3.4.2.1. Nguyên tắc hãm dòng
Để tăng độ nhạy của bảo vệ so lệch dọc thường sử dụng loại bảo vệ dựa trên nguyên lý hãm dòng. Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ so lệch dọc có hãm được giới thiệu trên hình 3.12.
Dựa trên sơ đồ nguyên lý của bảo vệ có hãm khi ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ (Hình 3.12a), dịng ngắn mạch sẽ chạy qua cuộn hãm (Wh) của rơle so lệch, dịng khơng cân bằng (Ikcb) sẽ qua cuộn làm việc (Wlv), sức từ động của cuộn làm việc có hướng làm rơle tác động, còn sức từ động của cuộn hãm ngăn cản sự tác động của rơle khi có ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ.
84 200 400 600 600 400 200 A Fl.v Fh 0 1 2
Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc có hãm
Để đảm bảo cho rơle khơng tác động khi có ngắn mạch ngồi, số vịng dây của cuộn hãm được xác định theo biểu thức:
Wh tg . I W . I . k max . n lv kcb at (3.44) Trong đó: kat = 1,5 - hệ số tin cậy kể tới sai số của rơle và dự trữ cần thiết;
Ikcb - dịng khơng cân bằng;
Wlv - số vịng dây tính tốn của cuộn làm việc ở phía có đấu cuộn hãm ; In.max - dịng ngắn mạch chu kỳ ngồi vùng bảo vệ quy đổi về phía máy biến áp có đấu cuộn hãm;
tg - góc nghiêng của đường tiếp tuyến kẻ từ gốc toạ độ với đường đặc tính hãm của rơle ứng với điều kiện hãm tối thiểu (đối với rơle Д3T - 11, tg = Flv/Fh
=0,87 - đường 2 hình 3.13).
85
Đặc tính hãm của rơle được xây dựng dựa trên quan hệ giữa dòng làm việc (Ilv) và dòng hãm (Ih) tương ứng với điều kiện hãm cực đại (đường 1) và hãm cực tiểu (đường 2) (Hình 3.13).
Vùng nằm dưới đường 2 là vùng rơle không hoạt động, còn vùng nằm trên đường 1 là vùng tác động chắc chắn. Để đảm bảo cho bảo vệ hoạt động tin cậy khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ thì các giá trị Flv và Fh cần có toạ độ nằm cao hơn 10% so với đường đặc tính 1.
Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (Hình 3.12b), dòng chạy qua cả cuộn làm việc và cuộn hãm (Ilv= Ih). Việc chọn số vòng dây của cuộn làm việc và cuộn hãm cần đảm bảo cho Wlv > Wh ( Flv > Fh ) để cho rơle tác động chắc chắn.
3.4.2.2. Chọn vị trí đấu cuộn hãm
Bảo vệ so lệch dọc máy biến áp có nguồn cung cấp từ một phía có một cuộn hãm, khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ có thể xảy ra khả năng cuộn hãm mất tác dụng. Để ngăn ngừa khả năng đó có thể xảy ra, cuộn hãm thường được đấu vào nhánh đối diện với nhánh thuộc phía nguồn cung cấp (đối với máy biến áp hai cuộn dây).
Đối với máy biến áp ba cuộn dây có nguồn cung cấp từ một phía, vị trí đấu của cuộn hãm thường được chọn để thoả mãn điều kiện sau đây:
Icđ = kat.Iđb = 1,5 Iđb (3.45) Với mục đích đó, cuộn hãm thường được đấu vào phía nhánh có dịng ngắn mạch ngồi lớn hơn (phía có điện trở cuộn dây biến áp bằng khoảng 0). Để tránh khỏi dịng khơng cân bằng khi có ngắn mạch ngồi ở phía khác, địi hỏi phải tăng Icđ lớn hơn so với 1,5Iđb, nên đấu cuộn hãm của rơle hãm dòng vào nhánh tổng dịng của các phía được cung cấp (nhưng khơng phải phía nguồn). Khơng nên đấu cuộn hãm vào nhánh của phía nguồn cung cấp vì khi dịng ngắn mạch đủ lớn và tỷ số Wh/Wlv 0,4 có thể làm giảm đáng kể bội số dịng trong cơ cấu thực hiện và do đó rơle có thể từ chối tác động.
Việc tính tốn số vịng dây của các cuộn cịn lại được tính tốn tương tự như đối với rơle bão hoà từ nhanh.
