Đào tạo vận hành rơ le bảo vệ khối tổ máy

Khoá đào tạo vận hành rơ le bảo vệ khối tổ máy
I.

Mục đích

Chương trình sẽ cung cấp cho CNVH kiến thức và kỹ năng vận hành các rơle kỹ thuật số lắp đặt
cho bảo vệ khối tổ máy tại Công ty. Bao gồm:
1.

Hiểu khái quát về nguyên lý làm việc, các tính năng và các chức năng của các rơle
kỹ thuật số Rơle đa chức năng 7UM62, 7SJ511 và 7UT613.

2.

Biết cách truy cập thông tin vận hành, thông tin sự cố, thông tin về tình trạng rơle
cũng như hiểu được ý nghĩa của chúng.

3.

Hiểu và nắm được sơ đồ đấu dây mạch nguồn, dòng – áp và input-output của các
rơle bảo vệ.

4.

Nắm và hiểu sơ đồ nguyên lý và phạm vi tác động của các chức năng bảo vệ của bảo
vệ khối tổ máy.

5.
6.
II.

Lập được PTT án động và đưa các rơle vào vận hành.
Nắm được quy trình xử lý sự cố khối tổ máy tương ứng với các điều khoản liên quan
đến bảo vệ rơle khối tổ máy.

Nội dung
Xem “Tiến độ thực hiện tiếp nhận vận hành rơle bảo vệ khối tổ máy”


Bài 1
Giới thiệu tổng quát các rơle kỹ thuật số
cho bảo vệ khối tổ máy
1. Hoạt động tổng quát

a.

◊

Trang bị bằng một bộ vi xử lý hiệu năng cao.

◊

Tất cả hoạt động như thu thập thông tin đo lường, phát lệnh cắt máy cắt và các thiết
bị đóng cắt khác được xử lý ở dạng số. Hình 2.1 thể hiện cấu trúc cơ bản của rơle
7UM62. Các rơle còn lại tùy thuộc vào phạm vi ứng dụng và chức năng của bảo vệ
mà khác nhau ở đầu vào input, đầu vào dòng áp, output và ở bộ vi xử lý.

Đầu vào analog MI hoặc AI: Gồm biến dòng điện và biến điện áp mà chuyển đổi tín
hiệu nhất thứ để phù hợp cho việc xử lý tín hiệu bên trong của rơle.
Tín hiệu sau đó được truyền đến khối khuyếch đại đầu vào IA. Khối này đảm bảo
ngăn tổng trở cao đối với các tín hiệu đo lường. Nó chứa các bộ lọc mà được tối ưu về

băng thông và tốc độ liên quan đến tín hiệu xử lý.
Bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang tín hiệu số cung cấp một bộ nhân, các bộ
chuyển đổi A/D và các bộ nhớ cho việc truyền tín hiệu đến hệ thống vi máy tính µC.

b.

Hệ thống vi máy tính: Một phần mền ứng dụng được xử lý trong hệ thống vi máy
tính µC. Các chức năng chính bao gồm:
◊

Lọc và chuẩn các tín hiệu đo lường,

◊

Theo dõi liên tục các đại lượng đo lường,

◊

Giám sát các điềiu kiện khởi động cho các chức năng bảo vệ,

◊

Truy vấn các giá trị giới hạn và các hệ quả thời gian,

◊

Điều khiển các tín hiệu cho các chức năng logic,

◊

Quyết định lệnh trip,

◊ Tín hiệu của các hoạt động bảo vệ thông qua LEDs, LCD, rơle hoặc giao diện nối
tiếp,
◊ Ghi lại các mẫu tin, dữ liệu sự cố và các giá trị sự cố cho việc phân tích sự cố,
◊ Quản lý hệ thống hoạn động và các chức năng hỗ trợ chư ghi dữ liệu, thời gian
thực, truyền tin, giao diện …
c.
d.

Khối khuyếch đại output: Thông tin từ µC truyền đến thiết bị hoặc người sử dụng
thông qua khối này.
Nguồn nuôi:
Các khối chức năng trên được cấp nguồn với năng lượng cần thiết ở các mức điện áp khác
nhau. Điện áp sụt có thể xảy ra nếu hệ thống điện áp cung cấp bị ngắn mạch. Thông
thường chúng được bắt cầu bởi một tụ điện.


Hình H2.1


Hình H2.2


Hình H2.3
2. Sơ đồ đơn tuyến
a.
b.

Sơ đồ đơn tuyến bảo vệ hiện hữu. Xem hình H2.4

Sơ đồ đơn tuyến bảo vệ sẽ lắp đặt. Xem bản vẽ S =J02, +R1/BB1, sheet 1
và S =D02, +R1/BB1, sheet 1

Bài tập 1:
◊

Trình bày những ưu điểm của rơle kỹ thuật số so với rơle cơ điện từ.

