Tài liệu Giáo trình kỹ thuật điện: Bảo vệ quá dòng có thời gian kiểu số loại 7SJ512 docx

------









Giáo trình kỹ thuật
điện

Bảo vệ quá dòng có thời gian
kiểu số loại 7SJ512









Bảo vệ quá dòng có thời gian kiểu số loại 7SJ512
Chơng 1 Giới thiệu
1.1 ứng dụng
Rơle 7SJ512 đợc sử dụng nh là bảo vệ quá dòng thời gian độc lập hoặc bảo vệ

quá dòng thời gian phụ thuộc cho các đờng dây trên không, cáp, máy biến áp và động
cơ ở lới phân phối cao thế mạch hình tia hoặc các mạch vòng mở. Nó cũng có thể
đợc sử dụng nh là bảo vệ dự phòng cho các thiết bị so lệch đờng dây, máy biến áp,
thanh cái, máy phát, động cơ. Chế dộ nối đất của điểm trung tính không ảnh hởng đến
sự làm việc của bảo vệ.
Sử dụng cho đờng dây đợc cấp nguồn từ hai phía, các đờng dây vòng cũng
nh các các đờng dây song song hoặc máy biến áp đợc cấp nguồn từ một phía.
Model này dợc kết hợp chức năng xác định hớng cho mọi dạng sự cố.
Bảo vệ quá dòng có thời gian 4 cấp (hai cấp thời gian cho mối dòng điện pha và
dòng điện chạm đất) đợc bổ sung bởi các chức năng nh tự động đóng lại 1 lần và
nhièu lần (đối với các đờng dây trên không), bảo vệ chạm đất có độ nhạy cao (đối với
hệ thống cách điện hoặc hệ thống bù cũng nh đối với sự cố chạm đất qua tổng trở lớn ở
hệ thống nối đất trực tiếp), ổn định xung (cho các đờng dây máy biến áp). Bảo vệ quá
tải nhiệt sử dụng phù hợp với hệ thống cáp hoặc máy biến áp hoặc các máy điện.
Một cấp thời gian đặc biệt phù hợp cho việc phát hiện sự cố h hỏng máy cắt.
Với mọi sự cố trên lới, độ lớncủa giá trị tức thời đợc ghi lại trong chu kỳ tối da là 5 giây
và sẵn sàng cho phân tích sự cố.
Việc giám sát liên tục các giá trị đo đợc cho phép thông báo các sự cố trong các
mạch biến áp đo lờng . Sự giám sát độ tin cậy liên tục của các mạch xử lý các giá trị
đo đợc và sự giám sát điện áp nguồn để đảm bảo chúng luôn nằm trong sai số cho
phép là đặc tính của rơle.
Các giao diện nối tiếp cho phép sự liên lạc phạm vi rộng với các thiết bị điều
khiển và lu trữ số liệu. Để truyền số liệu, các nghi thức tiêu chuẩn phụ hợp với tiêu
chuẩn DIN 19244 đợc sử dụng.
1.2 Các đặc trng kỹ thuật
- Hệ thống xử lý với bộ vi xử lý 16 bit mạnh.

1

- Xử lý số liệu đo đợc hoàn toàn ở dạng số từ khâu tiếp nhận và số hoá các giá trị đo
đợc cho tơí các quyết định cắt - đóng cho máy cắt.
- Sự cách ly tin cậy của các mạch xử lý trong từ các mạch đo lờng, điều khiển và cấp
nguồn của hệ thống, với các bộ biến đổi đầu vào analog (tơng tự) có màn chắn, các
modul đầu vào, đầu ra nhị phân, các bộ biến đổi DC.
- Không nhậy cảm với các thành phần 1 chiều, dòng xung kích và các quá độ cao tần
trong dòng điện đo đợc.
-Tính toán liên các giá trị đo trong vận hành và chỉ thị ở mặt trớc của Rơ le
- Chỉnh định và vận hành đơn giản, sử dụng bảng vận hành mặt trớc hoặc máy tính cá
nhân có phần mềm với modul hớng dẫn.
- Có thể lựa chọn tới 4 mức đặt khác nhau của các tham số chức năng.
- Lu trữ các số liệu sự cố, lu trữ các giá trị tức thời cho ghi sự cố, ghi nhật ký dòng điện
cắt.
- Liên lạc với các thiết bị lu trữ và điều khiển trung tâm thông qua các giao diện vận
hành với cáp quang.
- Giám sát liên tục các giá trị đo đợc cũng nh giám sát phần cứng, phần mềm của hợp
bộ.
Chơng 2. Thông số kỹ thuật
2.1. Các số liệu chung.
Các mạch đo lờng:
Dòng điện định mức In 1A hoặc 5A.
Điện áp định mức Un 100 v đến 125 V
Tần số định mức 50 Hz hoặc 60 Hz.
Tiêu thụ công suất
In = 1A 0,1 VA mạch pha - đất.
In = 5A 0,2 VA mạch pha - đất.
phát hiện sự cố chạm đất độ nhạy cao ở 1A 0.3 VA
Un=100 V 0.5 VA mỗi pha
Khả năng quá tải mạch dòng điện
Nhiệt (giá trị hiệu dụng) 100xIn < 1 giây.

