Xây dựng phương án cung cấp điện và tính toán bảo vệ rơle

g tiếp điểm và đưa tín hiệu đi cắt máy cắt. Khi quá tải dòng điện qua bảo vệ lớn, dòng qua RI vượt quá dòng khởi động của RI cho nên rơle RI đóng tiếp điểm, điện áp tại thanh góp đặt bảo vệ giảm rất ít, tiếp điểm RU< hở nên RT không có điện và không đưa tín hiệu đi cắt máy cắt. PHẦN III TÌM HIỂU RƠLE QUÁ DÒNG SỐ SEL-551 Tổng quan về role SEL-551 Khái quát chung Mặt trước panel của SEL-551 Bố trí của phần cứng: Mặt sau panel của SEL-551: khối đầu cực hoặc đầu cắm bộ kết nối. Tiếp điểm đầu ra bộ ngắt dòng điện cao: 10A cho L/R=40ms tại 125Vdc. Cổng giao tiếp ( cuộn dây 4 ) của EIA232 hoặc EIA485. Vị trí phần cứng của SEL-551 Những đặc tính kỹ thuật Dòng điện xoay chiều đầu vào 5A (định mức ) : 15A liên tục, tuyến tính 100A đối xứng, Tải trọng: 0.06VA ở 1A, 0.8VA ở 3A. 1A (định mức ) : 3A liên tục, tuyến tính : 20A đối xứng, Tải trọng : 0.06VA ở 1A, 0.18VA ở 3A. Hệ thống tần số: 60/50Hz và sự quay các pha ABC/ACB tùy theo sự cài đặt của người sử dụng. Tiếp điểm đầu ra Khối tiếp điểm Liên tục 6A, 270Vac/360Vdc tùy theo cấp độ bảo vệ khác nhau. Thời gian tác động/thời gian trở về : < 5ms. Khả năng cắt (L/R=40ms): 24V 0.75A 10.000 vòng 48V 0.50A 10.000 vòng 125V 0.30A 10.000 vòng 250V 0.20A 10.000 vòng Khả năng tuần hoàn (L/R=40ms): 24V 0.75A 2.5 chu kỳ/s 48V 0.50A 2.5 chu kỳ/s 125V 0.30A 2.5 chu kỳ/s 250V 0.20A 2.5 chu kỳ/s Đầu cắm bộ nối (ngắt dòng điện cao) Liên tục 6A, 330Vdc tùy theo cấp độ bảo vệ khác nhau. Thời gian tác động : <5ms. Thời gian trở về : <8ms. Khả năng cắt 10A 10,000 vòng 24,48,và 125V ( L/R=40ms ) 250V ( L/R=20ms ) Khả năng tuần hoàn 10A 4 chu kỳ/s, cho phép 2phút ngừng hoạt động để xả nhiệt. 24,48,125V ( L/R=40ms ) 250V ( L/R=20ms) Các đầu vào quang định mức Loại đầu vào này phụ thuộc vào thứ tự lựa chọn của rơle. Đầu vào cảm biến mức khác với đầu vào jum đã đặt.Với hiệu điện thế nguồn theo danh định thì mỗi đầu vào vẽ được dòng điện xấp xỉ 4A. Khối đầu cực Kiểu đầu cực của Sel 551 có thể là thứ tự theo đầu vào quang ở hiệu điện thế jum đã đặt hoặc đầu vào quang cảm biến mức. Hiệu điện thế jum điều khiển: tất cả các đầu vào được lập trình độc lập với nhau để hoạt động tại bất kỳ mức hiệu điện thế danh định cho phép. 24Vdc: trong khoảng 15-30Vdc; 48Vdc: trong khoảng 30-60Vdc; 125Vdc: trong khoảng 80-150Vdc; 250Vdc: trong khoảng 150-300Vdc; Cảm biến mức: tất cả đầu vào được lập trình theo người sử dụng với một giá trị hiệu điện thế cố định nên không thể thay đổi : 48Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 28.8Vdc; 125Vdc: trong khoảng 105-150Vdc; cắt khi thấp hơn 75Vdc; 220Vdc: trong khoảng 176-264Vdc; cắt khi thấp hơn 132Vdc; 250Vdc: trong khoảng 200-300Vdc; cắt khi thấp hơn 150Vdc; Đầu cắm bộ nối: Tiêu chuẩn ( cảm biến mức 0 ): 24Vdc: trong khoảng 15-30Vdc; Cảm biến mức Các kiểu đầu cắm được trang bị với cảm biến mức đầu vào cố định. Tất cả những đầu vào này được lập trình theo mục đích sử dụng. 48Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 28.8Vdc; 125Vdc: trong khoảng 105-150Vdc; cắt khi thấp hơn 75Vdc; 250Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 150Vdc; Công suất nguồn định mức Định mức 125/250Vdc hoặc Vac Phạm vi 85-350Vdc hoặc 85-264Vac Sự gián đoạn 100ms@125Vdc Độ nhấp nhô 100% Tải trọng < 5W Định mức 48/125Vdc hoặc Vac Phạm vi 36-200Vdc hoặc 85-140Vac Sự gián đoạn 100ms@125Vdc Độ nhấp nhô 5% Tải trọng < 5.5W Định mức 24Vdc Phạm vi 16-36Vdc phân cực phụ thuộc Sự gián đoạn 25ms@36Vdc Độ nhấp nhô 5% Tải trọng < 5.5W Phần tử quá dòng Tức thời Quá dòng có thời gian Pha 50P1 ÷ 50P6 51P1T,52P2T Pha đơn 50A,50B,50C Trung tính chạm đất* 50N1,50N2 51N1T Chạm đất dòng điện dư 50G1,50G2 51G1T Thứ tự ngược (3I2)** 50Q1,50Q2 51Q1T,51Q2T Phạm vi đặt, 5A danh định*** OFF, 0.5-0.8A OFF,0.5-16.0A Phạm vi đặt, 1A danh định*** OFF, 0.1-0.6A OFF,0.1-3.2A * những phần tử quá dòng trung tính chạm đất (50N1,50N2,51N1T) được tách ra từ dòng điện vào trung tính trên kênh IN. Tất cả các phần tử quá dòng khác ( bao gồm phần tử quá dòng chạm đất dòng dư ) hoạt động từ dòng điện pha đầu vào kênh IA,IB,IC. ** phần tử quá dòng thứ tự ngược. *** sử dụng dòng điện định mức (5A hoặc 1A) cho các pha (A,B,C) và trung tính (IN) theo lý thuyết. Đặc tính quá dòng có thời gian Dòng tác động chính xác: ±0.10A thứ cấp và ±5% của giá trị đặt (5A danh định ). ±0.02A thứ cấp và ±5% của giá trị đặt (1A danh định ). Đặc tuyến thời gian chính xác: ±1.5 chu kỳ và ±4% đặc tuyến thời gian dòng điện giữa khoảng 102 và 1030 lần thời gian tác động. Quá vùng chuyển tiếp: < 5% thời gian tác động. Đặc tính quá dòng cắt nhanh Dòng tác động chính xác: ±0.10A thứ cấp và ±5% của giá trị cài đặt (5A danh định). ±0.02A thứ cấp và ±5% của giá trị cài đặt (1A danh định ). Quá vùng chuyển tiếp: < 5% thời gian tác động. Bảo vệ máy biến dòng bão hòa Phần tử quá dòng cắt nhanh trong Sel-551 ở trạng thái bình thường sử dụng đầu ra của một bộ lọc số cosin. Khi CT bão hòa mạnh thì tình trạng dòng điện rò là rất nặng, rơle phát hiện ra sự cố này điều khiển các phần tử quá dòng hoạt động theo đầu ra máy dò đỉnh xung. Các bộ lọc này cung cấp khả năng để dịch chuyển những dòng điện một chiều và các sóng hài. Việc kết hợp 2 bộ lọc cung cấp một giải pháp bảo đảm rằng phần tử quá dòng cắt nhanh hoạt động tốt. Đặc tính bộ thời gian Những phần tử quá dòng cắt nhanh hoạt động theo nguyên tắc hoặc là đầu ra bộ lọc số cosin hoặc đầu ra của máy dò đỉnh xung. Khi sóng hài biến dạng vượt quá ngưỡng cho phép cố định đến mức CT bão hòa mạnh thì các phần tử quá dòng cắt nhanh sẽ hoạt động theo các đầu ra của máy dò đỉnh xung. Khi sóng hài thấp hơn ngưỡng cố định cho trước phần tử quá dòng cắt nhanh hoạt động theo đầu ra của bộ lọc số cosin. Sel 551 là rơle thời gian đóng lặp lại, bộ thời gian có chương trình, và các bộ thời gian khác. Tất cả các bộ thời gian này được cài đặt trong những chu kỳ, trong quá trình tăng lên từng 1/8 chu kỳ. Rơle tuần hoàn khi giá trị đặt của thời gian được nhập vào tăng lên hoặc giảm xuống ở 1/8 chu kỳ gần nhất. Độ chính xác của bộ thời