Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ trạm biến áp

∑ = Xht // Xc3 =0,071//0,138=0,047 a.Ngắn mạch một pha N(1): I1N1 = IBI0 = b.Ngắn mạch một pha chạm đất N(1,1): I(1)1N1 = I(1)2N1 = I(1)0N1 = I(1)1N1 = 9,346 U(1)0N1= -I(1)0N1. X0∑ = -9,346.0,047 = -0,439 *Phân bố dòng qua BI : - BIo : I(1)1BIo = I(1)2BIo = I(1)1N1 = 9,346 I(1)0BIo = I(1)BIo = 2.9,346+6,183=24,875 - BI5 : I(1)BI5 = I(1)0BI1 = - BI6 : I(1)BI2 = 3.3,181=9,543 Không có dòng qua các BI còn lại. c.Ngắn mạch hai pha N(2): I(1,1)1N1 = I (1,1)0N1= -I (1,1)1N1. I (1,1)2N1= -I (1,1)1N1. U(1,1)0N1= -I(1,1)0N1. X0∑= 8,065 . 0,047 = 0,379 *Phân bố dòng qua BI : -BIo : I(1,1)1BIo =I(1)1N1 = 20,699 I(1,1)2BIo =I(1)2N1 = -12,634 I(1,1)0BIo = I(1,1)BIo = 20,699 -12,634 -5,338 = -10,35 –j 17,926 +6,317 –j 10,941 -5,338 = -9,371 - j 28,867=30,35 -BI5 : I(1)BI5 = I(1)0BI5 = -BI6 : I(1)BI6 =- 3.2,746 =-8,238 2.2.Điểm ngắn mạch N1‛: 2.2.1.Khi 2 máy biến áp làm việc song song : a.Ngắn mạch một pha N(1): -BIo : IBIo = 24,875 -BI1: I1BI1 = I2BI1 =10,638 I0BI1 = IBI1 = 2.10,638 +7,722 =28,998 Theo phần 2.1.1.b ta có : -BI2 : IBI2 = 8,916 -BI5 : IBI5 = 2,623 -BI6 : IBI6 = 7,869 b.Ngắn mạch một pha chạm đất N(1,1): -BIo : IBIo = 30,547 -BI1 : I1BI1= 21,769 ; I2BI1 = -11,565 I0BI1 = - I(1,1)BIo = 21,769 -11,565 -7,402 = -10,885-j18,853+5,783-j 10,016-7,402 =-12,504 –j 28,869=31,460 Theo phần 2.1.1.c ta có : -BI2 : IBI2 = -8,546 -BI5 : IBI5 = -2,514 -BI6 : IBI6 = -7,542  c.Ngắn mạch hai pha N(2): * Phân bố dòng qua các BI IBIo = IBI1 = 28,868 2.2.2.Khi máy biến áp T2 làm việc : a.Ngắn mạch một pha N(1): *Phân bố dòng qua BI : -BIo,BI1 : IBIo =IBI1= 25,088 -BI2 : IBI2 = 10,566 b.Ngắn mạch một pha chạm đất N(1,1): -BIo,BI1: IBIo = IBI1= 30,374 -BI2 : IBI2 = -9,276 c.Ngắn mạch hai pha N(2): - BIo,BI1: IBIO =IBI1 = 28,868 2.3.Điểm ngắn mạch N1” : 2.3.1.Khi 2 máy biến áp làm việc song song : a.Ngắn mạch một pha N(1): Theo phần 2.1.1.b ta có : -BIo : IBIo = 26,375 -BI1 : IBI1 = 2,972 -BI2: IBI2 = 8,916 -BI5 : I 1BI5 = I2BI5 = 10,638 I0BI5 = IBI5 = 2.10,638+8,071 =29,347 -BI6: IBI6 = 7,869 b.Ngắn mạch một pha chạm đất N(1,1): Theo phần 2.1.1.c ta có : -BIo : IBIo = 30,547 -BI1 : IBI1 = 2,849 -BI2 : IBI2 = 8,547 -BI5 : I1BI5= 21,769; I2BI5 = -11,565 I0BI5 = - I(1,1)BI5 = 21,769 -11,565 -7,736 = -10,885 –j 18,853 +5,783 –j 10,016 -7,736 = -12,838-j28,869 =31,568 -BI6 : IBI6 = -7,542 c.Ngắn mạch hai pha N(2): IBIo = IBI5 = 28,868 2.3.2.Khi máy biến áp T3 làm việc : a.Ngắn mạch một pha N(1): -BIo,BI5 : IBIo = IBI5= 24,875 -BI6 : IBI6 = 9,543 b.Ngắn mạch một pha chạm đất N(1,1): -BIo,BI5 : IBIo = IBI5= 30,35 -BI6 : IBI6 = -8,23 c.Ngắn mạch hai pha N(2): -BIo,BI5 : IBIo = IBI5  = 28,868 2.4.Điểm ngắn mạch N2: *Điện kháng thứ tự thuận (nghịch) : X1∑ = X1∑ = Xht +Xc3 +XT3 = 0,03+0,138+0,0517=0,2197 *Điện kháng thứ tự không : X0∑ = XT3 =0,0517 a.Ngắn mạch một pha N(1): I(1)1N2 = I(1)2N2= I(1)0N2= U(1)0N2 = - I(1)0N2.X0N2 = -2,036.0,0517=0,105 *Phân bố dòng qua BI : - BI0 : I1BIo = I2BIo = 2,036 ; I0BIo = 0; IBIo = 2.2,036 = 4,072 - BI5 : IBI5 = 4,072 - BI8: IBI8 = 3.2,036 = 6,108 Không có dòng qua các BI còn lại b.Ngắn mạch một pha chạm đất N(1,1): I(1,1)1N2 = I(1,1)0N2= -I (1,1)1N2. I(1,1)2N2= -I (1,1)1N2. *Phân bố dòng qua các BI : -BI0 : I1BIo = 3,823 ; I2BIo = - 0,728 ; I0BIo =0 I(1,1)BIo = 3,823 - 0,728 = -1,9115 –j 3,311 + 0,364 –j 0,63 = -1,548 – j 3,941 = 4,234 -BI5 : IBI5 = IBI0 = 4,234 -BI8 : IBI8 = 3,823 - 0,728 -3,095 = -4,643 - j3,941 = 6,09 c.Ngắn mạch hai pha N(2): I(2) 1N2 = I(2)2N2 = -I(2)1N2 = -2,276 *Phân bố dòng qua BI : IBIo = IBI5 =IBI8= 2.5.Điểm ngắn mạch N2‛: a.Ngắn mạch một pha N(1): - BI0,BI5 : IBIo =IBI5 = 4,072 Không có dòng qua các BI còn lại b.Ngắn mạch một pha chạm đất N(1,1): - BI0,BI5 : IBIo = IBI5 = 4,234 Không có dòng qua các BI còn lại : c.Ngắn mạch hai pha N(2): - BI0,BI5 : IBIo = IBI5 = 3,942 Không có dòng qua các BI còn lại : 2.6.Điểm ngắn mạch N3: * Điện kháng thứ tự thuận (nghịch): X1∑ = X2∑ = XHT + XC3 = 0,03+0,138 =0,168 a.Ngắn mạch một pha N(1): I(2) 1N2 = I(2)2N2 = -I(2)1N2 = -2,976 * Phân bố dòng qua BI : IBIo = IBI1 = IBI7 = 2.7.Điểm ngắn mạch N3‛: a.Ngắn mạch một pha N(1): IBIo = IBI5 =5,155 2.8.Điểm ngắn mạch N4: *Điện kháng thứ tự thuận (nghịch) : X1∑ = X2∑ = XHT + XC2 + XH2 = 0,03+0,1218+0,0961=0,2479 *Điện kháng thứ tự không : X0∑ = XH2 = 0,0961 a.Ngắn mạch một pha N(1): IN4= *Phân bố dòng qua BI : - BIo,BI1,BI4: IBIo = IBI1 = IBI4 = =3,494 b.Ngắn mạch một pha chạm đất N(1,1): I(1)1N4 = I(1)2N4= I(1)0N4= U(1)0N2 = - I(1)0N2.X0N2 = -1,689.0,0961=-0,162 *Phân bố dòng qua BI : - BI0: I1BIo = I2BIo = 1,689 ; I0BIo = 0; IBIo = 2.1,689 = 3,378 - BI1: IBI1 = 3,378 - BI4: IBI8 = 3.1,689 = 5,067 - Không có dòng qua các BI còn lại c.Ngắn mạch hai pha N(2): I(1,1)1N4 = I(1,1)0N4= -I (1,1)1N4. I (1,1)2N4= -I (1,1)1N4. *Phân bố dòng qua các BI : - BI0: I1BIo =3,153 ; I2BIo =- 0,88 ; I0BIo =0 I(1,1)BIo = 3,153 - 0,88 = -1,5765-j2,731 +0,44 –j 0,762 =-1,137 –j 3,493=3,673 - BI1: IBI1 = IBI0 = 3,673 - BI4: IBI4 = 3,153 - 0,88 -2,272 =3,409-j3,493=4,88 2.9.Điểm ngắn mạch N4‛: a.Ngắn mạch một pha N(1): *Phân bố dòng qua các BI : - BIo,BI1: IBIo = IBI1 =3,494 b.Ngắn mạch một pha chạm đất N(1,1): *Phân bố dòng qua các BI: - BI0: IBIo = 3,378 - BI1: IBI1 = 3,378 c.Ngắn mạch hai pha N(2): *Phân bố dòng qua các BI : - BI0: IBIo = 3,673 - BI1: IBI1 = 3,673 2.10.Điểm ngắn mạch N5 : a.Ngắn mạch một pha N(1): *Điện kháng thứ tự thuận (nghịch): X1∑ = X2∑ = XHT + XC2 = 0,03+0,1218 =0,1518 I(2)1N5=-I(2)2N5= *Phân bố dòng qua các BI: IBI0 = IBI1 =IBI3= Không có dòng qua các BI còn lại . 2.11.