Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của Recloser Cooper
Điện áp định mức
Điện áp lớn nhất
Định mức xung cơ bản (BIL) Giới hạn nhiễu vơ tuyến (µV)
Mức cách điện khô ở tần số công nghiệp Mức cách điện ướt ở tần số công nghiệp
38,8 kV 170,0 kV 100@ 23,0 kV 70 kV 60 kV Dòng điện định mức Dòng liên tục định mức Dòng ngắn mạch đối xứng Dịng đóng ngắn mạch đỉnh, khơng đối xứng Dịng đóng ngắn mạch, khơng đối xứng RMS 630 A 12,5 kA 31,0 kA 20,0 kA Định mức cơ khí Số lần thao tác điện/cơ nhỏ nhất Khối lượng kg(lbs) 10000 125(275)
Số lần cắt ngắn mạch % dòng cắt định mức 15-20 45-55 90-100 Số lần thao tác 88 112 32 Tổng 232 X/R nhỏ nhất 4 8 17 Máy biến dịng (CT) tích hợp sẵn [13] 1000:1
Giao diện nguồn điều khiển
Recloser Nova i (hình 2.5 và 2.6) với giao diện nguồn - điều khiển hoàn toàn hoạt động được cùng với tủ vi điều khiển có trang bị bộ chuyển đổi DC- DC, mạch giao diện, cáp điều khiển 19 chân. Giao diện nguồn - điều khiển bao gồm đầu cắm 19 chân trên recloser và bộ sưởi bên trong (điều khiển độ ẩm) được cấp nguồn từ nguồn vào của tủ điều khiển.
Bo mạch chuyển đổi DC-DC chuyển đổi 24VDC từ ắc quy thành 53VDC để nạp tụ điện trong Nova i. Ngồi bo mạch chuyển đổi DC-DC cịn có mạch giám sát điện áp để bảo vệ cho ắc uy khỏi hỏng hóc và cấp nguồn để thao tác đóng/cắt khi khơng có nguồn AC. Khi khơng có nguồn cấp AC thì ắc quy sẽ cấp nguồn để thao tác đóng/cắt. Một trình tự 4 lần cắt với khoảng thời gian đóng lại cực tiểu được thiết lập cho mỗi tủ điều khiển mà không cần nguồn AC. Bộ recloser và tủ điều khiển có thể thao tác hơn 1000 lần chỉ với nguồn ắc quy.
Hình 2.5. Cấu hình tủ điều khiển của recloser với nguồn máy biến điện áp cung cấp
Hình 2.6. Cấu trúc bên trong Recloser NOVAi Chức năng bảo vệ của Recloser Cooper
- Bảo vệ 51N-P/50N-P. Đặc tuyến I-t (TCC) theo tiêu chuẩn IEC, ANSI có thể lựa chọn. Các chức năng hiệu chỉnh đường cong TCC1 (cũng như TCC2) gồm có:
+ Thời gian tác động nhỏ nhất (Minimum Response Time) + Hệ số cộng thời gian (Time Adder)
+ Hệ số nhân thời gian (Time Multiplier)
- Bảo vệ quá dòng chạm đất nhạy (Sensitive Earth Fault)
- Chức năng cắt hẳn khi dòng cao (High current lockout) - Bảo vệ thấp áp/quá áp (Under/Over Voltage 27/59)
- Bảo vệ thấp tần số/quá tần số (Under/Over Frequency 81) - Chức năng tự động đóng lại (Reclosing)
- Chức năng phát hiện dòng xung khởi động trên lưới khi đóng Recloser (Cold Load Pickup).
- 4 nhóm giá trị cài đặt thơng số bảo vệ độc lập nhau - Chức năng đo lường:
+ dòng điện + điện áp
+ công suất P, Q, S + hệ số công suất + tần số
- Chức năng ghi sự kiện vận hành: lưu trữ 100 sự kiện gần nhất trong bộ nhớ
2.2.2. Recloser Nu-Lec
Recloser 3 pha treo trụ hiệu Nu-Lec Industries (Schneider Electric) là máy cắt đóng lặp lại, gồm các chức năng chính:
- Bảo vệ q dịng chạm đất nhạy (SEF)
Bảo vệ SEF có thể được cài đặt các giá trị Available (Sẵn Sàng) hoặc Not Available (không sẵn sàng), và là một trang chức năng bảo vệ bằng mật mã, được đặt trong trang màn hình {SYSTEM STATUS – OPTIONS 1: SEF Available}. Điều này giúp bạn bảo đảm rằng bảo vệ SEF khơng thể được kích hoạt tại những vị trí khơng thích hợp.