gian: ±0.25 chu kỳ và ±0.1% thời gian cài đặt. Các phần tử rơle và nguyên lý hoạt động Mã nhị phân và SELogic điều khiển tính toán Mã nhị phân của rơle (role word bit) Các đầu ra của khối logic hầu hết được mô tả trong mục này dưới lớp mã nhị phân của rơle (role word bit). Mã nhị phân là tên lớp (ví dụ như: 51P1T,TRIP,CLOSE,…). Chúng là các điểm logic có thể ở trạng thái : 1 ( logic 1 ) hoặc 0 ( logic 0 ) phụ thuộc vào sự hoạt động của logic liên kết. Mức logic 1 khi một yếu tố là tác động, thời gian nghỉ, các tình trạng xác nhận khác. Mức logic 0 khi một yếu tố là trở về, hoặc các trạng thái khác xác nhận lại. SELogic điều khiển tính toán Giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán là những đầu vào của khối logic. Việc cài đặt này được viết theo logic đại số Boolean, liên kết với mã nhị phân và cùng hoạt động với những bộ điều khiển khác. Bộ điều khiển Chức năng logic ( ) ! * + Ngoặc đơn NOT AND OR Bảng1.1: : thứ tự xử lý của bộ điều khiển của SELogic điều khiển tính toán Trong điều kiện của mã nhị phân, các số : 1 ( logic 1 ) hoặc 0 ( logic 0 ) Sự giới hạn có thể được nhập trong một giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán. Nếu giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán cân bằng mức 1, thì nó luôn luôn là “asserted/on/enable”. Nếu giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán cân bằng mức 0, thì luôn là “deasserted/off/disable”. Bất kỳ giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán đơn được hạn chế ở 9 mã nhị phân mà có thể cùng liên kết với những bộ điều khiển SELogic điều khiển tính toán trong bảng 1.1. Theo sự giới hạn này thì khối SELogic Variable ( SV1 tới SV14 ) có thể được sử dụng như một bước cài đặt trung gian. Ví dụ, tính toán lệnh cắt (giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán TR) cần nhiều hơn 9 mã nhị phân trong giá trị tính toán đặt trước của chúng. Một phần của lệnh tính toán được đặt trong giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán SV1. Kết quả đầu ra của SELogic Variable ( mã nhị phân SV1 ) sau đó được đặt trong giá trị cài đặt SELogic điều khiển tính toán TR. Xử lý có thứ tự và khoảng thời gian xử lý Bảng1.2 chỉ rõ SELogic Variable ( SV1 tới SV14 ) được xử lý sau tính toán lệnh cắt ( giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán TR ). Vì vậy bất kỳ quá trình cắt theo mã nhị phân SV1 bị chậm lại một khoảng thời gian xử lý ( 1/8 chu kỳ ). Các phần tử rơle và logic ( tương ứng SELogic điều khiển tính toán và kết quả mã nhị phân) được xử lý theo thứ tự trong bảng 1.2( trên xuống dưới). Chúng được xử lý trong từng 1/8 chu kỳ, và trạng thái mã nhị phân ( logic 1 và logic 0 ) được truy cập theo từng 1/8 chu kỳ. Vì thế khoảng thời gian xử lý của role là 1/8 chu kỳ. Mỗi khi mã nhị phân được truy cập trong 1/8 chu kỳ, nó giữ lại trạng thái (logic 1 hoặc logic 0) đến khi việc cập nhật lặp lại ở 1/8 chu kỳ tiếp theo. Bảng 1.2: thứ tự xử lý của các phần tử role và logic Các phần tử role và logic Kết quả mã nhị phân Đầu vào quang IN1,IN2 Vị trí chuyển mạch điều khiển LB1-LB8 Chuyển mạch điều khiển từ xa RB1-RB8 Yêu cầu về dụng cụ đo dòng điện PDEM,NDEM,GDEM,QDEM Phần tử quá dòng cắt 50P1-50P6,50A,50B,50C, 50N1,50N2,50G1,50G2,50Q1,50Q2 Phần tử quá dòng thời gian (51P1TC,51P2TC,51N1TC,51G, 51Q1TC,51Q2TC ) 51P1,51P2,51N1,51Q1,51Q2, 51P1T,51P2T,51N1T,51G1T,51Q1T,51Q2T, 51P1R,51P2R,51N1R,51G1R,51Q1R,51Q2R. Trip logic ( TR, ULTR ) TRIP Close logic ( 52A,CL,ULCL ) Role đóng lặp lại ( 79RI,79RIS, 79DTL,79DLS,79SKP,79STL, 79BRS,79SEQ ) CLOSE, CF, 79RS,79CY,79LO SH0,SH1,SH2,SH3,SH4 SELogic Variable/ bộ thời gian ( SV1-SV14 ) SV1-SV14 SV5T-SV14T Tiếp điểm ra ( OUT1-OUT4 ) OUT1-OUT4 Điểm hiển thị ( DP1-DP8 ) Dữ kiện của báo cáo (ER1,ER2) Các đầu vào quang Mã nhị phân tương ứng các đầu vào quang là IN1 và IN2. Trong đó có một đầu vào quang có điện và một đầu vào quang không có điện, tương ứng là các trạng thái của mã nhị phân. Hình 2.1:Tiếp điểm vào Trong đó: Trạng thái chuyển mạch: mở & đóng. Đầu vào quang: IN1 & IN2. tương ứng là : IN1_deenergized ( không có điện ), IN2_energized ( có điện ). Bộ thời gian: xử lý trong 1/8 chu kỳ. Mã nhị phân: IN1 ( logic 0 )& IN2 ( logic 1 ). Một ví dụ về cài đặt trong nhà máy Mã nhị phân IN1 được dùng trong cài đặt cho SELogic điểu khiển tính toán trạng thái máy cắt dòng điện như sau: 52A=IN1 Nối đầu vào IN1 tới tiếp điểm phụ 52a của máy cắt dòng điện. Khi đó mã nhị phân IN1 được gán ở trạng thái máy cắt 52A, điều này không có nghĩa là IN1 không thể dùng trong cài đặt khác của SELogic điều khiển tính toán. Với điều kiện này thì mã nhị phân IN2 không được sử dụng. Nếu có một tiếp điểm phụ khác của máy cắt là 52b được nối với đầu vào IN1, như vậy cài đặt đã thay đổi là : 52A=!IN1 [ !IN1=NOT(IN1) ] Nếu một đầu vào cần tiêu chuẩn thời gian nhiều hơn giá trị đã đặt trong bộ thời gian 0.25 chu kỳ, gán cho đầu vào tại một bộ thời gian SELogic Variables: SV6=IN1 Đầu ra của bộ thời gian (mã nhị phân SV6T ) có thể được sử dụng trong vùng của mã nhị phân IN1. Chuyển mạch điều khiển vị trí Các chuyển mạch này hoạt động theo nút điều khiển ở mặt trước của panel và chỉ hiển thị. Vị trí hoạt động (logic 1) Vị trí tạm thời Vị trí đóng (logic 0) Mã nhị phân (n=1÷8) Hình 3.1:Vị trí chuyển mạch có điều khiển Đầu ra của chuyển mạch này là một mã nhị phân (bit vị trí LBn, n=1÷8). Các bits vị trí này được sử dụng trong SELogic điều khiển tính toán. Vị trí chuyển mạch Cài đặt nhãn Định nghĩa cài đặt Trạng thái logic ON SLBn “ĐẶT” bit vị trí LBn 1 OFF CLBn “XÓA” bit vị trí LBn 0 MOMENTARY PLBn “DAO ĐỘNG” bit LBn 1 (ở 1 khoảng xử lý) Bảng 3.1: tương ứng giữa vị trí chuyển mạch và cài đặt nhãn Cài đặt nhãn được tạo ra từ lệnh SET T và được quan sát ở lệnh SHO T. Vị trí các loại chuyển mạch Nhãn NLBn Nhãn CLBn Nhãn SLBn Nhãn PLBn ON/OFF X X X OFF/MOMENTARY X X X ON/OFF/MOMENTARY X X X X Bảng 3.2: tương ứng giữa loại vị trí chuyển mạch&cài đặt nhãn Các chuyển mạch được cài đặt theo 3 loại sau: ON/OFF OFF/MOMENTARY ON/OFF/MOMENTARY Trạng thái bit giữ lại khi năng lượng bị mất hoặc sự