Giáo trình Kỹ thuật điện-Bảo vệ quá dòng có thời gian kiểu số loại 7SJ512

, máy biến áp, thanh cái, máy phát, động cơ. Chế dộ nối đất của điểm trung tính không ảnh h−ởng đến sự làm việc của bảo vệ. Sử dụng cho đ−ờng dây đ−ợc cấp nguồn từ hai phía, các đ−ờng dây vòng cũng nh− các các đ−ờng dây song song hoặc máy biến áp đ−ợc cấp nguồn từ một phía. Model này d−ợc kết hợp chức năng xác định h−ớng 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) đ−ợc bổ sung bởi các chức năng nh− tự động đóng lại 1 lần và nhièu lần (đối với các đ−ờng 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 đ−ờng 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 l−ới, độ lớncủa giá trị tức thời đ−ợc 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 đ−ợc cho phép thông báo các sự cố trong các mạch biến áp đo l−ờng . Sự giám sát độ tin cậy liên tục của các mạch xử lý các giá trị đo đ−ợc 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 l−u trữ số liệu. Để truyền số liệu, các nghi thức tiêu chuẩn phụ hợp với tiêu chuẩn DIN 19244 đ−ợc sử dụng. 1.2 Các đặc tr−ng kỹ thuật - Hệ thống xử lý với bộ vi xử lý 16 bit mạnh. 1 - Xử lý số liệu đo đ−ợc hoàn toàn ở dạng số từ khâu tiếp nhận và số hoá các giá trị đo đ−ợc 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 l−ờng, điều khiển và cấp nguồn của hệ thống, với các bộ biến đổi đầu vào analog (t−ơng 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 đ−ợc. -Tính toán liên các giá trị đo trong vận hành và chỉ thị ở mặt tr−ớc của Rơ le - Chỉnh định và vận hành đơn giản, sử dụng bảng vận hành mặt tr−ớc hoặc máy tính cá nhân có phần mềm với modul h−ớng dẫn. - Có thể lựa chọn tới 4 mức đặt khác nhau của các tham số chức năng. - L−u trữ các số liệu sự cố, l−u trữ các giá trị tức thời cho ghi sự cố, ghi nhật ký dòng điện cắt. - Liên lạc với các thiết bị l−u trữ và điều khiển trung tâm thông qua các giao diện vận hành với cáp quang. - Giám sát liên tục các giá trị đo đ−ợc cũng nh− giám sát phần cứng, phần mềm của hợp bộ. Ch−ơng 2. Thông số kỹ thuật 2.1. Các số liệu chung. Các mạch đo l−ờng: 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 VDC 60/110/125 VDC 220/250 VDC 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 th−ờng ≈ 7 W. Đóng điện ≈ 13 W. Thời gian bù khi ngắn mạch ≥ 50 ms ở Un ≥ 110 V hoặc h−ng 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 T−ơng 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 l−ợng 0,5J, 3 lần (thí nghiệm mẫu) sóng âm và 3 lần sóng d−ơng trong t = 5 . Các thí nghiệm nhiễu loạn (đ−ợc 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 tr−ờng điện từ. - Thí nghiệm tr−ờng 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 - 5oC - +55oC - Khi l−u kho -25oC - +55oC - Khi vận chuyển -25oC - +70oC Độ ẩm cho phép Giá trị trung bình năm < 75% độ ẩm t−ơng đối, có 30 ngày trên năm, độ ẩm t−ơng đối = 95% không đ−ợc phép ng−ng tụ. 2.3. Bảo vệ quá dòng thời gian độc lập. Dải đặt / b−ớc chỉnh định. - Khởi động quá dòng I > (các pha) I / In 0,05 - 25,00 (b−ớc 0,01). - Khởi động quá dòng IE > (đất) I / In 0,05 - 25,00 (b−ớc 0,01). Khởi động quá dòng I>> (các pha) I / In 0,05 - 25,00 (b−ớc 0,01) Khởi động quá dòng IE>> (đất) I / In 0,05 - 25,00 (b−ớc 0,01) 5 Thời gian duy trì T 0,00 - 60,00 (b−ớc 0,01). Thời gian: Thời gian khởi động cho I>, I>>, IE., IE>> 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>>, IE., IE>> ≈ 35 ms Tỉ số trở về ≈ 0,95 ms Các sai số Giá trị khởi động I>, I>>, IE., IE>> 3% mức 0 Thời gian duy trì 1% mức đặt hoặc 10 ms Các dao động ảnh h−ởng Điện áp nguồn trong dải 0,8 ≤ UN/UHN ≤ 1,15 ≤ 1% Nhiệt độ trong dải 0oC ≤ nhiệt độ môi tr−ờng ≤ 40oC ≤ 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 / b−ớc điều chỉnh. Khởi động quá dòng IP> (các pha) I/IN 0,10 - 4,00 (b−ớc 0,01). Khởi động quá dòng IEP> (đất) I/IN 0,10 - 4,00 (b−ớc 0,01). Khởi động quá dòng I>> (đất) I/IN 0,05 - 25,00 (b−ớc 0,01). 6 Số nhân thời gian cho IP,IEP TP 0,05 - 10,00 (b−ớc 0,01). Thời gian duy trì cho IE>>, I>> T 0,00 s - 60,00 s (b−ớc 0,01). Đặc tính thời gian cắt - Phụ thuộc bình th−ờng 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. TP bội số thời gian đặt. I Dòng điện sự cố. IP Mức dòng điện khởi động. Ng−ỡng khởi động Khoảng 1,1 IP Các sai số - Các giá trị khởi động I>>, IE>> 3% của mức đặt. - Thời gian duy trì cho 2 ≤ I/IP ≤ 20 5% của mức đặt Các dao động ảnh h−ởng - Điện áp nguồn trong dải 0,8 ≤ UH/UHN ≤ 1,15 ≤ 1%. - Nhiệt độ trong dải 0oC ≤ nhiệt độ môi tr−ờng ≤ 40oC ≤ 0,5%/10K. - Tần số trong dải 0,95 ≤ f/fN ≤ 1,05 ≤ 8%. 7 Hình 2.4 Các đặc tính thời gian cắt của bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc 8 2.5. Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ. Các dải đặt / các b−ớc chỉnh định. Hệ số theo IEC 255 - 8 0,01 - 4,00 (b−ớc 0,01). Hằng số thời gian τ 1,00 - 999,9 phút (b−ớc 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 /In 0,10 - 4,00 (b−ớc 0,01). Đặc tính thời gian cắt 1)/( )/()/( ln 2 2 − −= N NpreN kII kIIkII t τ Trong đó t thời gian cắt. τ Hằng số thời gian. I Dòng phụ tải. Ipre Dòng phụ tải tr−ớc 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 kIN ± 10% - Tham chiếu theo thời gian cắt ± 10%, ±2 giây. Các dao động ảnh h−ởng, tham chiếu theo kIN - Điện áp nguồn một chiều trong dải 0,8 ≤ UH/UHN ≤ 1,15 ≤ 1% - Nhiệt độ trong dải -5oC ≤ nhiệt độ môi tr−ờng ≤ 40oC ≤ 0,5% / 10K. - Tần số trong dải 0,95 ≤ f/fN ≤ 1,05 ≤ 1% 9 Hình 2.5.1 Hình 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 UE> 2 V đến 130 V (b−ớc 1 V) Thời gian đo ≈ 60 ms Độ trễ khởi động TE/F 0.04 s đến 300.00 s (b−ớc 0.01 s) Độ trễ cắt bổ sung TUe TRIP 0.10 s đến 320.00 s (b−ớc 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 (b−ớc 1 V) U> (pha không sự cố) 10 v đến 100 V (b−ớc 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 IEE>> 0.003 A đến 1.000 A (b−ớc 0.001 A) Thời gian trễ TIEE>> 0.00 s đến 320 s (b−ớc 0.01 s) hoặc ∞ (không ảnh h−ởng) Khởi động dòng chạm đất mức thấp IEE> 0.003 A đến 1.000 A (b−ớc 0.001 A) Thời gian trễ TIEE> 0.00 s đến 320 s (b−ớc 0.01 s) hoặc ∞ (không ảnh h−ởng) Thời gian đo ≈ 60 ms (không h−ớng) ≈ 100 ms (có h−ớng) Khởi