2.3.2 .Chức năng của rơle MICOM P122C
2.6. Giới thiệu họ rơle kỹ thuật số MICOM P63X của hóng ALSTOM
2.6.4. Chức năng bảo vệ so lệch
Rơle số P63X đƣợc thiết kế để bảo vệ mỏy biến ỏp 2 và 3 cuộn dõy, mỏy phỏt điện và động cơ điện. Với ứng dụng để bảo vệ so lệch mỏy biến ỏp trƣớc khi đƣa vào so sỏnh phải qua cỏc bƣớc sau.
2.6.4.1. Cõn bằng sai lệch về biờn độ.
Để đảm bảo đƣợc sự cõn bằng về biờn độ, cỏc đại lƣợng tớnh toỏn cần đƣợc qui về cựng một hệ đơn vị cơ sở. Với mỏy biến ỏp 2 cuộn dõy cụng suất cơ sở là cụng suất của mỏy biến ỏp, cũn với mỏy biến ỏp cú từ 3 cuộn dõy trở lờn thỡ cụng suất cơ sở là cụng suất danh định của cuộn dõy cú cụng suất lớn nhất. Điện ỏp cơ sở là điện ỏp danh định của cuộn sơ cấp mỏy biến ỏp, khi đú dũng cơ sở của mỗi cuộn dõy đƣợc tớnh bằng cụng thức: i , nom ref i , ref U 3 S I Trong đú:
Sref - cụng suất cơ sở.
Unom,i - điện ỏp danh định của cuộn dõy thứ i mỏy biến ỏp. Từ đõy tớnh đƣợc hệ số cõn bằng sai lệch về biờn độ:
i , ref i , nom i , am I I K Trong đú:
Dũng điện cơ sở của từng cuộn dõy và hệ số cõn bằng sai lệch về biờn độ sẽ đƣợc rơle tự tớnh toỏn và hiển thị trong rơle. Hệ số cõn bằng này phải thoả món cỏc điều kiện sau:
7 , 0 ; 3 ; 5 ,, , , max , , , amilower lower i am i am i am K K K K 2.6.4.2. Cõn bằng pha.
Do cú sự lệch pha của dũng điện và điện ỏp cỏc phớa của cuộn dõy mỏy biến ỏp nờn trƣớc khi đƣa vào để tớnh toỏn so lệch rơle phải cõn bằng sự lệch pha của dũng điện. Dựa vào cỏc tham số của đối tƣợng đƣợc bảo vệ đó khai bỏo trong rơle mà rơle sẽ tớnh toỏn với hệ số cõn bằng thớch hợp.
2.6.4.3. Phối hợp cỏc đại lượng đầu vào.
Mỗi khi nhúm vộctơ dũng đƣợc nhập vào, thiết bị bảo vệ tự tớnh toỏn và so sỏnh dũng điện theo cụng thức đó định trƣớc. Việc chuyển đổi dũng điện đƣợc thực hiện bằng cỏc ma trận hệ số, lập trỡnh đƣợc. Ma trận này mụ phỏng sự khỏc nhau của dũng điện trong cỏc cuộn dõy của mỏy biến ỏp. Bảo vệ cú thể nhận biết đƣợc tất cả cỏc nhúm vộctơ (kể cả thay đổi gúc pha).
Dạng tổng quỏt của cỏc cụng thức: [Im] = k.[K].[In] Trong đú:
K - hệ số.
[Im]- ma trận dũng điện đó đƣợc biến đổi ( IA, IB, IC). [K] - ma trận hệ số phụ thuộc vào tổ nối dõy mỏy biến ỏp. [In] - ma trận cột dũng điện pha ( IL1, IL2, IL3).
2.6.4.4. So sỏnh cỏc đại lượng đo lường và cỏc 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 lƣợng cần thiết cho bảo vệ so lệch đƣợc tớnh toỏn từ dũng trong cỏc pha IA, IB và IC, bộ vi xử lớ sẽ so sỏnh về mặt trị số theo cỏc cụng thức sau: Dũng điện so lệch: Id I1I2 I3 Dũng điện hóm: ( ) 2 1 3 2 1 I I I IR
Trong đú: İ1, İ2, İ3 lần lƣợt là dũng điện chạy qua cỏc bảo vệ BI1, BI2, BI3 đặt ở cỏc phớa cao, trung và hạ của mỏy biến ỏp.