cài đặt thay đổi Mất năng lượng Trạng thái của bit vị trí (mã nhị phân LB1 tới LB8 ) được giữ lại nếu năng lượng bị mất trong rơle và sau đó nó được phục hồi. Nếu vị trí chuyển mạch điều khiển ở vị trí ON ( tương ứng vị trí bit xác nhận mức logic 1 ) khi năng lượng mất, nó sẽ quay trở lại vị trí ON ( tương ứng bit vị trí vẫn xác nhận logic 1 ) khi năng lượng được phục hồi. Nếu chuyển mạch điều khiển ở vị trí OFF (bit logic xác nhận lại logic 0) khi năng lượng mất, nó sẽ trở lại vị trí OFF (tương ứng bit logic vẫn xác nhận mức logic 0 ) khi năng lượng được phục hồi. Cài đặt thay đổi Nếu giá trị đặt trong rơle thay đổi, trạng thái của những bits vị trí (mã nhị phân LB1 tới LB8 ) sẽ được giữ lại, giống như phần giải thích ở mục “mất năng lượng”. Trừ trường hợp, nếu có thêm một vị trí mới của chuyển mạch điều khiển vị trí được cài đặt như chuyển mạch dạng OFF/MOMENTARY. Vì thế tương ứng bit vị trí bắt buộc phải bắt đầu từ logic 0 sau khi thay đổi cài đặt, mà không xét tới trạng thái bit vị trí trước thay đổi cài đặt. Nếu chuyển mạch điều khiển vị trí không hoạt động vì một giá trị đặt thay đổi, thì tương ứng bit vị trí được cố định ở mức logic 0. Chuyển mạch điều khiển từ xa Bộ chuyển mạch điều khiển từ xa chỉ hoạt động theo dãy cổng giao tiếp tuần tự. Đầu ra của chuyển mạch điều khiển từ xa là một mã nhị phân (bit điều khiển từ xa RBn, n=1 tới 8). Những bit điều khiển này được sử dụng trong SELogic điều khiển tính toán. Đặt bất kỳ một chuyển mạch điều khiển từ xa nào đó vào một trong ba vị trí sau: ON ( logic 1 ) OFF ( logic 0 ) MOMENTARY ( logic 1 trong một khoảng thời gian xử lý ) Với SELogic điều khiển tính toán, bits điều khiển từ xa có thể được ứng dụng giống như bits vị trí được sử dụng.Vị trí giống như hình 3.1 ở trên. Trạng thái bit điều khiển từ xa không giữ lại khi năng lượng mất Trạng thái bit (RB1 tới RB8) không giữ lại nếu năng lượng bị mất ở rơle và khi nó được phục hồi. Chuyển mạch này sẽ quay trở lại vị trí OFF (ứng với bit điều khiển nhận logic 0) khi năng lượng phục hồi trong rơle. Trạng thái bit điều khiển từ xa giữ lại khi thay đổi giá trị đặt Nếu giá trị đặt của rơle thay đổi, trạng thái của bit điều khiển (RB1 tới RB8) được giữ lại. Nếu chuyển mạch đang ở vị trí ON (bit điều khiển xác nhận logic 1) trước khi giá trị đặt thay đổi, nó sẽ trở lại vị trí ON (bit điều khiển vẫn xác nhận logic 1) sau khi giá trị đặt thay đổi. Tương tự với chuyển mạch ở vị trí OFF cũng như vậy, vẫn giữ lại trạng thái khi thay đổi cài đặt. Phần tử quá dòng cắt nhanh Phần tử quá dòng pha cắt nhanh Có 6 phần tử quá dòng pha cắt nhanh ( 50P1 tới 50P6 ) được hoạt động. Giá trị đặt dòng tác động của chúng ( 50P1P tới 50P6P ) được so sánh với cường độ lớn nhất của dòng điện pha ( Ip=max{IA,IB,IC} ). Bình thường thì dòng điện pha là dòng điện đầu ra của bộ lọc số cosin, nhưng trong suốt thời gian máy biến dòng bão hòa thì dòng điện pha là dòng điện đầu ra của máy dò đỉnh xung. Ví dụ phần tử 50P1 hoạt động: IP>giá trị đặt dòng tác động 50P1P, mã nhị phân 50P1= logic 1. IP≤ giá trị đặt dòng tác động 50P1P, mã nhị phân 50P1= logic 0. Nếu giá trị đặt dòng tác động 50P1P đặt ở vị trí 50P1P=OFF, phần tử 50P1 không hoạt động. Mã nhị phân 50P1cân bằng mức logic 0 tại mọi thời điểm. Năm phần tử quá dòng cắt nhanh pha còn lại ( 50P2 tới 50P6 ) hoạt động tương tự phần tử 50P1. Phần tử quá dòng đơn pha cắt nhanh Phần tử quá dòng tức thời pha đơn ( 50A,50B,50C ) hoạt động. Giá trị đặt dòng tác động ( 50ABCP, sử dụng cho tất cả 3 pha đơn ) được so sánh với cường độ của dòng điện pha đơn ( IA,IB,IC ) .Bình thường dòng điện pha là dòng điện đầu ra của bộ lọc số cosin, nhưng trong suốt thời gian máy biến dòng bão hòa thì dòng điện pha là dòng điện đầu ra của máy dò đỉnh xung. Phần tử 50A hoạt động: IA>giá trị đặt dòng tác động 50ABCP, mã nhị phân 50A= logic 1. IA≤giá trị đặt dòng tác động 50ABCP, mã nhị phân 50A= logic 0. Nếu dòng tác động 50ABCP đặt vào vị trí 50ABCP=OFF, thì phần tử 50A không hoạt động, mã nhị phân 50A cân bằng mức logic 0 trong mọi thời điểm. Phần tử 50B và 50C hoạt động tương tự. Phần tử quá dòng cắt nhanh trung tính chạm đất Có 2 phần tử quá dòng pha cắt nhanh trung tính chạm đất ( 50N1,50N2 ) hoạt động. Giá trị đặt dòng tác động ( 50N1,50N2 ) được so sánh với cường độ của dòng điện trung tính chạm đất ( IN ). Dòng điện này được tách ra từ dòng điện trung tính đầu vào kênh IN. Phần tử 50N1 hoạt động: IN>dòng tác động 50N1P, mã nhị phân 50N1= logic 1. IN≤dòng tác động 50N1P, mã nhị phân 50N1= logic 0. Nếu đặt dòng tác động 50N1P=OFF, thì 50N1 không hoạt động, mã nhị phân 50N1 cân bằng mức logic 0 trong mọi thời điểm. Phần tử 50N2 cũng hoạt động tương tự. Phần tử quá dòng cắt nhanh dòng điện dư Có 2 phần tử quá dòng cắt nhanh dòng điện dư hoạt động ( 50G1,50G2 ). Dòng tác động của chúng ( 50G1,50G2 ) được so sánh với cường độ dòng điện dư (IG=3I0, thu được từ IA,IB,IC). Hoạt động phần tử 50G1 như sau: IG>dòng tác động 50G1P, mã nhị phân 50N1= logic 1. IG≤dòng tác động 50G1P, mã nhị phân 50N1= logic 0. Nếu đặt dòng tác động 50G1P=OFF, thì 50G1 không hoạt động, mã nhị phân 50G1 cân bằng mức logic 0 trong mọi thời điểm. Phần tử 50G2 cũng hoạt động tương tự. Phần tử quá dòng cắt nhanh dòng thứ tự ngược Có 2 phần tử quá dòng cắt nhanh dòng thứ tự ngược hoạt động ( 50Q1,50Q2). Dòng tác động của chúng ( 50Q1,50Q2 ) được so sánh với cường độ của dòng điện thứ tự ngược ( 3I2, thu được từ IA,IB,IC ). Hoạt động phần tử 50Q1 như sau: 3I2>dòng tác động 50Q1P, mã nhị phân 50N1= logic 1. 