệ chống hư hỏng mỏy cắt (50BF) - Kiểm tra đồng bộ (25)
- Ngoài ra nú cũn cú cỏc chức năng sau: - Xỏc định vị trớ sự cố
- Kiểm tra điện ỏp khi đúng lại - Quỏ dũng thứ tự nghịch (46) - Ghi chộp sự cố tuần tự (SER) - Theo dừi tỡnh trạng mỏy cắt
Hỡnh 2.22. Chức năng của rơle SEL-451
2.3.2.2 Giới thiệu về rơle SEL- 451-5 2.3.2.2.1 Tổng quỏt chung 2.3.2.2.1 Tổng quỏt chung
Thuộc họ SEL-451, SEL-451-5 tớch hợp điều khiển ngăn lộ cho cỏc mỏy cắt và cắt bộ chuyển mạch hoàn toàn tự động.
- Bảo vệ: bảo vệ cho lưới phõn phối với đặc tớnh quỏ dũng cắt nhanh và quỏ dũng cú thời gian với “SELogic control equations” . Với sự lựa chọn tốt nhất cho bảo vệ quỏ dũng cú hướng chạm đất, logic tối ưu cho việc xỏc định hướng, điều khiển bảo vệ tổng hợp cho hai mỏy cắt trờn một rơle.
- Tự động húa: cú những ưu điểm của đặc tớnh tự động húa tiờn tiến, gồm 32 chương trỡnh cho việc điều khiển tại chỗ, điều khiển từ xa, khúa bảo vệ và khúa tự động. Sử dụng giao thức tuần tự hoặc Ethernet để tăng hiệu quả cho việc gửi cỏc thụng tin quan trọng bao gồm đo lường, bảo vệ và điều khiển trạng thỏi vào ra I/O, ghi chộp sự kiện liờn tiếp (SER), giỏm sỏt mỏy cắt và đồng bộ húa thời gian.
Giao thức kết nối Ethrnet (IEC 61850, DNP3 LAN…)
Giao thức kết nối tuần tự (cỏc điều khiển SEL ASCII, DNP3, IEEE C37.118…)
- Điều khiển ngăn lộ: SEL-451-5 trang bị chức năng điều khiển ngăn lộ hiển trị trạng thỏi và điều khiển cho nhiều bộ ngắt điện (lờn tới 10 bộ). Rơle cú thể điều khiển cho 2 mỏy cắt và hiển thị trạng thỏi 3 mỏy cắt.
- Dũng điện định mức: 1A hoặc 5A (cú thể lựa chọn) - Điện ỏp định mức: 125/250V DC hoặc 120/230V AC - Tần số danh định: 50/60Hz Dũng điện vào mạch thứ cấp: - Dải dũng điện định mức: Danh định 1A: 0,1-18,2 A Danh định 5A: 0,5-91 A
- Dũng quỏ nhiệt lõu dài định mức: Danh định 1A: 3 A
Danh định 5A: 15 A
- Dũng quỏ nhiệt định mức trong 1 giõy: Danh định 1A: 100 A
Danh định 5A: 500 A
- Dũng điện bóo hũa định mức: Danh định 1A: 20 A
Danh định 5A: 100 A - Cụng suất định mức Danh định 1A: 0,1 VA Danh định 5A: 0,5 VA - Thứ tự pha: ABC, ACB Điện ỏp vào xoay chiều
- Điện ỏp hoạt động: 40-240V - Dải điện ỏp định mức: 0-300V - Điện ỏp cỏch nhiệt định mức: 300V - Điện ỏp kiểm tra: 2500V
- Thứ tự pha: ABC, ACB Nguồn cấp
125/250V DC hoặc 120/230V AC
Dải điện ỏp một chiều: 85-300V DC
45/125V DC hoặc 120V AC
Cụng suất một chiều: <35W
Dải diện ỏp xoay chiều: 85-264V AC Cụng suất xoay chiều: <180 VA
Cụng suất một chiều: <35W
Dải điện ỏp xoay chiều: 85-140V AC Cụng suất xoay chiều: <170 VA Nhiệt độ hoạt động
Khụng cú giao thức Ethernet: -400C đến 850C (-400F đến 1850F) Cú giao thức Ethernet: -400C đến 750C (-400F đến 1580F)
Dung lượng cắt (10000 lần thao tỏc)
48 V 10 A L/R= 40 ms 125 V 10 A L/R= 40 ms 250 V 10 A L/R= 20 ms Cổng kết nối EIA-232 Tốc độ dữ liệu tuần tự: 300-57600 bps
SEL-451-5 cú 2 nỳt ấn, 1 nỳt ấn cho việc đúng mỏy cắt và một nỳt ấn cho việc cắt mỏy cắt.
2.3.2.2.3 Nguyờn lý hoạt động của SEL-451-5
a. Bảo vệ quỏ dũng
- Quỏ dũng cắt nhanh
Rơ le SEL-451-5 trang bị bộ phận quỏ dũng cắt nhanh 50 cho cỏc pha (P), quỏ dũng cắt nhanh thứ tự khụng 50N, (G, tổng cỏc vector IA, IB, IC) và quỏ dũng thứ tự nghịch (Q). Cú 4 mức quỏ dũng cắt nhanh 50P1-50P4, 50G1-50G4, 50Q1-50Q4.
Trong đú:
50Pn (n=1-4) là quỏ dũng pha cắt nhanh mức 1-4
50Gn, 50Qn là quỏ dũng cắt nhanh thứ tự khụng và thứ tự nghịch mức n Dải dũng điện hoạt động của chức năng 50 trong khoảng (0,0220).INOM Với INOM=1A hoặc 5A, tựy thuộc vào dũng điện danh định đầu vào.
