CÔNG TY C PHN ÀO TO VÀ CÔNG NGH
NNG LNG - VIN THÔNG VIT NAM
a ch: S 52/68/66 ng Ngc Lâm - Q. Long Biên - TP. Hà Ni
Tel: 04 - 3873 6768 Email:
Fax: 04 - 3650 3404 Homepage:
TÀI LIU ÀO TO CHUYÊN
‘‘H THNG R LE BO V TRONG TBA - PHN NÂNG CAO’’
(Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011)
Tng Giám đc
ThS. Nguyn Xuân o
Hà Ni, 09/2011
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
MC LC
Trang
Mc lc
1
Danh mc các ch vit tt
5
Chng I. Tng quan v r le k thut s do hãng Siemens ch to
6
I.1. c đim ca r le k thut s do hang SIEMENS ch to 6
I.1.1. c đim ca r le k thut s do hãng SIEMENS ch
to
6
I.1.2 Gii thiu phn mm DIGSI 9
I.2. Gii thiu v r le bo v so lch máy bin áp 7UT6xx 9
I.2.1. Gii thiu chung v r le so lch máy bin áp h
7UT6xx
9
I.2.2. Phm vi s dng 10
I.2.3. Các b tham s cài đt 11
I.2.4. Chc nng bo v so lch 12
I.2.5. Chc nng bo v chng chm đt hn ch 87N
(Restricted Earth Fault-REF)
23
I.2.6. Chc nng bo v qua dòng pha/ quá dòng chm đt 24
I.2.7. Bo v chng quá ti nhit (Thermal Overload
Protection - 49)
27
I.2.8. Bo v chng quá t thông lõi thép
(OverexcitationProtection- 24)
29
I.2.9. Bo v chng hin tng máy ct t chi tác đng
(Circuit Breaker Failure Protection - 50BF)
30
I.2.10. Chc nng giám sát trong r le 31
I.3. Gii thiu v r le bo v máy phát đin 7UM62x 37
I.3.1. Gii thiu chung v bo v máy phát đin 37
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
1
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
I.3.2. Gii thiu chung v r le bo v máy phát h 7UM62x 40
I.3.3. Chc nng bo v quá dòng vi đc tính đc lp (I>
hoc F50, F51)
41
I.3.4. Chc nng bo v quá dòng vi đc tính ph thuc
(51V)
41
I.3.5. Chc nng bo v quá dòng th t nghch (I
2
> hoc 46)
- Unbalanced Load
42
I.3.6. Chc nng bo v quá dòng khi khi đng t máy
(Startup Overcurrent Protection)
43
I.3.7. Chc nng bo v so lch cho máy bin áp (87T) 44
I.3.8. Chc nng bo v so lch máy phát đin (87) 44
I.3.9. Chc nng bo v mt kích t (Underexcitation - Loss-
of-Field) (40)
45
I.3.10. Chc nng bo v chng lung công sut ngc
(Reverse Power Protection) (32R)
49
I.3.11. Chc nng bo v chng trt cc t (Out of Step)
(78)
50
I.3.12. Bo v chng chm đt 90% cun dây stato (59N,
64G, 67G)
52
I.3.13. Bo v chng chm đt 100% cun dây stato 54
I.3.14. Bo v chng chm chp gia các vòng dây cùng pha
cun dây stato
59
I.3.15. Bo v chng chm đt cun dây roto (64R) 61
I.3.16. Bo v chng đóng đin máy phát đang trng thái
ngh (Dead Machine Energization hoc Inadvertent
Energization)
64
I.4. Gii thiu v r le bo v khong cách 7SA5xx
66
I.4.1. Gii thiu v rle k thut s h 7SA5xx 66
I.4.2. Chc nng bo v khong cách (21 & 21N) 67
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
2
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
I.4.3. Chc nng phát hin dao đng đin (21 & 21N) 69
I.4.4. Chc nng phát hin ngun yu hoc m máy ct đu
đi din (Weak Infeed or Breaker open condition)
70
I.4.5. Chc nng bo v quá dòng (D phòng hoc bo v
khn cp)
71
I.4.6. Chc nng chng đóng vào đim s c (SOTF - Switch
on to Fault)
71
I.4.7. Chc nng đnh v s c 72
I.5. Gii thiu v r le bo v quá dòng 7SJ62x 73
I.5.1. Gii thiu v rle k thut s h 7SJ62 73
I.5.2. Chc nng bo v quá dòng 73
I.5.3. Chc nng bo v chng s c chm đt thoáng qua lp
li (Intermittent ground fault protection)
74
I.5.4. Chc nng đnh v s c (Fault Location) 74
I.6. Gii thiu v r le bo v so lch thanh cái 7SS52x 75
I.6.1. Gii thiu v r le k thut s h 7SS52x 75
I.6.2. Gii thut làm vic vi giá tr tc thi ca dòng đin 77
I.6.3. Check Zone (Vùng kim tra) 80
Chng II. Tính toán các thông s bo v
82
II.1. Tính toán thông s cài đt cho rle quá dòng đin (I0>
hay 50& 51; 50N & 51N)
82
II.2. Tính toán thông s cài đt cho rle khong cách (Z< hay
21)
85
II.3. Tính toán thông s cài đt cho rle so lch (∆I hay 87) 97
Chng III. Cài đt r le ca Siemens ch đ off line trên máy
tính
101
III.1. Các yêu cu chung 101
III.2. Các bc thc hin
102
III.3. Thay đi các giá tr chnh đnh ca rle 105
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
3
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
Chng IV. Thí nghim kim tra đc tính tác đng ca r le
Siemens
110
IV.1. Gii thiu hp b thí nghim rle CMC 356 (Omicron) và
phn mm điu khin Test Universe
110
IV.2. Thao tác kt ni 110
IV.3. u ni gia hp b thí nghim và rle 112
IV.4. La chn phng thc kim tra 113
IV.5. Chun b đi tng thí nghim 114
IV.5.1. Thí nghim r le quá dòng đin 115