3I2≤dòng tác động 50Q1P, mã nhị phân 50N1= logic 0. Nếu đặt dòng tác động 50Q1P=OFF, thì 50Q1 không hoạt động, mã nhị phân 50Q1 cân bằng mức logic 0 trong mọi thời điểm. Phần tử 50Q2 cũng hoạt động tương tự. Phần tử quá dòng có thời gian Phần tử quá dòng pha có thời gian 51P1T phase Time-Overcurrent Element Curve Timing and Reset Timing Settings 51P1P Pickup 51P1C Curve Type 51P1TD Time Dial 51P1RS Electromechanical Reset ? (Y/N) Role word b its 51P2T phase Time-Overcurrent Element Curve Timing and Reset Timing Settings 51P2P Pickup 51P2C Curve Type 51P2TD Time Dial 51P2RS Electromechanical Reset ? (Y/N) Hai phần tử quá dòng thời gian pha ( 51P1T, 51P2T ) được sử dụng. Giá trị đặt dòng tác động của chúng được cài đặt tương ứng là 51P1P, 51P2P được so sánh với cường độ của dòng điện pha lớn nhất ( IP= max{IA,IB,IC} ). Cài đặt momen điều khiển Giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán 51P1T ( momen điều khiển phần tử quá dòng thời gian pha 51P1T ) điều khiển đầu ra của dòng điện IP ở trong bộ so sánh tác động và hàm đặc tuyến thời gian/ thời gian trở về. Nếu 51P1TC= logic 1 và IP > giá trị đặt dòng tác động 51P1P, thì: mã nhị phân 51P ( sự chỉ thị tác động ) = logic 1,và đặc tuyến thời gian xuất hiện nếu phần tử 51P1T không trong thời gian nghỉ. Nếu 51P1TC= logic 1 và IP≤ dòng tác động 51P1P, thì: mã nhị phân 51P ( sự chỉ thị tác động ) = logic 0, và thời gian trở về xuất hiện nếu 51P1T không reset. Nếu 51P1TC= logic 0, thì:mã nhị phân 51P ( sự chỉ thị tác động ) = logic 0 tại mọi thời điểm. Ví dụ về cài đặt momen điều khiển Giá trị đặt cho momen điều khiển của phần tử 51P1TC và phần tử quá dòng thời gian khác cân bằng với 1: 51PTC = 1 Vì thế các phần tử quá dòng thời gian được hoạt động trong mọi thời điểm, và chúng làm việc như 51PTC= logic 1. Nếu một giá trị đặt momen điều khiển rơle cân bằng với 0 (vd 51PTC = 0 ), tương ứng phần tử quá dòng ( 51P1T ) làm việc như 51P1TC= logic 0. Các cách cài đặt momen điều khiển khác: 51P1TC = IN1 đặt hiệu điện thế định mức điều khiển tại đầu vào quang IN1, kết quả 51PTC= logic 1; bỏ hiệu điện thế định mức điều khiển ở IN1, kết quả 51P1TC= logic 0. Đặc tuyến thời gian/thời gian trở về Trong điều kiện của giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán 51P1TC, phần tử quá dòng thời gian pha 51P1T có đặc tuyến thời gian/thời gian trở về được cài đặt như sau: 51P1P giá trị tác động 51P1C loại đặc tuyến 51P1TD hệ số thời gian 51P1RS reset điện cơ ? (Y/N) Nếu giá trị đặt thời gian trở về 51P1RS = Y, phần tử 51P1T có thời gian trở về hoạt động theo thời gian trở về điện cơ. Nếu dòng điện IP vượt quá giá trị đặt dòng tác động 51P1P ( phần tử 51P1T đang trong thời gian hoạt động hoặc trong thời gian nghỉ ) và sau đó dòng điện IP thấp hơn giá trị đặt dòng tác động 51P1P, phần tử 51P1T bắt đầu thời gian trở về, hoạt động theo thời gian trở về điện cơ. Mã nhị phân 51P1R (chỉ thị reset ) = logic 1 khi 51P1T trở về xong. Nếu giá trị đặt 51P1RS = N, thời gian trở về của phần tử 51P1T là chu kỳ thứ nhất của thời gian trở về. Nếu dòng điện IP trên mức giá trị đặt dòng tác động 51P1P ( phần tử 51P1T đang ở thời gian hoạt động hoặc thời gian nghỉ ) và sau đó dòng điện IP thấp hơn giá trị đặt dòng tác động 51P1P,có chu kỳ thứ nhất trễ trước khi phần tử 51P1T xong quá trình trở về. Mã nhị phân 51P1R (chỉ thị reset ) = logic 1 khi phần tử 51P1T trở về hoàn toàn. Bất kỳ thời điểm mà dòng điện IP trên mức cài đặt 51P1P và phần tử 51P1T bắt đầu hoạt động, thì mã nhị phân 51P1R (chỉ thị reset ) = logic 0. Nếu ở đặc tuyến thời gian nghỉ, thì mã nhị phân 51P1T ( chỉ thị đặc tuyến thời gian nghỉ ) = logic 1. Phần tử quá dòng thời gian không hoạt động với giá trị đặt dòng tác động Nếu cài đặt giá trị dòng tác động 51P1P = OFF, phần tử quá dòng thời gian pha 51P1T không hoạt động tại mọi thời điểm. Tất cả mã nhị phân 51P1, 51P1T, 51P1R cân bằng với mức logic 0 tại mọi thời điểm. Phần tử quá dòng có thời gian trung tính chạm đất Có một phần tử quá dòng có thời gian trung tính chạm đất ( 51N1T ) hoạt động. Cài đặt giá trị dòng tác động ( 51N1P ) được so sánh với cường độ của dòng điện trung tính chạm đất ( IN ). Dòng điện này được tách ra từ dòng điện trung tính đầu vào kênh IN1. Phần tử quá dòng có thời gian dòng điện dư chạm đất Có một phần tử quá dòng có thời gian dòng điện dư ( 51G1T ) hoạt động. Cài đặt giá trị dòng tác động của chúng ( 51G1P ) được so sánh với cường độ của dòng điện dư chạm đất ( IG=3Io, thu được từ IA, IB, IC ). Phần tử quá dòng có thời gian dòng điện thứ tự ngược Có hai phần tử quá dòng có thời gian dòng điện thứ tự ngược ( 51Q1T và 51Q2T ) hoạt động. Giá trị dòng tác động của chúng ( 51Q1P, 51Q2P ) được cài đặt bằng cách so sánh với cường độ của dòng điện thứ tự ngược ( 3I2, thu được từ IA, IB, IC ). Logic cắt Trong SELogic điều khiển tính toán cài đặt : TR các điều kiện cắt. ULTR các điều kiện mở khoá cắt. TDURD khoảng thời gian cắt nhỏ nhất. Cài đặt lệnh cắt Bất kỳ giá trị đặt về thời gian TR= logic 1, mã nhị phân TRIP xác nhận ở mức logic 1, không xét tới các điều kiện logic khác. Đầu ra bộ thời gian ( cài đặt TDURD ) ở mức logic 1 cho khoảng thời gian của chu kỳ “TDURD” ở bất kỳ thời điểm quan sát tăng góc đầu vào ( sự biến đổi từ logic 0 tới logic 1). Bộ thời gian TDURD đảm bảo mã nhị phân TRIP xác nhận tại mức logic 1 trong chu kỳ nhỏ nhất TDURD. Nếu giá trị đặt SELogic điều khiển tính toán TR= logic 1 ở ngoài thời gian TDURD, mã nhị phân TRIP còn xác nhận tại mức logic 1 khi vẫn có điều kiện TR=logic 1. Mở khoá cắt Mỗi lần mã nhị phân TRIP xác nhận mức logic 1, nó còn xác nhận tại mức logic 1 cho tới khi tất cả các điều kiện sau là đúng: Bộ thời gian cắt ngừng hoạt động (đầu ra bộ thời gian TDURD ở mức logic 0), SELogic điều khiển tính toán xác nhận mức logic 0, và một trong những yêu cầu sau xuất hiện: giá trị đặt của SELogic điều khiển tính toán xác nhận logic 1, mặt trước của panel nút TARGET RESET được ấn, hoặc lệnh TAR R ( target reset ) được hoạt động theo cổng tuần tự. Logic đóng Bộ phận logic đóng cung cấp các phần tử dễ thích ứng với đóng máy cắt dòng điện/đóng lặp lại tự động, được SELogic điều khiển tính toán cài đặt sau: CL (các điều kiện đóng, đóng lặp lại tự động hoặc lệnh CLOSE). ULCL (các điều kiện mở khoá đóng, trạng thái máy cắt, đóng cắt dòng rò, bắt đầu đóng lặp lại). 