Nghiên cứu tích hợp hệ thống rơle SEL tại phòng thí nghiệm Khoa Điện trường Đại học Bách khoa Đại học Đà Nẵng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


KHƢƠNG THỊ ÚT THƢƠNG

NGHIÊN CỨU TÍCH HỢP HỆ THỐNG RƠLE SEL TẠI PHÒNG
THÍ NGHIỆM KHOA ĐIỆN TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện
Mã số: 8520201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng – Năm 2019


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Lê Kim Hùng

Phản biện 1: .............................................................................
PGS.TS Đinh Thành Việt

TS. Lê Thị Tịnh Minh
Phản biện 2: .............................................................................

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc
sĩ Kỹ thuật Điện họp tại Trường Đại học Bách khoa vào ngày …...…

tháng …...… năm …...….

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
 Trung tâm Học liệu và Truyền thông tại Trường Đại học Bách khoa –
ĐHĐN.
 Thư viện Khoa Điện, Trườn


1
MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
2. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tƣợng nghiên cứu
Hệ thống rơ le bảo vệ của hãng SEL được lắp đặt sẵn tại PTN Bảo vệ
Rơle của khoa Điện thuộc trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng.
2.2. Phạm vi nghiên cứu
3. MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
3.1. Mục tiêu của đề tài
3.2. Nhiệm vụ chính
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
5. ĐẶT TÊN ĐỀ TÀI
Từ những lý do đã nêu ở trên. Đề tài được chọn có tên là: “Nghiên
cứu tích hợp hệ thống rơle SEL tại phòng thí nghiệm Khoa Điện trường
Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng”.
6. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Luận văn gồm các phần chính sau:
Mở đầu
Chƣơng 1: Khảo sát các thiết bị hiện có trong phòng thí nghiệm
Chƣơng 2: Tính toán thông số cài đặt cho các rơle SEL
Chƣơng 3: Tích hợp hệ thống bảo vệ rơle SEL bằng máy tính

Kết luận và kiến nghị


2
Chƣơng 1
KHẢO SÁT CÁC THIẾT BỊ HIỆN CÓ
TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM RƠLE
1.1. Giới thiệu chung
1.2. Các môđun đã đƣợc đầu tƣ
1.2.1. Các môđun nguồn, máy phát đồng bộ và động cơ kéo, máy biến
áp, thanh cái, đường dây, phụ tải, máy biến dòng điện và máy biến điện
áp
* Môđun nguồn (Power Supply):
Nhiệm vụ của môđun này cấp nguồn cho mạch lưới điện cần thí
nghiệm và nguồn điều khiển cho các thiết bị rơ le.

Hình 1.1: Bộ cấp nguồn xoay chiều 3 pha 380/220V (Power supply)

* Môđun các thiết bị mô phỏng phụ tải điện
Các môđun tải trở, tải dung và tải cảm (hình 1.6) được dùng thay thế
cho các loại phụ tải tiêu thụ điện năng thực tế trong hệ thống điện. Từ ba
loại phụ tải này có thể dùng riêng hoặc kết hợp với nhau sẽ tạo ra tính
chất đặc trưng của các loại phụ tải: tải thuần trở, tải thuần dung, tải thuần
cảm và tải hỗn hợp.


3

Hình 1.6: Các mô đun Tải trở (Resistive Load), Tải dung (Capacitive Load) và
Tải cảm (Inductive Load)

* Môđun biến dòng điện và biến điện áp (Current transformer;
Voltage transformer)
Trong mô hình thí nghiệm hệ thống điện đa chức năng, biến dòng
điện (TI) và biến điện áp (TU) (hình 1.7) có chức năng chuyển đổi các
giá trị dòng điện từ 0,5A thành dòng điện 5A và giá trị điện áp từ
380VAC xuống điện áp 120VAC phù hợp với yêu cầu đầu vào của các
loại rơ le.