Đặc tớnh vựng tỏc động cú 2 điểm gập: điểm gập đầu tiờn phụ thuộc vào trị số chỉnh định bảo vệ so lệch ngƣỡng thấp DIFF: Idiff>; điểm gập thứ hai đƣợc xỏc định
bằng hệ số chỉnh định dũng điện hóm DIFF: IR, m2 Phƣơng trỡnh đặc tớnh cho 3 dải so lệch:
Phƣơng trỡnh đặc tớnh cho dải: 0 ≤ IR ≤ 0,5Idiff ; Id = Idiff> Phƣơng trỡnh đặc tớnh cho dải: 0,5Idiff> < IR ≤ IR,m2 Id = m1IR + Idiff> x(1 - 0,5m1)
Phƣơng trỡnh đặc tớnh cho dải: IR,m2 < IR Id = m2IR + Idiff>x(1 - 0,5m1) + 4(m1 – m2) Trong đú:
m1 - hệ số gúc của đặc tớnh trong dải 0,5Idiff> < IR ≤ IR,m2 m2 - hệ số gúc của đặc tớnh trong dải IR,m2 < IR
Ngƣỡng điều chỉnh xỏc định DIFF: Idiff> xỏc định theo dũng qua mỏy biến ỏp trong chế độ làm việc bỡnh thƣờng nhằm trỏnh tỏc động nhầm do dũng khụng cõn bằng sinh ra bởi sai số của thiết bị đo lƣờng.
Trờn ngƣỡng điều chỉnh DIFF: Idiff>> rơle sẽ tỏc động khụng cần tớnh toỏn đến hóm hài bậc cao.
Trờn ngƣỡng điều chỉnh DIFF: Idiff>>> dũng hóm và bộ phỏt hiện bóo hồ khụng cũn đƣợc tớnh đến, lỳc đú rơle sẽ tỏc động mà khụng cần quan tõm đến biến hóm và bộ phỏt hiện bóo hồ.
2.6.4.5. Hóm bổ sung phản ứng theo thành phần súng hài bậc hai (2f0).
Khi đúng mỏy biến ỏp khụng tải hay cắt dũng điện ngắn mạch ngoài sẽ xuất hiện dũng điện chạy qua mạch từ mỏy biến ỏp đƣợc gọi là dũng điện từ hoỏ. Dũng điện này cú thể cú giỏ trị lớn gấp nhiều lần dũng điện danh định của mỏy biến ỏp.
Trƣờng hợp xấu nhất (tƣơng ứng với dũng từ hoỏ lớn nhất) sẽ xảy ra khi đúng mỏy cắt điện vào thời điểm điện ỏp nguồn cú giỏ trị tức thời qua điểm 0.
Hỡnh 2.21. Sơ đồ đặc tớnh tỏc động bảo vệ so lệch họ rơle P63X
Khi quỏ trỡnh quỏ độ chấm dứt, dũng điện từ hoỏ trở lại trị số xỏc lập chừng vài phần trăm dũng điện danh định.
Vỡ dũng điện từ hoỏ chỉ chạy phớa cuộn dõy mỏy biến ỏp nối với nguồn và biến ỏp đang ở chế độ khụng tải, nờn dũng điện ở cuộn dõy bờn kia bằng khụng. Bảo vệ so lệch mỏy biến ỏp trong trƣờng hợp này cú thể cảm nhận việc đúng mỏy biến ỏp khụng tải nhƣ khi cú ngắn mạch bờn trong mỏy biến ỏp, với nguồn cung cấp từ một phớa và nếu khụng cú giải phỏp ngăn chặn bảo vệ, bảo vệ cú thể tỏc động nhầm cắt mỏy biến ỏp.
Để phõn biệt trƣờng hợp đúng mỏy biến ỏp khụng tải với trƣờng hợp ngắn mạch trong mỏy biến ỏp, ngƣời ta căn cứ vào tớnh chất của dũng điện từ hoỏ xung kớch và dũng điện ngắn mạch trong mỏy biến ỏp.
