bảo vệ rơle trạm biến áp 110KV, chương 11 pptx

Chng 11:
Đánh giá các đại l-ợng đo
Sau khi dòng chạm đất (dòng thứ tự không) đ-ợc loại trừ rơle
tích tỷ số biến dòng, nhóm véc tơ, các giá trị dòng điện so lệch
(DIFF) và các giá trị dòng điện hãm (STAB) các giá trị tức thời của
dòng sơ cấp (i
1
), thứ cấp (i
2
) cấp thứ 3 (i
3
) của các pha A, B, C của
máy biến áp theo các mối t-ơng quan sau:
DIFF = I
SL
=


321
III
STAB = I
H
=


321
III
So sánh các giá trị DIFF và STAB với đặc tính cắt, đặc tính
này phân chia vùng tác động và vùng không tác động.
Các điều kiện làm việc chính của bảo vệ.
Điều kiện 1:

Liệc bình th-ờng hoặc ngắn mạch ngoài phạm vi
bảo vệ: Trong tr-ờng hợp này dòng I
1
và I
2
có cùng độ lớn và
ng-ợc chiều nhau: I
1
=-I
2
.
I
SL
=


2121
IIII
= 0
I
H
=


21
II
= 2 I
1
.
Khi đó không có tín hiệu tác động (I

SL
= 0), dòng điện bằng
hai lần dòng ngắn mạch đi qua (I
H
= 2I
1
).
Điều kiện 2: Ngắn mạch trong phạm vi bảo vệ (phần tử có số
đầu vào và ra lớn hơn hoặc bằng 2) khi 2 nguồn cung cấp từ hai
phía lúc đó I
3
= 0, dòng I
1
và I
2
cùng chiều.
I
SL
=


21
II
I
H
=


21
II

Dòng so lệch và hãm bằng tổng các dòng sự cố.
Điều kiện 3:
Ngắn mạch trong phạm vi bảo vệ, nguồn cung
cấp từ một phía. Tr-ờng hợp này I
2
= 0.
I
SL
=


21
II
= I
1
; I
H
=


21
II
= I
1
.
Dòng so lệch (I
DIFF
) và dòng hãm (I
STAB
) bằng nhau và bằng

dòng sự cố một phía.
Nh- vậy đối với các sự cố trong phạm vi bảo vệ của rơle có
I
SL
= I
H
và đặc tính sự cố là đứng thẳng có độ dốc bằng 1 (Hình 4.1)
Vùng (hãm bổ xung)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Vùng hãm
Vùng tác động
Đặc tính sự cố
Giá trị đặt I/I
N
I
H
I
dđB
I

SL
I
dđB
7
6
5
4
3
2
1
0
a
b
c
d
I
BASA
Hình 4.1: Đặc tính khởi động của bảo vệ
cùng các giá trị chỉnh định
Đoạn đặc tính (a), biểu diễn ng-ỡng nhạy của rơle khi xét đến
dòng không cân bằng cố định qua rơle trong chế độ làm việc bình
th-ờng.
Đoạn đặc tính (b), xét đến dòng không cân bằng do sai số của
BI sinh ra, sự khác nhau của tỷ số biến dòng, sự thay đổi đầu phân
áp của máy biến áp. Đoạn này biểu diễn mức hãm cao hơn.
Đoạn đặc tính (c), biểu diễn mức hãm cao hơn nhằm đảm bảo
cho rơle làm việc tin cậy trong điều kiện dòng không cân bằng lớn.
Đoạn đặc tính (d) biểu diễn ng-ỡng tác động cắt nhanh của
bảo vệ. Khi dòng so lệch đạt đến trị số của ng-ỡng này, bảo vệ sẽ
tác động cắt nhanh mà không quan tâm đến dòng hãm (I