Hình 1.7: Các mô đun biến dòng điện và biến điện áp
1.2.2. Các rơ le SEL 311L, SEL 387A, SEL 300G, SEL 551, SEL
351, SEL 451
* Rơle so lệch kỹ thuật số cho máy phát điện
. Rơ le này có chức năng chính là bảo
vệ so lệch máy phát điện (87), chuyên
dùng bảo vệ cho máy phát điện.
Hình 1.8: Rơle so lệch SEL 300G


4
* Rơle so lệch máy biến áp
Chức năng chính của SEL 387A
là bảo vệ so lệch dòng điện (87) cho
các đối tượng như là máy biến áp, máy
phát, đường dây ngắn,…

Hình 1.9: Rơle so lệch SEL 387A

* Rơle giám sát điều khiển trung tâm SEL 451
Rơle giám sát điều khiển trung tâm

SEL 451 (hình 1.13) được dùng để thực
hiện chức năng giám sát điều khiển trung
tâm cho các bảo vệ chính như bảo vệ quá
dòng, bảo vệ kém áp, bảo vệ công suất.

Hình 1.13: Rơle SEL451

1.2.3. Các môđun tạo sự cố, môđun cấp nguồn một chiều cho các rơ le
1.2.3.1. Các môđun tạo sự cố
1.2.3.2. Môđun cấp nguồn một chiều cho các rơle
1.3. Thiết kế tủ gá thiết bị
1.4. Các bài thí nghiệm và một số hạn chế trong PTN
Với các trang thiết bị sẵn có như trên thì khoa Điện đã xây dựng
được các bài thí nghiệm như sau: [14]
- Bài 1: Bảo vệ khoảng cách (cho đường dây, dùng rơ le SEL
311L)
- Bài 2: Bảo vệ quá dòng (cho đường dây, dùng rơ le SEL 311L)
- Bài 3: Bảo vệ so lệch máy phát (cho máy phát điện, dùng rơ le
SEL 300G)
- Bài 4: Bảo vệ quá dòng điện (cho máy phát điện, dùng rơ le SEL
300G)


5
- Bài 5: Bảo vệ quá dòng máy biến áp (cho máy biến áp, dùng rơ le
SEL 387A)
- Bài 6: Bảo vệ so lệch máy biến áp (cho máy biến áp, dùng rơ le
SEL 387A)
Ta thấy rằng quá mất thời gian để hoàn thành nội dung 1 bài thí
nghiệm. Trên thực tế thì 1 buổi thí nghiệm của các em không đủ thời

gian để thao tác từng bước một, dẫn đến hiệu quả nghiên cứu thí nghiệm
không chuyên sâu, khó có thể nắm rõ phương thức vận hành của mỗi
một chức năng bảo vệ là như thế nào.
1.5. Kết luận chƣơng
Qua chương này, chúng ta sẽ có một cái nhìn bao quát và nắm
rõ về tất cả các thiết bị hiện có tại phòng thí nghiệm Bảo vệ rơle trong
hệ thống điện thuộc Trung tâm Thí nghiệm Điện – Khoa Điện. Tất cả
đều được trang bị nhằm tạo điều kiện để mô phỏng và xây dựng các bài
thí nghiệm theo một sơ đồ hệ thống điện một cách chi tiết hơn, cũng như
giúp người học có thể học hỏi, nghiên cứu, thực nghiệm, vận hành các
rơ le bảo vệ hệ thống điện lúc ở tình trạng làm việc bình thường và lúc
sự cố cụ thể như thế nào. Hiện tại tuy còn một vài hạn chế trong triển
khai việc thí nghiệm hai hay nhiều rơ le cùng một lúc, tốn thời gian
trong việc đấu nối sơ đồ cũng như cài đặt thông số cho rơ le, tất cả đều
phải thao tác bằng tay, nhưng các thiết bị trong phòng vẫn vận hành bình
thường.
Để tìm hiểu kỹ hơn cách thức tính toán cài đặt và đặc tính tác động của
các rơ le tại phòng thí nghiệm này thì chúng ta sẽ xem tiếp nội dung ở
chương tiếp theo.


6
Chƣơng 2
TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÀI ĐẶT CHO CÁC RƠ LE SEL
2.1. Bảo vệ khoảng cách cho đƣờng dây dùng rơle SEL – 311L
2.1.1. Đặc tính tác động

3.
HÌNH 2.1: Đặc tính tác động MHO của SEL-311L

Chức năng bảo vệ khoảng cách trong rơle SEL – 311L tác động
theo đặc tính tổng dẫn MHO với 4 vùng bảo vệ được cài đặt một cách
độc lập.
2.1.2. Tính toán cài đặt
a. Các ký hiệu thông số cài đặt:
b. Tính toán cài đặt: [10]
Tổng trở thứ tự thuận của đường dây:

Z1MAG  X L2  RL2 
Góc của tổng trở thứ tự thuận:

nI
nU

(2-1)


7

Z1ANG  arctan

XL
RL

(2-2)

Tổng trở cài đặt vùng 1:

Z1P  0.8  Z1MAG

(2-3)

Tổng trở cài đặt vùng 2:

Z 2P  1.2  Z1MAG

(2-4)

3.1. Rơle SEL – 311L chức năng bảo vệ quá dòng và quá dòng cắt
nhanh
3.1.1. Đặc tính tác động
Đối với rơ le SEL – 311L, ta có thể chọn đặc tính thời gian cắt
trong nhiều loại đặc tính khác nhau. Trong bài thí nghiệm này, ta thống
nhất chọn đặc tính thời gian cắt cho rơ le theo chuẩn IEC, loại đặc tính
Standard Inverse C1.
3.1.2. Mô tả cài đặt
* Chức năng quá dòng cắt nhanh – Instantaneous/Definite – Time
Overcurrent Enable Settings.
* Chức năng quá dòng cực đại có đặc tính thời gian phụ thuộc.
3.2. Bảo vệ so lệch cho máy phát điện dùng rơle SEL – 300G
3.1.3. Đặc tính tác động [9]
Hình 2.3: Đường đặc tính
tác động của bảo vệ so lệch máy
phát dùng SEL-300G

Theo hình 2.3, đường đặc
tính tác động gồm các đoạn:

c
a

b


8
Đoạn a: Biểu thị dòng điện khởi động ngưỡng thấp Idiff> của bảo
vệ, với mỗi máy biến áp coi như là hằng số. Dòng điện này phụ thuộc
dòng từ hóa của máy biến áp.
Đoạn b: Đoạn đặc tính có kể đến sai số biến đổi của máy biến dòng
và sự thay đổi đầu phân áp của máy biến áp.
Đoạn c: Đoạn đặc tính có tính đến chức năng khóa bảo vệ khi xuất
hiện hiện tượng quá bão hòa không giống nhau ở các máy biến dòng.
3.1.4. Mô tả cài đặt
3.2. Bảo vệ so lệch máy biến áp dùng rơle SEL-387A
3.2.1. Nguyên lý làm việc và đặc tính tác động
2.4.1.1. Nguyên lý làm việc [9]
N2

N1

Hình 2.4: Nguyên lý của bảo vệ so lệch MBA dùng SEL-387A

a. Ở chế độ làm việc bình thường hoặc khi ngắn mạch ngoài vùng
bảo vệ tại N1 trên hình 2.4:
b. Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ tại N2 trên hình 2.4:
c. Các ảnh hưởng đến khả năng tác động đúng của bảo vệ so lệch
cho MBA
2.4.1.2. Đặc tính tác động

9
Rơle SEL-387A sử dụng các đại lượng tác động (IOP - Operate
Quantities) và đại lượng hãm (IRT-Restraint Quantities), rơle tính toán
dựa vào việc phân tích các giá trị dòng điện đầu vào từ 1BI và 2BI. Đặc
tính tác động của rơle SEL-387A được trình bày trên hình 2.5[1].

Hình 2.5: Đặc tính tác động của rơle SEL-387A

2.4.2. Tính toán cài đặt
2.4.2.1. Mô tả cài đặt cho rơle SEL-387A
2.4.2.2. Tính toán các thông số cài đặt cho rơle SEL-387A
a. Tính toán bù dòng điện thứ cấp cho các máy biến dòng BI ở
hai phía sơ cấp và thứ cấp của MBA
b. Tính dòng điện cơ bản – Current TAP
c. Tính toán độ dốc của các đường đặc tính hãm
2.5. Kết luận chƣơng
Qua chương này có thể sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn các đặc
tính tác động và phương thức tính toán các thông số cài đặt cho mỗi một
rơle (SEL311L, SEL300G, SEL387A). Mỗi chức năng bảo vệ của rơ le
có một đặc tính riêng, được thiết kế nhằm bảo vệ an toàn cho hệ thống