Điểm ngắn mạch N5‛: a.Ngắn mạch một pha N(1): *Phân bố dòng qua các BI : IBIo = IBI1 = 5,704 *Kết quả tính ngắn mạch : *Tổng kết tính toán ngắn mạch chế độ 1: Điểm ngắn mạch Dạng ngắn mạch Dòng qua các BI BI0 BI1 BI2 BI3 BI4 BI5 BI6 BI7 BI8 N1 Hai Máy lv // (3) 39,217 0 0 0 0 0 0 0 0 (1) 30,516 3,127 9,381 0 0 2,76 8,28 0 0 (1,1) 35,853 2,92 8,76 0 0 2,557 7,731 0 0 Máy T2 lv (3) 39,217 0 0 0 0 0 0 0 0 (1) 29,054 3,662 10,986 0 0 0 0 0 0 (1,1) 35,667 3,128 9,384 0 0 0 0 0 0 Máy T3 lv (3) 39,217 0 0 0 0 0 0 0 0 (1) 28,916 0 0 0 0 3,275 9,825 0 0 (1,1) 35,656 0 0 0 0 2,783 8,349 0 0 N1’ Hai máy lv // (3) 39,217 0 0 0 0 0 0 0 0 (1) 30,516 33,276 9,381 0 0 2,76 8,28 0 0 (1,1) 35,853 36,76 8,76 0 0 2,577 7,731 0 0 Máy T2 lv (3) 39,217 39,217 0 0 0 0 0 0 0 (1) 29,054 29,054 10,986 0 0 0 0 0 0 (1,1) 35,667 35,667 9,384 0 0 0 0 0 0 N1” Hai máy lv // (3) 39,217 0 0 0 0 39,217 0 0 0 (1) 30,516 3,127 9,381 0 0 33,644 8,28 0 0 (1,1) 35,853 2,92 8,76 0 0 36,892 7,731 0 0 Máy T3 lv (3) 39,217 0 0 0 0 39,217 0 0 0 (1) 28,916 0 0 0 0 28,916 9,825 0 0 (1,1) 34,006 0 0 0 0 34,006 8,349 0 0 N2 (3) 4,647 0 0 0 0 4,647 0 0 4,647 (1) 4,148 0 0 0 0 4,148 0 0 6,222 (1,1) 4,319 0 0 0 0 4,319 0 0 6,119 N2’ (3) 4,647 0 0 0 0 4,647 0 0 0 (1) 4,148 0 0 0 0 4,148 0 0 0 (1,1) 4,319 0 0 0 0 4,319 0 0 0 N3 (3) 6,116 0 0 0 0 6,116 0 6,116 0 N3’ (3) 6,116 0 0 0 0 6,116 0 0 0 N4 (3) 4,108 4,108 0 0 4,108 0 0 0 0 (1) 3,432 3,432 0 0 5,148 0 0 0 0 (1,1) 3,739 3,739 0 0 4,952 0 0 0 0 N4’ (3) 4,108 4,108 0 0 0 0 0 0 0 (1) 3,432 3,432 0 0 0 0 0 0 0 (1,1) 3,739 3,739 0 0 0 0 0 0 0 N5 (3) 6,789 6,789 0 6,789 0 0 0 0 0 N5’ (3) 6,789 6,789 0 0 0 0 0 0 0 *Tổng kết tính toán ngắn mạch chế độ 2: Điểm ngắn mạch Dạng ngắn mạch BI0 BI1 BI2 BI3 BI4 BI5 BI6 BI7 BI8 N1 Hai Máy lv // (2) 28,868 0 0 0 0 0 0 0 0 (1) 26,375 2,972 8,916 0 0 2,623 7,869 0 0 (1,1) 30,547 2,849 8,546 0 0 2,514 7,542 0 0 Máy T2 lv (2) 28,686 0 0 0 0 0 0 0 0 (1) 25,088 3,522 10,566 0 0 0 0 0 0 (1,1) 30,374 3,089 9,276 0 0 0 0 0 0 Máy T3 lv (2) 28,868 0 0 0 0 0 0 0 0 (1) 24,876 0 0 0 0 3,181 9,543 0 0 (1,1) 30,35 0 0 0 0 2,746 8,238 0 0 N1’ Hai máy lv // (2) 28,868 0 0 0 0 0 0 0 0 (1) 24,875 28,988 8,916 0 0 2,623 7,869 0 0 (1,1) 30,547 31,460 8,546 0 0 2,514 7,542 0 0 Máy T2 lv (2) 28,868 28,868 0 0 0 0 0 0 0 (1) 25,088 25,088 10,566 0 0 0 0 0 0 (1,1) 30,374 30,374 9,276 0 0 0 0 0 0 N1” Hai máy lv // (2) 28,868 0 0 0 0 28,868 0 0 0 (1) 26,375 2,972 8,916 0 0 29,347 7,869 0 0 (1,1) 30,547 2,849 8,547 0 0 31,516 7,542 0 0 Máy T3 lv (2) 28,868 0 0 0 0 28,868 0 0 0 (1) 24,875 0 0 0 0 24,875 9,543 0 0 (1,1) 30,35 0 0 0 0 30,35 8,238 0 0 N2 (2) 3,942 0 0 0 0 3,942 0 0 3,942 (1) 4,072 0 0 0 0 4,072 0 0 6,108 (1,1) 4,234 0 0 0 0 4,234 0 0 6,09 N2’ (2) 3,942 0 0 0 0 3,942 0 0 0 (1) 4,072 0 0 0 0 4,072 0 0 0 (1,1) 4,234 0 0 0 0 4,234 0 0 0 N3 (2) 5,155 0 0 0 0 5,155 0 5,155 0 N3’ (2) 5,155 0 0 0 0 5,155 0 0 0 N4 (2) 3,494 3,494 0 0 3,494 0 0 0 0 (1) 3,378 3,378 0 0 5,067 0 0 0 0 (1,1) 3,673 3,673 0 0 4,88 0 0 0 0 N4’ (2) 3,494 3,494 0 0 0 0 0 0 0 (1) 3,378 3,378 0 0 0 0 0 0 0 (1,1) 3,673 3,673 0 0 0 0 0 0 0 N5 (2) 5,704 5,704 0 5,704 0 0 0 0 0 N5’ (2) 5,704 5,704 0 0 0 0 0 0 0 Chương 3 Giới thiệu đặc tính chủ yếu của các loại Rơle được sử dụng I.Rơle 7UT613: 1. Giới thiệu chung: Rơ le kỹ thuật số 7UT613 được sử dụng làm bảo vệ chính cho máy biến áp ở tất cả các cấp điện áp , cho máy điện quay như động cơ điện hay máy phát điện, cho đường dây ngắn với 2 đến 5 nguồn cung cấp . Nó cũng được sử dụng làm bảo vệ cho từng pha với đường dây từ 9 đến 12 nguồn cung cấp . Rơle cũng được tích hợp nhiều chức năng - Bảo vệ quá dòng có thời gian , chức năng này có thể được kích hoạt ở tất cả các phía, các vị trí . - Bảo vệ quá tải cho máy điện bằng cách đo điểm nhiệt và tốc độ già hoá của dầu - Bảo vệ sự mất đối xứng của tải bằng cách phát hiện dòng không đối xứng ,… Những chức năng có thể làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ chính. Bằng cách phối hợp các chức năng tích hợp trong 7UT613 ta có thể đưa ra phương thức bảo vệ phù hợp và kinh tế cho đối tượng cần bảo vệ chỉ cần sử dụng một rơle. 2. Những chức năng bảo vệ tích hợp trong Rơle 7UT613: + Bảo vệ so lệch máy biến áp : Bảo vệ so lệch là bảo vệ chính của thiết bị. 7UT613 có thể dùng làm bảo vệ chính cho máy biến áp , máy phát điện, động cơ, đường dây ngắn,… + Bảo vệ so lệch cho máy phát và động cơ + Bảo vệ so lệch cho đường dây ngắn và trung bình + Bảo vệ đường dây + Bảo vệ chống chạm đất hạn chế + Bảo vệ trở kháng cao + Bảo vệ chống chạm vỏ máy biến áp + Bảo vệ mất cân bằng tải + Bảo vệ quá tải nhiệt + Chức năng kiểm tra + Bảo vệ chống quá kích thích Ngoài ra rơle 7UT613 còn có các chức năng sau: - Đóng cắt trực tiếp từ bên ngoài: Rơle nhận tín hiệu từ ngoài đưa vào thông qua các đầu vào nhị phân. Sau khi xử lí thông tin, rơle sẽ có tín hiệu phản hồi đến các đầu ra, các đèn LED… - Cung cấp các công cụ thuận lợi cho việc kiểm tra, thử nghiệm rơle. - Cho phép người dùng xác định các hàm logic phục vụ cho các phương thức bảo vệ - Chức năng theo dõi, giám sát: 3.Nguyên lý hoạt động chung của Rơle 7UT613: Rơle kỹ thuật số 7UT613 là thiết bị có bộ vi xử lý “mạnh”. Nó số hoá tất cả các chức năng trong thiết bị từ xử lý số liệu cho tới thực hiện các lệnh từ mạch điện . Hình 1.1 đưa ra cấu trúc cơ bản của 7UT613 sử dụng cho máy biến áp 3 cuộn dây. + Đầu vào tương tự “AI” biến đổi dòng điện và điện áp nhận được từ các thiết bị đo và biến đổi chúng cho phù hợp với các quá trình xử lý bên trong rơle. Rơle 7UT6 có 12 đầu vào dòng điện và 4 đầu và điện áp. Tín hiệu tương tự sau đó được đưa tới bộ khuyếch đại “IA”, khuyếch đại và lọc tín hiệu phù hợp với yêu cầu về tốc độ và băng thông của quá trình xử lý + Khối chuyển đổi tương tự – số A/D gồm một bộ dồn kênh, bộ chuyển đổi tương tự – số, các modul nhớ để chuyển tín hiệu tương tự sang số và đưa sang khối vi xử lý C + Khối vi xử lý C thực hiện: - Lọc và chuẩn hoá các tín hiệu đo - “Quan sát “ các giá trị đo - Kiểm tra điều kiện tác động của các chức năng bảo vệ - Hình thành các đại lượng so lệch và hãm - So sánh tần số của dòng pha và đại lượng hãm - Tính toán giá trị hiệu dụng của dòng điện cho bảo vệ quá tải nhiệt, liên tục giám sát sự tăng nhiệt độ của đối tượng được bảo vệ - Xác định các giá trị ngưỡng và thứ tự thời gian - Xác định các chức