H
).
c) Chức năng phân tích tần số, hãm hằng số sóng hài bậc
cao.
Dòng so lệch có thể suất hiện không chỉ bởi sự cố trong máy
biến áp hoặc quá kích thích của máy biến áp mà còn bởi dòng từ
hoá xung kích khi đóng máy biến áp không tải, hoặc máy biến áp
quá kích thích. Các tr-ờng hợp này đ-ợc phát hiện bằng cách phân
tích các thành phần sóng hài bậc cao chứa trong chúng.
Dòng xung kích có thể lớn gấp nhiều lần so với dòng định
mức của máy biến áp và đ-ợc đặc tr-ng bởi thành phần hài bậc 2
chứa trong nó (gấp đôi tần số công nghiệp) hài này th-ờng không
có trong tr-ờng hợp sự cố ngắn mạch.
Bên cạnh sóng hài bậc 2 các thành phần bậc cao khác cùng
xuất hiện. Đặc biệt là thành phần hài bậc 5, tăng lên một cách đột
ngột khi máy biến áp bị quá kích thích.
Các bộ lọc số đ-ợc dùng để thực hiện phân tích FURE dòng
so lệch (I
SL
). Khi l-ợng hài v-ợt quá giá trị đặt rơle sẽ bị hãm.
d. Hãm bổ sung.
Vùng hãm bổ xung nhằm tăng c-ờng độ ổn định của rơle
trong tr-ờng hợp BI bị bão hoà mạnh do ngắn mạch ngoài.
Rơle 7UT513 đ-ợc trang bị thiết bị chỉ báo bão hoà thiết bị
này sẽ phát hiện sự bão hoà và khởi động hãm bổ sung.
2.
0
1,0
0,5
0,2

0,15
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Adjustable e.g
I
DIFF>
/I
N
= 0,2
Adjustable e.g
2nd harmonic = 15%
I
2f
/I
fN
I
fN
I
N
TRIP
BLOCK
2.0
1,0
0,5
0,2
0,15

0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Adjustable e.g
I
DIFF>
/I
N
= 0,4
Adjustable
5nd harmonic = 40%
I
5f
/I
fN
I
fN
I
N
TRIP
BLOCK
Sự bão hoà của BI trong khi ngắn mạch ngoài đ-ợc phát hiện
bởi dòng hãm lớn, dòng hãm này nhanh chóng chuyển điểm làm
việc vào vùng hãm này nhanh chóng chuyển điểm làm việc vào
vùng hãm bổ sung. Khi xuất hiện ngắn mạch trong, điểm làm việc
lập tức chuyển đến đặc tính sự cố, thiết bị chỉ báo bão hoà thực
hiện quyết định này chỉ trong một nửa chu kỳ đầu sau khi sự cố

xuất hiện.
e. Khởi động cắt:
Khi dòng so lệch (DIFF) đạt tới 75% giá trị đặt, bảo vệ khởi
động. Ch-ơng trình thực hiện tự kiểm tra và đo l-ờng vận hành
đ-ợc chuyển về chế độ nền, toàn bộ khả năng tính toán đ-ợc dùng
cho các thuật toán bảo vệ.
Để có quyết định phát tín hiệu cắt cần thoả mãn các tiêu
chuẩn sau:
. Dòng DIFF tần số công nghiệp cần v-ợt quá giá trị đã đ-ợc
chỉnh định.
. L-ợng hài bậc 2 và hậc 5 không v-ợt quá giá trị đã đ-ợc đặt.
. Tỷ số giữa dòng so lệch (DIFF) và dòng hãm (STAB) thể
hiện sự cố bên trong vùng bảo vệ.
Trong tr-ờng hợp đặc biệt, hai tiêu chuẩn nữa có thể đ-ợc
chấp thuận tr-ớc khi tín hiệu cắt đ-ợc đ-a đến rơle cắt.
Quyết định cắt tồn tại suốt thời gian trễ T
DIFF
(nếu đặt thời
gian trễ).
Không có tín hiệu khoá ng-ời (Bảo vệ có thể đ-ợc khoá qua
cổng nhị phân).
Nếu cả 5 tiêu chuẩn trên đ-ợc đáp ứng, các rơle cắt sẽ tác
động.
. Rơle sẽ trở về khi trong 2 chu kỳ khởi động không nhận
đ-ợc tín hiệu dòng so lệch, tức là giá trị so lệch (DIFF) tụt thấp quá
50% giá trị đặt.
1.4. Các chức năng khác.
a. Bảo vệ quá tải nhiệt.
Trong tổ hợp rơle 7UT51 còn có bộ bảo vệ quá tải nhiệt để
bảo vệ máy biến áp khỏi bị thiệt hại gây bởi quá tải.

