kn51N= 3 0 min 51 I I kd N qua bảo vệ
I0min :Dòng điện thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ khi có ngắn mạch cuối
vùng bảo vệ
Ikđ51N: Dòng khởi động của bảo vệ
a) Phía 220 kV
I0min=minBI1{ I0N'1min}
Từ kết quả tính ngắn mạch ở chương 2 ,dòng thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ khi ngắn mạch N(1,1) tại điểm N'1 ở chế độ SNmin, một máy biến áp làm việc .
I0BI1=I0H=0,293 Khi ngắn mạch N(1):
I0BI1=I0H=0,278
I0minBI1=min{0,293 ; 0,278}=0,278 kA
kn51N(110)= 3 3 3.0, 278.10 0 min 0,370 247,5 51 (110) I I kd N b) Phía 110 kV
I0min=min{ I0N3min}
Từ kết quả tính ngắn mạch ở chương 2 ,dòng thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ khi ngắn mạch N(1,1) và N(1) tại điểm N3 ở chế độ SNmin, hai máy biến áp làm việc .
N(1,1): I0BI3= (1,1) 1, 082 0 0, 541 2 2 I N(1): I0BI3= (1) 1, 031 0 0, 516 2 2 I Vậy I0min=0,516 kA
Hệ số độ nhạy của bảo vệ được xác định như sau: kn51N(110)= 3 3 3.0,516.10 0 min 3,118 496,5 51 (110) I I kd N 6.3. Kết luận.
Qua kết quả tính toán, kiểm tra ở trên ta thấy hai bảo vệ 7UT613 và 7SJ612 có thể cài đặt thông số trong giới hạn cho phép của thiết bị để bảo vệ an toàn cho máy biến áp trước các sự cố ngắn mạch trong và ngoài trạm.
PHẦN 2: GIỚI THIỆU RƠLE 7SJ62
I. GIỚI THIỆU CHUNG:
1.1. Giới thiệu chung:
7SJ62 là thiết bị điều khiển và bảo vệ kỹ thuật số đa chức năng với một bộ vi xử lý khá mạnh. Nó được thiết kế cho khá nhiều các ứng dụng.
7SJ62 có thể được sử dụng như là thiết bị bảo vệ, điều khiển và giám sát cho các xuất tuyến phân phối và các đường dây truyền tải với cấp điện áp bất kỳ trong các lưới nối đất trực tiếp, nối đất qua trở kháng thấp, cách đất hay nối bù điểm trung tính. Nó thích hợp cho cả mạng vòng lẫn các mạng hình tia.
Các chức năng bảo vệ chủ yếu của 7SJ62 như được liệt kê dưới đây: - Bảo vệ quá dòng không hướng 50/51/50N/51N.
- Bảo vệ quá dòng có hướng 67, 67N. - Bảo vệ điện áp 27, 59.
- Bảo vệ tần số 81.
- Kiểm tra đồng bộ (chỉ có ở 7SJ64). - Bảo vệ lỗi máy cắt 50BF.
- Bảo vệ quá dòng chạm đất độ nhạy cao 50Ns, 64, 67Ns. - Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch 46.
- Bảo vệ quá tải nhiệt 49.
- Chức năng tự động đóng lặp lại máy cắt 79.
- Chức năng đo lường và hiển thị các thông số đo lường trên màn hình tinh thể lỏng
LCD.
- Chức năng điều khiển đóng/mở máy cắt thông qua các phím chức năng ở mặt trước của rơle.
- Chức năng giám sát trạng thái của các thiết bị đóng cắt thông qua màn hình LCD. - Chức năng liên động thao tác các thiết bị nhất thứ theo lập trình của người sử
dụng.
1.2. Các thông số kỹ thuật của rơle 7SJ62
Input:
- Dòng điện xoay chiều IN : 1 - 5A.
- Điện áp nguồn nuôi rơle : 24/48- 60/110/125- 110/125/220/250 Vdc hoặc 115/230 Vac.
- Điện áp các input quang : 24Vdc đến 250Vdc. - Tần số định mức : 50/60 Hz (tuỳ chỉnh).
Output:
- Điện áp làm việc của các rơle đầu ra : 120/240Vac - 24/48/240Vdc.
- Chuẩn giao tiếp với rơle : IEC 60870-5-103 - Phương thức giao tiếp : RS232-RS485
- Tốc độ truyền : Từ 4800 đến 115200 Baud tuỳ theo cổng giao tiếp.
- Phần mềm giao tiếp : DIGSI 4.
Bằng cách đọc mã số cấp hàng ghi ở nhãn dán ở mặt sau của rơle có thể biết được một số các thông tin về thông số kỹ thuật của rơle. Có thể xem phụ lục A của tài liệu hướng dẫn rơle để biết.