52A (trạng thái máy cắt). CFD (thời gian đóng cắt dòng rò). Cài đặt lệnh đóng Nếu tất cả các điều kiện sau là đúng: điều kiện mở khoá đóng không xác nhận ( ULCL=logic 0 ), máy cắt dòng điện mở ( 52A=logic 0 ), điều kiện bắt đầu đóng lặp lại ( 79RI ) không làm tăng góc ( logic 0 tới logic 1) biến đổi, và điều kiện đóng cắt dòng rò không tồn tại ( mã nhị phân CF=0 ) Sau đó mã nhị phân CLOSE có thể xác nhận mức logic 1 nếu một trong những điều kiện sau thỏa mãn: Lệnh CLOSE ở cổng giao tiếp tuần tự được thực hiện. Khoảng thời gian mở của bộ phận đóng lặp lại trong thời gian nghỉ. Hoặc giá trị SELogic điều khiển tính toán CL từ mức logic 0 tới mức logic1. Mở khoá lệnh đóng Nếu mã nhị phân CLOSE xác nhận tại mức logic 1, nó vẫn xác nhận mức logic 1 cho tới khi một trong những yêu cầu sau xuất hiện: Xác nhận điều kiện mở khoá đóng ( ULCL=logic 1 ). Máy cắt dòng điện đóng ( 52A=logic 1 ). Điều kiện đóng lặp lại (79RI) làm tăng góc biến đổi (logic 0 tới logic 1). Hoặc bộ thời gian đóng cắt dòng rò nghỉ ( CF=1 ). Bộ thời gian đóng cắt dòng rò không hoạt động nếu cài đặt CFD=0. Sau đó mã nhị phân CLOSE có thể xác nhận chỉ mức logic 0 nếu một trong những yêu cầu sau xuất hiện: Xác nhận điều kiện mở khoá đóng ( ULCL=logic 1 ). Máy cắt dòng điện đóng ( 52A=logic 1 ). Điều kiện đóng lặp lại (79RI) làm tăng góc biến đổi (logic 0 tới logic 1). PHẦN IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Sơ đồ thay thế, xác định các đại lượng tính toán. Sơ đồ thay thế. XH XD1 XB2 XD2 XB1 Xác định các đại lượng cơ bản. Chọn các đại lượng cơ bản (cb) Scb = 100 MVA Ucb = Utb Ucb1 =115 (KV) Ucb2 = 37(KV) Dòng điện cơ bản ở các cấp điện áp. Điện kháng của các phần tử. Điện kháng của hệ thống. Điện kháng của đường dây. Điện kháng của máy biến áp. Tính toán ngắn mạch Tính toán dòng ngắn mach 3 pha ở cuối đường dây để chọn dòng khởi động cho bảo vệ so lệch ngang có hướng cho đường dây kép. Sơ đồ thay thế: N1 XH XD1 XB2 XD2 XB1 Biến đổi tương đương ta có: Đặt : XD XB1 XH N1 Đặt : XB1 X1 N1 Dòng ngắn mạch do hệ thống cung cấp: Tính toán ngắn mạch 2 pha cuối đường dây và sau máy biến áp. Khi ngắn mạch cuối đường dây: Sơ đồ thay thế : Biến đổi tương tự như trên ta có. XB1 X1 N2 Áp dụng công thức tính ngắn mạch 2 pha: Với: Trong đó: , , là lượt là điện kháng tổng thứ tự thuận, thứ tự nghịch và điện kháng phụ. Dòng thứ tự thuận của 1 pha ở chỗ ngắn mach là: Vậy dòng ngắn mạch 2 pha là: Khi ngắn mạch sau máy biến áp trong chế độ cực tiểu. Biến đổi sơ đồ ta được XD XB1 XH N3 X2 N3 Với X2 = XH + XD + XB1 =0,014 + 0,097 + 0,42 = 0,531 Áp dụng công thức tính ngắn mạch 2 pha: Với: Vậy dòng ngắn mạch 2 pha: Tính toán dòng ngắn mạch 2 pha trên thanh góp TBA khi 1 máy cắt đầu đường dây cắt ra (để kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch ngang tương ứng với chế độ vận hành cực tiểu). Sơ đồ thay thế : Biến đổi tương tự như trên ta có. N4 XB1 X1 Áp dụng công thức tính ngắn mạch 2 pha: Với: Vậy dòng ngắn mạch 2 pha: Dòng ngắn mạch thứ tự không ngắn mạch 1 pha, 2 pha chạm đất cuối đường dây AB để kiểm tra độ nhạy của bảo vệ thứ tự không. Sơ đồ thay thế thứ tự thuận, thứ tự nghịch như trên: N1 X1 X1 = 0,1 Sơ đồ thay thế thứ tự không. XD1 XH XD2 N5 Sau khi biến đổi ta có: N5 Dòng thứ tự không khi ngắn mạch 1 pha chạm đất. Áp dụng công thức tính ngắn mạch 1 pha: Với: Vậy dòng ngắn mạch 1 pha: Dòng thứ tự thuận khi ngắn mạch 2 pha chạm đất. Áp dụng công thức tính ngắn khi ngắn mạch 2 pha chạm đất: Với: Vậy dòng ngắn mạch 2 pha chạm đất: Vậy để kiểm tra độ nhạy ta chọn PHẦN V TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH BẢO VỆ RƠLE CHO ĐƯỜNG DÂY Giới thiệu chung về bảo vệ đường dây: Phương pháp và chủng loại thiết bị bảo vệ các đường dây (ĐZ) tải điện phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: ĐZ trên không hay ĐZ cáp, chiều dài ĐZ, phương thức nối đất của hệ thống, công suất truyền tải và vị trí của ĐZ trong cấu hình của hệ thống, cấp điện áp của ĐZ... Phân loại các đường dây. Hiện nay có nhiều cách để phân loại các ĐZ, theo cấp điện áp người ta có thể phân biệt: ĐZ hạ áp (low voltage: LV) tương ứng với cấp điện áp U < 1 kV. ĐZ trung áp (medium voltage: MV): 1 kV ≤ U ≤ 35 kV. ĐZ cao áp (high voltage: HV): 60 kV ≤ U ≤ 220 kV. ĐZ siêu cao áp (extra high voltage: EHV): 330 kV ≤ U ≤ 1000 kV. ĐZ cực cao áp (ultra high voltage: UHV): U > 1000 kV. Thông thường các ĐZ có cấp điện áp danh định từ 110 kV trở lên được gọi là ĐZ truyền tải và dưới 110 kV trở xuống gọi là ĐZ phân phối. Theo cách bố trí ĐZ có: ĐZ trên không (overhead line), ĐZ cáp (cable line), ĐZ đơn (single line), ĐZ kép (double line). Các dạng sự cố và bảo vệ để bảo vệ đường dây tải điện. Những sự cố thường gặp đối với ĐZ tải điện là ngắn mạch (một pha hoặc nhiều pha), chạm đất một pha (trong lưới điện có trung tính cách đất hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang), quá điện áp (khí quyển hoặc nội bộ), đứt dây và quá tải. Để chống các dạng ngắn mạch trong lưới hạ áp thường người ta dùng cầu chảy (fuse) hoặc aptomat . Để bảo vệ các ĐZ trung áp chống ngắn mạch, người ta dùng các loại bảo vệ: Quá dòng cắt nhanh hoặc có thời gian với đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc. Quá dòng có hướng. Bảo vệ khoảng cách. Bảo vệ so lệch sử dụng cáp chuyên dùng. Đối với ĐZ cao áp và siêu cao áp, người ta thường dùng các bảo vệ: So lệch dòng điện. Bảo vệ khoảng cách. So sánh biên độ, so sánh pha. So sánh hướng công suất hoặc dòng điện. Để bảo vệ cho đường dây kép mà ta đã xây dựng trong phương án cung cấp điện cho một khu vực ở phần I thì ta dùng bảo vệ so lệch ngang có hướng để bảo vệ cho đường dây kép. Khi xảy ra sự cố trên một đường dây nào đó thì đường dây đó sẽ bị các thiết bị bảo vệ cắt ra khỏi hệ thống, khi đó hệ thống điện sẽ tiếp tục vận hành trên đường dây còn lại. Lúc này bảo vệ so lệch ngang có hướng trở thành bảo vệ quá dòng có hướng tác động không thời gian, và sẽ tác động sai khi xảy ra ngắn mạch ngoài. Để khắc phục nhược điểm và đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện thì ta phối hợp thêm biện pháp bảo vệ khoảng cách. Tính toán thông số cho rơle bảo vệ so lệch ngang có hướng. Nhiệm vụ của bảo vệ: Bảo vệ sử dụng khi 2 ĐZ làm việc song song. Khi ĐZ bị sự cố thì cắt ra và ĐZ còn lại vận hành bình thường. Vì bảo vệ đảm bảo tính tác động chọn lọc khi cả 2 đường dây làm việc song