10xIn < 10 giây.
4xIn liên tục.

2


Dòng điện động 250xIn nửa chu kỳ.
Khả năng quá tải mạch dòng
đốivới chạm đất có độ nhạy cao
Nhiệt (giá trị hiệu dụng) 300A 1 giây.
100A 10 giây.
15 A liên tục.
Động 140 V liên tục.

Điện áp nguồn
Nguồn cấp thông qua các bộ biến đổi DC/AC

Un 24/48 V
DC
60/110/125 V
DC
220/250 V
DC
Dao động cho
phép
19 - 56 48 - 144 176 - 280
Thành phần xoay chiều 12% U định mức
Đỉnh tới đỉnh 6% ở các giới hạn điện áp có thể chấp nhận.
Mức tiêu thụ công suất
Bình thờng 7 W.

Đóng điện 13 W.
Thời gian bù khi ngắn mạch 50 ms ở Un 110 V
hoặc hng hỏng điện áp nguồn.
Các tiếp điểm lệnh
Số rơle xung lệnh cắt 4
Số tiếp điểm trên rơle 2 NO hoặc 1 NO
Khả năng thao tác
Đóng 1000 W/VA.
Cắt 30 W/VA.
Điện áp thao tác 250 V.
Dòng điện cho phép
Liên tục 5 A.
0,5 giây 30 A.
Các tiếp điểm tín hiệu
Các Rơle tín hiệu 9

3


Số tiếp điểm trên rơle 1 CO hoặc 1 NO
Khả năng thao tác Đóng/Cắt 20 W/VA
Điện áp thao tác 250 V.
Dòng điện cho phép 1 A
Các đầu vào nhị phân 5 hoặc 8
Điện áp thao tác 24 - 250 VDC.
Tiêu thụ dòng điện Khoảng 1,7 mA, độc lập với điện áp thao tác.
Các giao diện nối tiếp
Giao diện đầu cuối vận hành Không cách ly.
Đấu nối Hàng kẹp để đấu nối có 25 cực phù hợp tiêu chuẩn
ISO 2110

Tốc độ truyền Cho đấu nối các máy tính cá nhân 9600 baud, min
1200 baud, max 19200 baud
Giao diện để truyền số liệu Cách ly.
đến trung tâm điều khiển
Tiêu chuẩn Tơng tự V24/V28 tới CCITI
Tốc độ truyền Nh cung cấp là 9600 baud, min 1200 baud, max
19200 baud
Độ bảo đảm truyền tín hiệu Khoảng cách d = 4
Đấu nối trực tiếp Bộ đấu nối modul 4 cực
4 đầu cuối.
Khoảng cách truyền tín hiệu Tối đa 1000 m.
Điện áp thí nghiệm 2 kV tần số định mức, trong thời gian 1 phút.
Đấu nối cáp quang Bộ đấu nối F-5MA cho đấu nối cáp quang trực tiếp với
trụ đỡ bằng gốm.
Chiều dài sóng quang 820 nm (nano mét).
Khoảng cách truyền Max 1.5 km.
2.2. Các số liệu hệ thống.
Các thí nghiệm cách điện IEC 255-5 .
Thí nghiệm điện áp tăng cao 2 kV, tần số 50 Hz .
(định kỳ) trừ thành phần DC
Thí nghiệm điện áp tăng cao chỉ có DC 2.8 kV dc

4


Thí nghiệm điện áp xung 5 kV, sóng 1,2/50às, năng lợng 0,5J, 3 lần
(thí nghiệm mẫu) sóng âm và 3 lần sóng dơng trong t = 5 .
Các thí nghiệm nhiễu loạn (đợc thực hiện bởi nhà chế tạo bằng thí nghiệm mẫu bao
gồm:
- Thí nghiệm tần số tăng cao.

- Thí nghiệm phóng điện tĩnh điện.
- Thí nghiệm trờng điện từ.
- Thí nghiệm trờng điện từ.
- Thí nghiệm quá độ nhanh.
Các thí nghiệm cơ học theo IEC 255-21-1.
Trong khi làm việc 10-60 Hz biên độ 0,035 mm
60-500 Hz gia tốc 0,5 giây.
Trong khi vận chuyển 5-8 Hz, biên độ 7,5 mm
8-100 Hz gia tốc 2 giây
Các ứng suất khí hậu
Nhiệt độ xung quanh cho phép
- Khi làm việc - 5
o
C - +55
o
C
- Khi lu kho -25
o
C - +55
o
C
- Khi vận chuyển -25
o
C - +70
o
C
Độ ẩm cho phép Giá trị trung bình năm < 75% độ ẩm tơng đối, có 30
ngày trên năm, độ ẩm tơng đối = 95% không đợc
phép ngng tụ.
2.3. Bảo vệ quá dòng thời gian độc lập.