IV.5.2. Thí nghim rle khong cách 121
IV.5.3. Thí nghim rle so lch dòng đin
123
Chng V. Hng dn đc bn tin và gii tr s c trong r le
Siemens
126
V.1. Gii thiu 126
V.2. Truy cp qua các phím mt trc rle 127
V.3. Các thông báo s c 128
V.4. Chuyn đi gia các nhóm cài đt 130
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
4
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
DANH MC CÁC CH VIT TT
Di đây là mt s ch vit tt thng hay s dng trong tài liu:
- CT: Máy bin dòng đin (Current Transformer)
- DT: c tính đc lp (Definite Time)
- EI: Cc k dc (Extremely Inverse)
- IT: c tính thi gian ph thuc (Inverse Time)
U ban K thut in Quc t (- IEC: International Electrotechnical
Commission
)
- MBA: Máy bin áp
- MF: Máy phát
- REF: Bo v chng chm đt hn ch
- SI: Dc tiêu chun (Standard Inverse)
- TTK: Thành phn th t không
- TTN: Thành phn th t nghch
- TTT: Thành phn th t thun
- VI: Rt dc (Very Inverse)
- VT: Máy bin đin áp (Voltage Transformer)
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
5
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
CHNG I. TNG QUAN V R LE K THUT S
DO HÃNG SIEMENS CH TO
I.1. c đim ca r le k thut s do hang SIEMENS ch to
I.1.1. c đim ca r le k thut s do hãng SIEMENS ch to
Các r le k thut s ca hãng SIEMENS mang tên gi chung SIPROTEC đáp
ng toàn din các nhu cu bo v trong h thng đin. Các thit b bo v làm vic
tin cy, giao din và phng thc truy cp thun tin d dàng hn hu ht các r le
ca các hãng khác. Phn mm DIGSI 4 là công c mnh đ tr giúp các k s trong
vic qun lý, cài đt và phân tích s c. Phn mm này tng thích vi mi loi r
le ca SIEMENS.
Hình 1.1. T r le ca hãng SIEMENS
- Các r le SIEMENS còn có các đc đim ni bt sau:
+ Tích hp gia các chc nng bo v, điu khin và đo lng
+ Có th la chn các chun truyn thông theo tiêu chun nh IEC 61850; IEC
60870-5-103; DNP 3, MODBUS và PROFIBUS.
+ Có sn các modul thit b truyn thông đ chuyn đi nâng cp lên chun
IEC 61850.
+ SIEMENS là mt trong nhng nhà sn xut tích cc trong vic h tr chun
truyn thông quc t IEC 61850 và là nhà sn xut đu tiên đa ra các thit b bo
v và t đng hóa trm tuân th theo chun này. Ti cui nm 2007, khong 30,000
thit b bo v và t đng hóa trm ca SIEMENS trong gn 300 trm bin áp đã
vn hành da trên chun IEC 61850.
- Quá trình phát trin ca các th h r le SIEMENS:
SIEMENS là mt trong nhng nhà sn xut hàng đu th gii trong lnh vc
thit b bo v r le, các công ngh mi ca SIEMENS đã đóng góp đáng k s phát
trin ca các th h r le nói chung.
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
6
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
+ Nm 1976: Các r le da trên nn tng ca h thng máy tính mini đã đc
SIEMENS chuyn giao cho khách hàng và vn vn hành ti tn thi đim hin ti.
+ T nm 1985: Là nhà sn xut đu tiên gii thiu các dòng r le k thut s
vi giao thc truyn tin đc chun hóa. Hin nay SIEMENS có kh nng cung cp
r le bo v cho toàn b các thit b trong h thng đin t bo v máy phát, thanh
góp cho ti các đng c ca khách hàng. Ti thi đim hin ti khong 600,000
thit b r le đã đc chuyn giao cho khách hàng.
- Các đc đim công ngh u vit ca r le SIEMENS
+ Thit k nh gn, tích hp nhiu chc nng trong mt thit b å gim giá
thành.
+ Kh nng sn sàng và đ tin cy cao do có kh nng t giám sát bn thân
trong quá trình vn hành ca thit b bo v r le.
+ c tính làm vic n đnh, tránh đc hin tng trôi tham s, đc tính.
+ chính xác đo lng cao do áp dng các thut toán x lý ti u và lc tín
hiu s.
+ Tích hp thêm rt nhiu chc nng ph khác nh giám sát ti, giám sát mc
đ phát nóng/già hóa, chc nng ghi s c, r le so lch vi chc nng đnh v s
c,
+ H thng bàn phím và giao din trên r le đc thit k ti u cho ngi vn
hành s dng.
+ D dàng truy cp các d liu trong r le bng máy tính thông qua cng ni
tip. Có th truy nhp t xa hoc ti ch tùy theo yêu cu.
Hình 0.2. Các nhóm cài đt trong r le
+ Kh nng tng thích cao vi các trng thái vn hành ca h thng: Có th
cài đt nhiu b s liu vào r le, quá trình chuyn đi gia các b giá tr cài đt
này có th đc thc hin do bn thân r le hoc thông qua các tín hiu điu khin
t bên ngoài.
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
7
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
- Phân loi các r le SIEMENS
+ H r le SIPROTEC 4: Bao gm các r le bo v cho cp trung áp ti ti
cp siêu cao áp (Bo v quá dòng, so lch, khong cách, ). Các r le đu là loi đa
chc nng d dàng phù hp vi các điu kin c th.