Nếu SEF được cài đặt ở giá trị available thì có thể kích hoạt chức năng này trên trang màn hình {SYSTEM STATUS – OPERATOR SETTINGS} mà khơng cần mật mã bằng cách chọn xoay vịng một trong các giá trị sau:
• E/F OFF, SEF OFF –Bảo Vệ Q Dịng Đất tắt và Bảo Vệ SEF tắt. • E/F ON, SEF OFF - Bảo Vệ Q Dịng Đất mở và Bảo Vệ SEF tắt. • E/F ON, SEF ON - Bảo Vệ Quá Dòng Đất mở và Bảo Vệ SEF mở.
Không thể chọn lựa giá trị E/F OFF (tắt Bảo Vệ Quá Dòng Đất) nếu thông số E/F OFF được cài ở giá trị Not Allowed (Khơng cho phép tắt Bảo Vệ Q Dịng Đất).
Phần tử Bảo Vệ SEF hoạt động như một phần tử bảo vệ thời gian xác định song song. Các Bội Số Dòng Ngưỡng Pha/ Đất, các Thời Gian Cộng Thêm, Cắt Tối Đa, Cắt Tối Thiểu khơng có tác dụng đối với bảo vệ SEF.
Bảo Vệ SEF sẽ cắt recloser khi dòng đất vượt qua giá trị dòng đặt SEF và tồn tại trong khoảng thời gian lâu hơn thời gian cắt xác định của bảo vệ SEF. Thời gian cắt xác định bảo vệ SEF có thể được cài đặt khác nhau cho từng lần cắt trong chuỗi tự đóng lại.
SEF làm cho recloser tác động khi dòng điện chạm đất tăng lên trên mức đã đặt lâu hơn thời gian đã đặt.
Phạm vi dòng điện tác động của SEF: 4 - 20 A Phạm vi thời gian hoạt động của SEF: 0,1 - 999 s Độ phân giải cài đặt dòng điện SEF: 1 A
Độ phân giải thời gian hoạt động của SEF: 0,1 s - Bảo vệ q dịng đất (E/F)
Có thể khóa chức năng bảo vệ q dịng đất bằng thông số {SYSTEM STATUS – OPTIONS 1: E/F OFF Allowed/Not Allowed} (TẮT BẢO VỆ Q DỊNG ĐẤT Cho phép/ Khơng cho phép).
Khi thông số E/F OFF (Tắt Bảo Vệ Quá Dòng Đất) được đặt ở giá trị Not Allowed (Không cho phép), việc điều khiển bảo vệ này ở cấp nhân viên vận hành sẽ bị khóa (và bảo vệ Q Dịng Đất sẽ mãi ở chế độ MỞ). Việc cài thơng số đặt này có thể dùng kết hợp với thơng số SEF Available để giới hạn mức điều khiển của nhân viên vận hành ở mức chỉ điều khiển bảo vệ SEF mà thôi.
- Bảo vệ mất pha (LOP)
Bảo vệ mất pha (LOP) sẽ ngay lập tức cắt máy cắt và chuyển sang trạng thái Lockout nếu điện áp pha của một hoặc hai pha giảm xuống dưới một ngưỡng gọi là Điện Ap Mất Pha được chỉ định trước và duy trì trong khoảng thời gian lâu hơn Thời Gian Mất Pha được chọn.
Có thể mở hoặc tắt chức năng bảo vệ Mất Pha trên trang màn hình, {PROTECTION SETTING 4 (A … J): Loss Phase Prot OFF/ON}.
Ngồi ra, bảo vệ mất pha cịn tác động cắt và chuyển sang trạng thái lockout cho máy cắt trên một nhánh mất điện sau thời gian mất pha nếu nhánh đó chỉ được cấp nguồn trên một hoặc hai pha.