năng logic do người sử dụng lựa chọn và biến đỏi các tín hiện cho quá trình logic - Đưa ra các lệnh tác động - Thực hiện các chức năng quản lý khác như : ghi dữ liệu, đồng hồ thời gian thực, giao tiếp - Cuối cùng thông tin được đưa tới bộ khuyếch đại đầu ra “OA” và đưa ra các thiết bị thực hiện bên ngoài Hình 1.1 Cấu trúc phần cứng của Rơle 7UT613 4. Một số thông số kỹ thuật của Rơle 7UT613: 4.1 Mạch đầu vào: - Tần số danh định : 50 Hz; 60 Hz ; 16,7 Hz (có thể tuỳ chọn) - Dòng điện danh định : 1 A ; 5 A ; 0,1A (có thể tuỳ chọn) - Công suất tiêu thụ ứng với dòng đầu vào + I = 1 A ; ≈0,05 VA + I = 5 A ; ≈0,3 VA + I = 0,1 A : ≈ 1 mVA - Khả năng tải về dòng : + Theo nhiệt độ (giá trị hiệu dụng) : Dòng lâu dài cho phép : 4.Iđm 100.Iđm trong 1s 30.Iđm trong 10s + Dòng xung kích : 1250 A trong 1/2chu kì - Khả năng tải về dòng ứng với trường hợp đầu vào có độ nhạy cao + Theo nhiệt độ (giá trị hiệu dụng) : Dòng lâu dài cho phép : 15 A 300A trong 1s 100A trong 10s + Dòng xung kích : 750 A trong 1/2chu kì 4.2. Nguồn cung cấp - Điện áp cung cấp danh định + Điện áp 1 chiều có các mức : 24,48 V + Khoảng cho phép : 19 đến 58 V + Điện áp 1 chiều có các mức : 60,110,123 V + Khoảng cho phép : 48 đến 150 V + Điện áp 1 chiều có các mức : 110,125,220,250 V + Khoảng cho phép : 86 đến 300 V + Điện áp xoay chiều : 115 V, 230 V ( tần số 50,60Hz) + Khoảng cho phép : Uđm - Công suất tiêu thụ : ≈ 12 W 4.3. Đầu vào nhị phân: - Số đầu vào : 5 - Điện áp danh định : 24 – 250 VDC - Mức tác động (theo điện áp đầu vào ) + Uđm = 24 , 40, 60 , 110,125 V : Utd ≥ 19 V : Ukhoá ≤ 14 V + Uđm = 110,125,220,250 V : Utd ≥ 88 V : Ukhoá ≤ 66 V - Dòng tiêu thụ : 1,8 mA 4.4. Đầu ra nhị phân: - Có 8 tiếp điểm chính và 1 tiếp điểm cảnh báo - Khả năng đóng cắt + Đóng :1000 W/VA + Cắt : 30 VA + Cắt có tải thần trở : 40 W + Cắt có tải LC : 25 W - Điện áp đóng cắt : 250V - Dòng điện đóng cắt cho phép: : 5 A lâu dài 30A trong 0,5s 4.5. Đèn tín hiệu LED: - 1 đèn màu xanh báo rơle đã sẵn sàng làm việc - 1 đèn màu đỏ báo sự cố xảy ra trong rơle - 14 đèn màu đỏ khác phân định tình trạng làm việc của rơle 5. Khả năng kết nối của rơle 7UT613: Với nhu cầu ngày càng cao trong việc điều khiển và tự động hoá hệ thống điện, các rơle số ngày nay phải đáp ứng tốt vấn đề truyền thông và đa kết nối. Rơle 7UT613 đã thoả mãn các yêu cầu trên, hơn nữa nó còn có bộ phận đồng bộ thời gian đảm bảo sự làm việc chính xác trong hệ thống . Nó có các cổng giao tiếp sau: *Kết nối với máy tính: Bằng vị trí DSUB tại mặt trước của Rơle theo chuẩn RS232, phần mềm điều khiển DIGSI, tốc độ truyền từ 4800-115200 baud, giới hạn khoảng cách 15m . Cho phép người sử dụng điều khiển ,cài đặt chỉnh định các thông số trong rơle từ máy tính *Kết nối với các thiết bị ngoại vi: Cổng kết nối này được đặt phía sau của rơle, sử dụng chuẩn truyền tin công nghiệp RS485, tốc độ truyền từ 4800-115200 baud, giới hạn khoảng cách 1000m. Có thể kết nối và điều khiển tập trung các rơle từ xa hiệu quả. *Kết nối với hệ thống : Cổng này được đặt phía sau của rơle thực, theo chuẩn RS232 hay RS485. Cổng kết nối này cũng hỗ trợ các giao thức khác như PROFIBUS Thiết bị được nối qua cáp điện hoặc cáp quang đến hệ thống bảo vệ và điều khiển trạm như SINAULT LAS hoặc SICAM qua giao diện này.cho hệ thống SICAM, PROFIBUS-DP, MOSBUS, DNP3.0 6.Giới thiệu về các chức năng bảo vệ của Rơle 7UT613: 6.1.Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp: 6.1.1. Phối hợp các đại lượng đo: Trong máy biến áp nói chung, khi có dòng điện chạy qua máy biến áp thì dòng thứ cấp ở các biến dòng là khác nhau và sự khác nhau này phụ thuộc vào các yếu tố : tỷ số biến đổi, tổ đấu dây của máy biến áp và dòng định mức của biến dòng ở các phía . Do vậy để so sánh được chúng phải được biến đổi về cùng một phía (“ cùng một hệ quy chiếu “) Việc phối hợp các đại lượng đo lường được thực hiện theo phương trình ma trận Trong đó : - : Ma trận của các đại lượng dòng đã được biến đổi - K : Hệ số biến đổi - : Ma trận hệ số - : Ma trận dòng thực tế của các cuộn dây 6.1.2. So sánh các đại lượng đo lường và đặc tính tác động của Rơle: Sau khi phối hợp các đại lượng đo lường về cùng một phía thì tiếp theo bộ vi xủ lý sẽ so sánh về mặt trị số Quy ước : - I1 là dòng phía cuộn cao máy biến áp - I2 là dòng phía cuộn trung máy biến áp - I3 là dòng phía cuộn hạ máy biến áp Dòng so lệch được tính : ISl = Dòng hãm được tính : IH = ++ *Có hai trường hợp sự cố xảy ra: - Sự cố ngắn mạch ngoài hoặc ở chế độ làm việc bình thường khi đó I1 với I2 ,I3 ngược chiều và cùng độ lớn (I1=I2+I3) ISL = IH =2. - Trong trường hợp ngắn mạch trong cùng bảo vệ ISL= IH = Do vậy khi có sự cố trong vùng bảo vệ ISL=IH nên đoạn đặc tính tác động có độ dốc bằng 1 Các thông số của đặc tính tác động đựoc cài đặt ở địa chỉ từ 1221 đến 1261 A Đoạn a : biểu thị dòng bảo vệ ngưỡng thấp : I-DIFF> (được càI đặt ở địa chỉ 1221). Giá trị này được quy về giá trị dòng điện định mức của đối tượng bảo vệ . Có thể lựa chọn giá trị tác động ứng với độ nhạy cao (khoảng 0,3.Iđm) Đoạn b : đặc trưng bởi độ dốc(slope 1) được cài đặt ở địa chỉ 1241A và điểm bắt đầu BASE POINT 1 được cài đặt ở địa chỉ 1242 A . Giá trị này có thể được cài đặt bằng phần mềm điều khiển DIGSI từ máy tính Đoạn c: Đoạn đặc tính có tính đến chức năng khoá bảo vệ khi xuất hiện hiện tượng bão hoà không giống nhau ở các máy biến dòng. Đoạn c có độ dốc SLOPE 2 ( được cài đặt ở địa chỉ 1243) với điểm bắt đầu BASE POINT 2 ( được cài đặt ở địa chỉ 1244 ) Đoạn d: Là giá trị dòng điện khởi động ngưỡng cao IDIFF>> của bảo vệ ( địa chỉ 1231). Khi dòng điện so lệch ISL vượt quá ngưỡng cao này bảo vệ sẽ tác động không có thời gian mà không quan tâm đến dòng điện hãm IH và các sóng hài dùng để hãm bảo vệ. Qua hình vẽ ta thấy đường đặc tính sự cố luôn nằm trong vùng tác động. Các dòng điện ISL và IH được biểu diễn trên trục toạ độ theo hệ tương đối định mức. Nếu toạ độ điểm hoạt động ( ISL, IH) xuất hiện gần đặc tính sự cố sẽ xảy ra tác động. Nhà sản