Hình 0.3. Mt r le thuc h SIPROTEC Compact
+ H r le SIPROTEC Compact: Là loi có kích thc nh gn, chc nng
ca r le gn tng t nh các r le thuc h SIPROTEC 4. R le có th truy nhp
qua cng USB phía trc mt, các khi tín hiu vào dòng và áp là loi có th tháo
lp đc.
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
8
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
+ H r le SIPROTEC 600: Các r le thuc h này có giá thành hp lý hn,
thích hp s dng trong công nghip hoc các công ty đin lc. Các r le này
thng không tích hp nhiu chc nng nh các h r le khác.
+ H r le SIPROTEC Easy: Dùng cho các ng dng đn gin, giá thành hp
lý. Quá trình cài đt thc hin bng cách gt các công tc la chn, không yêu cu
máy tính.
I.1.2 Gii thiu phn mm DIGSI
Vic truy cp r le có th thc hin thông qua phn mm DIGSI ca
SIEMENS, phn mm này cho phép ngi s dng đc các bn ghi, chnh sa và
chun b các b giá tr cài đt ch đ on/off line. Ngoài ra phn mm còn có chc
nng xut các giá tr chnh đnh sang đnh dng phù hp vi thit b th nghim ca
hãng Omicron.
I.2. Gii thiu v r le bo v so lch máy bin áp 7UT6xx
I.2.1. Gii thiu chung v r le so lch máy bin áp h 7UT6xx
Cu trúc phn cng ca r le 7UT613/63x đc minh ha trên hình v 1.4.
Hình 1.4. Cu trúc phn cng r le 7UT613/63x
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
9
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
R le có các đu vào tín hiu dòng đin IL1M1 ÷ IM3L3 dùng cho mc đích
bo v so lch (o lng ti 3 v trí, mi v trí có 3 pha). Ngoài ra còn có thêm 3
đu vào tín hiu dòng đin ph, có th dùng cho mc đích đo dòng đin trên dây
trung tính ca cun đu sao, hoc dùng cho các bo v quá dòng có đ nhy cao:
Phát hin dòng rò rt nh t v máy bin áp xung đt. Các r le 7UT613/63x có
th đt hàng riêng thêm các đu vào đin áp phc v cho các mc đích khác nh
phát hin hng tng quá t thông lõi t máy bin áp (Bo v V/f).
u vào/ra nh phân (Binary input): Nhn tín hiu điu khin t bên ngoài/
xut tín hiu ct máy ct, tín hiu liên đng ti đu đi din,
Giao din mt trc r le: Hin th các thông tin đo lng, các thông tin cnh
báo v s kin xy ra, trng thái ca thit b, Bàn phím cho phép truy cp các
thông tin lu tr: Các bn ghi s c, các nhóm cài đt, thông s vn hành. Vi các
r le h 7UT6 thì có th cho phép điu khin đóng/ct máy ct trc tip t r le. R
le 7UT613 có màn hình hin th 4 dòng, còn 7UT633 cho phép hin th c s đ và
có khóa điu khin mt trc.
Các cng giao tip: Giao tip vi máy tính trc tip qua cng ni tip mt
trc r le đ thay đi các chnh đnh (Dùng phn mm DIGSI). Tt c d liu có
th truyn ti h thng điu khin trung tâm qua cng SYSTEM INTERFACE.
Cng SERVICE INTERFACE cho phép kt ni ti máy tính (Dùng DIGSI) qua
modem hoc kt ni ti thit b đo nhit đ (RTD box hay thermal box). Cng còn
li dùng cho vic đng b thi gian bng đng h GPS.
Hình 1.5. Thi
t b
RTD-box TR1200
Ngun cp cho r le có th là đin áp mt chiu hoc xoay chiu tùy theo đt
hàng (24V ÷ 48V DC hoc 110÷250V AC).
I.2.2. Phm vi s dng
H r le 7UT613/63x có th s dng đ bo v cho:
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
10
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
- Máy bin áp các cp đin áp: Phm vi bo v đc gii hn bi v trí các
máy bin dòng, r le đc trang b thut toán đ hiu chnh s dch pha do t đu
dây máy bin áp gây ra. R le 7UT612 dùng cho máy bin áp hai cun dây,
7UT613/633 dùng cho các máy bin áp ti 3 cun dây và 7UT635 dùng cho máy
bin áp ti 5 cun dây.
- Các đng c: R le so sánh dòng đin trung tính cun dây đu sao và dòng
các pha.
- Cun kháng bù ngang hoc bù dc.
- Các đng dây ngn và các h thng thánh góp (T 2-5 ngn l).
- Vi các r le có trang b thêm đu vào đin áp: Phc v chc nng bo v
chng hin tng quá t thông ca lõi t (Máy bin áp, cun kháng).
- Chng nng bo v chng hin tng máy ct t chi tác đng có th áp
dng cho 2 máy ct, ngi dùng có th tùy ý la chn máy ct nào cn áp dng
chc nng này.
I.2.3. Các b tham s cài đt
Các tham s cài có th đc chun b bng máy tính vi phn mm DIGSI sau
đó s upload vào r le, đ thay đi tham s cài đt trong r le bt buc phi vào mt
khu, đây là mt chc nng đm bo s làm vic an toàn ca r le.
Parameter Group Changeover Function: Tham s này cho phép chuyn đi
qua li gia các nhóm giá tr cài đt (Ti đa ti 4 nhóm) đã lu tr sn trong r le.
a ch cài đt “0103 Grp Chge OPTION” vi hai ch đ: Enable (Disable): Cho
phép (Không cho phép) chuyn đi qua li k c trong quá trình đang vn hành.