86
Máy biến áp ba cuộn dây 110/6/6 có đặc điểm là dịng ngắn mạch bên phía hạ áp khơng lớn và sai lệch giữa dòng ngắn mạch cực đại (In.max) và dịng ngắn mạch cực tiểu In.min là đáng kể. Tính tốn chỉnh định bảo vệ so lêch dọc theo điều kiện để tránh dịng khơng cân bằng do dịng từ hoá nhảy vọt gây ra (Icđ = 1,3 1,5 Iđb), có thể dẫn đến làm cho độ nhạy khơng đảm bảo. Khi đó cần phải lắp đặt bảo vệ nhạy hơn với thời gian duy trì 0,5 ÷1s. Dịng chỉnh định của bảo vệ bằng dòng định mức của máy biến áp:
Icđ = Iđb (3.46) Đối với máy biến áp có hai cuộn hạ áp cung cấp cho các động cơ có cơng suất lớn, dòng tự khởi động của động cơ ở cả hai phía thanh cái hạ áp có thể lớn hơn dịng ngắn mạch trên thanh cái hạ áp. Khi đó cần thay dịng ngắn mạch bằng dịng tự khởi động vào các cơng thức tính ở trên.
Sơ đồ nguyên lý của rơle bảo vệ so lệch dọc được giới thiệu trên hình 3.14. Các đặc tính kỹ thuật chủ yếu của rơle bảo vệ so lệch dọc Д3T- 11.
Rơle có một cuộn hãm
Khi sử dụng rơle để bảo vệ máy biến áp ba cuộn dây, cho phép điều chỉnh dịng tác động nhảy cấp ở phía có dịng lớn hơn (cuộn làm việc) từ 2,87 đến 12,5A.
Khi sử dụng rơle để bảo vệ máy biến áp hai cuộn dây, dịng tác động có thể điều chỉnh ở giới hạn 1,45 12,5A.
Hình 3.14. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc có cuộn hãm Д3T- 11
PTR R 2 10 11 1 42 1 3 5 7 9 11131824 8 16 24 32 12 20 28 9 8 282114 7 0 1 4 41 6 0 1 2 3 4 5 6 3 2 5 PT 7 0 1 2 3 4 5 6 28 21 14 7 0 3 2 1 0
87
Dòng điện lâu dài lớn nhất cho phép chạy trong các cuộn dây làm việc, cuộn cân bằng (so sánh) và cuộn hãm ở chế độ bình thường là 10A; điện trở cuộn làm việc và các cuộn cân bằng đo bằng dịng một chiều khơng lớn hơn 0,1 .
Bảng 3.2. Thông số kỹ thuật của rơle Д3T- 11 Tên gọi Cuộn dây Số vòng (vòng) Cỡ dây (mm)
Biến dòng bão hoà từ trung gian Làm việc Wlv = 35 CД 1,81 Cân bằng 1, 2 Wcb1 = Wcb2 = 34 CД 1,81 Hãm Wh = 200 ЭД - 2- 0,8 Thứ cấp WT = 24 CД 1,81 Bộ phận thừa hành 2xWcđ = 2x750 ЭB- 2- 0,2 Điện trở,R ЭB- 2 . 20 Tiết diện trụ sắt cạnh S = 1,25 cm2 3.5. Bài tập
Bài tập 1: Tính tốn bảo vệ so lệch dọc cho máy biến áp TДH-10000/110 có cơng
suất định mức Sđm= 10000 kVA; điện áp định mức là 115/22 kV; máy có bộ phận tự động điều chỉnh điện áp với Uđc = 10%. Dòng điện ngắn mạch 3 pha tại thanh cái phía thứ cấp là IN(3)= 2,14 kA; tổ nối của máy biến áp là Y/. Hệ số an toàn Kat= 1,2.
Ghi chú: Bảng thông số kỹ thuật của máy biến dòng loại 4MA76 do hãng SIEMENS chế tạo IS( A) 10 0 20 0 40 0 80 0 10 00 15 00 IT( A) 5 5 5 5 5 5
Bài tập 2: Hãy tính tốn bảo vệ so lệch dọc cho thanh cái 35 kV. Biết dịng ngắn
mạch ba pha ngay phía sau thanh cái IN(3) 1,02kA, dòng điện làm việc cực đại qua thanh cái là IlvMax= 258 A, hệ số an tồn Kat= 1,25.
88
Bài tập 3: Tính tốn bảo vệ so lệch cho máy phát có cơng suất định mức SF= 40 MVA, điện áp định mức là 10,5 kV, suất điện động trong hệ tương đối là E*= 1,05 điện trở siêu quá độ dọc trục ,,
d
x =0,125.59
Câu hỏi ôn tập chương 3 Câu 1: Hãy trình bày nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch dọc? Câu 2: Hãy trình bày nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch ngang? Câu 3: Hãy trình bày phương pháp tính tốn đối với bảo vệ so lệch ?