◊

So sánh số chức năng bảo vệ và số rơle đầu ra.

◊

Khối nào trong rơle kỹ thuật số quyết định lệnh đi cắt MC?

◊

Liệt kê các chức năng bảo vệ máy phát của BV LX.


Bài 2
Bảo vệ so lệch
87G (87M/ 87T/ 87B/ 87L)
1. Bảo vệ so lệch và các đối tượng bảo vệ của nó
Bảo vệ so lệch số 7UM62, 7TU613 là các bảo vệ ngắn mạch chọn lọc tốc độ cao cho máy
phát, máy biến áp, động cơ. Vùng bảo vệ được giới hạn có lựa chọn bởi ranh giới các biến
dòng.
2. Nguyên lý cơ bản của bảo vệ
Các hệ thống bảo vệ so lệch làm việc trên nguyên lý so sánh dòng. Đối với đối tượng vận

hành bình thường, tổng dòng vào bẳng tổng dòng ra. Xem hình bên dưới.

3. Mô tả các chức năng
a.

Ổn định hóa dòng điện
Khi có ngăn mạch ngoài với dòng lớn, sự khác biệt đặc tính của các biến dòng điện dưới
điều kiện bão hòa sẽ tạo ra dòng đáng kể chạy qua rơle bảo vệ sẽ gây ra trip. Để ngăn cản
trip sai này, một dòng ổn định hoá được áp dụng: Istab:
, là tổng đại số các giá trị tuyệt đối của

. Dòng hãm

Dòng so lệch Idiff rút ra từ các dòng tần số cơ bản và là đại lượng tác động trip. Istab
tương tác với Idiff:

1.

Trong điều kiện bình thường hoặc ngắn mạch ngoài:


2.

Ngắn mạch trong vùng bảo vệ:

Vậy đối với ngắn mạch trong vùng bảo vệ, trong điều kiện lý tưởng Istab=Idiff. Đặc
tính ngắn mạch cho ở bên dưới (của 7UM62):

Và của 7UT613:

b.

Đặc tính trip

7UM62

7TU613
Các hình 2-31 và 2-21 mô tả toàn bộ đặc tính trip của bảo vệ so lệch.
◊

Nhánh a thể hiện mức nhạy của bảo vệ so lệch và xem xét dòng sai số không
đổi, có nghĩa là các dòng từ hoá.

◊

Nhánh b xem xét đến các sai số tỉ lệ với dòng điện mà hậu quả từ sai số của
biến dòng chính và biến dòng của rơle, hoặc sai số do vị trí nấc điều áp.


◊

Trong phạm vi của các dòng cao mà cho tăng tính bảo hòa của biến dòng.
Nhánh c gây ra sự ổn định cao hơn.

◊

Các dòng so lệch trên nhánh d tạo ra trip tức thời lờ đi thành phần hãm và
các hài. Đây là vùng “Trip khôn ổn định nhanh với dòng sự cố cao” (7UT613) hoặc
“Trạng thái trip nhanh Idiff>>” (7UM62).

◊

Vùng “Ổn định hoá bổ sung” là vùng làm việc của chỉ thị bão hoà.

◊

c.

Các dòng Idiff và Istab được so sánh bởi bảo vệ so lệch với đặc tính vận hành
theo những điểm theo sau. Nếu các giá trị này kết quả trong một điểm trong vùng
trip, một tín hiệu trip được phát đi. Nếu các điều kiện dòng Idiff/Istab xuất hiện gần
đặc tính sự cố (>=90% của biên đặc tính sự cố), lệnh trip xảy ra, thậm chí khi đặc tính
trip đã được tăng quá mức do ổn định bổ sung, khởi động hoặc phát hiện thành phần
DC.
Ổn định bổ sung trong giai đoạn bão hoà biến dòng

Trong khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ (NMN), dòng ngắn mạch lớn gây ra bão hoà
CTs, dòng so lệch có thể hình thành đồng thời, đặc biệt với sự bão hoà khác nhau giữa
các phía, nếu đại lượng Idiff/Istab nằm trong vùng trip thì một lệnh trip có thể được gởi
đi.

7UM62 và 7UT613 có chức năng báo bão hoà mà để phát hiện những hiện tượng như thế
và kích hoạt sự đo lường ổn định hoá bổ sung. Chức năng này đánh giá hành vi động của
dòng ổn định và so lệch.
◊

Các đường gạch đứt trên hình 2-32 và 2-19 thể hiện sự phát triển tức thời của các
dòng trong trường NMN với bão hoà biến dòng một phía.