Bộ bảo vệ tính độ tăng nhiệt theo mô hình nhiệt của một vật
thể độc lập (Single - body) theo biểu thức:
2
.
1
.
1
I
dt
d





Trong đó: : Độ tăng nhiệt độ tức thời t-ơng ứng qua nhiệt độ cuối
với
dòng điện cao nhất cho phép.

: Hằng số thời gian nhiệt cho việc nung nóng cuộn
dây máy
biến áp.
I: Giá trị hiệu dụng của dòng điện tức thời cuộn dây (giá
trị
cực đại), t-ơng ứng với dòng của cuộn dây có công
suất cho
phép lớn nhất I
max
= K.I
N

.
Sự tăng nhiệt độ đ-ợc tính toán theo dòng điện pha.
Việc tính toán cũng có thể đ-ợc thực hiện theo pha có tốc độ
tăng nhiệt độ cao nhất, giá trị trung bình của độ tăng nhiệt độ pha
hoặc pha có dòng điện lớn nhất.
Khi nhiệt độ tăng tới mức đặt đầu tiên, đèn báo động cảnh
báo sáng. báo hiệu phải giảm tải. Nếu mức tăng nhiệt đạt tới mức
đặt thứ 2, máy biến áp có thể đ-ợc cắt bởi hệ thống. Rơle cũng có bộ
phận cảnh báo khi quá dòng.
. Phạm vi chỉnh định của chức năng bảo vệ quá tải nhiệt.
Ngoài hệ số quá tải K, hằng số thời gian 2 và nhiệt độ báo hiệu

WARN
phải đ-ợc cài đặt vào bảo vệ.
Hệ số quá tải K = 0,1
4, b-ớc chỉnh định 0,01.
Hằng số thời gian
= 1 9,999 phút, b-ớc chỉnh định 0,1
phút.
Mức tăng nhiệt độ báo động: 0,1 I
dđcd
4I
dđcd
, b-ớc chỉnh định
0,01I
dđcd
(I
dđcd
: dòng điện danh định cuộn dây).
. Rơle có hai đặc tính thời gian làm việc (H.4.4) tr-ớc khi quá

tải máy biến áp mang tải.
t =
.Ln
1)./(
)./(
2

N
N
IKI
IKI
Tr-ớc khi quá tải máy biến áp mang tải 90% tải định mức.
t = .Ln
1)./(
)./()./(
2
2


N
NPREN
IKI
IKIIKI
.
Đặc tính thời gian của bảo vệ
quá tải - có theo dõi toàn bộ
dòng phụ tải (Ban đầu không
mang tải)
Đặc tính thời gian bảo vệ quá
tải có theo dõi toàn bộ dòng phụ

tải
(Ban đầu mang 90% tải định
mức)
Hình 4.4. Đặc tính thời gian bảo vệ quá tải nhiệt rơle
7UT513

phút
1000
20
0.20
0.10
0.05
1
2
10
3
0.50
0.30
2
1
5
2
4
3
6
5
1
I/k.I
5
10

8
10
12
N
100
20
50
500
200
100
30
50
t / phút
20
500
1000
100
200
50
I/k.I
20
0.20
0.10
0.05
1
2
0.50
0.30
1
5

10
3
2
3
2
1
4
5
5
8
6
10
12
10
N

phút
t / phút
100
30
50



1./
./
.
2
2

N
N
n
IkI
IkI
lt






1./
././
.
2
2



N
NPREN
n
IkI
IkIIkI
lt