xuất khuyên nên chọn IDIFF>> = Vùng hãm bổ xung: Trong quá trình xảy ra sự cố ngoàI vùng bảo vệ dòng ngắn mạch chạy qua làm bão hoà máy biến dòng làm dòng so lệch có thể xuất hiện, đặc biệt khi máy biến dòng có mức độ bão hoà khác nhau . Nếu các giá trị ISL,IH nằm trong vùng tác động thì bảo vệ sẽ cho tín hiệu tác động nhầm. Rơle có trangbị chức năng hãm bổ xung nhằm ngăn chặn hiện tượng này. Sự bão hoà của máy biến dòng khi xảy ra ngắn mạch ngoài được phát hiện bởi dòng điện hãm có trị số lớn . Trị số này đã chuyển điểm hoạt động trong vùng tác động sang vùng hãm bổ xung. Chức năng này có tác dụng ngay trong 1/2 chu kỳ đầu sau khi xảy ra sự cố. Khi xác định là sự cố ngoài vùng bảo vệ , bảo vệ so lệch được khoá lại trong một thời gian , lệnh khoá được huỷ bỏ khi điểm hoạt động chuyển sang đường đặc tính sự cố 6.2. Chức năng bảo vệ chống chạm đất 1 điểm: Chức năng này nhằm phát hiện sự cố chạm đất trong máy biến áp có trung tính nối đất, máy biến áp tự ngẫu hay đường dây. Máy biến dòng phải được đặt ở trung tính và vùng bảo vệ được xác định bởi biến dòng đặt pha và biến dòng đặt ở trung tính Trong điều kiện bình thường không có dòng qua điểm trung tính(ISP), tổng các dòng pha cũng bằng không . Khi có sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ có dòng chạy qua điểm trung tính ISP 0 . Khi sự cố không phải là chạm đất (N(2),N(3)) dòng không cân bằng cũng có thể tồn tại do mức bão hoà của máy biến dòng khác nhau. Dòngkhông cân bằng có thể gây nên phản ứng giống như sự cố trong vùng và rơle có thể tác động sai. Để khắc phục rơle được trang bị thêm bộ phận hãm . Io = ISP IO’ = IA + IB + IC Dòng làm việc Io’ Dòng điện hãm IH = k() Đặc tính tác động của chức năng bảo vệ chống chạm đất 1 điểm 6.3. Chức năng bảo vệ quá dòng: Rơle 7UT613 cung cấp các chức năng bảo vệ quá dòng như: + Bảo vệ quá dòng cắt nhanh có trễ hoặc không trễ + Bảo vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không có trễ hoặc không trễ + Bảo vệ quá dòng có thời gian với đặc tính độc lập hay phụ thuộc + Bảo vệ quá dòng có thời gian thứ tự không với đặc tính độc lập hay phụ thuộc Đặc tính tác động của chức năng bảo vệ quá dòng 6.1.5. Chức năng bảo vệ chống quá tải: Rơle 7UT613 cung cấp chức năng bảo vệ chống quá tải, chức năng này rất quan trọng trong máy biến áp và các máy điện quay khác. Chức năng chống quá tải hoạt động theo 2 nguyên lý : Hình ảnh nhiệt theo tiêu chuẩn IEC 60255-8 ; tính toán điểm nhiệt và tốc độ giá hoá theo tiêu chuẩn IEC-60345 Ngoài chức năng theo chế độ nhiệt như trên, rơle 7UT613 còn chống quá tải theo dòng, tức là khi dòng điện đạt đến ngưỡng cảnh báo thì tín hiệu cảnh báo cũng được đưa ra cho dù độ tăng nhiệt độ q chưa đạt tới các ngưỡng cảnh báo và cắt. Chức năng chống quá tải có thể được khoá trong trường hợp cần thiết thông qua đầu vào nhị phân. 7. Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7UT613: Việc cài đặt và chỉnh định các thông số, các chức năng bảo vệ trong rơle 7UT613 được thực hiện theo hai cách sau: - Bằng bàn phím ở mặt trước của rơle. - Bằng phần mềm điều khiển rơle DIGSI 4 cài đặt trên máy tính thông qua các cổng giao tiếp. Rơle của hãng Siemens thường tổ chức các thông số trạng thái và chức năng bảo vệ theo các địa chỉ, tức là đối với mỗi chức năng, thông số cụ thể sẽ ứng với một địa chỉ nhất định. Mỗi địa chỉ lại có những lựa chọn để cài đặt. Ví dụ ở bảng sau: Địa chỉ Các lựa chọn Cài đặt Nội dung 105 3 phase Transformer 1 phase Transformer Autotransformer Generator/Motor 3 phase Busbar 1 phase Busbar 3phase Transformer Chọn đối tượng được bảo vệ: máy biến áp ba pha 112 Disable Enable Enable Bật chức năng bảo vệ so lệch 113 Disable Enable Enable Bật chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế 142 Disable Enable Enable Bật chức năng bảo vệ quá tải nhiệt. II. Rơle số 7SJ614: 1.Giới thiệu chung về rơle số 7SJ614: Rơle số 7SJ 614 là rơle đa chức năng được thiết kế để bảo vệ, điều khiển, hay kiểm tra mạng điện. Nó được sử dụng trong mạng điện nối đất, nối đất qua tổng trở thấp, cách điện hay nối đắt bù điện dung. Nó được dùng trong mạng kín, mạng vòng, mạng điện một nguồn hay nhièu nguồn cung cấp. Nó còn được dùng trong các động cơ đồng bộ hay không đồng bộ . Rơle 7SJ614 còn có thể sử dụng làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so lệch máy biến áp, máy phát điện, động cơ, đường dây cao áp,… *Các chức năng bảo vệ : - Bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian độc lập hay phụ thuộc tuỳ theo người sử dụng lựa chọn(50,51,50N,51N) - Bảo vệ qúa dòng có hướng (67,67N) - Bảo vệ chống hư hỏng cách điện - Quá dòng thứ tự nghịch (46) - Phát hiện chạm đất với độ nhạy cao - Hạn chế tần số bằng điện áp - Hạn chế điện áp bằng tần số - Bảo vệ động cơ (48): + Giám sát quá trình khởi động : thời gian, dòng khởi động + Hạn chế khởi động lại - Bảo vệ chống quá tải : theo phương pháp điểm nhiệt hay hình ảnh nhiệt (49), - Bảo vệ chống chạm đất nhiều lần *Ngoài ra rơle còn tích hợp các chức năng như : kiểm tra, điều khiển và đóng trở lại, chức năng đồng bộ hoá (25), chống hư hỏng máy cắt(50BF) *Kết nối thông tin: Có thể kết nối với các thiết bị theo nhiều chuẩn như : - Tiêu chuẩnIEC 60870-5-103 - Tiêu chuẩn IEC 61850 - Profibus-fms - Profibus- dp - mobus RTU - DNP 3.0 - Có thể kết nối với trung tâm theo mô hình sau : 2.Nguyên lý hoạt động chung của Rơle 7SJ614: - Rơle thực hiện xử lí hoàn toàn bằng tín hiệu số các quá trình đo lường, lấy mẫu, số hoá các đại lượng đầu vào tương tự. - Không liên hệ về điện giữa khối xử lí bên trong thiết bị với những mạch bên ngoài nhờ bộ biến đổi DC, các biến điện áp đầu vào tương tự, các đầu vào ra nhị phân. - Chỉnh định đơn giản bằng bàn phím hoặc bằng phần mềm DIGSI 4. - Lưu giữ số liệu sự cố… *Cấu trúc phần cứng của rơle 7SJ614: Bộ biến đổi đầu vào ( MI ) biến đổi dòng điện thành các giá trị phù hợp với bộ vi xử lí bên trong của rơle. Có bốn dòng đầu vào ở MI gồm ba dòng pha, một dòng trung tính, chúng được chuyển tới