Cài đặt khởi động E50P, E50Q, E50G để điều khiển số lượng chức năng quỏ dũng cắt nhanh làm việc.
Người sử dụng cú thể lựa chọn bảo vệ quỏ dũng cú đặc tớnh thời gian độc lập hoặc phụ thuộc.Cỏc đặc tớnh thời gian phụ thuộc của bảo vệ quỏ dũng điện cú cỏc dạng sau (theo tiờu chuẩn IEC):
Độ dốc tiờu chuẩn TD M TP ). 1 14 , 0 ( 0,02
Hỡnh 2.23. Đặc tớnh độ dốc tiờu chẩn (Standard Inverse)
b. Bảo vệ quỏ dũng cú hướng
Rơ le SEL-451-5 trang bị chức năng bảo vệ quỏ dũng cú hướng để tăng độ tin cậy và độ nhạy. Sử dụng chức năng quỏ dũng cú hướng thứ tự nghịch và thứ tự khụng để phỏt hiện cỏc sự cố điện trở cao khi sử dụng kờnh thụng tin trong sơ đồ cắt.
Quỏ dũng thứ tự khụng được điều khiển hướng bởi 3 phần tử định hướng hoạt động cựng nhau:
- Phần tử định hướng điện ỏp khụng cõn bằng thứ tự nghịch - Phần tử định hướng điện ỏp khụng cõn bằng thứ tự khụng - Phần tử định hướng dũng điện khụng cõn bằng thứ tự khụng Cỏc mức quỏ dũng cú hướng dựng trong SEL-451-5:
67Pn (n=1-4) là quỏ dũng pha cú hướng mức 1-4
67Gn, 67Qn là quỏ dũng cú hướng thứ tự khụng và thứ tự nghịch mức n 67PnT là quỏ dũng pha cú hướng thời gian độc lập mức n
67GnT, 67QnT là quỏ dũng cú hướng thứ tự khụng và thứ tự nghịch thời gian độc lập, mức n (n=1-4).
c. Bảo vệ chống hư hỏng mỏy cắt
Rơle SEL-451-5 trang bị chức năng bảo vệ chống hư hỏng mỏy cắt, dũng điện cú thể điều khiển riờng rẽ cho hai mỏy cắt (mỏy cắt 1 và mỏy cắt 2).Logic chống hư hỏng để cắt dũng điện sự cố là ứng dụng cơ bản để bảo vệ chống hư hỏng mỏy cắt.Logic này được mụ tả như hỡnh 2.24.
Hỡnh 2.24. Logic hư hỏng mỏy cắt điện để cắt dũng điện sự cố
Khi quỏ dũng pha cắt nhanh của pha A, mỏy cắt 1 xỏc nhận (50FA1) cho phộp Relay Word bit BFI3P1 của chức năng chống hư hỏng mỏy cắt 1 khởi động, timer BFPU1 của mỏy cắt 1 bắt đầu đếm thời gian (tạo trễ). Timer BFPU1 tiếp tục đếm nếu vẫn cũn tồn tại tớn hiệu cắt và dũng sự cố. Nếu mỏy cắt từ chối lệnh cắt (mỏy cắt bị hỏng), BFPU1 đạt tới ngưỡng tỏc động và phỏt tớn hiệu (FBF1) đi cắt mỏy cắt
cú liờn quan để loại trừ sự cố.Nếu mỏy cắt cắt sự cố thành cụng khi timer chưa đếm đến giỏ trị giới hạn, FBF1 sẽ khụng tỏc động.
d. Bảo vệ điện ỏp cao 59 và điện ỏp thấp 27
Rơ le SEL-451-5 trang bị 6 phần tử bảo vệ điện ỏp cao và 6 phần tử bảo vệ điện ỏp thấp.Mỗi phần tử cú 2 mức bảo vệ.Riờng chỉ cú mức 1 là cú bộ đếm, nếu muốn tạo độ trễ cho phần tử mức 2 thỡ phải cần một timer để tạo trễ đầu ra. Cỏc giỏ trị điện ỏp cú thể là:
- Điện ỏp pha-đất (pha A, B,C đối với đất)
- Điện ỏp pha-pha (pha A với pha B, pha B với pha C, pha C với pha A) - Điện ỏp thứ tự thuận
Riờng chức năng 59 cũn cú thể dựng điện ỏp thứ tự khụng và điện ỏp thứ tự nghịch.
e. Bảo vệ tần số 81
Sử dụng chức năng bảo vệ tần số để bảo hệ cho hệ thống khi tần số biến đổi và vượt qua giỏ trị cho phộp.Bảo vệ tần số của SEL-451-5 cú thể hoạt động riờng rẽ với chức năng bảo vệ tần số thấp hoặc tần số cao phụ thuộc vào ngưỡng khởi động cài đặt. Nếu ngưỡng khởi động 81 cài đặt nhỏ hơn tần số danh định của hệ thống, bảo vệ sẽ hoạt động với chức năng bảo vệ tần số thấp, gửi tớn hiệu cắt mạch khi tần số nhỏ hơn giỏ trị cài đặt. Nếu ngưỡng khởi động 81 cài đặt lớn hơn tần số danh định của hệ thống, bảo vệ sẽ hoạt động với chức năng bảo vệ tần số cao, gửi tớn hiệu cắt mạch khi tần số vượt qua giỏ trị cài đặt. SEL-451-5 cú 6 phần tử bảo vệ tần số,