◊

Lập tức ngay sau khi sự cố (A), dòng ngắn mạch tăng mạnh, gây ra tương ứng
dòng ổn định cao ( 2xdòng qua đối tượng bảo vệ). Sự bão hòa đang xảy ra trong
một phía (B) bây giờ gây ra dòng so lệch và giảm dòng ổn định, vì vậy điểm làm
việc Idiff/Istab có thể di chuyển vào vùng trip (C).


◊

d.

Ngược lại, điểm làm việc lập tức di chuyển dọc theo đặc tính sự cố (D) khi một
có một sự cố trong vùng bảo vệ (VBV) bởi vì dòng ổn định sẽ không cao hơn
nhiều dòng so lệch. Vì vậy, một sự cố trong VBV thì được thừa nhận ngay khi tỉ
số Idiff/Istab vượt ngưỡng trong VBV trong một thời gian tối thiểu cố định.

Nhận dạng thành phần DC
Một chức năng ổn định có tác dụng khi các dòng thứ cấp được đồng thời bởi các hành vi
quá độ khác nhau của các bộ CTs. Dòng so lệch này được gây ra bởi các hằng số thời
gian DC khác nhau trong mạch thứ cấp trong điều kiện có dòng điện, có nghĩa là các
thành phần DC nhất thứ bằng nhau được chuyển thành các thành phần DC không bằng
nhau ở thứ cấp. Điều này sản sinh ra một thành phần DC trong dòng so lệch mà tạo ra
các giá trị khởi động của trạng thái so lệch trong một thời gian ngắn.

e.

Trạng thái trip nhanh
◊

Các sự cố dòng cao trong VBV có thể được loại trừ tức thời lờ đi biên độ dòng hãm
(Istab), khi biên độ của dòng so lệch có thể không bao gồm cái mà là một NM bên
ngoài. Trong trường hợp các đối tựơng bảo vệ với tổng trở một chiều cao, một
ngưỡng có thể tìm thấy trên mức mà dòng sự cố không thể đạt đến. Đối với máy biến
áp, giá trị này là:

◊

Trạng thái này có thể hoạt động thậm chí khi có mộ hài bậc 2 đáng kể hiện diện trong
dòng so lệch, và mà có thể được làm rõ bởi chức năng ổn định từ hoá trong quá trình
từ hóa.

◊

Chức năng này sử dụng vừa hài cơ bản vừa giá trị tức thời. Việc xử lý giá trị tức thời
đảm bảo trip nhanh ngay cả khi thành phần cơ bản bị nhiễu mạnh bởi sự bão hoà
CTs.


f.

Hãm hài
o Khi đóng điện MBA, tụ điện, dòng từ hoá cao có thể xảy ra. Những dòng này sinh ra
dòng so lệch. Tương tự như các MBA song song hoặc quá từ MBA, các địai lượng so
lệch cũng có thể xảy ra do dòng từ hoá gây ra bởi điện áp tăng hoặc và tần số giảm.
o Dòng từ hoá có thể đạt đến nhiều lần dòng định mức và được đặc trưng bởi thành
phần hài bậc hai mà thực tế không tồn tại trong ngắn mạch. Giá trị này vượt quá
ngưỡng sẽ khoá bảo vệ so lệch.
o Bên cạnh hài bậc hai, một hài bậc khác có thể được chọn để khoá bảo vệ. Lựa chọn
có thể giữa bậc 3 và bậc 5.

o Đối với MBA, hài bậc 5 thường được sử dụng.
o Hơn thế nữa, trong trường hợp của các máy biến áp biến đổi, hài bậc lẽ thường xuất
hiện mà không hiện diện trong quá trình ngắn mạch bên trong.

g.

Tăng giá trị tác động trip khi khởi động
◊

Sự tăng giá trị khởi động bảo vệ trong lúc khởi động cung cấp them sự an toàn khi
một đối tượng bảo vệ được đóng điện. Ngay khi dòng ổn định của một pha thấp hơn
giá trị I-REST. STARTUP, sự gia tăng giá trị khởi động đuợc kích hoạt. Dòng ổ định
thì gấp hai lần dòng ngang trong vận hànnh bình thường. Và vì vậy sự thấp hơn của
dòng ổn định là một tiêu chuẩn cho đối tượng BV không mang điện. Giá trị khởi
động I-DIFF> bây giờ được tăng bởi một hệ số cài đặt. Các nhánh khác của Idiff>
đựơc dời tỉ lệ.