10
điện trong bất kỳ trường hợp sự cố nào xảy ra. Muốn rơ le vận hành thì
chúng ta phải tính toán các thông số cài đặt ban đầu như dòng khởi động
(IKĐ), tổng trở khởi động (Z1P,Z2P),…
Nếu như cài đặt sai thì kết quả thu được sẽ không chính xác, dẫn
đến bảo vệ tác động nhầm, không đảm bảo được tính chọn lọc cũng như
độ tin cậy trong việc bảo vệ vận hành an toàn hệ thống điện và hậu quả
gây thiệt hại lớn cho hệ thống. Vì vậy, để rơ le vận hành tối ưu nhất thì

chúng ta phải nắm rõ đặc tính tác động của từng rơ le, cài đặt các thông
số hợp lý. Mỗi một rơ le ngoài chức năng bảo vệ chính thì còn có nhiều
chức năng bảo vệ phụ khác.
Chương tiếp theo sẽ giúp chúng ta tìm hiểu cụ thể hơn về từng
chức năng bảo vệ của các rơ le và việc tích hợp các bảo vệ như thế nào.


11
Chƣơng 3
TÍCH HỢP HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠ LE SEL BẰNG MÁY TÍNH
3.1.

Giới thiệu chung

3.1.1. Rơle bảo vệ so lệch dòng điện SEL-387A
SEL-387A được áp dụng cho bảo vệ, giám sát điều khiển máy biến
áp lực, kháng điện, máy phát,...theo nguyên lý so lệch dòng điện.
50P,G,Q: BVQD cắt
nhanh (pha-pha,
chạm đất, TTNTTT).
50P,G,Q: BVQD có
thời gian (pha-pha,
chạm đất, TTNTTT).
50G: BVQD chạm
đất tức thời.
51G: BVQD chạm
đất có thời gian.
67G: BVQD chạm
đất có hướng.
87: Bảo vệ so lệch

Hình 3.1: Sơ đồ chức năng và ứng dụng SEL-387A.

Chức năng chính của SEL-387A là chức năng 87 – bảo vệ so lệch.
3.1.2. Rơle bảo vệ khoảng cách cho đường dây dùng rơle SEL-311L.
SEL-311L được áp dụng cho bảo vệ đường dây truyền tải và phân
phối theo nguyên lý so lệch dòng điện với khả năng điều khiển giám sát
tích hợp.


12
 52: Máy cắt
 87L: Bảo vệ so lêch
đường dây
 21: Bảo vệ khoảng cách
 67: BVQD có hướng.
 50: BVQD cắt nhanh
 51: BVQD có thời gian
 81: Rơle tần số
 79: Tự động đóng trở lại
(TĐL)

Truyền
tín hiệu
đên rơ le

 25: Chức năng kiểm tra
đồng bộ

Hình 3.5: Sơ đồ chức năng và ứng dụng SEL-311L

Chức năng chính của SEL-311L là chức năng 21 – bảo vệ khoảng cách.
3.1.3.

Rơle bảo vệ máy phát điện SEL- 300G

SEL-300G được áp dụng cho bảo vệ và giám sát máy phát điện.
 50P,G,Q: BVQD cắt nhanh (pha, chạm đất, TTNTTK)
 24: Chức năng quá kích từ
 25: Chức năng kiểm tra đồng bộ
 27: Bảo vệ kém áp
 59P,G,Q: Bảo vệ quá áp (pha, chạm đất, TTN-TTK)
 81O,U: Bảo vệ tần số (quá tần số, kém tần số)
 87: Bảo vệ so lệch
 49: Bảo vệ quá nhiệt
 32: Bảo vệ định hướng công suất
 78: Bảo vệ góc lệch pha
 40 Bảo vệ chống mất kích từ
 46: Rơle dòng điện thứ tự nghịch hoặc bộ lọc dòng
điện thứ tự thuận
 50P,G: BVQD pha và chạm đất
 51G: BVQD chạm đất có thời gian
 21P/C: BV khoảng cách pha
 51V/C: BVQD có thời gian
 60: Bảo vệ cân bằng điện áp hoặc dòng điện
 64G: Bảo vệ chống chạm đất cho cuộn stator
 59N: Bảo vệ quá áp dây trung tính
 87N: BV so lệch dây trung tính
 51N: BVQD có thời gian dây trung tính
 50N: Bảo vệ cắt nhanh dây trung tính