Phõn tớch thành phần súng hài của hai dũng điện này cho thấy, dũng điện từ hoỏ xung kớch cú chứa một phõn lƣợng rất lớn hài bậc hai (khoảng 70% so với hài cơ sở) và cú thể đạt tới giỏ trị cực đại đến khoảng 30% trị số dũng điện sự cố. Nếu thành phần hài bậc hai trong dũng điện từ hoỏ đƣợc tỏch ra và đƣa vào tăng cƣờng cho dũng điện hóm của bảo vệ so lệch thỡ sẽ ngăn chặn đƣợc tỏc động nhầm khi
đúng mỏy biến ỏp khụng tải.
Rơle P63X đƣợc trang bị bộ lọc dũng điện so lệch và xỏc định đƣợc thành phần súng hài cơ bản và thành phần súng hài bậc hai. Khi tỉ lệ giữa súng hài bậc hai và súng hài cơ bản I(2f0)/I(f0) vƣợt quỏ một giỏ trị đặt trƣớc ở một trong 3 pha thỡ
tớn hiệu khoỏ tỏc động đƣợc thực hiện theo một trong 2 cỏch sau: - Khoỏ cả 3 pha.
- Chọn lọc cho một pha.Tớn hiệu tỏc động sẽ khụng bị khoỏ nếu dũng so lệch vƣợt quỏ ngƣỡng Idiff >>.
2.6.4.6. Bộ phỏt hiện bóo hồ.
Khi xảy ra ngắn mạch ngoài vựng bảo vệ, ở thời điểm ban đầu, dũng ngắn mạch lớn làm cho BI bị bóo hồ dẫn đến dũng điện khụng cõn bằng chạy qua bảo vệ lớn, cú thể cao hơn ngƣỡng tỏc động, làm cho bảo vệ tỏc động nhầm. Để loại trừ hiện tƣợng tỏc động nhầm này rơle số P63X đƣợc trang bị bộ phỏt hiện hiện tƣợng bóo hồ.
Mỗi khi dũng hóm vƣợt qua giỏ trị khụng, bộ phỏt hiện bóo hồ sẽ giỏm sỏt sự biến thiờn của dũng so lệch trong một khoảng thời gian. Với sự cố trong vựng bảo vệ, dũng điện so lệch xuất hiện sau khi qua khụng cựng với dũng hóm. Trong trƣờng hợp dũng điện lớn chạy qua gõy nờn bóo hồ BI dũng so lệch sẽ khụng xuất hiện cho tới khi hiện tƣợng bóo hồ của BI xảy ra. Vỡ vậy, một tớn hiệu khoỏ đƣợc gửi đi dựa trờn độ lớn của dũng so lệch đƣợc so sỏnh với dũng hóm. Do đú việc tăng tớnh ổn định của bảo vệ đƣợc đảm bảo.
2.6.4.7. Hóm quỏ từ thụng.
Khi mỏy biến ỏp truyền tải cụng suất phản khỏng gõy hiện tƣợng quỏ điện ỏp gõy nờn quỏ kớch từ xảy ra trong mỏy biến ỏp. Nếu quỏ trỡnh này khụng ổn định thỡ bảo vệ so lệch sẽ tỏc động nhầm. Thực tế phõn tớch cho thấy khi xuất hiện quỏ kớch từ mỏy biến ỏp thành phần dũng điện chủ yếu là súng hài bậc 5 (5f0). Vỡ vậy, rơle sẽ dựa vào hiện tƣợng này để dựng cho mục đớch ổn định. Rơle P63X sẽ lọc dũng điện so lệch và xỏc định cỏc thành phần súng hài cơ bản I(f0) và hài bậc 5 I(5f0). Nếu tỉ lệ I(5f0)/I(f0) tăng vƣợt quỏ giỏ trị đặt trƣớc thỡ bảo vệ tỏc động. Nếu dũng hóm nhỏ hơn 4Iref tớn hiệu cắt pha bị sự cố sẽ bị khoỏ một cỏch cú chọn lọc.