1.3. Cách cài đặt rơle thông qua bàn phím trên mặt trước của rơle
Ở mặt trước của rơle có:
- 01 màn hình tinh thể lỏng hiển thị được 4 hàng ký tự (thông tin). - Các đèn led chỉ báo các tình trạng làm việc của rơle.
- 04 phím mũi tên dành cho việc truy cập vào các trình đơn của rơle.
- Các phím số từ 0 đến 9, phím dấu thập phân, phím dấu +/- dùng để cài đặt các thông số chỉnh định của rơle.
- Phím Menu để truy cập vào hệ thống trình đơn chính của rơle.
- Phím Enter để xác nhận các lệnh điều khiển hay các thao tác cài đặt chỉnh định
cho rơle.
- Phím Esc để huỷ bỏ một lệnh hay một thao tác vừa thực thi. - Phím Led để kiểm tra và xoá các chỉ thị đèn xuất hiện trên rơle. - 01 cổng RS232 dành cho việc giao tiếp với rơle bằng máy tính.
- Ngoài ra ở mặt trước rơle còn có 04 phím chức năng F1 -- F4 dành cho việc đọc các thông tin đo lường, sự cố, hay các chỉ thị làm việc.
Cài đặt cho rơle bằng bàn phím ở mặt trước của rơle:
Chỉ có thể thao tác cài đặt chỉnh định các thông số bảo vệ của rơle, cách thực hiện như sau:
- Ấn phím Menu để vào hệ thống trình đơn chính của rơle.
- Dùng các phím mũi tên để di chuyển đến trình đơn muốn truy nhập và các nội dung cần chỉnh định của trình đơn đó.
- Ấn phím Enter để vào thay đổi nội dung này, màn hình sẽ xuất hiện yêu cầu cung cấp mật khẩu.
- Nhập mật khẩu cho rơle (mật khẩu mặc định của rơle là sáu (06) con số 0).
- Ấn Enter để xác nhận mật khẩu và thay đổi nội dung này đến giá trị chỉnh định mong muốn khi con trỏ xuất hiện và nhấp nháy ở dưới nội dung này.
Cách cài đặt các thông số khác và cách điều khiển thiết bị nhất thứ bằng các phím trên rơle có thể tham khảo chi tiết trong tài liệu hướng dẫn của rơle.
1.4. Cách cài đặt rơle thông qua máy tính và phần mềm DIGSI ® 4
Để thực hiện thao tác cài đặt cho rơle bằng máy tính cần thiết phải có dây giao diện kết nối cổng COM của máy tính và cổng RS232 ở mặt trước của rơle và phần mềm DIGSI ® 4.
II. CHỨC NĂNG CỦA 7SJ62:
2.1. Chức năng bảo vệ quá dòng vô hƣớng (50, 50N, 51, 51N):
- Có 02 cấp bảo vệ quá dòng pha - pha (50-2 & 50-1) có đặc tính thời gian độc lập. - Có 02 cấp bảo vệ quá dòng pha - đất (50N-2 & 50N-1) có đặc tính thời gian độc lập. - Có 01 cấp bảo vệ quá dòng pha- pha có đặc tính thời gian phụ thuộc (51).
- Có 01 cấp bảo vệ quá dòng pha- đất có đặc tính thời gian phụ thuộc (51N). * Bảo vệ quá dòng 51 & 51N có đặc tính thời gian phụ thuộc.
Đặc tính thời gian phụ thuộc:
Theo tiêu chuẩn IEC có: Normal Inverse (Type A) Very Inverse (Type B)
Extremely Inverse (Type C) Long Inverse (Type D) Công thức tính thời gian tác động theo tiêu chuẩn IEC :
Công thức tính thời gian trở về theo tiêu chuẩn IEC :
Trong đó: t : thời gian tác động (s) tRESET : thời gian trở về (s)
Tp : giá trị cài đặt hệ số thời gian I : dòng sự cố
Ip : giá trị cài đặt dòng tác động
Đặc tính thời gian phụ thuộc:
Theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE có: Inverse Short Inverse Long Inverse Moderately Inverse Very Inverse Extremely Inverse Definite Inverse.
Công thức tính thời gian tác động theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE :
Trong đó: t : thời gian tác động (s)
Tp : giá trị cài đặt hệ số thời gian I : dòng sự cố
Công thức tính thời gian trở về theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE :
Trong đó: tRESET : thời gian trở về (s)
Tp : giá trị cài đặt hệ số thời gian I : dòng sự cố
2.2. Chức năng bảo vệ quá dòng có hƣớng (67, 67N):
- Có 02 cấp bảo vệ quá dòng pha - pha có hướng (67-2 & 67-1) có đặc tính thời gian độc lập.