Dải đặt / bớc chỉnh định.
- Khởi động quá dòng I > (các pha)
I / In 0,05 - 25,00 (bớc 0,01).
- Khởi động quá dòng I
E
> (đất)
I / In 0,05 - 25,00 (bớc 0,01).
Khởi động quá dòng I>> (các pha)
I / In 0,05 - 25,00 (bớc 0,01)
Khởi động quá dòng I
E
>> (đất)
I / In 0,05 - 25,00 (bớc 0,01)

5


Thời gian duy trì
T 0,00 - 60,00 (bớc 0,01).
Thời gian:
Thời gian khởi động cho I>, I>>, I
E
., I
E
>>
ở hai lần mức đặt, không có đo lập lại 33 ms
ở hai lần mức đặt, có đo lập lại 50 ms
ở năm lần mức đặt, không có đo lập lại 25 ms
ở năm lần mức đặt, có đo lập lại 40 ms
Thời gian giải trừ cho I>, I>>, I

E
., I
E
>> 35 ms
Tỉ số trở về 0,95 ms
Các sai số
Giá trị khởi động I>, I>>, I
E
., I
E
>> 3% mức 0
Thời gian duy trì 1% mức đặt hoặc 10 ms
Các dao động ảnh hởng
Điện áp nguồn trong dải
0,8 U
N
/U
HN
1,15 1%
Nhiệt độ trong dải
0
o
C nhiệt độ môi trờng 40
o
C 0,5%/10K
Tần số trong dải
0,98 f/fN 1,02 1%
Tần số trong dải
0,95 f/fN 1,05 2.5%
Thành phần sóng hài

Tới 10% của hài bậc 3 1%
Tới 10% của hài bậc 5 1%
2.4. Bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc
Giải đặt / bớc điều chỉnh.
Khởi động quá dòng I
P
> (các pha)
I/I
N
0,10 - 4,00 (bớc 0,01).
Khởi động quá dòng I
EP
> (đất)
I/I
N
0,10 - 4,00 (bớc 0,01).
Khởi động quá dòng I>> (đất)
I/I
N
0,05 - 25,00 (bớc 0,01).

6


Số nhân thời gian cho I
P
,I
EP
T
P

0,05 - 10,00 (bớc 0,01).

Thời gian duy trì cho I
E
>>, I>> T 0,00 s - 60,00 s (bớc 0,01).
Đặc tính thời gian cắt
- Phụ thuộc bình thờng IEC 255 - 3 loại A
P
P
T
II
T
1)/(
14.0
02.0

=


- Phụ thuộc lớn IEC 255 - 3 loại B
P
P
T
II
T
1)/(
5,13
1

=

- Phụ thuộc lớn IEC 255 - 3 loại C
P
P
T
II
T
1)/(
80
2

=

- Phụ thuộc lâu dài IEC255-3 loại B

P
P
T
II
T
1)/(
120
1

=

Trong đó
T thời gian cắt.
T
P

bội số thời gian đặt.
I Dòng điện sự cố.
I
P
Mức dòng điện khởi động.
Ngỡng khởi động Khoảng 1,1 I
P
Các sai số
- Các giá trị khởi động I>>, I
E
>> 3% của mức đặt.
- Thời gian duy trì cho 2 I/I
P
20 5% của mức đặt
Các dao động ảnh hởng
- Điện áp nguồn trong dải
0,8 U
H
/U
HN
1,15 1%.
- Nhiệt độ trong dải
0
o
C nhiệt độ môi trờng 40
o
C 0,5%/10K.
- Tần số trong dải
0,95 f/f
N

1,05 8%.

7


H×nh 2.4 C¸c ®Æc tÝnh thêi gian c¾t cña b¶o vÖ qu¸ dßng thêi gian phô thuéc

8


2.5. Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ.
Các dải đặt / các bớc chỉnh định.
Hệ số theo IEC 255 - 8 0,01 - 4,00 (bớc 0,01).
Hằng số thời gian 1,00 - 999,9 phút (bớc 0,01 phút).
Cấp cảnh báo nhiệt độ
Nhiệt độ cảnh báo / nhiệt độ cắt 50 - 100% tham chiếu theo nhiệt độ
Cấp cảnh báo theo dòng điện
Dòng điện cảnh báo /I
n
0,10 - 4,00 (bớc 0,01).
Đặc tính thời gian cắt