tầng khuyếch đại. Tầng khuyếch đại đầu vào IA tạo các tín hiệu tổng trở cao từ các tín hiệu analog đầu vào. Nó có các bộ lọc tối ưu về dải thông và tốc độ xử lí. Tầng chuyển đổi tương tự – số ( AD ) bao gồm bộ dồn kênh, bộ chuyển đổi tương tự – số ( A/D ) và những modul nhớ để truyền tín hiệu số sang khối vi xử lí. . Cấu trúc phần cứng của rơle 7SJ614. Khối vi xử lí mC bao gồm những chức năng điều khiển, bảo vệ, xử lí những đại lượng đo được. Tại đây diễn ra các quá trình sau: Lọc và sắp xếp các đại lượng đo. Liên tục giám sát các đại lượng đo. Giám sát các điều kiện làm việc của từng chức năng bảo vệ. Kiểm soát các giá trị giới hạn và thứ tự thời gian. Đưa ra các tín hiệu điều khiển cho các chức năng logic. Lưu giữ và đưa ra các thông số sự cố phục vụ cho việc tính toán và phân tích sự cố. Quản lí sự vận hành của khối và các chức năng kết hợp như ghi dữ liệu, đồng hồ thời gian thực, giao tiếp truyền thông. Thông qua cổng vào ra nhị phân, bộ vi xử lí nhận các thông tin từ hệ thống, từ thiết bị ngoại vi, đưa ra các lệnh đóng cắt cho máy cắt, các tín hiệu gửi đến trạm điều khiển, tín hiệu đến hệ thống hiển thị… 3.Giới thiệu một số chức năng bảo vệ của rơle 7SJ614: 3.1 Bảo vệ quá dòng : Bảo vệ quá dòng có thời gian là một chức năng chính của Rơle 7SJ614. Rơle 7SJ614cung cấp các chức năng bảo vệ quá dòng như : - Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50). - Bảo vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh ( 50N ). - Bảo vệ quá dòng có thời gian (51). - Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian (51N ). Bảo vệ quá dòng 50, 51 có thể làm việc với đặc tính thời gian độc lập hay phụ thuộc. Ngưỡng tác động và thời gian trễ có thể thay đổi được trong giới hạn rộng. Ngoài ra thì người sử dụngcó thể đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng đặc tính thời gian phụ thuộc. Rơle 7SJ614 với các chức năng bảo vệ linh hoạt thì ta có thể lựa chọn các trạng thái với các đặc tính thời gian khác nhau cho dưới bảng sau : Các dạng chung của đường đặc tính thời gian phụ thuộc Đặc tính dốc bình thường Đặc tính rất dốc Đặc tính cực dốc Các công thức biểu diễn các đường đặc tính trên là: Đặc tính dốc bình thường (normal inverse) : t (s) Đặc tính rất dốc (very inverse) : t (s) Đặc tính cực dốc (extremely inverse) : t (s) Trong đó: t : thời gian tác động của bảo vệ (sec) tP : bội số thời gian đặt (sec) I : dòng điện sự cố (kA) IP : dòng điện khởi động của bảo vệ (kA) 3.2. Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt (50BF): Khi bảo vệ chính phát tín hiệu cắt tới máy cắt thì bộ đếm thời gian của bảo vệ 50BF ( T-BF ) sẽ khởi động. T-BF vẫn tiếp tục làm việc khi vẫn tồn tại tín hiệu cắt và dòng sự cố. Nếu máy cắt từ chối lệnh cắt ( máy cắt bị hỏng ) và bộ đếm thời gian T-BF đạt tới ngưỡng thời gian giới hạn thì bảo vệ 50BF sẽ phát tín hiệu đi cắt các máy cắt đầu nguồn có liên quan với máy cắt hỏng để loại trừ sự cố. 3.3. Chức năng tự đóng trở lại : Người sử dụng có thể lựa chọn chức năng này và chức năng này sẽ bị khoá khi mà sự cố không bị loại trừ ở lần đóng lại cuối cùng. Bảo vệ có thể : - Đóng lại ba pha với tất cả các sự cố. - Đóng lại từng pha riêng biệt. - Đóng lại nhiều lần, một lần đóng nhanh, những lần sau có trễ. - Khởi động của tự động đóng lại phụ thuộc vào loại bảo vệ tác động (ví dụ 46, 50, 51) Bằng việc sử dụng chức năng đồng bộ hoá thì chức năng đóng trở lại có thể được đồng bộ cùng các chức năng khác trong bảo vệ. 4.Một số thông số kỹ thuật của rơle 7SJ614: 4.1 Mạch đầu vào: - Tần số danh định : 50/60Hz (có thể lựa chọn) - Dòng điện danh định : 1/5A (có thể lựa chọn) 1 A với bảo vệ chạm đất có độ nhạy cao - Công suất tiêu thụ: + ở Iđm= 1A : < 0,05 VA + ở Iđm= 5A : < 0,3 VA + ở Iđm= 1A : ằ 0,05 VA(cho bảo vệ chống chạm đất có độ nhạy cao) - Khả năng quá tải về dòng: + Theo nhiệt độ (trị số hiệu dụng): 100.Iđm trong 1s 30.Iđm trong 10s 4.Iđm trong thời gian dài + Theo giá trị dòng xung kích: 250.Iđm trong 1/2chu kì - Khả năng quá tải về dòng cho chống chạm đất có độ nhạy cao + Theo nhiệt độ (trị số hiệu dụng): 300A trong 1s 100A trong 10s 15A trong thời gian dài + Theo giá trị dòng xung kích: 750A trong 1/2chu kì 4.2 Nguồn cung cấp : - Điện áp danh định : 100V- 225V - Công suất tiêu thụ : Uđm=100 V ,≈ 0,3 VA - Khả năng tải về áp theo điêù kiện về ổn định nhiệt : 230V *Nguồn phụ: +Một chiều: - Điện áp danh định : 24/48V 60/125V 110/250V - Giới hạn : 19 - 55V 48 - 150V 88 - 300V - Biến thiên : 12%Uđm - Công suất tiêu thụ : - Tĩnh ≈ 5W - Kích hoạt ≈ 7,5W + Xoay chiều: - Điện áp danh định : 115 /230 V - Giới hạn : 95-132V/184-265V - Công suất tiêu thụ : - Tĩnh ≈ 6W - Kích hoạt ≈ 12,5W 4.3. Đầu vào- ra nhị phân: 4.3.1. Đầu vào nhị phân: - Số đầu vào : 15 - Điện áp danh định : 24 - 250 VDC - Ngưỡng tác động : 19VDC/88VDC - Các mức điện áp danh định có thể lựa chọn : 24/48/60/110/125VDC/110/125/220/250VDC - Công suất tiêu thụ : tuỳ theo mức điện áp sử dụng 4.3.2. Đầu ra nhị phân : - Số tiếp điểm : 13 - Khả năng đóng cắt + Đóng : 1000W/VA + Cắt : 30W/VA/40W với tải thuần trở 25W/VA với tải LR thời gian cắt ≤50ms + Điện áp đóng cắt : ≈250VDC + Giới hạn về dòng : - 5A trong chế độ lâu dàI -30 A với thời gian cắt ≈ 0,5s 5. Cài đặt và chỉnh định thông số cho Rơle 7SJ614: Ta có thể tiến hành cài đặt và chỉnh định thông số cho Rơle 7SJ614 theo 2 cách : thông qua bàn phím trên mặt rơle hay bằng phần mềm điều khiển DIGSI 4. Các thông số cài đặt cho các chức năng bảo vệ được tổ chức theo các địa chỉ .Ví dụ : Địa chỉ Các lựa chọn Cài đặt Nội dung 112 Disabled Definite Time TOC IEC (4) TOC ANSI (8) User Defined PU User Def. Reset TOC IEC (4) Đặt bảo vệ quá dòng có thời gian 50/51 theo chuẩn IEC 113 Disabled Definite Time TOC IEC TOC ANSI User Defined PU User Def. Reset Definite Time Đặt bảo vệ chống chạm đất theo đặc tính thời gian độc lập 122 Disabled Enabled Enabled Đặt chức năng chống tác động dòng đột biến bằng hài bậc hai 142 Disabled No ambient temp With amb. temp With amb. temp Đặt bảo vệ chống quá tải 49 có xét đến nhiệt độ môi trường. 