- Có 02 cấp bảo vệ quá dòng pha - đất có hướng (67N-2 & 67N-1) có đặc tính thời gian độc lập.
- Có 01 cấp bảo vệ quá dòng pha- pha có hướng có đặc tính thời gian phụ thuộc (67-TOC).
- Có 01 cấp bảo vệ quá dòng pha- đất có hướng có đặc tính thời gian phụ thuộc (67N-TOC).
Bảng phối hợp dòng điện & điện áp bảo vệ:
2.2. Bảo vệ điện áp (27, 59):
- Có 02 cấp bảo vệ quá áp pha-pha hoặc pha-đất (59-2 & 59-1) có đặc tính thời gian độc lập.
- Có 02 cấp bảo vệ kém áp pha-pha hoặc pha-đất (27-2 & 27-1) có đặc tính thời gian độc lập.
Đối với chức năng bảo vệ kém áp, ta có thể chọn có hoặc không có kiểm tra dòng.
2.3. Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46):
- Có 02 cấp bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46-2 & 46-1) có đặc tính thời gian độc lập. - Có 01 cấp bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46-TOC) có đặc tính thời gian phụ thuộc.
2.4. Bảo vệ tần số (81 O/U):
- Có 04 cấp bảo vệ tần số (81-1, 81-2, 81-3, & 81-4). Tùy theo ngưỡng đặt mà ta có bảo vệ quá hoặc kém tần số.
- Có 04 bộ thời gian tác động có đặc tính thời gian độc lập tương ứng. - Nếu điện áp đầu V < Vmin : chức năng bảo vệ tần số bị khóa.
Bảng thông số cài đặt bảo vệ tần số:
2.5. Bảo vệ quá tải nhiệt (49):
Công thức tính thời gian tác động:
Trong đó: t : thời gian tác động (phút).
: hằng số thời gian. I : dòng khi quá tải. Ipre : dòng trước khi quá tải. k : bội số dòng.
IN : dòng định mức của thiết bị.
2.6. Chức năng bảo vệ chạm đất độ nhạy cao (64, 50Ns, 67Ns):
- Phần tử áp : Vo hoặc 3Vo = Va + Vb + Vc
- Phần tử dòng : 3Io, được xác định từ các phần tử 50N, 67N, hoặc 51N, 67N-TOC. Các phần tử này có thể có hướng hoặc vô hướng.
- Xác định hướng: theo cos hoặc sin.
2.7. Kiểm tra chức năng lỗi máy cắt (50BF)
Chức năng bảo vệ lỗi máy cắt làm việc khi có lệnh cắt từ bảo vệ, nhưng máy cắt không tác động, rơle sẽ tiếp tục xuất lệnh để cắt các máy cắt khác có liên quan đến máy cắt hư hỏng (Xem hình 12).
Hình 12: Sơ đồ bảo vệ 50BF.
Bảng cài đặt thông số bảo vệ:
2.8. Chức năng đóng lặp lại (79M):
- Số lần đóng lặp lại: 04.
III. GIỚI THIỆU CHỨC NĂNG ĐO LƢỜNG & GHI SỰ CỐ: 3.1. Chức năng đo lƣờng: 3.1. Chức năng đo lƣờng:
- Đo lường dòng điện. - Đo lường điện áp. - Đo lường công suất. - Đo lường hệ số công suất. - Đo lường tần số.
3.2. Chức năng ghi sự cố:
- Rơle 7SJ62 có thể lưu trữ tất cả các thông tin sự kiện xảy ra trong quá trình vận hành cũng như các thông số về sự cố.
- Rơle 7SJ62 có khả năng lưu trữ 8 bản tin sự cố mới nhất với chiều dài bản ghi tối đa là 5s. Bản ghi sự cố biểu thị dòng điện & điện áp trước, khi sự cố & sau khi sự cố xảy ra dưới dạng sóng, đồng thời biểu thị các chức năng bảo vệ tác động.
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. PGS.TS.Phạm Văn Hòa
Ngắn mạch và đứt dây trong hệ thống điện.
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội – 20044
2.PGS.TS. Phạm Văn Hòa
Thiết kế phần điện trong nhà máy điện và Trạm biến áp, Nhà xuất bản KH&KT, 2006.
3. VS.GS.TSKH Trần Đình Long
Bảo vệ các hệ thống điện.
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội – 2005.
4. VS.GS.TSKH Trần Đình Long
Hướng dẫn thiết kế bảo vệ rơle.