động dòng chạm đất mức thấp IEEp 0.003 A đến 1.000 A (b−ớc 0.001 A) Cấp số nhân thời gianTIEEP 0.00 đến 4.00 (b−ớc 0.01 ) hoặc ∞ (không ảnh h−ởng) Các đặc tính (thời gian phụ thuộc) Phụ thuộc bình th−ờng 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/IP≤ 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/IEEP≤ 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 (b−ớc 0.01 s) Thời gian chết lần thứ nhất DAR 0.01 s đến 320.00 s (b−ớc 0.01 s) Thời gian chết các lần sau 0.01 s đến 320.00 s (b−ớc 0.01 s) Thời gian phục hồi 0.50 s đến 320.00 s (b−ớc 0.01 s) Thời gian phục hồi sau khi đóng bằng tay 0.50 s đến 320.00 s (b−ớc 0.01 s) Thời gian thực hiện lệnh RECLOSE 0.01 s đến 32.00 s (b−ớc 0.01 s) 2.8. Bảo vệ từ chối máy cắt. Các dải đặt / các b−ớc chỉnh định. Trị số khởi động của cấp dòng điện I/IN 0,10 - 4,00 (b−ớc 0,01). Cấp thời gian TBF 0,06 s - 60 s (b−ớc 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 IL1, IL2, IL3, IE Dải đo 0% - 240% IN Sai số 2% IN - Các giá trị điện áp UL1-E, UL2-E, UL3-E Dải đo 0% - 120% UN/√3 Sai số 2% UN/√3 - Các giá trị công suất Pa, Pr, S (tác dụng, phản kháng, biểu kiến) Dải đo 0% - 120% SN 12 Sai số 5% SN - Tần số Dải đo 95% - 105% fN Sai số 0.5% fN - 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 đ−ợc Không cân bằng dòng điện, không cân bằng điện áp, tần số - L−u trữ các số liệu sự cố L−u giữ các thôngbáo của 4 sự cố sau cùng. - Ghi nhận ký vận hành máy cắt. Số các sự kiện cắt đ−ợc l−u giữ 0 - 65535. Dòng điện cắt cuối cùng 0 - 50 IN Tổng các dòng điện đã cắt 0 - 6553,5 IN - 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%. - L−u trữ số liệu cho sự ghi sự cố Chu kỳ l−u 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 Ch−ơng 3. Chế độ làm việc 3.1. Sự làm việc của hợp bộ. Bảo vệ quá dòng có thời gian kiểu số loại 7SJ512 đ−ợc 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 đ−ợc 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 đ−ợc 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 đ−ợc tạo thành từ các biến áp đầu vào, các bộ lọc đ−ợc trang bị để giảm tín hiệu nhiễu. Các bộ lọc đ−ợc tối −u hoá với chiều rộng dải tần và tốc độ xử lý để thích hợp với việc xử lý các giá trị đo đ−ợc. Các giá trị t−ơng tự đã đ−ợc chỉnh hợp khi đó đ−ợc chuyển tải tới phần đầu vào t−ơng tự AE. Các đầu vào t−ơng tự AE bao gồm các bộ khuếch đại đầu vào, các phần tử mẫu cho từng đầu vào các bộ biến đổi t−ng 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 l−ợng đo. - Tính toán liên tục các giá trị phù hợp với việc phát hiện sự cố - Xác định h−ớng 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. - L−u giữ các đại l−ợng 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 đ−ợc chuyển qua các phần tử đầu vào. đầu ra. Từ đấy vi xử lý nhận đ−ợc 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 tr−ớc 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... đ−ợc 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 tr−ớc bằng các ph−ơng 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 th−ờng, các 15 số liệu cũng có