Hình 3.8: Sơ đồ chức năng và ứng dụng SEL-300G


13
Chức năng chính của SEL-300G là chức năng 87 – bảo vệ so lệch.
3.1.4.

Rơle giam sát và điều khiển trung tâm SEL- 451

SEL-451 được áp dụng cho bảo vệ, điều khiển và giám sát đường dây.
 25: Chức năng kiểm tra đồng bộ
 27: Bảo vệ kém áp
 32O,U: Chức năng định hướng công
suất
 50: BVQD cắt nhanh
 50BF: BVQD
 51: BVQD có thời gian
 52PB: Máy căt dòng xoay chiều
 59: Bảo vệ quá áp
 67: BVQD có hướng
 79: Chức năng định hướng công suất
 81O,U: Bảo vệ tần số (quá tần số, kém
tần số)
 85/RIO: Rơle nhận thông tin phối hợp
tác động từ bảo vệ đầu đối diện
 16: Chức năng dự phòng cho tương lai
hiện chưa sử dụng.

Hình 3.10: Sơ đồ chức năng và ứng dụng SEL-451

Chức năng chính của SEL-451 là chức năng 67 – bảo vệ quá dòng
có hướng.
3.2. Tích hợp và điều khiển rơ le SEL bằng máy tính
3.2.1.

Giới thiệu chung

3.2.2.

Giải pháp kết nối giữa rơ le SEL với máy tính

Gồm 14 bước. Chi tiết xem trong cuốn luận văn (từ trang 40 đến 44.
3.2.3.

Giải pháp tích hợp hệ thống bảo vệ rơle trong phòng thí

nghiệm:


14
 Giải pháp kết nối tích hợp:

- Bước 1: Kết nối 3 con rơ le SEL300G, SEL311L, SEL387A với
bộ Switch qua bộ chuyển đổi từ RS232 sang Ethernet (EKI 1524) bằng
các dây cáp RS232 theo hình 3.24.
- Bước 2: Kết nối con rơ le SEL387E với bộ Switch bằng dây cáp
mạng RJ45 theo hình 3.24.
- Bước 3: Từ con rơ le SEL451 kết nối với bộ Switch bằng dây cáp
mạng RJ45 theo hình 3.24.

- Bước 4: Từ bộ Switch kết nối với máy tính PC bằng dây cáp mạng
RJ45 theo hình 3.24.
Ngoài ra ta có thể kết nối các con rơ le khác với bộ Switch bằng
dây cáp mạng RJ45 theo hình 3.24.
Để thực hiện các kết nối thì chúng ta cần phải chuẩn bị đầy đủ
các thiết bị cần thiết nhất như bộ Switch, bộ chuyển đổi EKI-1524,
các dây cáp mạng RJ, các dây cáp mạng RS232, bộ nguồn điện một
chiều,…
Và chúng ta sẽ sử dụng phần mềm AcSELerator QuickSet đã cài
đặt trong máy vi tính để điều khiển và thu thập dữ liệu của các rơle
một cách rất tiện lợi và hữu ích.
Với sơ đồ hình 3.24 ta thấy rằng các rơ le vừa có thể vận hành
độc lập và cũng có thể vận hành song song với nhau khi được kết nối
với nhau. Ta chỉ cần dùng máy tính thì có thể giám sát và điều khiển các
rơ le mà không cần phải thao tác bằng tay như phần trình bày ở mục 1.4
chương 1. Hơn nữa, ta sẽ đọc được các dữ liệu trong rơ le và đồng thời
cũng có thể lưu dữ các dữ liệu đó trong máy tính. Điều này giúp ta có
thể rút ngắn thời gian thực hiện các bước trong bài thí nghiệm, lấy thông
tin của rơ le và xử lý các thông tin này để hoàn thành bài thực hành của
mình.


15

PC thu thập dữ liệu và điều khiển
Cổng RJ45

SWITCH
D’LINK DES1024A

Kết nối bằng
cổng RJ45(cáp
mạng)
Bộ
chyển
đổi EKI
1524

Rơle khác
Rơle SEL 387E

Rơle SEL451

Kết nối
bằng
cổng
RS232
Rơle SEL 300G

Rơle SEL 311L

Rơle SEL 387A

Hình 3.24: Sơ đồ kết nối tích hợp điều khiển các bảo vệ rơ le SEL

3.3 Mô phỏng chức năng bảo vệ của các rơ le SEL
3.3.1. Xây dựng mô hình đường dây và trạm biến áp
* Sơ đồ nguyên lý

16

(11)
PC thu thập dữ liệu và điều
khiển Cổng RJ45
SWITCH

(10)