5.Nguyễn Quang Khanh (dịch)
Hướng dẫn sử dụng rơle bảo vệ quá dòng 7SJ621,rơ le bảo vệ so lệch7UT613
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Phần I. THIẾT KẾ BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP VÀ ĐƢỜNG DÂY ... 1
CHƢƠNG 1: MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ – THÔNG SỐ CHÍNH ... 1
1.1. MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ... 1
1.2. THÔNG SỐ CHÍNH ... 1
1.2.1. Hệ thống điện HTĐ1, HTĐ2: có trung tính nối đất ... 1
1.2.2. Đường dây D1, D2: ... 2
1.2.3. Máy biến áp ... 2
CHƢƠNG 2: TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE ... 3
2.1. MỤC ĐÍCH TÍNH NGẮN MẠCH: ... 3
2.2. CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN. ... 3
2.3. VỊ TRÍ ĐẶT BẢO VỆ VÀ CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH ... 4
2.4. CHỌN CÁC ĐẠI LƢỢNG CƠ BẢN VÀ TÍNH THÔNG SỐ CÁC PHẦN TỬ ... 5
2.4.1. Thông số các phần tử: ... 5
2.4.2. sơ đồ thay thế. ... 7
2.5. CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN. ... 8
2.5.1. Sơ đồ 1: SNmax, 1 máy biến áp làm việc. ... 8
2.5.2. Sơ đồ 2: SNmax ,2 máy biến áp làm việc song song. ... 16
2.5.3. Sơ đồ 3: SNmin, 1 máy biến áp làm việc. ... 25
2.5.4. Sơ đồ 4: SNmin, 2 máy biến áp làm việc song song. ... 33
2.6. Tổng kết dòng ngắn mạch qua các BI ... 42
CHƢƠNG 3: CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN... 43
3.1. CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP ... 43
3.1.1. Máy cắt điện: ... 43
3.3.2. Máy biến dòng điện: ... 45
3.3.3. Máy biến điện áp: ... 45
CHƢƠNG 4: LỰA CHỌN PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ ... 46
4.1 CÁC DẠNG HƢ HỎNG VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƢỜNG CỦA MÁY BIẾN ÁP. ... 46
4.2 CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP. ... 47
4.2.1 Những yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ hệ thống điện. ... 47
4.2.2 Bảo vệ chính máy biến áp B1 và B2. ... 48
4.3. SƠ ĐỒ PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ ... 53
CHƢƠNG 5: GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ DỤNG ... 54
5.1. RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH 7UT613 ... 54
5.1.1.Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT613. ... 54
5.1.2.Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7 UT613... 56
5.1.3. Một số thông số kỹ thuật của rơle 7UT613 ... 57
5.1.5. Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT613 ... 59
5.1.6.Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) của 7UT613 ... 63
5.1.7.Chức năng bảo vệ quá dòng của rơle 7UT613. ... 65
5.1.8.Chức năng bảo vệ chống quá tải. ... 66
5.2. HỢP BỘ BẢO VỆ QUÁ DÒNG 7SJ621 ... 66
5.2.1.Giới thiệu tổng quan về rơle 7SJ621. ... 66
5.2.2.Nguyên lí hoạt động chung của rơle 7SJ621. ... 68
5.2.3 Các chức năng bảo vệ trong rơle 7SJ621 ... 70
5.2.4 Một số thông số kĩ thuật của rơle 7SJ621 ... 73
CHƢƠNG 6: CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE ... 75
6.1 .TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA BẢO VỆ ... 75
6.1.1. Các số liệu cần thiết cho việc tính toán bảo vệ rơle. ... 75
6.1.2 .Tính toán các thông số của bảo vệ ... 75
6.2 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ ... 79
6.2.1.Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm ... 79
6.2.2.Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không... 83
6.2.3.Bảo vệ quá dòng có thời gian ... 83
6.2.4. Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian ... 84
6.3. Kết luận... 85
PHẦN 2: GIỚI THIỆU RƠLE 7SJ62 ... 86
I. GIỚI THIỆU CHUNG: ... 87
1.1. Giới thiệu chung: ... 87
1.2. Các thông số kỹ thuật của rơle 7SJ62 ... 87
1.3. Cách cài đặt rơle thông qua bàn phím trên mặt trước của rơle ... 88
1.4. Cách cài đặt rơle thông qua máy tính và phần mềm DIGSI ® 4 ... 89
II. CHỨC NĂNG CỦA 7SJ62: ... 89
2.1. Chức năng bảo vệ quá dòng vô hƣớng (50, 50N, 51, 51N): ... 90
2.2. Chức năng bảo vệ quá dòng có hƣớng (67, 67N): ... 94
2.2. Bảo vệ điện áp (27, 59): ... 95
2.3. Bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch (46): ... 95