song, do đó cần có bảo vệ phụ để thay thế khi chỉ có 1 đường dây làm việc. Bảo vệ phụ đó thường bao gồm cả chức năng: Bảo vệ dự trữ, tác động khi ngắn mạch ở phần tử kề. Bảo vệ chống ngắn mạch trên thanh góp có bảo vệ riêng. Sơ đồ nguyên lý. Các bộ phận của bảo vệ. Bảo vệ có 2 bộ: phía A và phía B 2 phần tử cơ bản của mỗi bộ là: Bộ phận khởi động: rơle RI Bộ phận định hướng công suất: rơle RW. RW có các đặc điểm sau: Gồm 2 tiếp điểm nhưng khi đóng chỉ đóng 1 tiếp điểm. (1).Khép tiếp điểm về phía đường dây có hướng công suất ngắn mạch từ thanh góp vào đường dây. (2).Trường hợp cả 2 đường dây đều có chiều thuận (TGĐZ), thì khép tiếp điểm về phía có công suât ngắn mạch lớn hơn. Ngoài ra còn có rơle trung gian, rơle tín hiệu để cắt máy cắt và báo tín hiệu. Phân tích sự làm việc của bảo vệ khi N: Bảo vệ làm việc trên nguyên tắc so sánh trực tiếp dòng điện cùng phía của 2 đường dây. Dòng vào rơle là dòng so lệch: Cuộn áp của rơle RW được đặt trên thanh góp 110KV Khi ngắn mạch ngoài (N1). Giả sử đường dây không tổn hao, rò rĩ, có thông số giống nhau, BI lí tưởng , tỉ số nI bằng nhau. Vì đường dây đồng nhất nên: Với , là dòng sơ cấp chạy trong đường dây (I) , (II) của đường dây kép. , là dòng thứ cấp chạy trong đường dây (I) , (II) của đường dây kép Khi đó dòng vào rơle ở bộ A và B là: Vậy bộ A và B không tác động đưa tín hiệu đi cắt máy cắt, khi đó chỉ có bảo vệ quá dòng ở nhánh xảy ra ngắn mạch mới tác động đưa tín hiệu đi cắt máy cắt. Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (N2). Bộ phía A: Dòng vào rơle là: Rơle RIA tác động, RW khép tiếp điểm về phía đường dây có công suất ngắn mạch lớn hơn tức đường dây (II). Bộ A sẽ đưa tín hiệu đi cắt máy 2MC. Bộ phía B: Dòng vào rơle là: Rơle RIB tác động, RW khép tiếp điểm về phía đường dây có công suất ngắn mạch lớn hơn tức đường dây (II). Bộ B sẽ đưa tín hiệu đi cắt máy 4MC. Đường dây (II) đã được cắt ra khỏi hệ thống điện. Bảo vệ hoạt động đúng. Khi còn 1 đường dây vận hành thì bảo vệ so ảo vệ quá dòng có lệch ngang có hướng trở thành bảo vệ quá dòng có hướng tác động không thời gian và sẽ tác động sai khi ngắn mạch ngoài (Lúc đó ngắn mach tại N1 thì bảo vệ sẽ cắt 1MC thay vì phải cắt máy cắt tại nhánh xảy ra ngắn mạch.) Để khắc phục nhược điểm trên ta thực hiện việc khóa bảo vệ khi chỉ có 1 đường dây vận hành bằng cách : nguồn điều khiển cần đưa qua các tiếp điểm phụ của máy cắt hoặc thông qua khóa RK. Hiện tượng khởi động không đồng thời khi ngắn mạch gần thanh góp nguồn (N3). Khi xảy ra ngắn mạch tại N3 thì dòng điện ngắn mạch chạy qua bộ A sẽ rất lớn, bộ A sẽ tác động cắt 2MC; Còn dòng qua bộ B thì bé hơn IKĐRB nên bộ B không tác động. Khi 2MC được cắt thì toàn bộ IN sẽ chạy theo mạch vòng qua B khi đó dòng IN này sẽ lớn hơn IKĐRB nên bộ B tác động cắt 4MC. Hiện tượng này không tốt vì nó kéo dài thời gian ngắn mạch không đảm bảo tính tác động nhanh nên cần loại bỏ. Tính toán dòng khởi động: Dòng khởi động của bảo vệ được chọn theo 2 điều kiện: Không được tác động đối với dòng không cân bằng khi ngắn mạch ngoài tại thanh góp trạm đối diện. Với Trong đó: Ikcb maxtt: trị số hiêị dụng của dòng không cân bằng cực đại tính toán tương ứng với dòng ngắn mạch ngoài cực đại. Kđn: hệ số đồng nhất của các BI (Kđn = 1) Kat: hệ số an toàn (Kat = 1,5) Kkck: hệ số kể đến thành phần không chu kỳ trong dòng điện ngắn mach (Kkck = 1) fi: sai số cực đại của các BI (fi = 0,1) INngmax: dòng ngắn mạch 3 pha ở phía ngoài thanh góp trạm biến áp trong điều kiện 2 đường dây vận hành song song. Tra bảng phụ lục tính toán ngắn mạch của bảo vệ đường dây kép ta có: Vậy Dòng khởi động của bảo vệ: Bảo vệ không được tác động khi một trong các đường dây song song bị cắt ra từ đầu kia. Muốn vậy dòng điện khởi động IKĐ của bảo vệ phải chọn lớn hơn dòng phụ tải tổng của 2 đường dây. Với Chọn Kat = 1,5 Ktv = 0,8 Từ 2 điều kiện trên ta chọn dòng khởi động của bảo vệ IKĐB = 753(A). Chọn máy biến dòng có tỷ số biến đổi nI = 800/5 ðDòng khởi động của rơle là: Chọn rơle kiểu điện từ DT-521/10 có giới hạn dòng điện đặt (2,510A). Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ: Độ nhạy của bảo vệ được đánh giá thông qua hệ số độ nhạy kn, được kiểm tra với điểm ngắn mạch tính toán ở thanh cái cao áp của trạm biến áp phụ tải đồng thời máy cắt đầu kia cắt ra. INmin: dòng nhỏ nhất có thể có tại chỗ ngắn mạch khi ngắn mạch trực tiếp trong vùng bảo vệ. Tra phụ lục tính toán ngắn mạch ta có: INmin = 4,35(KA) Vậy độ nhạy của bảo vệ đạt yêu cầu. PHẦN 6 THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG ĐÓNG NGUỒN DỰ TRỮ (TĐD) Ý nghĩa của TĐD: Sơ đồ nối điện của hệ thống điện cần đảm bảo độ tin cậy cung cấp cho các hộ tiêu thụ điện. Sơ đồ cung cấp từ hai hay nhiều nguồn điện đảm bảo độ tin cậy cao, vì cắt sự cố một nguồn không làm cho hộ tiêu thụ bị mất điện. Dù việc cung cấp cho hộ tiêu thụ từ nhiều phía có ưu điểm rõ ràng như vậy nhưng phần lớn các trạm có hai nguồn cung cấp trở lên đều làm việc theo sơ đồ một nguồn cung cấp. Tự dùng của nhà máy điện là một ví dụ. Cách thực hiện sơ đồ như trên sẽ ít tin cậy nhưng đơn giản hơn và trong nhiều trường hợp làm giảm dòng ngắn mạch, giảm tổn thất điện năng trong MBA, đơn giản bảo vệ rơle... Khi phát triển mạng điện, việc cung cấp từ một phía thường là giải pháp được lựa chọn vì những thiết bị điện và bảo vệ đã đặt trước đó không cho phép thực hiện sự làm việc song song của các nguồn cung cấp. Nhược điểm của việc cung cấp từ một phía là cắt sự cố nguồn làm việc sẽ làm ngừng cung cấp cho hộ tiêu thụ. Khắc phục bằng cách đóng nhanh nguồn dự trữ hay đóng máy cắt mà ở đó thực hiện việc phân chia mạng điện. Để thực hiện thao tác này người ta sử dụng thiết bị TỰ ĐỘNG ĐÓNG NGUỒN DỰ TRỮ (TĐD). Yêu cầu cơ bản đối với thiết bị TĐD. Hình 6.1 : Các nguyên tắc thực hiện TĐD Sơ đồ TĐD không được tác động trước khi máy cắt của nguồn làm việc bị cắt ra để tránh đóng nguồn dự trữ vào khi nguồn làm việc chưa bị cắt ra. Ví dụ trong sơ đồ hình 6.1a, khi ngắn mạch trên đường dây AC thì bảo vệ đường dây chỉ cắt 1MC còn 2MC vẫn đóng, nếu TĐD tác động đóng đường dây