Kết nối bằng cổng
RJ45(cáp mạng)

SEL 387E
(8)

SEL451
(9)

TU

SEL451

TU

(7)

~

HT
MC TI

(5)

(1)

MBA

N

TI
(6)

MC

TI MC

MC TI

(4)

(2)

A

MC

TI

MC

B

Phụ tải
SEL 387E

(3)

Hình 3.25: Mô hình nguyên lý bảo vệ của các rơ le SEL

3.3.2. Cấu hình tin nhắn GOOSE cho các rơ le SEL
a. Cấu hình tin nhắn GOOSE truyền từ SEL451 đến SEL387E:
b. Cấu hình GOOSE Receive bằng công cụ acSELerator
Architect SEL-5032
3.3.3. Mô phỏng và đánh giá
Ta tiến hành thí nghiệm với một số trường hợp sự cố ngắn mạch
trình tự như sau:
a. Sơ đồ nối dây:
b. Giả thiết các thống số ban đầu của hệ thống:


17
c. Trình tự thí nghiệm:
d. Phân tích các trường hợp sự cố:
Sơ đồ mô phỏng thí nghiệm hệ thống như hình 3.32:
PC

SWITCH

SEL 451

SEL 387E

N2

N1

HT

~

MC

MC

MC

MC

MC

MC

Phụ tải

Hình 3.32: Sơ đồ mô phỏng thí nghiệm trong phòng thí nghiệm

d.1. Sự cố chạm đất 1 pha A phía sau MBA (tại điểm N1)
=> Hình 3.33 mô phỏng kết quả đo được về các thông số đầu vào của
các TI:
- Véctơ màu đỏ là giá trị của dòng điện (điện áp) pha A.
- Véctơ màu xanh dương là giá trị của dòng điện (điện áp) pha B.
- Véctơ màu xanh lá là giá trị của dòng điện (điện áp) pha C.

=> Giá trị dòng điện qua TI lúc hệ thống làm việc bình thường đo được
có giá trị là:


IAW1 = 0,943 0 A;


IAW2 = 28,90   179,50 A;

IAW3 = 0   131,10 A


18


IBW1 = 0,950   117, 40 A;


IBW2 = 29,31 61, 20 A;


IBW3 = 0 112,30 A



ICW1 = 0,944 121, 20 A;


ICW2 = 29,76   58,90 A;


IAW3 = 0   176,10 A

=> Điện áp vận hành rơ le là: Urơ le = 110 VDC, điện áp các pha gần
bằng 0V.

Hình 3.33: Mô phỏng lúc làm việc bình thường của hệ thống từ rơle SEL387E

Theo kết quả đo được từ sơ đồ hình 3.33 thì ta thấy lúc hệ thống
đang làm việc bình thường thì giá trị dòng và áp trên các pha A, B, C
chạy qua rơ le được thể hiện tương ứng qua 3 vectơ IA, IB, IC đối xứng
nhau, lệch nhau 120° và giá trị đọc được lúc này khoảng 0,95 A và điện
áp nguồn vào rơ le là 110V DC. Vì đây là loại rơ le SEL387E với chức
năng chính là bảo vệ so lệch, nên ta chỉ cần đọc được các giá trị dòng

(2)


19
điện đang chạy qua rơ le để từ đó ta có thể so sánh với kết quả thu được
sau khi tạo sự cố ngắn mạch.
Sau khi tiến hành thí nghiệm tạo lỗi sự cố tại điểm N1 như sơ đồ
hình 3.32, ta thu thập được kết quả mô phỏng quá trình diễn ra sự cố
như hình 3.34. Ta thấy được rằng, trước khi sự cố xảy ra (trước thời
điểm t = 800 ms) thì dòng và áp mô phỏng được gần bằng với giá trị lúc
bình thường, sau thời điểm sự cố xảy ra (t > 800 ms) và chức năng REF
của rơ le SEL387E đã tác động cắt điểm sự cố ra hoàn toàn thì ta thấy
rằng các giá trị dòng và áp lúc này đã có sự thay đổi rõ rệt, dòng pha bị
sự cố (pha A) đã tăng lên rất lớn. Và sau thời điểm sự cố được giải trừ
hoàn toàn thì hệ thống bắt đầu trở lại làm việc bình thường, dòng và áp
chạy qua rơ le lúc này trở về có giá trị gần bằng với lúc bình thường

trước đó.