Protected Object: ây là mc mô t v đi tng đc bo v bi chc nng
bo v so lch (Mt r le có th dùng đ bo v so lch mt thit b chính nhng
cng có th bo v thêm các phn t khác). a ch cài đt “0105 PROT.
OBJECT” vi các la chn:
- PROT. OBJECT = 3 phase transf: i tng bo v là máy bin áp ba cun
dây.
- PROT. OBJECT = 1 phase transf: i tng bo v là máy bin áp mt
pha.
- PROT. OBJECT = Auto transf: i tng bo v là máy bin áp t ngu,
chc nng này cng áp dng vi kháng bù ngang. Nu s dng 3 máy bin áp t
ngu loi mt pha đ ghép thành h thng ba pha å có th thc hin vic bo v so
lch cho tng máy mt pha riêng bit, khi đó giá tr cài đt s là PROT. OBJECT =
Aut tr.node.
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
11
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
- PROT. OBJECT = Generator/Motor: Khi đi tng bo v là máy phát
hoc đng c.
- PROT. OBJECT = Busbar: Dùng khi đi tng bo v là các h thng
thanh góp vi s lng ngn l ít hoc khi đi tng là đng dây ngn (Khái nim
đng dây ngn đây đc hiu là ng vi đ dài ca dây dn ph kt ni t bin
dòng hai đu đng dây ti r le mà không gây quá ti cho bin dòng).
I.2.4. Chc nng bo v so lch
ây là chc nng bo v chính ca r le, do đó
Bng 1.1. Bt/tt chc nng Bo v so lch
a ch Tham s Giá tr Din gii
0112 DIFF. PROT
Enabled Bt chc nng bo v so lch
I.2.4.1. Nguyên lý bo v so lch trong r le 7UT613/7UT63x
Bo v so lch so sánh dòng đin đi vào và đi ra ca đi tng đc bo v.
Trong ch đ vn hành bình thng hoc khi s c ngoài: Dòng đin chy vào và ra
khi đi tng bng nhau å bo v không tác đng. Khi xy ra s c trong vùng
bo v thì xy ra s mt cân bng gia dòng vào/ra khi đi tng å bo v s tác
đng.
Hình 1.6. Nguyên lý bo v so lch vi MBA hai/ba cun dây
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
12
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
Bo v so lch có hãm: Khi xy ra s c ngoài vùng vi dòng s c ln, do s
sai khác v đc tính t ca các BI các phía ca đi tng đc bo v (Hình 1.6)
nên khi xy ra hin tng bão hòa lõi t BI có th gây ra dòng không cân bng ln
chy qua r le bo v, nu dòng này đ ln thì r le có th tác đng mc dù s c
không xy ra trong vùng bo v. khc phc hin tng này, r le s dng thut
toán bo v so lch có hãm (Xem thêm phn din gii chi tit trong tài liu ca
chuyên đ ”H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn c bn”).
Tùy theo tng hãng ch to r le mà cách la chn dòng đin hãm có th khác
nhau (Tuy nhiên, ý ngha ca vic s dng dòng đin hãm là không thay đi). Dòng
hãm có tác dng đm bo s làm vic n đnh tin cy ca r le chng li các tác
đng không mong mun, do đó còn có tên gi là dòng n đnh (I
stability
hay I
stab
). Vi
r le ca SIEMENS thì dòng so lch là tng vec t ca các dòng đin vào/ra đi
tng trong khi đó dòng hãm đc ly là 100% tng đ ln ca các dòng này, c
th
12diff
III=+
rr
và
1stab 2
I
II=+
rr
(Ví d đi vi bo v máy bin áp hai cun dây).
iu kin đ r le tác đng là khi dòng so lch ln hn mt s lng phn
trm nào đó ca dòng hãm:
(
diff restrain stab
)
I
kI>×
trong đó k
restrain
là h s hãm, h
s hãm này tng ng vi đ dc ca đc tính tác đng ca r le (Tham s SLOPE
trong b giá tr cài đt). (Vì lý do này các bo v so lch còn có tên gi ting Anh là
“Percentage current differential protection”)
Xét s làm vic ca r le (Tham kho h
Hình 1.6. ):
- Ch đ vn hành bình thng hoc khi s c ngoài:
Dòng đin I
1
đi vào (Mang du dng), dòng đin I
2
đi ra khi đi tng (Qui
c mang du âm), mt khác I
1
=I
2
, do đó:
12 12
0
diff
IIIII
=
+=−=
r
r
và
1212
2
stab
IIIII=+=+=×
rr
1
I
å Dòng hãm gp hai ln dòng chy qua đi tng,
dòng so lch xp x bng 0, do đó r le s không tác đng.
- Ch đ s c trong vùng, gi thit dòng s c t hai phía cp ti bng nhau:
Hai dòng đin s c I
1
và I
2
bng nhau và cùng hng vi đi tng bo v
(u mang du dng), do đó
12 1 2
2
diff
IIIII
1
I
=
+=+ =×
r
r
và
12 12
2
stab
IIIII=+=+=×
rr
1
I
å dòng so lch và dòng hãm bng nhau
diff stab
I
I=
và bng tng dòng ti đim s c.
- Ch đ s c trong vùng, ngun cp ch t mt phía (Phía 1): Khi đó I
2
=0
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
13
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
12 1
0
diff
IIII=+= +=
rr
1
I
và
12 1
0
stab
IIII
1
I
=
+=+=
r
r
å dòng so lch và
dòng hãm bng nhau
diff stab
I
I=
.
Nh vy, nu s dng đ th vi mt trc là dòng hãm (
s
tab
I
) và mt trc là
dòng so lch (
diff
I
) thì ta đ ca các đim ng vi s c trong vùng s nm trên
mt đng thng góc 45
0
nh trên hình 1.7.
