7. BỐ CỤC LUẬN VĂN
2.4. Tìm hiểu rơle bảo vệ solệch máy biến áp T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ
2.4.3. Đặt tính làm việc của chức năng bảo vệ solệch của rơle Toshiba GRT
200
2.4.3.1. Bảo vệ so lệch dòng điện (DIF)
Chức năng so lệch cũng như tất cả các chức năng bảo vệ cho MBA đều được cung cấp tín hiệu dịng pha từ các cuộn dây của MBA và tính được dịng so lệch trên mỗi pha, phát hiện được sự cố pha-pha và pha-đất.
Trên thực tế, do sai số của máy biến dòng, đặc biệt do hiện tượng bão hòa của mạch từ, nên trong chế độ làm việc bình thường và khi có ngắn mạch ngồi, dịng điện phía thứ cấp của hai tổ máy biến dòng BI1 và BI2 sẽ khác nhau và:
ΔI = IT1 – IT2 = Ikcb
Dịng điện khơng cân bằng Ikcb trong một số trường hợp có thể có trị số rất lớn, đặc biệt khi có ngắn mạch ngồi, dịng sự cố qua các BI có thể làm cho chúng bị bão hịa.
Trong trường hợp đóng khơng tải MBA, phân tích sóng hài của dịng từ hóa ta thấy dịng từ hóa xung kích có một lượng rất lớn hài bậc 2 (khoảng 70%) và có thể đạt đến trị số cực đại đến khoảng 30% trị số của dòng điện sự cố. Nếu thành phần hài bậc hai trong dòng điện từ hóa được tách ra và đưa vào cho dòng dòng hãm của bảo vệ so lệch thì sẽ tránh được tác động nhầm khi MBA đóng khơng tải. Khi MBA bị quá kích thích khi có nhiễu động lớn trong lưới, rơle tự động hãm sóng hài bậc 5.
biến dịng liên quan. Các giá trị dịng điện ở phía sơ cấp máy biến áp (i1) bằng các giá trị dịng điện ở phía thứ cấp máy biến áp (-i2) trong điều kiện bình thường, dịng điện so lệch (id= i1 + i2) bằng 0. Dòng điện so lệch bao gồm các phần tử bảo vệ hoạt động cho dòng so lệch trên mỗi pha như: phần tử tách dòng pha (S1), phần tử hãm sóng hài bậc 2 (2F), phần tử hãm sóng hài bậc 5 (5F), phần tử hãm độ bão hòa máy biến dòng tăng cường (CTS) và phần tử chuyển tiếp quá dòng so lệch được thiết lập cao (S2). Chức năng bảo vệ so lệch có thể đưa tín hiệu cắt dựa trên tín hiệu hoạt động của các phần tử trên.
Đặc điểm từng phần tử:
a. Đặc tính S1
S1 được sử dụng để phát hiện tất cả các lỗi bên trong vùng bảo vệ cho máy biến áp như trong hình sau:
Hình 2.12. Đặc tính bảo vệ so lệch dịng điện
S1 là phần tử hạn chế có độ dốc kép có đặc điểm: độ dốc đầu tiên là một đặc tính hạn chế yếu (DIF-S1-I1) vùng dịng điện có tỷ lệ phần trăm xảy ra lỗi nhỏ, phần thứ hai là một đặc tính hạn chế mạnh (DIF-S1-I2) trong vùng dịng điện có tỷ lệ xảy ra lỗi lớn.
Theo hình 2.14 cho ta thấy DIF-S1-I1 và DIF-S1-I2 cùng với một dòng so lệch (Id) và dòng hạn chế (Ir): Id là tổng vectơ dòng của tất cả các pha đo được tại các máy biến dòng liên quan; Ir là tổng vơ hướng của tất cả dịng các pha. Sự cố bão hòa máy biến dịng có thể xảy ra trong trường hợp lỗi ngoài vùng bảo vệ nặng. Ngoài DIF-S1- I2, rơle cũng cung cấp chức năng hãm bão hào máy biến dòng tăng cường là biện pháp đối phó với tình trạng này.
Như trong hình 2.14, DIF-S1-I1 có đặc tính hạn chế yếu và do đó đảm bảo độ nhạy cảm với các lỗi cấp thấp.
DIF-S1-I2 có đặc tính hạn chế mạnh và do đó có xác suất cho hoạt động khơng chính xác có thể xảy ra trong DIF khi dòng sự cố bão hòa CT cao liên quan đến những lỗi ngoài vùng bảo vệ thấp hơn.
b. Đặc tính 2F và 5F
Dịng xâm nhập bao gồm một số thành phần sóng hài và xuất hiện trong các sự cố như: khởi động MBA sau khi đóng xung kích, ngắn mạch xảy ra rất gần vùng bảo vệ…Dịng vào có thể gây ra hoạt động khơng chính xác trong S1, điều này có thể được ngăn chặn bằng cách phát hiện các thành phần sóng hài có trong dịng điện xâm nhập.