170 Disabled Enabled Enabled Đặt chức năng chống hư hỏng máy cắt 50BF 171 Disabled Enabled Enabled Đặt chức năng tự động đóng lại 79 Chương 4 Tính toán thông số và Kiểm tra sự làm việc của các bảo vệ I.Các số liệu phục vụ tính toán bảo vệ rơ le cho trạm 110 kV Đồng Niên: 1.Máy biến áp T2 : Thông số 115 kV 35 kV 22kV Sdđ - MVA 40 40 40 Tổ đấu dây Yo d-11 yn-o Udđ - kV 115 38,5 23 ∆Uđc= 9.1,78%=16% 2,044kV/nấc Idđ - A 200,8 599,8 1004,1 Tỷ số biến dòng nI= Is/IT 200/5 600/5 100/5 IN ngmax – A 7875 4182 5147 IN trongmin – A 4995 3514 3377 2.Máy biến áp T3: Thông số 115 kV 23 kV 6,3 kV Sdđ - MVA 40 40 16 Tổ đấu dây Yo yn-o d-11 Udđ - kV 115 23 6,6 ∆Uđc= 9.1,78%=16% 2,044 kV Idđ - A 200,8 1004,1 1399,6 Tỷ số biến dòng nI= Is/IT 200/5 1000/5 2000/5 IN ngmax – A 7875 4646 22421 IN trongmin – A 4995 3941 18898 II.Cài đặt và chỉnh định thông số cho Rơle 7UT613: 1. Vào thông số chỉnh định cho Rơle: Việc cài đặt và chỉnh định thông số cho Rơle có thể được thực hiện trực tiếp hay qua máy tính điều khiển. Các thông số phụ vụ từng khối chức năng được cài đặt trong các khối tương ứng. Các thông số cần phải được sắp xếp và cài đặt theo trình tự. Trong quá trình vào thông số nếu có sai sót thì Rơle sẽ phát hiện và báo cho người sử dụng biết qua màn hình * Vào thông số của máy biến áp: Khai báo thông số máy biến áp T2 như trong bảng : Địa chỉ Các lựa chọn Giá trị cài đặt Nội dung 270 50;60;17,6Hz 50 Hz Tần số làm việc 311 0,4-800 kV 115 kV Ucđm 312 0,2-5000MVA 40MVA Scđm 313 Solid Earthed Isolated Solid Earthed Trung tính nối đất trực tiếp 314 Y,∆,Z Y Cuộn cao nối Y 321 0,4-8000 kV 35 kV UTđm 322 0,2-5000 MVA 40MVA STđm 323 Solid Earthed Isolated Isolated Trung tính cách điện 324 Y,∆,Z ∆ Cuộntrung nối ∆ 325 0-11 11 Tổ nối dây 331 0.4 á 800 kV 23 kV UHđm 332 0.2 á5000 MVA 40 MVA SHđm 333 Solid Earthed Isolated Solid Earthed Trung tính nối đất trực tiếp 334 Y,∆,Z Y Cuộn hạ nối Y 372 1-100000A 200,8 Icđm 373 1-100000A 599,8 ITđm 374 1-100000A 1004,1 IHđm Khai báo thông số máy biến áp T3 như trong bảng : Địa chỉ Các lựa chọn Giá trị cài đặt Nội dung 270 50;60;17,6Hz 50 Hz Tần số làm việc 311 0,4-800 kV 115 kV Ucđm 312 0,2-5000MVA 40MVA Scđm 313 Solid Earthed Isolated Solid Earthed Trung tính nối đất trực tiếp 314 Y,∆,Z Y Cuộn cao nối Y 321 0,4-8000 kV 23 kV UTđm 322 0,2-5000 MVA 40MVA STđm 323 Solid Earthed Isolated Solid Earthed Trung tính nối đất trực tiếp 324 Y,∆,Z Y Cuộntrung nối Y 331 0.4 á 800 kV 6,6 kV UHđm 332 0.2 á5000 MVA 16 MVA SHđm 333 Solid Earthed Isolated Solid Earthed Trung tính cách điện 334 Y,∆,Z ∆ Cuộn hạ nối ∆ 372 1-100000A 200,8 Icđm 373 1-100000A 1004,1 ITđm 374 1-100000A 1399,6 IHđm 2. Vào thông số chỉnh định cho Rơle với chức năng so lệch có hãm: 2.1. Tính toán các giá trị cài đặt: Với chức năng bảo vệ so lệch có hãm ta cần tính toán những thông số: *ISL> : Dòng so lệch ngưỡng thấp . Trong chế độ bình thường ISL> > IKCB IKCB là dòng không cân bằng trong chế độ bình thường xuất hiện do dòng từ hoá của máy biến áp và sai số của BI. Trên thực tế ta thường chọn ISL> = 0,3 *Độ dốc của đoạn đặc tính b (SLOPE1) : Đoạn đặc tính b đặc trưng cho đoạn làm việc khi dòng ngắn mạch không lớn lắm. Theo nhà sản xuất chọn SLOPE1= tga1= 0,25. * Độ dốc của đoạn đặc tính c (SLOPE2) và giá trị dòng điện cơ sở . Đoạn đặc tính c đặc trưng cho đoạn làm việc khi dòng ngắn mạch khá lớn, độ hãm lớn. Nhà sản xuất đã đặt giá trị của SLOPE 2 = 0,5 và Ibase2 =2,5 *ISL>> : Dòng so lệch ngưỡng cao : ISL>> là giới hạn phía trên đường đặc tính, đoạn này đặc trưng cho chế độ dòng ngắn mạch lớn. ISL>> = (Uk%min lấy theo bảng trang29) 2.2. Vào thông số cho Rơle : Địa chỉ Các chọn lựa Cài đặt Nội dung 1201 Off On Block relay for trip commands ON Khởi động chức năng bảo vệ so lệch 1206 ON OFF ON Hãm bằng sóng hài bậc hai 1211 0,05..2I/InO 0,3 I/InO Dòng so lệch ngưỡng thấp 1226A 0,00..60s 0,00s Thời gian trễ của cấp ISL> 1231 0,5..35 I/InO 8,85I/InO Dòng so lệch ngưỡng cao 1236A 0,00s..60s 0,00s Thời gian trễ của cấp ISL>> 1241A 0,10..0,5 0,25 Độ dốc của đoạn đặc tính b 1243A 0,25..0,95 0,5 Độ dốc của đoạn đặc tính c 1244A 0,00..10I/InO 2,5.I/InO Điểm cơ sở của đoạn đặc tính c 1261A 2,00..15 I/InO 4,00I/InO Ngưỡng khởi động hãm bổ xung 1262A 2..250cycle 15 cycle Thời gian tồn tại hãm bổ xung 1301 OFF ON ON Bật chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế 1311 0.05..2.00 I/In 0.3 I/In Dòng khởi động của bảo vệ REF 1312A 0.00..60.00 sec;à 0.00 sec Thời gian trễ của bảo vệ REF 1313A 0.00..0.95 0.00 Độ dốc của đường đặc tính Từ các thông số này ta xây dựng được đường đặc tính tác động của chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp. Trong đó: IH1 = tg==0,25 tg= à2(IH2 – 2,5) = IH2 IH2=5 ISL2 = IH2.tg1= 5.0,25 =1,25 IH3 = IBASE + 3.Cài đặt thông số cho bảo vệ rơle với chức năng quá dòng dự phòng : Địa chỉ Các lựa chọn Cài đặt Nội dung 2014 0,10..3500A 1,00A Ngưỡng của bảo vệ quá dòng 2015 0,10..35,00I/InS 1.I/InS Ngưỡng của bảo vệ quá dòng 2016 0,00..60s 0,50s Thời gian trễ của bảo vệ quá dòng 2111 0,10..35,00A 10,00A Ngưỡng của bảo vệ quá dòngcắt nhanh 2112 0,10..35I/InS 10.I/InS Ngưỡng của bảo vệ quá dòngcắt nhanh 2113 0,00..60s 0,00 Thời gian trễ của bảo vệ quá dòng cắt nhanh 2044 NO YES YES Bật chức năng bảo vệ quá dòng 4.Cài đặt thông số cho rơle với chức năng bảo vệ chống quá tải: Chức năng này hoạt động độc lập với chức năng bảo vệ so lệch và cần được cài đặt trước. Địa chỉ Các chọn lựa Cài đặt Nội dung 4201 Off On Block relay for trip command Alarm only ON Bật chức năng bảo vệ chống quá tải 4202 0,10..4,00 1,10 Hệ số quá tải 4203 1,0..9,999min 100,0min Hằng số thời gian 4205 0,10..4,00I/InS 1,00I/InS Ngưỡng cảnh báo 4222 98..140oc 98oc Điểm nhiệt tác động 1 4224 98..140oc 108oc Điểm nhiệt tác động 2 III.Kiểm tra các chức năng của Rơle 7UT613: 1.Chức năng bảo vệ so lệch: Bảo vệ so lệch máy biến áp là chức năng quan trọng nhất của bảo vệ cho máy biến áp. Sau khi đã cài đặt và chỉnh định các thông số cho chức năng này ta cần phải tra lại xem rơle có hoạt động tin cậy: tác động đúng khi có sự cố trong vùng bảo vệ. Với những thông số như trên ta xây dựng được đường đặc tính tác động. 1.1. Bảo vệ so lệch của máy biến áp T2. 