Hình 1.7. c tính tác đng ca r le và đc tính s c
Cn lu ý rng các giá tr cài đt vào r le là giá tr tng đi so vi dòng
đnh mc ca đi tng đc bo v (Tham s IN Obj).
I.2.4.2. c tính tác đng ca r le
c tính làm vic ca r le chia ra hai vùng: Vùng tác đng (Phía trên đng
đc tính tác đng) & vùng khóa (Phía di đc tính tác đng). R le s liên tc giám
sát các giá tr I
diff
& I
Stab
, ng vi mi trng thái làm vic ca đi tng s có mt
cp giá tr (I
diff
; I
Stab
) tng ng, nu ta đ ca đim làm vic này ri vào vùng tác
đng thì r le s tác đng và ngc li nu ri vào vùng khóa.
Lý do đc tính tác đng ca r le đc chia ra nhiu đon: c tính đc
chia ra nhiu đon vi đ dc khác nhau vi mc đích đm bo cho r le làm vic
chính xác vi mi trng thái vn hành ca đi tng đc bo v: Hãm tt vi các
s c ngoài vùng và đm bo đ nhy tác đng cao vi các s c trong vùng. Vi
các r le c và r le tnh thì vic ch to đc tính vi nhiu đon là rt khó khn, tuy
nhiên vi r le s do thc hin bng thut toán nên vic này hoàn toàn kh thi.
Các đon đc tính ca r le đc xác đnh bng ta đ đim đu
(BASEPOINT) và đ dc tng ng (SLOPE - đ dc ca đc tính làm vic chính
là đi lng h s hãm k
restrain
đã trình bày phn gii thiu khái nim bo v so
lch). Nh vy khi đc tính làm vic càng dc hn äå h s hãm càng ln å
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
14
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
vùng đc tính tác đng thu hp li, vùng đc tính hãm (Khóa) m rng ra å có th
hiu rng: khi đó r le s đm bo tác đng hãm tt hn chng li các trng hp s
c ngoài, tuy nhiên vùng tác đng thu hp cng có ngha là đ nhy tác đng ca r
le b gim đi. Vn đ đt ra là làm sao la chn đc h s hãm thích hp đ đm
bo đc c hai yu t: {Hãm tt & vn đm bo đ nhy tác đng}. Thc t thì
vic la chn h s hãm này phi tùy thuc vào đi tng c th đang đc bo v.
ý rng: Vi cách xác đnh dòng hãm bng tng đi s dòng vào/ra đi
tng
1stab 2
I
II=+
rr
thì khi dòng này tng lên s biu th dòng qua đi tng cng
đang tng lên.
Hình 1.8. c tính tác đng ca r le 7UT6xx vi 4 phân đon a, b, c & d
- Trng hp đi tng bo v là máy bin áp (Tham kho thêm phn các yu
t nh hng đn s làm vic ca bo v so lch máy bin áp trong tài liu ca
chuyên đ ″H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn c bn”):
+ ch đ làm vic bình thng (Dòng đin cha vt quá dòng đnh mc):
Luôn có mt dòng so lch nh tn ti do sai s ca các BI, giá tr khi đng ca
đon a phi đt cao hn tng các dòng so lch này, giá tr khi đng này còn có tên
gi là dòng so lch ngng thp I-DIFF> (a ch 1221) tng ng vi đon a ca
đc tính trên hình 1.8. Không cn thit phi hãm trong vùng này đ tng đ nhy tác
đng, do đó h s hãm bng 0 (c tính nm ngang, không dc). Vi các máy bin
áp có điu chnh đu phân áp thì có th có thêm dòng so lch gây ra do vic chuyn
đi đu phân áp. Nhà sn xut khuyn cáo nên tng 10% giá tr cài đt cho mi 10%
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
15
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
ca phm vi điu chnh đu phân áp. Ví d, giá tr cài đt là 0,2, nu máy bin áp có
di điu chnh phân áp khong 10% thì giá tr cài đt cui cùng là 0,22:
02 01 02
01
IF
(%)
,,
,
DF
pham vi dieu chinh dau phan ap
I
>
=+ ××,
+ Khi dòng qua đi tng tng lên tip quá dòng đnh mc (Theo chiu tng
ca trc I
STAB
): Tng ng vi vic máy bin áp đang b quá ti, khi đó sai s ca
các BI bt đu tng lên và dòng so lch khi này có th vt quá giá tr cài đt ca
dòng so lch ngng thp (I-DIFF>), r le có th tác đng nhm. Trng hp này
phi s dng đn dòng hãm đ hãm bo v, đon b ca đc tính tng ng vi
trng thái làm vic này. on b có đ dc ngha là đã bt đu có tác đng hãm
mt mc đ nào đó tùy theo đ dc đã cài đt.
on b xác đnh theo:
++ on kéo dài ca đon b s đi qua gc ta đ (BASE POINT1)
++ dc ca đon đc tính này này thng đc ly theo kinh nghim ca
nhà sn xut (Mc đnh SLOPE1 = 0,25) - Tuy nhiên trong quá trình vn hành nu
r le hay b tác đng nhm thì có th đt tng h s hãm ( dc SLOPE1) ca
đon đc tính này.
+ Khi dòng đin qua đi tng tip tc tng lên: Tng ng vi trng thái xy
ra s c ngoài vùng bo v. Do dòng s c ln, các BI có th b bão hòa vi mc đ
khác nhau å kt qu là dòng so lch tng mnh - Tuy nhiên do là s c ngoài nên
r le không đc phép tác đng. đm bo r le không tác đng trong trng hp
này bt buc phi tng tác đng hãm å đon c ca đc tính đc s dng đ đáp
ng yêu cu trong trng hp này. dc ca đon c ln hn ca đon b tng
ng vi tác đng hãm đã đc tng lên. on c đc xác đnh theo ta đ đim kéo
dài BASE POINT2 và đ dc SLOPE2, các giá tr này thng ly theo mc đnh
ca nhà sn xut.