1)/(
)/()/(
ln
2
2


=
N
NpreN
kII
kIIkII
t

Trong đó
t thời gian cắt.
Hằng số thời gian.
I Dòng phụ tải.
Ipre Dòng phụ tải trớc đó.
k Hệ số theo IEC 255 - 8.
Các tỷ số dải trừ
Nhiệt độ / nhiệt độ cắt khoảng 0,99
Nhiệt độ / nhiệt độ cảnh báo khoảng 0,99
Dòng điện / dòng điện cảnh báo khoảng 0,99
Các sai số
- Tham chiếu theo kI
N
10%
- Tham chiếu theo thời gian cắt 10%, 2 giây.
Các dao động ảnh hởng, tham chiếu theo kI
N
- Điện áp nguồn một chiều trong dải
0,8 U
H
/U
HN
1,15 1%
- Nhiệt độ trong dải
-5
o
C nhiệt độ môi trờng 40
o
C 0,5% / 10K.
- Tần số trong dải

0,95 f/f
N
1,05 1%


9


H×nh 2.5.1 H×nh 2.5.2

10


2.6. Bảo vệ chạm đất có độ nhạy cao.
Phát hiện điện áp dịch chuyển cho các dạng sự cố chạm đất.
Điện áp dịch chuyển U
E
> 2 V đến 130 V (bớc 1 V)
Thời gian đo 60 ms
Độ trễ khởi động T
E/F
0.04 s đến 300.00 s (bớc 0.01 s)
Độ trễ cắt bổ sung T
Ue TRIP
0.10 s đến 320.00 s (bớc 0.01 s)
Tỷ số cắt 0.95
Sai số đo theo VDE 0435 phần 303 5% giá trị đặt
Các sai số thời gian 1 % giá trị đặt hoặc 10 ms
Xác định pha bị sự cố đối với sự cố chạm đất trong hệ thống cách điện
Nguyên tắc đo đo điện áp pha đất
U< (pha sự cố) 10 v đến 100 V (bớc 1 V)
U> (pha không sự cố) 10 v đến 100 V (bớc 1 V)
Sai số đo theo VDE 0435 phần 303 5% giá trị đặt.
Phát hiện dòng chạm đất cho các sự cố chạm đất
Khởi động dòng chạm đất mức cao I
EE
>> 0.003 A đến 1.000 A (bớc 0.001 A)
Thời gian trễ T
IEE>>
0.00 s đến 320 s (bớc 0.01 s)

hoặc (không ảnh hởng)
Khởi động dòng chạm đất mức thấp I
EE
> 0.003 A đến 1.000 A (bớc 0.001 A)
Thời gian trễ T
IEE>
0.00 s đến 320 s (bớc 0.01 s)
hoặc (không ảnh hởng)
Thời gian đo 60 ms (không hớng)
100 ms (có hớng)
Khởi động dòng chạm đất mức thấp I
EEp
0.003 A đến 1.000 A (bớc 0.001 A)
Cấp số nhân thời gianT
IEEP
0.00 đến 4.00 (bớc 0.01 )
hoặc (không ảnh hởng)
Các đặc tính (thời gian phụ thuộc)

Phụ thuộc bình thờng
Rất phụ thuộc
Phụ thuộc lớn
Phụ thuộc lâu dài
Sai số đo theo VDE 0435 phần 303
Thời gian độc lập 5% giá trị đặt
Thời gian phụ thuộc khởi động ở 1.05 I/I
P
1.15
Sai số thời gian
Thời gian độc lập 1% giá trị đặt hoặc 10 ms

11



Thời gian phụ thuộc 7% với 2 I/I
EEP
20
2.7. Tự động đóng lại.
Số lần cho phép 1 RAR (lần thứ nhất) đến 9 DAR (các lần tiếp theo)
Kiểu tự động đóng lại 3 pha
Thời gian làm việc 0.01 s đến 320.00 s (bớc 0.01 s)
Thời gian chết lần thứ nhất DAR 0.01 s đến 320.00 s (bớc 0.01 s)
Thời gian chết các lần sau 0.01 s đến 320.00 s (bớc 0.01 s)
Thời gian phục hồi 0.50 s đến 320.00 s (bớc 0.01 s)
Thời gian phục hồi sau khi đóng bằng tay 0.50 s đến 320.00 s (bớc 0.01 s)
Thời gian thực hiện lệnh RECLOSE 0.01 s đến 32.00 s (bớc 0.01 s)
2.8. Bảo vệ từ chối máy cắt.
Các dải đặt / các bớc chỉnh định.
Trị số khởi động của cấp dòng điện I/I
N
0,10 - 4,00 (bớc 0,01).
Cấp thời gian T
BF
0,06 s - 60 s (bớc 0,01).
Thời gian
- Với khởi động trong trong thời gian khởi động quá dòng
- Với động ngoài Khoảng 40 ms.
Thời gian giải trừ Khoảng 40 ms.
Các sai số