dự trữ BC thì có thể ngắn mạch sẽ lại xuất hiện. Sơ đồ TĐD phải tác động khi mất điện áp trên thanh góp hộ tiêu thụ vì bất cứ lí do gì, chẳng hạn như khi cắt sự cố, cắt nhầm hay cắt tự phát máy cắt của nguồn làm việc, cũng như khi mất điện áp trên thanh góp của nguồn làm việc. Cũng cho phép đóng nguồn dự trữ khi ngắn mạch trên thanh góp của hộ tiêu thụ. Thiết bị TĐD chỉ được tác động một lần để tránh đóng nguồn dự trữ nhiều lần vào ngắn mạch tồn tại. Ví dụ, nếu ngắn mạch trên thanh góp C (hình 6.1a) thì khi TĐD đóng 4MC, thiết bị bảo vệ rơle lại tác động cắt 4MC, điều đó chứng tỏ ngắn mạch vẫn còn tồn tại, do vậy không nên cho TĐD tác động lần thứ 2. Để giảm thời gian ngừng cung cấp điện, việc đóng nguồn dự trữ cần phải nhanh nhất có thể được ngay sau khi cắt nguồn làm việc. Thời gian mất điện tmđ phụ thuộc vào các yếu tố sau: tmđ < ttkđ tmđ > tkhử ion Trong đó: ttkđ : khoảng thời gian lớn nhất từ lúc mất điện đến khi đóng nguồn dự trữ mà các động cơ nối vào thanh góp hộ tiêu thụ còn có thể tự khởi động. tkhử ion : thời gian cần thiết để khử môi trường bị ion hóa do hồ quang tại chổ ngắn mạch (trường hợp ngắn mạch trên thanh góp C - hình 6.1a) Để tăng tốc độ cắt nguồn dự trữ khi ngắn mạch tồn tại, cần tăng tốc độ tác động của bảo vệ nguồn dự trữ sau khi thiết bị TĐD tác động. Điều này đặc biệt quan trọng khi hộ tiêu thụ bị mất nguồn cung cấp được thiết bị TĐD nối với nguồn dự trữ đang mang tải. Cắt nhanh ngắn mạch lúc này là cần thiết để ngăn ngừa việc phá hủy sự làm việc bình thường của nguồn dự trữ đang làm việc với các hộ tiêu thụ khác. TĐD đường dây: Sơ đồ: Trong chế độ vận hành bình thường, đường dây AC làm việc (1MC, 2MC đóng), đường dây BC dự trữ (3MC đóng, 4MC mở). Rơle RGT có điện (hình 6.3), tiếp điểm của nó đóng. Nếu vì một lí do nào đó thanh góp C mất điện (ví dụ do ngắn mạch trên đường dây AC, do thao tác nhầm....), tiếp điểm của các rơle RU sẽ đóng mạch rơle thời gian RT (đường dây dự trữ BC đang có điện). Sau một thời gian chậm trễ do yêu cầu chọn lọc của bảo vệ rơle, tiếp điểm RT đóng lại. Cuộn cắt CC của máy cắt có điện, máy cắt 2MC mở ra. Tiếp điểm phụ 2MC3 đóng, cho dòng điện chạy qua cuộn đóng CĐ của máy cắt 4MC và đường dây dự trữ BC được đóng vào để cung cấp cho các hộ tiêu thụ. Tính toán tham số của các phần tử trong sơ đồ: Thời gian của rơle RT: Khi ngắn mạch tại điểm N1 hoặc N2 (hình 6.2), điện áp dư trên thanh góp C có thể giảm xuống rất thấp làm cho các rơle điện áp RU< khởi động. Muốn TĐD tránh tác động trong trường hợp này cần phải chọn thời gian của rơle RT lớn hơn thời gian làm việc của các bảo vệ đặt tại máy cắt 7MC và 9MC: tRT = tBVA + ∆ t (6-1) tRT = tBVC + ∆ t (6-2) Trong đó: tBVA, tBVC : thời gian làm việc lớn nhất của các bảo vệ phần tử nối vào thanh góp A và thanh góp C. ∆ t : bậc chọn lọc về thời gian, bằng (0,3 ÷ 0,5 sec). Thời gian của rơle RT được chọn bằng trị số lớn hơn khi tính theo các biểu thức (1) và (2). Tuy nhiên, thời gian này càng nhỏ thì thời gian ngừng cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ càng bé, vì vậy khi tính chọn cần phải đặt điều kiện thế nào để thời gian của rơle RT là nhỏ nhất có thể được. Hình 6.2 : Sơ đồ nối điện để tính toán tham số của TĐD b. Thời gian của rơle RGT: Để đảm bảo thiết bị TĐD tác động đóng máy cắt 4MC chỉ một lần, cần chọn: tRGT = tĐ(4MC) + tdự trữ (6-3) Trong đó: tĐ(4MC) : thời gian đóng của máy cắt 4MC. tdự trữ : thời gian dự trữ. Nếu thiết bị TĐD tác động đóng nguồn dự trữ vào ngắn mạch tồn tại và thiết bị bảo vệ rơle cắt nó ra, thì rơle RGT sẽ ngăn ngừa việc đóng trở lại vào ngắn mạch một lần nữa trong trường hợp thời gian của rơle RGT chọn theo (6-3) thỏa mãn điều kiện: tRGT = tĐ(4MC) + tBV + tC(4MC) (6-4) tBV : thời gian làm việc của bảo vệ đặt tại máy cắt 4MC của mạch dự trữ. tC(4MC) : thời gian cắt của máy cắt 4MC. Điện áp khởi động của rơle điện áp giảm RU<: Hình 6.3 : Sơ đồ thiết bị TĐD đường dây Điện áp khởi động của rơle điện áp giảm RU< được chọn theo 2 điều kiện: Rơle RU< phải khởi động khi mất điện ở thanh góp C (hình 6.3), nhưng không được khởi động khi ngắn mạch sau các kháng điện đường dây (điểm N2 -hình 6.2) hoặc sau các máy biến áp (điểm N3) nối vào thanh góp C: (6-5) Trong đó: UNmin :Điện áp dư bé nhất trên thanh góp C khi ngắn mạch ở điểm N1 hoặc N2 kat : hệ số an toàn, vào khoảng 1,2 ÷ 1,3 nU : hệ số biến đổi của máy biến điện áp 1BU (hình 6.3) Rơle RU< không được khởi động khi tự khởi động các động cơ điện nối vào thanh góp C sau khi khôi phục nguồn cung cấp: (6-6) Utkđ : điện áp nhỏ nhất trên thanh góp C khi các động cơ điện tự khởi động Điện áp khởi động của rơle điện áp tăng RU>: Rơle RU> không được trở về khi trên mạch dự trữ có điện áp cao hơn điện áp làm việc cực tiểu Ulvmin (Ulvmin là điện áp nhỏ nhất mà các động cơ còn có thể tự khởi động được) (6-7) Trong đó: nU : hệ số biến đổi của máy biến điện áp 2BU (hình 6.3) TĐD ở trạm biến áp: Ở các trạm biến áp người ta sử dụng các loại TĐD khác nhau như TĐD máy biến áp, TĐD máy cắt phân đoạn, TĐD máy cắt nối... Trên hình 6.4 là sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn. Bình thường cả hai máy biến áp làm việc, máy cắt 5MC mở. Giả thiết máy biến áp B2 bị hư hỏng, thiết bị bảo vệ rơle tác động cắt máy cắt 3MC và 4 MC, sau đó thiết bị TĐD sẽ khởi động và đóng máy cắt 5MC. Lúc này máy biến áp B1 sẽ làm nhiệm vụ cung cấp cho phụ tải 1 và phụ tải 2 ở cả hai phân đoạn. Hình 6.4 : Sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn Lưu ý là nếu máy biến áp B1 được thiết kế chỉ đủ để cung cấp cho phụ tải phân đoạn I thì trong thiết bị TĐD cần phải có thêm mạch đưa tín hiệu đi cắt bớt những phụ tải kém quan trọng ở cả hai phân đoạn trước khi đóng máy cắt 5MC. Trong sơ đồ, mạch điện mở máy cắt 4MC được nối qua tiếp điểm phụ của 3MC nhằm tạo sự liên động để khi mở máy cắt 3MC sẽ đồng thời mở luôn cả máy cắt 4MC. Để cắt nhanh máy cắt phân đoạn khi ngắn mạch tồn tại trên thanh góp hạ áp của trạm, trong sơ đồ TĐD cần có thêm bộ phận tăng tốc độ tác động của bảo vệ máy cắt phân đoạn sau TĐD (không vẽ bộ phận này trên hình 