+ on d: Xác đnh vùng làm vic ca r le trong trng hp s c trong
vùng. Khi có s c trong vùng thì r le phi tác đng, đ tng đ nhy ca bo v
vi trng hp s c trong vùng thì không cn phi có tác đng hãm å đon d có
đ dc bng 0 (nm ngang). Do không có tác đng hãm nên đon d ch s dng vi
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
16
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
s c trong vùng å bt buc phi xác đnh chính xác khi nào thì s c đc coi là
trong vùng. Xét s đ đn gin sau (Hình 1.9) gm mt h thng (Qui đi tng
đng v trc máy bin áp) và mt máy bin áp:
Hình 1.9. S đ tính toán xác đnh s c trong vùng
Dòng đin s c khi xy ra ngn mch ba pha trong vùng có th xác đnh theo:
3
1
()
N
hethong bienap
I
XX
=
+
. Trng hp cc đoan nht v mt đ ln dòng ngn mch là
khi máy bin áp đc ni ti h thng có công sut vô cùng ln äå X
hethong
= 0,
khi đó:
3
1
()
N
bienap
I
X
= .
Trong h đn v tng đi vi công sut c bn chn bng công sut máy bin
áp thì do đó
%
bienap k
XU=
&
3
1
()
%
N
k
I
U
=
. T các tính toán trên có th thy rng khi
dòng đin chy qua đi tng đc bo v ln hn
3
1
()
%
N
k
I
U
=
thì chc chn s c
lúc đó đã trong vùng å giá tr
1
%
k
U
này chính là giá tr cài đt vào r le đ xác
đnh đon d ca đc tính.
Trong các tài liu thì giá tr này đc gi là dòng so lch ngng cao I-
DIFF>>, giá tr mc đnh ca nhà sn xut là 7,5 tng ng vi các máy bin áp có
U
k
% nh nht khong 13%, tuy nhiên giá tr này nên đc tính toán li c th theo
đi tng đc bo v, không nên dùng giá tr mc đnh.
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
17
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
- Trng hp đi tng bo v là đng dây hay thanh góp
oài có th rt ln,
khó đ
y bin áp
th tng
cao (
Bng 1.2. Chc nng t tng dòng khi đ khi đóng đin cho đi tng đc bo v
Vi các đng dây hoc thanh góp thì dòng ngn mch ng
xác đnh đc đ ln dòng đin khi bt đu s c trong vùng, trong trng
hp này giá tr dòng so lch ngng cao I-DIFF>> có th đt ti vô cùng (Luôn
luôn s dng tác đng hãm). Vi mt s r le so lch chuyên bo v cho đng dây
thì đa phn đc tính tác đng thng có ít phân đon hn (Thng dùng 2 phân
đon tng t phân đon a & b ca đc tính trình bày trên đây).
- Trng hp đc bit khác: ng c hoc h đng c - má
Khi đi tng đc bo v đc cp đin, dòng đin khi đng có
c bit vi đng c) và trong mt s trng hp có làm cho bo v so lch
tác đng nhm. khc phc hin tng này thì r le 7UT6xx có trang b thêm
chc nng t đng tng dòng khi đng ca r le khi bt đu cp đin cho đi
tng. phát hin khi nào cn kích hot chc nng này vic giám sát dòng dòng
hãm. Bình thng dòng hãm là tng đ ln ca dòng vào/ra đi tng å dòng hãm
ln gp 2 ln dòng bình thng ca đi tng (ng c), nu giá tr dòng hãm đo
đc mà nh hn giá tr bình thng này thì có th coi là đi tng cha đc cp
đin và khi đó chc nng tng dòng khi đng s đc kích hot. Khi chc nng
này đã kích hot thì toàn b các giá tr cài đt ca các đon ca đc tính tác đng s
đc tng lên theo mt t l tùy đt START-FACTOR.
ng
a Giá tr/(Mc
Tham s Din gii
ch đnh)
1205 INC.CHAR.START
ON/OFF
Bt/tt chc nng t đng
tng
dòng khi đng ca bo v
1251 I-REST. STARTUP
0.00÷2.00
Ngng phát hin ch đ
cha
đóng đin (Do dòng hãm là
tng đ ln ca dòng vào/ra å
giá tr đt 0,1 tng đng vi
ngng là 0,1/2=0,05 dòng danh
đnh ca đi tng đc bo
v).
I/InO/(0.1)
1252 START-FACTOR
1.0 ÷ 2.0/(1)
H s tng giá tr khi
đng cho mi đon ca đc tính.
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
18
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
Lu ý: Dòng khi đng ngng
cao không b nh hng bi h
s nhân này. Vi các đng c h
s này có th đt bng 2
(Khuyn cáo ca nhà sn xut)
Thi gian chc nng tng
giá tr khi đng có hiu lc
1253 T START MAX
0.0 ÷ 180.0/(5 sec)
I.2.4.3. X lý dòng đin th t không khi thc hin b
Dòng đin th t không (TTK) có th gây ra tác đng nhm ca bo v đi vi
c tnh) thì dòng
th t
I đo dòng đin chy qua trung tính cun dây đu Y
0
hay không. Xét
các tr
h phn dòng TTK chy vào bt c cun dây nào khi có s c
chm
- Máy bin áp có cun đu sao, trung tính ni đt (Y ) và có sn BI trung tính:
o v so lch
các s c chm đt ngoài vùng bo v. Vi các th h r le c (Ho
không đc loi tr bng cách s dng bin dòng trung gian vi t đu dây
thích hp: Nu cun dây máy bin áp đu Y
0
thì bin dòng trung gian ca cun dây
đó đc đu theo s đ tam giác đ loi thành phn dòng TTK chy vào phía nh
th vào r le. Tuy nhiên khi s dng phng pháp này thì k c vi s c chm đt
trong vùng thì dòng TTK vn b loi tr và làm gim đ nhy ca bo v (Có th
gim ti 1/3 do dòng TTK có th chim 1/3 đ ln dòng ngn mch khi chm đt
mt pha N
(1)
).