- Trị số khởi động 3% của trị số đặt
- Thời gian duy trì 1% của trị số đặt hoặc 20 ms.
2.7. Các chức năng phụ.
Đo các thông số vận hành
- Các giá trị dòng điện I
L1
, I
L2
, I
L3
, I
E
Dải đo 0% - 240% I
N

Sai số 2% I
N
- Các giá trị điện áp U
L1-E
, U
L2-E
, U
L3-E

Dải đo 0% - 120% U
N
/3
Sai số 2% U
N
/3

- Các giá trị công suất Pa, Pr, S (tác dụng, phản kháng, biểu kiến)
Dải đo 0% - 120% S
N


12


Sai số 5% S
N
- Tần số
Dải đo 95% - 105% f
N

Sai số 0.5% f
N


- Các giá trị quá tải của nhiệt độ
Dải đo 0% - 200%.
Sai số 3% theo nhiệt độ cắt
- Kiểm tra độ tin cậy các giá trị đo đợc
Không cân bằng dòng điện, không cân bằng điện áp, tần số
- Lu trữ các số liệu sự cố
Lu giữ các thôngbáo của 4 sự cố sau cùng.
- Ghi nhận ký vận hành máy cắt.
Số các sự kiện cắt đợc lu giữ 0 - 65535.
Dòng điện cắt cuối cùng 0 - 50 I
N
Tổng các dòng điện đã cắt 0 - 6553,5 I

N

- Phân bổ thời gian
Phân giải thời gian cho 1 phút.
các thông số vận hành
Phân giải thời gian cho 1 ms.
các thông số sự cố
Đồng hồ thời gian thực Loại DS 138 -32 K
Sai lệch thời gian tối đa 0,01%.
- Lu trữ số liệu cho sự ghi sự cố
Chu kỳ lu trữ (phát hiện sự cố hoặc xung lệnh cắt = 0 ms).
Tỷ lệ lấy mẫu Giá trị tức thời / ms khi tần số f = 50 Hz.






13


Chơng 3. Chế độ làm việc
3.1. Sự làm việc của hợp bộ.
Bảo vệ quá dòng có thời gian kiểu số loại 7SJ512 đợc trang bị bộ vi xử lý mạnh
16 bit. Nó cho phép xử lý dạng số mọi chức năng từ khâu tiếp nhận số liệu các thông số
đo đợc đến các tín hiệu cắt cho các máy cắt.

Hình 3.1 Giới thiệu kết cấu chính của hợp bộ.

14


Các bộ biến đổi của phần đầu vào các giá trị đo đợc chuyển đổi các dòng điện
từ các máy biến dòng của thiết bị đóng cắt cho phù hợp với mức xử lý bên trong. Ngoài
các lớp cách ly kim loại và điện dung thấp đợc tạo thành từ các biến áp đầu vào, các

bộ lọc đợc trang bị để giảm tín hiệu nhiễu. Các bộ lọc đợc tối u hoá với chiều rộng
dải tần và tốc độ xử lý để thích hợp với việc xử lý các giá trị đo đợc. Các giá trị tơng tự
đã đợc chỉnh hợp khi đó đợc chuyển tải tới phần đầu vào tơng tự AE.
Các đầu vào tơng tự AE bao gồm các bộ khuếch đại đầu vào, các phần tử mẫu
cho từng đầu vào các bộ biến đổi tng tự - số (analog - digital) và các mạch bộ nhớ để
truyền số liệu tới bộ vi xử lý.
Ngoài các chức năng điều khiển và giám sát bộ vi xử lý còn xử lý các chức năng
bảo vệ. Những chức năng này bao gồm:
- Lọc và tạo ra các đại lợng đo.
- Tính toán liên tục các giá trị phù hợp với việc phát hiện sự cố
- Xác định hớng của sự cố
- Tính toán các giá trị rms (hiệu dụng) đối với việc phát hiện quá tải
- Tính toán các số liệu của sự cố chạm đất
- Quét các giá trị tới hạn và trình tự thời gian.
- Quyết định về các lệnh cắt và đóng.
- Lu giữ các đại lợng đo trong khi có sự cố cho việc phân tích
Các đầu vào tới bộ vi xử lý và các đầu ra từ bộ vi xử lý đã đợc chuyển qua các
phần tử đầu vào. đầu ra. Từ đấy vi xử lý nhận đợc các thông tin từ thiết bị đóng cắt
hoặc từ các thiết bị khác. Các đầu ra bao gồm các xung lệnh cắt, tới các máy cắt, các tín
hiệu để báo tín hiệu từ xa các sự kiện quan trọng, các trạng thái cũng nh các hiển thị tín
hiệu (LED) và hiển thị số cho ở mặt trớc của rơle.
Một bàn phím liên hệ với màn hiển thị cho phép liên lạc với hợp bộ. Toàn bộ các
số liệu vận hành nh các giá trị đặt, thông số của nhà máy... đợc khai báo cho hợp bộ
từ bảng này. sử dụng bảngnày có thể gọi các thôgn số và số liệu liên quan để đánh giá
sự cố có thể đọc sau khi sự cố xảy ra. Đối thoại với rơle còn có thể thực hiện thông qua
giao diện nối tiếp ở mặt trớc bằng các phơng tiện nh bảng vận hành hoặc máy tính
cá nhân.
Thông qua giao diện nối tiếp thứ hai (tuỳ chọn phụ thuộc số liệu đặt hàng) só liệu
sự cố có thể đ
ợc truyền tới bộ đánh giá trung tâm. Trong vận hành n=bình thờng, các