Khi xảy ra tác động cắt do bảo vệ mất pha, thì nhật ký vận hành của tủ điều khiển sẽ ghi lại pha (hoặ các pha) bị mất.
Có thể cấu hình cho Bảo vệ Mất Pha ở trang màn hình{PROTECTION SETTING 4 (A … J)}.
- Bảo vệ thấp tần và quá tần (FRQ)
Khi tần số đo được bằng hay vượt quá ngưỡng cắt thấp tần hay quá tần thì một sự kiện Khởi Động Thấp hay Quá Tần được ghi lại và một Bộ Đếm Thời Gian Cắt (TDC) bắt đầu đếm.
Bộ Đếm Thời Gian Cắt trở về (reset) và một sự kiện Bảo Vệ Thấp hay Quá Tần Trở Về được phát ra mỗi khi tần số đo được bằng hay thấp hơn giá trị ngưỡng cộng với dải tần chết (dead band) trong bất kỳ một khoảng thời gian nào đó. Dải tần chết được sử dụng để ngăn ngừa những giá trị tần số dao động xung quanh giá trị ngưỡng
tạo ra những sự kiện khởi động (pickup)/ trở về (reset).
Nếu tần số duy trì ở giá trị bằng hay lớn hơn Ngưỡng Đặt Thấp hay Quá Tần trong khoảng thời gian vài chu kỳ được định trước bộ đếm TDC đếm hết giá trị và một sự kiện Cắt Thấp hay Quá Tần được ghi lại và một Lệnh Cắt được ban ra.
Nếu tính năng “Normal Frequency Close” (Đóng Lại Khi Tần Số Bình Thường) được cài OFF (tắt), thì một sự kiện “Lockout” sẽ được ghi lại sau tác động cắt và Màn Hình Bảng Điều Khiển sẽ hiển thị Tình trạng “Lockout”.
Tự đóng lại khơng xảy ra sau một tác động cắt thấp hay quá tần * Đóng lại khi tần số bình thường:
Tính năng “đóng lại khi tần số bình thường” sẽ tự động đóng recloser sau một tác động Cắt Thấp hay Quá Tần khi tần số đã trở về bình thường. Để tính năng này làm việc đúng phải đấu nối phía nguồn vào cực phía U1.
Tác động đóng lại sẽ xảy ra khi: • Recloser cắt do thấp hay quá tần.
• Thơng số “Normal Frequency Close” (Đóng Lại Khi Tần Số Bình thường) đã được mở (ON) sẵn trước khi tác động cắt xảy ra và vẫn được duy trì chế độ MỞ sau đó.
• Tần số đã trở về giá trị nhỏ hơn hay bằng ngưỡng Tần Số Bình Thường và duy trì dưới giá trị này cộng với dải tần chết và điện áp trên cả ba cực sứ phía nguồn duy trì trên ngưỡng LVIT, trong khoảng “Thời Gian Đóng Lại Khi Tần Số Bình Thường”.
Việc đếm thời gian đóng lại khi tần số bình thường bị hủy bỏ mỗi khi tần số vượt quá ngưỡng Tần Số Bình Thường cộng với dải tần chết hay điện áp trên bất kỳ cực nào của ba cực sứ phía nguồn đã giảm xuống bằng hay thấp hơn ngưỡng LVIT.
- Bảo vệ quá dòng pha (O/C):
Mạch Điều Khiển Và Bảo Vệ (CAPM) liên tục lấy mẫu dòng điện chảy qua thứ cấp các biến dòng. Mạch CAPM xử lý số các mẫy này để theo dõi dịng điện trên các pha cho mục đích bảo vệ q dịng.
Các tín hiệu dịng pha này sẽ được lấy tổng đại số để cho ra dòng đất dùng cho bảo vệ quá dòng đất. Các thuật toán lọc kỹ thuật số được ứng dụng cho việc đo lường các dòng pha để giảm thiểu quá tầm quá độ.
Ngồi ra, các tín hiệu tương tự từ 3 biến dòng cũng được cộng với nhau để đo được dịng đất. Dịng đất này sau đó được lấy mẫu và xử lý số dùng cho bảo vệ quá dòng đất nhạy (SEF). Mạch sử dụng một bộ lọc thơng thấp cho dịng đất để giảm ảnh hưởng của các hài trên 60 Hz, từ đó làm giảm độ nhạy của bảo vệ SEF đối với dòng nhảy vọt máy biến áp và các nhiễu hài khác.