6.4). Khác với sơ đồ TĐD đường dây đã xét trước đây (hình 6.3), trong sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn không có bộ phận khởi động điện áp giảm vì không cần thiết trong trường hợp này. Cả 2 máy biến áp đều được cung cấp từ một thanh góp cao áp chung của trạm, khi mất điện trên thanh góp này tác động của thiết bị TĐD là vô ích. TỦ CHUYỂN NGUỒN TỰ ĐỘNG ATS Tổng quan: Tủ ATS là hệ thống chuyển đổi nguồn tự động, có tác dụng khi điện lưới mất thì máy phát tự động khởi động và đóng điện cho phụ tải. Khi nguồn lưới phục hồi thì hệ thống tự chuyển nguồn trở lại và tự động tắt máy phát. Ngoài ra, Tủ chuyển đổi nguồn tự động (ATS) thường có chức năng bảo vệ khi Điện Lưới và Điện Máy bị sự cố như:mất pha, mất trung tính, thấp áp (tuỳ chỉnh) thời gian chuyển đổi có thể điều chỉnh. Quy cách chọn tủ ATS: Tủ thường được chọn có các yếu tố chính như sau: Phù hợp với công suất máy Phù hợp với môi trường nhiệt đới, không khí nhiễm muối ven biển và hải đảo. Bảo đảm các yêu cầu về tính năng điều khiển Chức năng hoạt động của tủ ATS: Tự động gửi tín hiệu khởi động máy khi: điện lưới mất hoàn toàn, điện lưới mất pha, điện lưới có điện áp thấp hơn giá trị cho phép (giá trị này có thể điều chỉnh được). Thời gian chuyển đổi sang nguồn máy phát là 5 – 30 giây Khi điện lưới phục hồi, bộ ATS ngay lập tức chuyển phụ tải sang nguồn lưới. Máy tự động tắt sau khi chạy làm mát 1 -2 phút. Có khả năng vận hành tự động hoặc bằng nhân công. Điều chỉnh được thời gian chuyển mạch. Có hệ thống đèn chỉ thị. Một số đèn báo và nút nhấn chức năng thường gặp: Đèn báo Mains Available sáng báo hiệu Điện Lưới nằm trong phạm vi cho phép. Đèn báo Mains On Load sáng báo hiệu Điện Lưới đang cung cấp ra cho phụ tải. Đèn báo Generator Available sáng báo hiệu Điện Máy có giá trị cho phép . Đèn báo Generator On Load sáng báo hiệu Điện Máy đang cung cấp ra cho phụ tải. Hoãn khởi động máy phát (Delay Start), thời gian này tuỳ chỉnh. Hoãn phục hồi điện lưới trở lại (Delay On Restoration), thời gian này tuỳ chỉnh. Hoãn đóng điện lưới vào phụ tải (Delay On Transfer), thời gian này tuỳ chỉnh. Hoãn đóng điện máy vào phụ tải (Warm Up), thời gian này tuỳ chỉnh. Chạy làm mát máy ( Cool Down ), thời gian này tuỳ chỉnh. Cho phép máy cố gắng khởi động tối đa 03 lần. Sạc bình accu tự động (Automatic Battery Charger) điều tiết nguyên tắc xung. Bộ ATS cho phép người sử dụng chọn nguồn Điện Lưới hay Điện máy cung cấp ra phụ tải khi cần thiết thông qua công tắc Manual Switch. Lắp ráp và cài đặt: Tủ ATS có cấu tạo đơn giản, do đó có thể lắp ráp trong hoặc ngòai nước. Chất lượng tủ ATS phụ thuộc vào thiết bị đóng cắt. Thiết bị và linh kiện G7 lắp ráp tại Việt Nam. Thường sử dụng Contactor hoặc máy cắt điện lưới MCCB 3 phase tùy theo công suất máy . SƠ ĐỒ THỰC HIỆN CỦA BẢO VỆ 51 SƠ ĐỒ THỰC HIỆN CỦA BẢO VỆ QUÁ DÒNG CÓ KIỂM TRA ÁP SƠ ĐỒ THỰC HIỆN CỦA BẢO VỆ SO LỆCH NGANG CÓ HƯỚNG SƠ ĐỒ TĐD MÁY CẮT PHÂN ĐOẠN Sơ đồ thiết bị TĐD đường dây MỤC LỤC PHẦN I XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO 1 KHU VỰC GỒM 1 ĐƯỜNG DÂY KÉP VÀ 1 TRẠM BIẾN ÁP Xây dựng phương án 1 Yêu cầu của phương án cung cấp điện 1 Sơ đồ cung cấp điện 1 Chọn máy biến áp,dây dẫn và các khí cụ điện cho mạng điện 1 Chọn máy biến áp 1 Chọn dây dẫn 2 Chọn máy cắt và dao cách ly 3 PHẦN II TÌM HIỂU BẢO VỆ QUÁ DÒNG, XÂY DỰNG SƠ ĐỒ KHỐI THUẬT TOÁN, SƠ ĐỒ THỰC HIỆN Nguyên lý làm việc 5 Các bộ phận chính và sơ đồ nguyên lý 5 Sơ đồ thực hiện 6 Hoạt động của sơ dồ khi ngắn mạch tại điểm N 6 Bảo vệ quá dòng tác động có thời gian (51) 6 Dòng khởi động của bảo vệ 7 Thời gian làm việc của bảo vệ 8 Độ nhạy của bảo vệ 13 Đánh giá bảo vệ dòng cực đại làm việc có thời gian 13 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50) 14 Nguyên tắc làm việc 14 Vùng tác động 17 Bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp 17 PHẦN III TÌM HIỂU VỀ RƠLE QUÁ DÒNG SỐ SEL-551 Tổng quan về role SEL-551 20 Khái quát chung 20 Những đặc tính kỹ thuật 21 Dòng điện xoay chiều đầu vào 21 Tiếp điểm đầu ra 21 Các đầu vào quang định mức 22 Cảm biến mức 23 Phần tử qua dòng 24 Bảo vệ máy biến dòng bảo hòa 25 Đặc tính bộ thời gian 25 Các phần tử role và nguyên lý hoạt động 26 Mã nhị phân và SELogic điều khiển tính toán 26 Mã nhị phân của rơle 26 SELogic điều khiển tính toán 26 Sự giới hạn 26 Xử lý có thứ tự và khoảng thời gian xử lý 27 Các đầu vào quang 28 Chuyển mạch điều khiển vị trí 29 Chuyển mạch điều khiển từ xa 31 Phần tử quá dòng cắt nhanh 31 Phần tử quá dòng có thời gian 34 Logic cắt 37 Logic đóng 38 PHẦN IV TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH Sơ đồ thay thế, xác định các đại lượng tính toán 40 Sơ đồ thay thế 40 Xác định các đại lượng cơ bản 40 Điện kháng của các phần tử 40 Tính toán ngắn mạch 40 Tính toán dòng ngắn mach 3 pha ở cuối đường dây 40 Tính toán ngắn mạch 2 pha cuối đường dây và sau máy biến áp 40 Tính toán dòng ngắn mạch 2 pha trên thanh góp TBA 42 Dòng ngắn mạch thứ tự không 42 PHẦN V TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH BẢO VỆ RƠLE CHO ĐƯỜNG DÂY Giới thiệu chung về bảo vệ đường dây 44 Phân loại các đường dây 44 Các dạng sự cố và bảo vệ để bảo vệ đường dây tải điện 44 Tính toán thông số cho rơle bảo vệ so lệch ngang có hướng 45 Nhiệm vụ của bảo vệ 45 Sơ đồ nguyên lý 45 Các bộ phận của bảo vệ 45 Phân tích sự làm việc của bảo vệ khi N 46 Tính toán dòng khởi động 47 Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ 48 PHẦN VI THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG ĐÓNG NGUỒN DỰ TRỮ (TĐD) Ý nghĩa của TĐD 49 Yêu cầu cơ bản đối với thiết bị TĐD 49 TĐD đường dây 50 Sơ đồ 50 Tính toán tham số của các phần tử trong sơ đồ 50 TĐD ở trạm biến áp 53 Tủ chuyển nguồn tự động ATS 54 Tổng quan 54 Quy cách chọn tủ ATS 54 Chức năng hoạt động của tủ ATS 54 Một số đèn báo và nút nhấn chức năng thường gặp 55 Lắp ráp và cài đặt 55 PHẦN VII CÁC BẢN VẼ Sơ đồ thực hiện của 51 và bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp 56 Sơ đồ thực hiện của bảo vệ so lệch ngang có hướng 57 Sơ đồ TĐD máy cắt phân đoạn 58 Sơ đồ thiết bị TĐD đường dây 59