15


số liệu cũng có thể đợc truyền (vi dụ dòng điện đo đợc ở điểm lắp đặt). Liên lạc qua
giao diện này còn có thể thực hiện bằng cáp quang (nếu đợc đặt hàng thích hợp).
Khối nguồn cung cấp nguồn một chiều ở các mức điện áp khác nhau : +18V sử
dụng cho các đầu ra của rơle. Các đầu vào tng tự yêu cầu I 15V, trong khi bộ vi xử lý
đợc cấp nguồn thờng xuyên + 5V. Các hng hỏng quá độ tới 50 ms có thể đợc bù
bằng các phần tử tích điện một chiều.
3.2. Bảo vệ quá dòng thời gian.
Bảo vệ quá dòng có thời gian có thể sử dụng nh là bảo vệ quá I có thời gian độc
lập hoặc bảo vệ quá I có thời gian phụ thuộc. Có ba đặc tính thời gian phụ thuộc theo
tiêu chuẩn IEC 255 - 3 sẵn có cho chế độ thời gian phụ thuộc. Các đặc tính thời gian cắt
và công thức áp dụng đợc cho trong phần số liệu kỹ thuật.
Các đặc tính thời gian quá dòng đã lựa chọn có thể đợc xếp chồng (kết hợp) với
cắt tức thời dòng cao và cấp duy trì thời gian độc lập.
Các đặc tính có thể đặt riêng cho các dòng điện pha và các dòng điện đất.Tất cả
các cấp là độc lập với nhau và có thể chỉnh định riêng biệt. Khi đóng điện bằng tay vào
điểm sự cố, bảo vệ quá dòng có thời gian có thể trang bị cấp cắt nhanh. Sự lựa chọn có
thể thực hiện cấp I>> hoặc I> / I là quyết định đối với máy cắt không duy trì thời gian,
nghĩa là thời gian duy trì đợc đấu tắt cho điều kiện này.
3.2.1. Tạo các đại lợng đo.
Các dòng điện đo đợc cung cấp tới rơle thông qua các bọ biến đổi đầu vào cho
từng pha. Các đầu vào đợc cách lý về kim loại với các mạch điện tử và giữa chúng với
nhau. Qua đó điểm trung tính của các dòng điện ba pha có thể đợc tạo ra bên ngoài
rơle hoặc các thiết bị bảo vệ và giám sát khác có thể đợc đấu trong các mạch của máy
biến dòng. Đối với đầu vào dòng điện đất hoặc dòng điện d của các dòng điện pha
đợc sử dụng hoặc tổng riêng của máy biến dòng có thể đợc đấu tới.
Bên kia phía thứ cấp của rơle các máy biến áp đầu vào đợc kết thúc bằng các

đện trở sun, chuyển dòng điện thành điện áp tỷ lệ. Các điện áp này đợc chuyển sang
giá trị số nhờ các bộ biến đổi tơng tự - số.
3.2.2. Bảo vệ quá dòng thời gian độc lập.
Từng dòng điện pha đợc so sánh với giá trị giới hạn đợc đặt chung cho dòng
điện ba pha. Sự khởi động đợc chỉ thị cho từng pha. Đồng hồ các pha đó chỉ thị bắt đầu

16


tính thời gian. Sau khi thời gian trôi qua tín hiệu cắt đợc đa ra. Bảo vệ có hai cấp, cấp
I> đợc duy trì với T-I> , cấp đặt cao I>> đợc duy trì với T-I>>.
Dòng điện I
o
(đất) đợc xử lý riêng và so sánh với các cấp quá dòng riêng I
E
> và
I
E
>> . Việc khởi động sẽ đợc chỉ thị sau khi thời gian duy trì liên qua trôi qua T-IE> hoặc
T-IE>> xung lệnh cắt đợc đa ra.
Các giá trị khởi động của từng cấp I> (các pha) IE> (đất), I>> (các pha), IE>>
(đất) cũng nh thời gian duy trì tơng ứng đợc chỉnh định riêng.
Sơ đồ logic của bảo vệ quá dòng thời gian độc lập đợc trình bày trong hình 3.2.2
3.2.3. Bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc
Từng dòng điện pha đợc so sánh với giá trị giới hạn, đợc đặt chung cho cả ba pha.
Việc khởi động đợc chỉ thị cho từng pha. Tiếp sau sự khởi động của cấp thời gian phụ
thuộc, thời gian duy trì cắt đợc tính toán từ đặc tính thời gian phụ thuộc đã đặt và độ lớn
của dòng điện sự cố. Sau khi thời gian trôi qua, tín hiệu cắt sẽ đợc đa ra.
Đối với dòng điện I
o