Nếu một trong các tín hiệu này (Dịng pha, đất hay SEF) vượt qua ngưỡng Dòng Đặt tương ứng (Pha, Đất, SEF) thì rơ le sẽ Khởi Động. Sau khi khởi động các đặc tính Thời Gian Phụ Thuộc, bảo Vệ Thời Gian Xác Định, Cắt Tức Thời sẽ được dùng để tác động cắt máy cắt:
• Bảo vệ thời gian phụ thuộc là một chức năng trong đó đường cong bảo vệ có đặc tính thời gian tỉ lệ nghịch với dòng điện. Schneider cung cấp tổng cộng 48 đường cong bảo vệ thời gian phụ thuộc có thể lựa chọn [12] .
• Bảo vệ thời gian xác định là một thay thế cho bảo vệ thời gian phụ thuộc. Nó có thể được cài đặt để cắt recloser tại một thời điểm cố định sau khi rơle khởi động. Khi ở chế độ này việc đếm thời gian được bắt đầu ngay sau khi khởi động.
Phạm vi dòng điện cài đặt: 10 - 1260 A Đặt độ phân giải dòng điện: 1 A
Phạm vi thời gian xác định: 0,01 - 100 s Độ phân giải thời gian xác định: 0,1 s
Hình 2.8. Đường cong thời gian – dịng điện theo IEC60255 trước (a) và sau (b) khi
• Bảo vệ cắt tức thời là một phần tử bảo vệ song song. Nó sẽ cắt recloser nếu dịng điện vượt quá dòng đặt một số lần, gọi là bội số cắt tức thời.
Phạm vi bội số: 1 - 30 Độ phân giải cài đặt: 0,1
Tối đa cài đặt hiệu quả: 12,5 kA
Đối với bảo vệ thời gian phụ thuộc và bảo vệ cắt tức thời rơle sẽ bắt đầu đếm thời gian khi tín hiệu bảo vệ vượt quá dòng ngưỡng (Threshole Current). Dòng ngưỡng được xác định bằng tích số dịng đặt và bội số ngưỡng (Threshole Multiplier) hình 2.1b. Nếu dịng ngưỡng giảm xuống thấp hơn 90% trị số dòng đặt trong khoảng thời gian lâu hơn thời gian trở về (Fault Reset Time) thì việc đếm thời gian của phần tử bảo vệ đó sẽ được hủy bỏ và trở về trạng thái ban đầu.
Khi tất cả các phần tử bảo vệ đã trở về thì dịng đỉnh mà các phần tử bảo vệ ghi nhận được sẽ được ghi lại trong nhật ký vận hành.
Các giá trị dòng đặt được cài đặt một lần và dùng chung cho tất cả các lần cắt cịn các thơng số bảo vệ khác (ví dụ như loại đường cong, các bội số và các thời gian chờ đóng lại) thì cần phải cài đặt riêng cho từng lần cắt. Điều này cho phép, chẳng hạn, bảo vệ cắt tức thời cho lần cắt đầu tiên và bảo vệ thời gian phụ thuộc cho các lần cắt sau trong một chuỗi tự đóng lại.
Để thực hiện điều này, mỗi lần cắt đều có hai trang cài đặt bảo vệ riêng biệt. Một trang cho bảo vệ quá dòng pha, trang kia cho bảo vệ quá dịng đất.
- Recloser cịn có các chức năng: Bảo vệ thấp/quá áp (UOV) Quá dòng thứ tự nghịch (NPS) Đếm số lần thao tác (OPS) Tự đóng lại
Cấm đóng vào tải mang điện
Cắt hẳn khi có dịng sự cố lớn (High Current Lockout) Khố khi áp suất khí thấp (Gas Low Lockout)
Cắt Hẳn Khi Mất Điện Phía Nguồn (Dead Lockout) Chế Độ Chỉ Cắt Một Lần (Single Shot)
Hãm dòng khởi động (Inrush Restraint) Bù tải nguội (CLP)
- Một số thông số cài đặt thực tế cho recloser (Schneider Electric) tại điện lực