(

Hình 3.34: Kết quả mô phỏng sau sự cố tại điểm N1

Xem các chú thích trong hình 3.34, gồm có:


20
+ (1): sơ đồ hình sin của 3 cuộn dòng của rơ le: IA (dòng pha A màu đỏ), IB (dòng pha B - màu vàng), IC (dòng pha C - màu xanh).
+ (2): sơ đồ hình sin của 3 cuộn áp của rơ le: VA (áp pha A màu đỏ), VB (áp pha B - màu vàng), VC (áp pha C - màu xanh).
+ (3): sơ đồ thể hiện thời gian cắt NM của các chức năng của rơ
le SEL 387E trong quá trình xử lý sự cố trong hệ thống.
+ (4): Bảng tóm tắt thông tin sự kiện vừa xảy ra. Ta đọc và biết
được là chức năng REF (bảo vệ chạm đất có giới hạn cuộn dây MBA)
của rơ le SEL387E vừa tác động đi cắt (TRIP) MC xong.Tần số làm
việc: f 50Hz. Tỉ lệ mẫu: 4 mẫu/1 chu kỳ.
=> Nhận xét: Ta thấy trước khi có tín hiệu tạo điểm sự cố (tại N1) (ngắn
mạch trong vùng bảo vệ) thì dòng chạy trên các pha có dạng sóng hình
sin, ít giao động, gần với giá trị đo được lúc hệ thống làm việc bình
thường. Tại thời điểm sự cố tại N1 xảy ra (t = 800 ÷ 820 ms), dạng sóng
bắt đầu thay đổi không còn dạng sin đối xứng nữa mà ta thấy biên độ
dòng điện của pha bị sự cố tăng vọt lên rất lớn (IA >>) (xem chú thích
(1) trong hình 3.34), dòng các pha còn lại thì vẫn bình thường, ngược lại
giá trị áp của pha nào bị sự cố thì giảm xuống (xem chú thích (2) trong
hình 3.34), áp các pha còn lại thì vẫn bình thường => phù hợp với lý
thuyết đã học và rơ le làm việc tốt.
d.2. Sự cố ngắn mạch 2 pha BC phía cuối đường dây (tại điểm N2):
1/ Để thực hiện thí nghiệm ta nối 2 điểm FAULT POINT 3 và

FAULT POINT 4 (xem hình 3.31) lại với nhau để tạo điểm ngắn mạch
tại điểm N2 (xem hình 3.32)
2/ Trước khi tạo sự cố thì ta phải giả thiết các thông số ban đầu
của hệ thống như:
 Nguồn cấp: Udm = 220V AC (điện áp thí nghiệm);
 Tỉ số biến đổi: nU = 380/120; nI = 1


21
 Đường dây: XL1 = 32 ; R1 = 10 ; R2 = 5 ; XL2 = 15 ;
C = 94 F
 Tải trở thuần: Rt = 1100
3/ Dùng phần mềm SEL SynchroWAVe Event trong máy tính ta
có thể giám sát được các thông số đầu vào như hình 3.35 (lúc hệ thống
đang làm việc bình thường, chưa có sự cố).
4/ Ta nhấn nút INITIATE FAULT trên môđun tạo lỗi ngắn mạch
sau MBA tại N1.
5/ Quan sát các hiện tượng, tín hiệu báo sau khi tạo sự cố. =>
dùng phần mềm SEL SynchroWAVe Event ta thu được kết quả sau:
(xem hình 3.36).
=> Hình 3.35 mô phỏng kết quả đo được về các thông số đầu vào của
các TI và TU:
- Vectơ màu đỏ là giá trị của dòng điện (điện áp) pha A.
- Vectơ màu xanh dương là giá trị của dòng điện (điện áp) pha B.
- Vectơ màu xanh lá là giá trị của dòng điện (điện áp) pha C.
=> Giá trị dòng điện qua TI lúc hệ thống làm việc bình thường đo được
có giá trị là:


IA = 0,845 172,84 A


IB = 0,867 54,95 A


IC = 0,827   68,10 A
=> Giá trị điện áp qua TU lúc
hệ thống làm việc bình thường
đo được có giá trị là:


VA = 196,271 0,00 V

VB = 196,482   119,90 V


VC = 196,426 119,86 V
=> Tần số vận hành là: f = 50,08 Hz


22
Theo kết quả đo được từ sơ đồ hình 3.35 thì ta thấy lúc hệ thống
đang làm việc bình thường thì giá trị dòng và áp trên các pha A, B, C
chạy qua rơ le được thể hiện tương ứng qua 3 vectơ IA, IB, IC đối xứng
nhau, lệch nhau 1200 và giá trị đọc được lúc này khoảng 0,85A và điện
áp các pha chạy qua rơ le là 196 V.
Sau khi tiến hành thí nghiệm tạo lỗi sự cố tại điểm N2 như sơ đồ
hình 3.32, ta thu thập được kết quả mô phỏng quá trình diễn ra sự cố
như hình 3.36. Ta thấy được rằng, trước khi sự cố xảy ra (trước thời
điểm t = 51 s) thì dòng và áp mô phỏng được gần bằng với giá trị lúc
bình thường, sau thời điểm sự cố xảy ra (t > 51 s) và chức năng F67 của

rơ le SEL451 đã tác động cắt điểm sự cố ra hoàn toàn, lúc này các giá trị
dòng và áp đã có sự thay đổi rõ rệt, dòng 2 pha bị sự cố (pha B và pha
C) đã tăng lên rất lớn. Điều này hoàn toàn phù hợp với lý thuyết đã học.
Và sau thời điểm sự cố được giải trừ hoàn toàn thì hệ thống bắt đầu trở
lại làm việc bình thường, dòng và áp chạy qua rơ le lúc này trở về có giá
trị gần bằng với lúc bình thường trước đó.

Hình 3.36: Kết quả mô phỏng sau sự cố tại điểm N2


23
Xem các chú thích trong hình 3.34, gồm có:
+ (1): sơ đồ hình sin của 3 cuộn dòng của rơ le: IA (dòng pha A màu đỏ), IB (dòng pha B - màu vàng), IC (dòng pha C - màu xanh).
+ (2): sơ đồ hình sin của 3 cuộn áp của rơ le: VA (áp pha A màu đỏ), VB (áp pha B - màu vàng), VC (áp pha C - màu xanh).
+ (3): sơ đồ thể hiện thời gian cắt NM của các chức năng của rơ
le SEL 451 trong quá trình xử lý sự cố trong hệ thống.
+ (4): Bảng tóm tắt thông tin sự kiện vừa xảy ra. Ta đọc và biết
được là chức năng F67 (bảo vệ quá dòng có hướng) và sự cố 2 pha BC
phía cuối đường dây mà rơ le SEL 451 tác động đi cắt (TRIP) MC.Tần
số làm việc: f 50Hz. Tỉ lệ mẫu: 4 mẫu/1 chu kỳ. Báo lỗi trên 2 pha B và
pha C.
=> Nhận xét: Ta thấy trước khi có tín hiệu tạo điểm sự cố (tại N2) thì
dòng chạy trên các pha có dạng hình sin, ít giao động, gần với giá trị đo
được lúc hệ thống làm việc bình thường. Đến thời điểm (~ 51 s) loại bỏ
điểm sự cố tại N2 ra, dạng sóng bắt đầu thay đổi không còn dạng sin đối
xứng nữa mà ta thấy giá trị dòng của pha nào bị sự cố thì tăng lên rất lớn
(IB >> và IC >>) (xem chú thích (1) trong xem hình 3.36) dòng trên pha
còn lại (pha A) thì vẫn bình thường và ngược lại giá trị áp của pha nào
bị sự cố thì giảm xuống (xem chú thích (2) trong xem hình 3.36) áp trên
pha còn lại (pha A) thì vẫn bình thường => phù hợp với lý thuyết đã học

và rơ le làm việc tốt.
3.4. Kết luận chƣơng
Qua nội dung đã được trình bày ở chương này thì ta có thể hiểu
rõ hơn về nguyên lý làm việc cũng như cách tính toán cài đặt các thông
số của từng loại rơ le. Mỗi rơ le có một chức năng chính riêng, phù hợp
với từng đối tượng cần bảo vệ an toàn của một hệ thống điện bất kỳ.
Ngoài ra, chúng ta có thể nắm được phương thức kết nối và điều khiển