1.1.1.Ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ : Rơle phải đảm bảo không tác động khi xảy ra sự cố ngoài vùng bảo vệ Theo nguyên lý đo lường của Rơle 7UT613 thì dòng so lệch(ISL) trong trường hợp ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ có giá trị bằng không. Tuy nhiên thực tế Rơle đo được dòng không cân bằng . Dòng không cân bằng này bao gồm hai thành phần : ISl = I’KCB +I”KCB = (KKCK.Kdn.fi + ∆U).INngmax + Trong đó Kkcb là hệ số kể đến ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch trong quá trình quá độ (lấy KKCB = 1) + Kdn là hệ số đồng nhất của các BI (Kdn=1) + fi là sai số tương đối cho phép của BI (lấy fi = 0,1) + ∆Ulà phạm vi điều chỉnh điện áp của đầu phân áp phía 110 kV (lấy ∆U = 1/2 phạm vi điều chỉnh = 9.1,78%=16,02%) + INngoài Dòng ngắn mạch lớn nhất xuyên qua đối tượng được bảo vệ a.Khi ngắn mạch ngoài phía 110kV(N(3)1): Isl = 0,26.INngmax = 0,26.IN1(3) = 0,26.3,662 = 0,952 IH = I1 + I2 = 2.INngmax = 2.3,662 = 7,324 Isl> <Isl <Isl2 nên : IHtt = *Hệ số an toàn hãm : KatH = b.Khi ngắn mạch ngoài max phía 35 kV(N(3)5): Isl = (1.1.0,1+0,1602).INngmax = 0,26.INngmax = 0,26 .IBI3(3)=0,26.6,789=1,765 IH = I1 + I2 = 2.INngmax = 2.6,789=13,578 Isl2> nên : IHtt = IBASE + *Hệ số an toàn hãm : KatH = C.Khi ngắn mạch ngoài max phía 22 kV(N(3)4): Isl = (1.1.0,1+0,1602).INngmax = 0,26.INngmax =0,26.I BI1(N4)(3) =0,26 .4,108=1,068 IH = I1 + I2 = 2.INngmax = 2.4,108=8,216 Isl> <Isl <Isl2 nên : IHtt = *Hệ số an toàn hãm: KatH = 1.1.2 .Ngắn mạch trong vùng bảo vệ: Rơle phải đảm bảo tác động khi xảy ra sự cố trong vùng bảo vệ. Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, trạm được cấp điện từ phía 110 kV do vậy ISL trong trường hợp này là dòng qua cuộn dây phía 110 kV: ISL = I1 ,IH = a.Khi ngắn mạch trong vùng tại N1’: ISL =IBI1(N1’)(1) = 29,054 IH = 29,054 >IH3 Isltt = Isl>> = 8,85 *Hệ số độ nhạy: Knh = b.Khi ngắn mạch trong vùng tại N5’: ISL = IBI1(N5’) = 5,704 IH = 5,704 IH2<IH<IH3 nên : ISLtt = (IH-IBASE)tg *Hệ số độ nhạy : Knh = c.Khi ngắn mạch trong vùng tại N4’: ISL = IBI(N4’)(1) =3,378 IH =3,378 IH1 <IH <IH2 Isltt =IH . tg *Hệ số độ nhạy : Knh = *Đặc tính tác động : Đặc tính sự cố I H3 =20,2 I H2 =5 I H1 =1,2 I SL> =0,3 4 miền khoá I H*dd I SL*dd 8 Miền tác động I Sl>> =8,85 b c a d slope1 slope2 I base1 I SL2 =1,25 N1(0,952;7,324) N5(1,765;13,758) N4(1,068;8,216) N5'(5,704;5,704) N4'(3,378;3,378) 1.2.Bảo vệ so lệch của máy biến áp T3: 1.2.1.Ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ : a.Khi ngắn mạch ngoài max phía 110kV(N(3)1): Isl = (1.1.0,1+0,1602).INngmax = 0,26.INngmax = 0,26.IBI5(N1)(1) =0,26 .3,275 = 0,852 kA IH = I1 + I2 = 2.INngmax IH = 2.3,275=6,55 Isl> <Isl <Isl2 IHtt = *Hệ số an toàn hãm : KatH = b. Khi ngắn mạch ngoài max phía 22 kV(N(3)2): Isl = (1.1.0,1+0,1602).INngma = 0,26.INngmax = 0,26.IBI5(N2) () = 0,26.4,627 =1,203 IH = I1 + I2 = 2.INngmax IH=2.4,627=9,254 Isl< <ISL< Isl2 nên : IHtt = *Hệ số an toàn hãm: KatH = c.Khi ngắn mạch ngoài max phía 6,6 kV(N(3)3): Isl = (1.1.0,1+0,1602).INngmax = 0,26.INngmax = 0,26.IBI5(N3)(3) = 0,26 .6,116 =1,59 IH = I1 + I2 = 2.INngmax IH = 2.6,116=12,232 Isl2> nên : IHtt = IBASE + *Hệ số an toàn hãm : HatH = 1.2.2.Ngắn mạch trong vùng bảo vệ: Rơle phải đảm bảo tác động khi xảy ra sự cố trong vùng bảo vệ Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ so lệch, trạm được cấp điện từ phía 110 kV do vậy ISL trong trường hợp này là dòng qua cuộn dây phía 110 kV: ISL = I1 , IH = a.Khi ngắn mạch trong vùng tại N1s”: ISL =IBI5(N1”)(1,1) = 31,516=31,516 IH = 31,516>IH3 Theo đặc tính tác động ta xác định được giá trị của ISLtt Isltt = Isl>> =8,85 *Hệ số độ nhạy: Knh = b.Khi ngắn mạch trong vùng tại N2’: ISL = IBI5(N2’)(2) = 3,942 IH =3,942 IH1 < IH < IH2 Isltt = IH.tg *Hệ số độ nhạy : Knh = c.Khi ngắn mạch trong vùng tại N3’: ISL = IBI1(N3’)(2) = 5,151 IH = 5,151 IH2 <IH < IH3 nên : ISLtt = IBASE+ *Hệ số độ nhạy : Knh = Đặc tính tác động : slope1 4 I H1 =1,2 I SL2 =1,25 I SL> =0,3 b a I base1 8 I Sl>> =8,85 I SL*dd Đặc tính sự cố slope2 I H2 =5 miền khoá I H3 =20,2 I H*dd Miền tác động c d N1(0,819;6,55) N2(1,203;9,254) N3(1,59;12,232) N2' N3' 2. Chức năng bảo vệ so lệch thứ tự không ∆Io: 2.1. Bảo vệ so lệch ∆Io- máy biến áp T2: IoKd = 0,3 . IddBI2 = 0,3.200 = 60 A áp dụng các kết quả tính ngắn mạch T65-66 ta có: *Hệ số độ nhạy : Kno = 2.2. Bảo vệ so lệch ∆Io – máy biến áp T3: IoKd = 0,3 . IddBI6 = 0,3.200= 60A *Hệ số độ nhạy : Kno = IV.Cài đặt và chỉnh định thông số cho Rơle số 7SJ614: 1. Máy biến áp T2: 1.1.Bảo vệ quá dòng cắt nhanh I>>: Ikđ = Kat . INngmax * Hệ số an toàn Kat =1,2 Theo kết quả tính ngắn mạch ta có : INngmax(BV1) = max(IN4,IN5)=IN5 = 6,789.0,2008= 1,363 kA Ikđ = 1,2.1,363=1,636 kA 1.2.Bảo vệ quá dòng có thời gian I>: Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng được tính theo công thức sau: Ikđ I> = = K . Ilvmax Trong đó: Kat : hệ số an toàn Kat = 1,2 Km : hệ số mở máy Km 1 KV : hệ số trở về của rơle KV = 0,95 Ilvmax: dòng làm việc lớn nhất đi qua bảo vệ Ilvmax = 1,4 IdđBA K : Hệ số chỉnh định ; K= 1,5-1,6 áp dụng kết quả tính ngắn mạch trong chương 2 vào các công thức tính ta thu được kết quả trong bảng sau: Thông số BV1- Phía 110kV BV2- Phía 35kV BV3- Phía 22kV Ilvmax (A) 281 862 1400 Ikđ I> (A) 421,5 1293 2100 nBI 200/5 600/5 800/5 Ikđ R = (A) 10,525 10,775 8,75 Bảo vệ quá dòng sử dụng đặc tính thời gian độc lập : -Với thời gian t2’=2,0s là thời gian đặt của bảo vệ quá dòng đường dây 35 kV -Với thời gian t 3’=1,5s là thời gian đặt của bảo vệ quá dòng đường dây 22 kV Theo nguyên tắc bậc thang với ∆t=0,3s ta có thời gian đặt cho các bảo vệ quá dòng ở các phía của máy biến áp T2 như sau: *Phía 22 kV : t3 =t3’ + ∆t = 1,5+0,3=1,8 s *Phía 35 kV : t2 =t2’ + ∆t = 2,0+0,3=2,3 s *Phía 110kV : t1 = t2+ ∆t = 2,3+0,3=2,6 s 1.3.Bảo vệ quá dòng có thời gian thứ tự không (Io>): Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng thứ tự không được chọn theo công thức: Ikđ = 0,3 . IdđBI IdđBI dòng điện danh định của BI, IdđBI = 200A Ikđ = 0,3. IdđBI = 0,3.200 = 60 A Bảo vệ quá dòng thứ tự không sử dụng đặc tính thời gian độc lập. Thời gian tác động của bảo vệ được chọn t = 0,5 sec. 2. Cài đặt thông số cho bảo vệ 7SJ614- máy biến áp T2: Cài đặt thông số cho rơle 7SJ614 phía 110 kV cho máy biến áp T2 như sau: Địa chỉ Các lựa chọn Cài đặt Nội dung 112 Disable Definite time TOC IEC TOC ANSI User definite time User definite reset Definite time Đặc tính thời gian độc lập của I> 113 Disable Definite time TOC IEC TOC ANSI User definite time User definite reset Definite time Đặc tính thời gian độc lập của Io> 1201 ON OFF ON Bật chức năng quá dòng 1202 0.10..25.00 6,176 Dòng khởi động của I>> 1203 0.00..60.00s 0.00s t-I>> thời gian trễ của I>> 1207 0.50..20.00 10,525 Dòng khởi động của I> 1208 0.05..3.20s 2.60s Thời gian cắt của I> 1211 Normal Inverse Very Inverse Extremely Inverse User Character User character - Definite time Chọn đặc tính thời gian cho I> : Độc lâp 1301 ON OFF ON Bật chức năng quá dòng thứ tự không 1307 0.05..4.00A 0,3A Dòng khởi động của Io> 4201 ON OFF ON Bật chức năng quá tải 49 4202 0.10..4.00 1.10 Hệ số k 4203 1.0..999.9min 100.0min Hằng số thời gian 4204 50..100% 82% Cảnh báo trạng thái nhiệt 7001 ON OFF ON Bật chức năng chống máy cắt hỏng 50BF 7005 0.06..60.00sec,à 0.25sec Thời gian trễ của 50BF 3. Máy biến áp T3: 3.1.Bảo vệ quá dòng cắt nhanh I>>: Ikđ = Kat . INngmax Hệ số an toàn Kat =1,2 Theo kết quả tính ngắn mạch ta có : INngmax(BV5) = max(IN2,IN3)=IN3 = 6,116.0,2008= 1,228 kA Ikđ = 1,2.1,228=1,473 kA 3.2.Bảo vệ quá dòng có thời gian I>: Tương tự phần 1.2 áp dụng kết quả tính ngắn mạch trong chương 2 vào các công thức tính ta thu được kết quả trong bảng sau : Thông số BV1- Phía 110kV BV2- Phía 22kV BV3- Phía 6kV Ilvmax (A) 281 1400 1959=1,4. Ikđ I> (A) 421,5 2100 2939 nBI 200/5 600/5 800/5 Ikđ R = (A) 10,525 13,125 13,125 Bảo vệ quá dòng sử dụng đặc tính thời gian độc lập : -Với thời gian t2=1,5s là thời gian đặt của bảo vệ quá dòng đường dây 6kV -Với thời gian t 3’=2,0s là thời gian đặt của bảo vệ quá dòng đường dây 22 kV Theo nguyên tắc bậc thang với ∆t=0,3s ta có thời gian đặt cho các bảo vệ quá dòng ở các phía của máy biến áp T3 như sau: *Phía 6 kV : t2 =t2’ + ∆t = 1,5+0,3=1,8 s. *Phía 22 kV : t3 =t3’ + ∆t = 2,0+0,3=2,3 s. *Phía 110kV : t1 = t3+ ∆t = 2,3+0,3=2,6 s. 3.3.Bảo vệ quá dòng có thời gian thứ tự không (Io>): Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng thứ tự không được chọn theo công thức: Ikđ = 0,3 . IdđBI IdđBI dòng điện danh định của BI, IdđBI = 200A Ikđ = 0,3. IdđBI = 0,3.200 =60 A Bảo vệ quá dòng thứ tự không sử dụng đặc tính thời gian độc lập. Thời gian tác động của bảo vệ được chọn t = 0,5 sec. 4.Cài đặt thông số cho bảo vệ 7SJ614- máy biến áp T3: Cài đặt thông số cho rơle 7SJ614 phía 110 kV cho máy biến áp T2 như sau: Địa chỉ Các lựa chọn Cài đặt Nội dung 112 Disable Definite time TOC IEC TOC ANSI User definite time User definite reset Definite time Đặc tính thời gian độc lập của I> 113 Disable Definite time TOC IEC TOC ANSI User definite time User definite reset Definite time Đặc tính thời gian độc lập của Io> 1201 ON OFF ON Bật chức năng quá dòng 1202 0.50..175.00 26,905 Dòng khởi động của I>> 1203 0.00..60.00s 0.00s t-I>> thời gian tác động của I>> 1207 0.50..20.00 10,525 Dòng khởi động của I> 1208 0,05..3.20s 2.60s Thời gian cắt của I> 1211 Normal Inverse Very Inverse Extremely Inverse User Character User character - Definite time Chọn đặc tính thời gian cho I>: Độc lập 1301 ON OFF ON Bật chức năng quá dòng thứ tự không 1307 0.05..4.00A 0,3A Dòng khởi động của Io> 4201 ON OFF ON Bật chức năng quá tải 49 4202 0.10..4.00 1.10 Hệ số k 4203 1.0..999.9min 100.0min Hằng số thời gian 4204 50..100% 82% Cảnh báo trạng tháI nhiệt 7001 ON OFF ON Bật chức năng chống máy cắt hỏng 50BF 7005 0.06..60.00sec,à 0.25sec Thời gian trễ của 50BF V. Kiểm tra chức năng của rơle 7SJ614: 1 Máy biến áp T2: 1.1. Bảo vệ quá dòng có thời gian : Biểu thức xác định độ nhạy của bảo vệ như sau: Trong đó : Ikđ – trị số dòng khởi động của bảo vệ. INmin – trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất đi qua bảo vệ. Theo kết quả tính ngắn mạch T65-66 ta có : *Phía 110kV : Ikđ = 421,5A INmin = IN4(1) =3,378.0,2008=0,678 kA Kn = *Phía 35 kV : Ikd = 1258,5A INmin = IN5 = 5,704.0,616=3,514 kA Kn = *Phía 22 kV : Ikđ = 2100A INmin = 3,494.0,998 = 3,487kA Kn = 1.2. Bảo vệ quá dòng thứ tự không Io>: Kn= INmin = IN1(1,1) = 8,546.0,2008=1,716 Ikđ = 60A Kn = Bảo vệ quá dòng thứ tự không thoả mãn yêu cầu về độ nhạy . 2. Máy biến áp T3: 2.1. Bảo vệ quá dòng có thời gian : Biểu thức xác định độ nhạy của bảo vệ như sau: Trong đó : Ikđ – trị số dòng khởi động của bảo vệ. INmin – trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất đi qua bảo vệ. *Phía 110kV : Ikđ = 421,5A INmin = IN2(2) =3,942.0,2008 = 0,791 kA Kn = *Phía 22 kV : Ikd = 2100A INmin = IN2 = 3,942.0,9998=3,941 kA Kn = *Phía 6 kV : Ikđ = 2939A INmin =IN3(2) = 5,155.3,666 = 18,9kA Kn = 2.2. Bảo vệ quá dòng thứ tự không Io>: Theo kết quả tính ngắn mạch ta có : INmin = IN1(3) = 8,546.0,2008=1,716 Ikđ = 60A Kn = Bảo vệ quá dòng thứ tự không thoả mãn yêu cầu về độ nhạy . Tài liệu tham khảo 1.GS.VS. Trần Đình Long Bảo vệ Rơle trong hệ thống điện. Đại Học Bách Khoa Hà Nội 1/1982 2.GS.VS. Trần Đình Long Bảo vệ các hệ thống điện. Nhà xuất bản KHKT – Hà Nội 2000 3. GS.VS. Trần Đình Long Hướng dẫn thíêt kế bảo vệ rơle trong hệ thống điện. Đại học Bách Khoa Hà Nội 1999 4.PGS.TS. Lã Văn út Ngắn mạch trong hệ thống điện. Nhà xuất bản KHKT- Hà Nội 2000 5. Một số tài liệu tiếng Anh của các hãng SIEMENS , ABB về các bảo vệ trong hệ thống điện.