(đất), đặc tính khác có thể đợc lựa chọn. Khi cấp quá dòng mức
cao I>> (các pha), hoặc I
E
>> (đất) khởi động. Thời gian liên quan bắt đầu đợc tính, độc
lập với đặc tính thời gian phụ thuộc cho I
P
hoặc I
EP
. Sau khoảng thời gian liên quan T-I>>
hoặc T-I
E
>> xung lệnh cắt đợc đa ra.
Các giá trị khởi động của từng cấp IP (các pha), IEP (đất), I>> (các pha) và IE>> (đất)
cùng nh thời gian duy trì liên quan có thể đợc chỉnh định riêng biệt.
Sơ đồ lôgic của bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc đợc trình bày trên hình 3.2.3
Đối với các cấp bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc có thể lựa chọn sõng cơ sở của
dòng điện hoặc giá trị hiệu dụng để xử lý.







17


H×nh 3.2.2 S¬ ®å l«gÝc cña b¶o vÖ qu¸ dßng thêi gian ®éc lËp

18


H×nh 3.2.3 S¬ ®å l«gÝc cña b¶o vÖ qu¸ dßng thêi gian phô thuéc

19


3.2.4. Bảo vệ cắt nhanh thanh cái sử dụng sơ đồ liên hệ ngợc.
Từng cấp quá dòng có thể bị cấm thông qua các đầu vào nhị phân của rơle.
Thông số đặt quyết định các đầu vào nhị phân làm việc trong chế độ thờng mở hoặc
chế độ thờng đóng. Qua đó bảo vệ quá dòng có thời gian có thể đợc sử dụng nh là
bảo vệ cắt nhanh thanh cái trong sơ đồ lới hình sao hoặc mạch vòng mở nhờ sử dụng
nguyên lý liên động ngợc. Bảo vệ này đợc sử dụng trong các hệ thống cao áp, các
lới điện tự dùng của nhà máy điện...
Trong các trờng hợp máy biến áp đợc cấp nguồn từ phía cao thế vào thanh cái
có nhiều lộ ra ( xem hình 3.2.4).
Liên động ngợc có nghĩa là bảo vệ quá dòng có thời gian có thể cắt trong phạm vi thời
gian ngắn, độc lập với phân cấp thời gian nếu nó không bị cấm bởi một trong số các rơle
bảo vệ quá dòng có thời gian của bậc thang dới (hình 3.2.4).
Do đó, bảo vệ gần điểm sự cố nhất sẽ cắt trong thời gian ngắn nhất, do nó không thể bị

cấm bởi rơle nằm sau điểm sự cố. Các cấp I> và I
P
làm việc nh là các cấp dự phòng có
duy trì thời gian.
Hình 3.2.4













20


3.3. Bảo vệ quá dòng có thời gian có hớng (tuỳ chọn).
3.3.1. Tổng quát:
7SJ512 là kiểu theo đơn đặt hàng có thêm loại bảo vệ quá dòng có thời hạn, có
hớng. Nó đợc dùng trong hệ thống yêu cầu biết hớng điện năng chạy đến điểm sự cố
hay nh một tiêu chuẩn cao hơn, ngoài tiêu chuẩn quá dòng để đạt đợc độ nhạy. Ví dụ
nh hai đờng dây hay hai biến áp song song mà nguồn cấp đến từ một phía (hình
3.3.1.1, một sự cố ở một nhánh (I) kết quả nhánh kia (II) không bị cắt do mạch cắt máy
cắt ở nhánh. Song song (đang vận hành) bị khoá bởi phần tử xác định hớng (ở B). Do
đó, một sơ đồ quá dòng có hớng đợc đặt ở những điểm chỉ thị bằng hớng mũi tên

trong hình 3.3.1.1. Nó đợc ghi nhận rằng hớng phía trớc của Rơ le có hớng là
hớng tới đối tợng đợc bảo vệ. Trong điều kiện bình thờng có thể hớng của bảo vệ
không đúng với hớng của phụ tải đang chạy có thể nhìn thấy ở hình vẽ.

ở mạng đợc cung cấp bởi cả hai phía hay mạng mạch vòng hở bảo vệ quá dòng
phải có thêm tiêu chuẩn có hớng. Hình vẽ 3.3.1.2 chỉ một mạch vòng, trong thực tế là
mạch vòng có hai nguồn cung cấp ở hai đầu, trong hình vẽ nó đợc kết hợp thành một
nguồn cung cấp (về khía cạnh Rơ le, về cách nhìn của Rơ le).