Vi loi r le s 7UT6xx thì vic này đc x lý linh hot hn rt nhiu tùy
theo vic có B
ng hp sau:
- Máy bin áp có t đu dây Y/∆; ∆/∆ hoc Y/Y (Trung tính hai phía cách
đin): Không có thàn
đt ngoài vùng å r le không cn phi thc hin thut toán x lý dòng TTK.
Hình 1.10. Máy bin áp có t đu dây sao/tam giác
0
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
19
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
Hình 1.11. Phân b dòng khi có s c chm đt ngoài
(BI trung tính có sn)
vùng
Khi xy ra s c chm đt in có th đi vào trong cun Y
0
,
do có đt BI trung tính cun dây nên dòng TTK qua trung tính này s t cân bng
vi d
E1 ÷ DIFFw.IE5-MEAS = YES}
toán å đ nhy ca bo v có th gim
~ 30%
n u luôn có t đu dây Y(N)y0, do đó vic có/không loi tr dòng TTK tùy
thuc
2.4.4. Hãm b sung
ngoài vùng, dòng đ
òng TTK trên các pha å bo v s không tác đng nhm (Hình 1.11.). u
đim ca vic có BI trung tính là dòng TTK s đc t loi tr vi s c ngoài và
khi có s c trong vùng bo v s không phi loi tr dòng TTK å s có đ nhy
cao hn.
s dng tính nng này å các đa ch t 1211÷1215 đt là “YES”
{DIFFw.I
- Máy bin áp có cun đu Y
0
, không có BI trung tính: Trong trng hp này
bt buc phi loi tr dòng TTK bng thut
do dòng TTK có thm chim ti 1/3 dòng s c (Khi s c mt pha chm đt
N
(1)
).
- Các kt lun trên hoàn toàn tng t cho máy bin áp t ngu: Máy bin áp
t g
vào vic có đt BI trung tinh hay không.
Hình 1.12. Vùng hãm b sung trên r le 7UT6xx
I. (Add-on Stabilization)
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
20
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
Vi các h thng có dòng đin ngn mch ln å mc đ bão hòa ca các BI
khác
c xác đnh bi ngng dòng hãm I-ADD ON STAB
(a
Nguyên tc hot đng ca chc nng hãm b sung: Khi xy ra s c ngn
mch
s c xy ra (Chu k đu tiên): Dòng s c tng vt å dòng th
cp c
m xung đn dòng ngn mch
n đ
nhau å dòng so lch ln có th làm bo v tác đng nhm. R le 7UT6xx s
dng s dng chc nng hãm b sung đ ngn nga s tác đng nhm ca bo v
khi xy ra s c ngoài vùng.
Vùng hãm b sung đ
ch 1261 - giá tr mc đnh là 4) và đ dc bng vi đ dc ca đon đc tính b
(SLOPE1).
Hình 1.13. Dòng đin th cp khi BI b bão hòa
ngoài vùng vi dòng ngn mch ln, gi thit trng hp xu nht (Trng
hp s gây ra dòng so lch ln nht) là mt BI gn đim ngn mch s b bão hòa,
BI còn li hot đng tt. Din bin ca dòng đin phía th cp ca các BI th hin
trên Hình 1.13
- Ngay khi
a hai BI tng t l theo. Sau đó BI phía th cp ca máy bin áp (Gn đim
s c ) b bão hòa: dòng đin th cp do BI này sinh ra b méo, nhn đu (ng
màu vàng cam), vi BI không b bão hòa dòng đin do nó sinh ra vn là hình sin
(ng màu hng đm). Do có s sai lch v dòng th cp gia hai BI å xut hin
dòng so lch vi biên đ ln (ng màu xanh l).
- Sau giai đon quá đ ban đu, dòng s c gi
nh (
I
∞
), khi đó các BI có th không b bão hòa na và dòng so lch cng gim
dn.
- Theo phân tích trên, đim làm vic ca r le s di chuyn theo qu đo
AåB
åC nh biu din trên hình 1.14. Ban đu cha s c, dòng so lch nh, dòng
hãm ln å đim làm vic là đim A. Ngay khi s c xy ra: dòng hãm tng, dòng
so lch cha tng, đim làm vic di chuyn t AåB, ri vào vùng hãm b sung.
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
21
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
Sau đó BI b bão hòa: dòng so lch tng vt lên đim làm vic di chuyn t BåC
và có th ri vào vùng tác đng ca r le.
R le đc trang b vùng hãm b sung s khóa s tác đng ca r le khi đim
làm v
vi tng pha, tuy nhiên lnh khóa
(Bloc
g hài khi đóng xung kích máy bin áp (Harmonic Restraint)
máy
h theo các thành phn sóng hài có th thy
rng
so lch gm có:
Hình 1.14. S di chuyn ca đim làm vic khi có s c ngoài và bão hòa BI
ic ri vào vùng này å ngn chn s làm vic sai. Ngc li, vi trng hp
s c trong vùng xy ra thì đim làm vic luôn di chuyn t A và ri luôn vào
đng đc tính s c (Không đi qua vùng hãm b sung), r le s luôn tác đng,
không b khóa. Thi gian hãm b sung có hiu lc khóa r le thng đc cài đt
tính theo chu k dòng đin tn s 50Hz. Chc nng này s t đng đc gii tr nu
đim làm vic ri vào gn đng đc tính s c và không di chuyn trong khong
thi gian ln hn 1 chu k (im làm vic ri vào hoc gn đc tính s c & không
di chuyn å chng t đã có s c trong vùng, cn phi vô hiu chc nng hãm b
sung đ r le có th hot đng bình thng).