◊

Sư xuất hiện lại của dòng ồn định thể hiện sự đóng điện. Sau thời gian T START
MAX, sự gia tăng của đặc tính thì không được thực hiện. Các điều kiện dòng
Idiff/Istab gần đặc tính sự cố (>=90% của đường bao đặc tính sự cố) gây ra lệnh trip,
thậm chí trước khi hết thời gian T START MAX.

7UM62


7UT613
4. Phát hiện sự cố và bảo vệ trở về

7UM và 7UT
◊

Chức năng phát hiện sự cố có nhiệm vụ xác định khởi đầu sự cố tức thời cho một số tính
năng khác. Điều này cần thiết để mở bộ đệm nhật ký sự cố và bộ nhớ cho dữ liệu bản ghi sự
cố song. Các chức năng bên trong cần thời điểm bắt đầu sự cố thậm chí trong trường hợp sự
có bên ngoài, như chức năng bão hoà mà phải làm việc đúng trong trường hợp ngắn mạch
bên ngoài.

◊

Ngay khi song cơ bản của dòng so lệch cao hơn xấp xỉ 85% giá trị cài đặt hoặc dòng ổ định
đạt đến 85% của vùng ổn định bổ sung, BV khởi động. Sự khởi động của trạng thái dòng
cao nhanh cũng gây ra một phát hiện sự cố.

◊

Nếu ổn định hài có hiệu lực, sự phân tích hài được tiến hành (xấp xỉ một chu kỳ) để xem xét
các điều kiện ổn định. Nếu không, trip xảy ran gay khi các điều kiện trip thoã mãn.


5.

◊

Reset của khởi động được kích hoạt khi, trong phạm vi 2 chu kỳ, pickup thì không nhận ra
nữa trong các giá trị so lệch, có nghĩa là dòng so lệch đã rơi dưới 70% của giá trị cài đặt, và
không có bất cứ điều kiện phát hiện sự cố nào hiện diện.

◊

Nếu không có lệnh trip nào được kích hoạt, sự cố được xem như đã qua sau khi reset.
Sơ đồ logic trip của bảo vệ so lệch

7UM62



Bài 3
Bảo vệ quá dòng
50, 51, 50N, 51N
1. Định nghĩa và ứng dụng
Bảo vệ 50 (50N), 51 (51N) là những bảo vệ quá dòng thời gian độc lập và phụ thuộc
(tỉ lệ nghịch) – Inverse, được sử dụng như bảo vệ dự phòng cho động cơ, máy biến
áp và máy phát điện.
• 50 (50N) là một chức năng bảo vệ quá dòng. Thuật toán cho chức năng này chức
năng tác động nhanh (50HS) là điển hình.Các mức tác động và thời gian trì hoãn cho
quá dòng pha và đất thì độc lập. Hai chức năng này hoạt động song song để cải thiện
phối hợp bảo vệ dựa trên các sự cố trầm trọng.
• 51 (51N) tính toán và đưa vào thời gian trì hoãn giữa phát hiện sự cố và phát trip
nhưmột chức năng của biên độ dòng đo lường. Có 8 đặc tính thời gian tỉ lệ nghịch
chuẩn ANSI:
i. Inverse
ii. Moderately inverse
iii. Very inverse
iv. Extremely inverse
v. Definite inverse
vi. Short Inverse
vii. Long Inverse
viii. I2T

Biểu thức đặc tuyến của 50 và 51


2. Mô tả chức năng
• Rơle 7SJ512
i. Bao gồm bảo vệ quá dòng thời gian độp lập 50 và quá dòng thời gian nghịch
đảo 51.
ii. Trong điều kiện đóng bằng tay MC vào điểm sự cố, bảo vệ quá dòng có thời
gian sẽ chuyển sang bảo vệ cắt nhanh.
iii. Đặc tính trip của bảo vệ như trong hình 4.2
Và đặc tuyến phụ thuộc



•

Rơle 7UT613
Tương tự như rơle 7SJ512, trong 7UT613 các bảo vệ 50 và 51 còn kết hợp những
yếu tố khác như hãi hài, tăng trị số đặt khi đóng điện thiết bị điện. Các sơ đồ logic
của các bảo vệ này trong 7UT613 cho trong hình 2.60 đến 2.67






•

Rơle 7UM62
i. Các bảo vệ 50 và 51 trong rơle 7UM62, về ngyên lý tác động tương tự như
trong rơle 7SJ512, tuy nhiên có phối hợp với điện áp vì thong số này thay đổi
tuỳ thuộc vào tình trạng ngắn mạch, và xét đến quá trình đóng điện thiết bị.
ii. Sơ đồ logic mạch trip như trong các hình từ

Bảo vệ 50