7SJ512 cung cấp thêm cấp bảo vệ quá dòng có thời gian có hớng cho từng các
dòng điện pha và dòng điện chạm đất. Cấp bảo vệ quá dòng (không hớng) mô tả ở
phần 2 có thể đợc dùng thêm (xếp chồng lên) làm bảo vệ dự phòng hay cấp không
hớng riêng rẽ có thể đợc dùng cùng với cấp quá dòng có thời gian có hớng (có nghĩa
là cấp dòng điện pha I>> và/ hay cấp dòng điện chạm đất I
E
>>).

Bảo vệ quá dòng có thời gian có hớng có thể đợc dùng nh có hớng hay
không hớng có thời hạn xác định hay phản thời hạn. Đối với loại phản thời hạn việc
chọn lựa theo đặc tính khác có thể chọn theo dòng điện pha hay dòng điện chạm đất.


Hình 3.3.1.1

21

















Hình III.3.1.2

3.3.2. Xác định hớng.

Hớng của dòng điện chạy đợc xác định bởi 4 phần tử đo lờng độc lập, lôgíc,
một kiểu cho dòng điện pha, một kiểu cho dòng điện chạm đất. Các phần tử đo lờng
pha dùng dòng điện có tên và điện áp có thực. Điều đó đảm bảo việc xác định hớng
đợc đúng và tin cậy ngay cả khi điện áp sự cố bị biến mất (sự cố hoàn toàn). Điện áp
lu trữ đợc dùng trong trờng hợp sự cố 3 pha hoàn toàn, lúc đó các điện áp đo lờng
không phân biệt đợc chính xác hớng. Sau thời gian lu trữ (khoảng 2 chu kỳ) hớng
đợc xác định đúng mặc dù điện áp đo lờng không có hiệu quả và Rơ le đợc tác động.

Phần tử đo lờng chạm đất bằng thành phần thứ tự không: I
E
= 3Io và U
E
=3Uo.
Điều đó nó có độ nhạy cao trong trờng hợp chạm đất ngay cả khi một phần tử đo lờng
pha xác định không tác động.

Điện áp dịch chuyển U
E
đợc tính toán khi Rơ le đợc nối tới 3 biến điện áp nối
hình sao. Khi Rơ le chỉ đợc cung cấp bởi một điện áp dây (pha pha), tất nhiên việc
tính toán điện áp dịch chuyển không có thể đợc. Trong trờng hợp này, bảo vệ quá
dòng chạm đất có hớng không tác động và không đặt đợc mức chỉnh định.

Một ngắn mạch giữa hai pha đợc xử lý bằng hai phần tử đo lờng pha, tên của
chúng đợc liên quan tới hai pha tác động đến. Một sự cố chạm đất đợc xử lý bởi phần
tử đo lờng chạm đất chạm đất và bởi một phần tử pha xác định cung cấp dòng điện sự
cố để Rơ le tác động.

Đối với sự cố một pha, điện áp góc 1/4 (90
o
) của phần tử đo lờng pha đúng phải
ở điện áp ngắn mạch (hình 33.2). Điều đó để đảm bảo cho tính toán véc tơ hớng.

Đối với sự cố pha pha dạng đặc tính hớng có thể bị chuyển dịch, phụ thuộc
vào độ lớn của điện áp sự cố.

Bảng 3.3.2 chỉ sự phân bố đại lợng đo lờng về hớng đối với các loại sự cố khác nhau.

22



Đờng hớng về lý thuyết chỉ ở hình vẽ 3.3.2.1. Trong mặt phẳng phức R-X
(đờng cố định a). Trong thực tế vị trí của đặc tính hớng phụ thuộc vào tổng trở nguồn
cũng nh dòng điện phụ tải chạy tức thời trên đờng dây trớc sự cố.

Vì điện áp không sự cố bị ảnh hởng bởi đại lợng điện áp sự cố sự cố 2 pha
(tham khảo hình vẽ 3.3.2b) đặctính hớng thực tế có thể khác so với đặc tuyến lý thuyết.
Thí dụ khi sự cố 2 pha L2 L3 xuất hiện, đặc tính hớng của phần tử đo lờng thứ 2 bị
chuyển dịch về phía dơng (đờng gạch b ở hình 3.3.2.1), trong khi đờng đặc tính
hớng của phần tử đo lờng thứ 3 bị dịch chuyển về phía âm (đờng gạch c ở hình
33.2.1). Trong thực tế có sự không đúng quy tắc bởi vì véc tơ tổng trở sự cố chỉ có thể
định vị ở góc thứ nhất hay góc thứ ba của mặt phẳng phức.

Hình 3.3.2

Bảng 3.32

23


H×nh 3.32.1

















H×nh 3.3.3.2 S¬ ®å L«gÝc cña b¶o vÖ qu¸ dßng cã thêi gian cã h−íng

24