2F có khả năng xác định sự xuất hiện của thành phần sóng hài bậc hai theo cài đặt độ nhạy được sử dụng để phát hiện dịng vào. Dịng từ hóa xuất hiện trong trường hợp khi một máy biến áp bị quá mức và điều này có thể gây ra hoạt động khơng chính xác của S1. 5F có khả năng xác định sự xuất hiện của thành phần sóng hài bậc năm. Thành phần sóng hài bậc năm có thể được sử dụng để phát hiện tốt hơn thành phần sóng hài bậc ba bởi vì một máy biến áp có cuộn dây Δ có thể loại bỏ thành phần sóng hài bậc ba.
c. Đặc tính Highset (S2)
S2 là bộ phận chuyển tiếp quá dòng so lệch được thiết lập cao, có khả năng bảo vệ một máy biến áp chống lại thiệt hại có thể gây ra bởi một lỗi nặng. Nó cung cấp bảo vệ tốc độ cao trong trường hợp xảy ra lỗi nặng bên trong vùng bảo vệ. S2
Phần tử S2 không bị hạn chế và không bị ảnh hưởng bởi khối 2F và 5F.
Hình 2.13. Đặc tính Highset S2
2.4.3.2. Bảo vệ so lệch thứ tự không (87N)
Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) là bảo vệ so lệch thứ tự không. Giả sử cuộn dây sơ cấp MBA được nối sao, điểm trung tính được nối đất. Khi có sự cố chạm đất ngồi vùng bảo vệ, thành phần dịng thứ tự khơng sẽ khép mạch thông qua nối đất trung tính. Phía cịn lại của MBA nối tam giác nên dịng thứ tự khơng chỉ chạy quẩn bên trong mà không đi qua các BI. Điều này gây nên dịng khơng cân bằng (dòng so lệch) trong rơ le. Kết quả là rơ le sẽ tác động sai.
Hình 2.14. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế
Nếu phía thứ cấp nối sao, như máy biến áp trong bộ mô phỏng, bộ lọc thành phần dịng thứ tự khơng cũng phải được sử dụng. Khi ngắn mạch chạm đất trong vùng phía nối sao, các thành phần I1, I2, I0 của dịng sự cố đi vào đất. Bên phía sơ cấp dịng I1, I2 tồn tại từ nguồn đến đi qua các biến dịng. Vì khơng có dịng điện qua các biến dịng phía thứ cấp MBA, nên rơ le tác động cắt.
Khi ngắn mạch chạm đất ngồi vùng ở phía nối sao, cả ba thành phần I1, I2, I0 đều đi qua biến dịng phía thứ cấp, nhưng chỉ thành phần I1, I2 qua biến dịng phía sơ cấp. Do đó tồn tại dịng khơng cân bằng tồn tại trong rơ le, kết quả là rơ le tác động sai nên. Để tránh rơ le tác động sai trong trường hợp này, cần phải lọc
dịng thứ tự khơng bên phía thứ cấp của MBA. Do phía thứ cấp MBA nối tam giác nên dịng thứ tự khơng được tự động loại bỏ.
Bằng việc tính tốn dịng điện thứ tự khơng tại mỗi cuộn dây đầu vào pha và cuộn trung tính nối đất trực tiếp hoặc qua điện trở, rơle sẽ so sánh giá trị Iod và Ires. Nếu điểm so sánh nằm trong vùng tác động, rơle sẽ tác động cắt máy cắt để bảo vệ MBA khỏi sự cố chạm đất trong nội bộ vùng bảo vệ.
Hình 2.15. Sơ đồ khối hoạt động REF
REF bao gồm REF-DIF và REF-DEF. REF-DIF là phần tử dựa trên cơ sở so lệch dịng điện, trong khi đó REF-DEF là phần tử dịng lỗi chạm đất. Phần tử REF-DEF bổ sung cho REF-DIF hoạt động trong vùng có dịng so lệch nhỏ. Đối với dòng sự cố
cao, khi CT bị bão hịa thì hoạt động của REF bị chặn bởi REF-DEF. Điều này do giới hạn tối đa của tính điều khiển.
Hình 2.16. Sơ đồ hoạt động của bảo vệ REF
Bảo vệ REF chỉ hoạt động trong vùng dòng chạm đất nhỏ. Đối với dòng so lệch lớn, bảo vệ DIF sẽ tác động. Tuy nhiên dòng thứ tự không sẽ bị lược bỏ trong sơ đồ DIF. DIF sẽ hoạt động cho dòng sự cố chạm đất lớn do dịng điện ngược chiều.
Hình 2.17. Đặc tính làm việc của REF-DIF
Như được thể hiện trên hình 2.19, phần tử REF-DIF có đặc tính kép: độ dốc thứ nhất (S1) là một đặc tính hạn chế yếu trong vùng dịng điện nhỏ, độ dốc thứ 2 (S2) là một đặc tính hạn chế mạnh trong vùng dòng điện lớn. Dòng so lệch (Id0) và dòng hạn chế (Ir0) xác định đặc tính kép.
Vùng hạn chế yếu S1 đảm bảo độ nhạy với các lỗi cấp thấp. Đặc tính hạn chế S2 nằm ở vùng dịng lớn.
Hình 2.18. Sơ đồ logic điều khiển REF-DIF
Đặc tính REF-DEF gồm một đặc tính định hướng và một đặc tính khơng định hướng.