Chc nng hãm b sung hot đng
king) r le có th đa ra vi c 3 pha, đây là chc nng hãm chéo (CROSSB.
ADD ON) ca r le.
I.2.4.5. Hãm theo són
Chc nng hãm theo sóng hài ch s dng đc khi đi tng đc bo v là
bin áp. Chc nng này đc s dng đ ngn chn vic tác đng nhm ca
bo v khi đóng xung kích máy bin áp. Chc nng này không có tác dng đi vi
bo v so lch ngng cao (I-DIFF>>).
Khi phân tích dòng t hóa xung kíc
thành phn sóng hài bc 2 luôn tn ti trong các dng sóng ca dòng t hóa
xung kích. Các lý do s dng thành phn sóng hài bc 2 (Bc chn) đ hãm bo v
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
22
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
- Dòng t hóa xung kích (Quá đ) luôn cha thành phn sóng hài bc 2
- Dòng s c
không cha thành phn sóng hài bc 2 và các sóng hài bc chn
nhiên
dòng
này đ t đng hãm
bo v
ca máy bin áp có hình dáng không ging nhau, r le có th tác đng nhm.
Các p
I.2.5.
i vi các s c chm đt åcó tên gi là bo v chng chm đt hn ch
(Hình
I.2.5.1. Nguyên lý ho
) Ch đ bình thng
- Dòng t hóa ch đ xác lp có th b méo sóng do lõi t bão hòa, tuy
này cng không cha các thành phn sóng hài bc chn.
T đó có th thy rng, thành phn sóng hài bc 2 là đc trng riêng bit ca
dòng t hóa xung kích å s dng thành phn sóng hài bc 2
so lch khi đóng không ti máy bin áp. Hoàn toàn tng t vi chc nng
hãm b sung, có th s dng tính nng hãm chéo vi chc nng hãm theo sóng hài.
I.2.4.6. Hãm theo sóng hài khi xy ra hin tng quá kích t lõi thép ca máy bin
áp.
Khi lõi t ca máy bin áp b quá kích t (Over-excitation), dòng đin các
phía
hân tích đã cho thy rng, khi xy ra quá kích t, dòng đin b méo dng sóng
thì thành phn sóng hài tn ti ch yu trong dòng đin lúc này là thành phn bc l
3 & 5. Thành phn sóng hài bc 3 thng b loi tr trong máy bin áp (Do cun
đu tam giác), nên thành phn sóng hài bc 5 thng đc s dng.
Các r le 7UT6xx đc trang b chc nng hãm theo đ ln ca thành phn
sóng hài bc 3 & 5 này (a ch 1207 RESTR. n.HARM).
Chc nng bo v chng chm đt hn ch 87N (Restricted Earth Fault-
REF)
Chc nng này áp dng ch đ bo v các cun dây có trung tính ni đt trc
tip đ
1.15. ). iu kin bt buc là phi có BI đo dòng chy qua dây trung tính ni
đt ca cun dây, chc nng này không áp dng đi vi bo v thanh góp.
Hình 1.15. Chc nn
g
bo v ch
n
g
chm đ
t hn ch
t đng
a
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
23
Tài liu đào to chuyên đ “H thng r le bo v trong trm bin áp - Phn nâng cao”
Không có dòng chy qua dây trung tính và tng dòng ba pha bng 0 å dòng
so lc ng 0 å r le không tác đng.
p, tùy theo ch đ ni
đt c K chy qua các BI pha (ng nét đt
trên h
c) Ch đ s
òng đin có giá tr bng
nhau tng dòng đa vào r le bng 0 và r le s không tác đng (Hình 1.17. ).
I.2.5.
hông cân bng t phía
các B
. Gii thiu
h TTK đa vào r le b
b) Ch đ s c chm đt trong vùng
S có dòng TTK chy qua BI phía trung tính máy bin á
a h thng có th có/không có dòng TT
ình 1.16). Dòng đin chy qua r le 87N là tng vector ca hai dòng đin này,
mt khác hai dòng đin (Dòng qua trung tính và dòng pha) có góc pha có th xp x
nhau å dòng qua r le có giá tr ln å r le s tác đng.
Hình 1.16. Phân b dòng khi có s c chm đt trong vùng
c chm đt ngoài vùng
Hình 1.17. Phân b dòng khi có s c chm đt ngoài vùng
D chy qua dây trung tính và dòng TTK trên ba pha
å
2. Nguyên lý hãm trong bo v chng chm đt hn ch
Khi s c pha-pha (Không chm đt xy ra), các BI trên pha s c có th b
bão hòa khác vi BI trên pha còn li å xut hin dòng đin k
I pha å hin tng này phn nào tng t nh trng hp s c trong vùng.
Nu không có bin pháp hãm thích hp thì r le có th tác đng nhm. Nguyên lý
hãm áp dng trong bo v chng chm đt hn ch hoàn toàn khác vi phng pháp
áp dung trong bo v so lch 87T: vic hãm s dng c đ ln và góc pha ca dòng
đin.
I.2.6. Chc nng bo v qua dòng pha/ quá dòng chm đt
I.2.6.1
Thc hin ti: Công ty in lc Du khí Cà Mau - Nm: 2011
Biên son: Công ty P&3T Email: Homepage:
24