thể đ−ợc truyền (vi dụ dòng điện đo đ−ợc ở điểm lắp đặt). Liên lạc qua giao diện này còn có thể thực hiện bằng cáp quang (nếu đ−ợc 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 t−ng tự yêu cầu I 15V, trong khi bộ vi xử lý đ−ợc cấp nguồn th−ờng xuyên + 5V. Các h−ng hỏng quá độ tới 50 ms có thể đ−ợc 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 đ−ợc cho trong phần số liệu kỹ thuật. Các đặc tính thời gian quá dòng đã lựa chọn có thể đ−ợc 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 đ−ợc đấu tắt cho điều kiện này. 3.2.1. Tạo các đại l−ợng đo. Các dòng điện đo đ−ợc cung cấp tới rơle thông qua các bọ biến đổi đầu vào cho từng pha. Các đầu vào đ−ợc 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 đ−ợc tạo ra bên ngoài rơle hoặc các thiết bị bảo vệ và giám sát khác có thể đ−ợc đấu trong các mạch của máy biến dòng. Đối với đầu vào dòng điện đất hoặc dòng điện d− của các dòng điện pha đ−ợc sử dụng hoặc tổng riêng của máy biến dòng có thể đ−ợc đấu tới. Bên kia phía thứ cấp của rơle các máy biến áp đầu vào đ−ợc kết thúc bằng các đện trở sun, chuyển dòng điện thành điện áp tỷ lệ. Các điện áp này đ−ợc chuyển sang giá trị số nhờ các bộ biến đổi t−ơng tự - số. 3.2.2. Bảo vệ quá dòng thời gian độc lập. Từng dòng điện pha đ−ợc so sánh với giá trị giới hạn đ−ợc đặt chung cho dòng điện ba pha. Sự khởi động đ−ợc 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 đ−ợc đ−a ra. Bảo vệ có hai cấp, cấp I> đ−ợc duy trì với T-I> , cấp đặt cao I>> đ−ợc duy trì với T-I>>. Dòng điện Io (đất) đ−ợc xử lý riêng và so sánh với các cấp quá dòng riêng IE> và IE>> . Việc khởi động sẽ đ−ợc chỉ thị sau khi thời gian duy trì liên qua trôi qua T-IE> hoặc T-IE>> xung lệnh cắt đ−ợc đ−a 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 t−ơng ứng đ−ợc chỉnh định riêng. Sơ đồ logic của bảo vệ quá dòng thời gian độc lập đ−ợc trình bày trong hình 3.2.2 3.2.3. Bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc Từng dòng điện pha đ−ợc so sánh với giá trị giới hạn, đ−ợc đặt chung cho cả ba pha. Việc khởi động đ−ợc chỉ thị cho từng pha. Tiếp sau sự khởi động của cấp thời gian phụ thuộc, thời gian duy trì cắt đ−ợc 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 đ−ợc đ−a ra. Đối với dòng điện Io (đất), đặc tính khác có thể đ−ợc lựa chọn. Khi cấp quá dòng mức cao I>> (các pha), hoặc IE>> (đất) khởi động. Thời gian liên quan bắt đầu đ−ợc tính, độc lập với đặc tính thời gian phụ thuộc cho IP hoặc IEP. Sau khoảng thời gian liên quan T-I>> hoặc T-IE>> xung lệnh cắt đ−ợc đ−a 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 đ−ợc chỉnh định riêng biệt. Sơ đồ lôgic của bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc đ−ợc 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 Hình 3.2.2 Sơ đồ lôgíc của bảo vệ quá dòng thời gian độc lập 18 Hình 3.2.3 Sơ đồ lôgíc của bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc 19 3.2.4. Bảo vệ cắt nhanh thanh cái sử dụng sơ đồ liên hệ ng−ợc. 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 “th−ờng mở” hoặc chế độ “th−ờng đóng”. Qua đó bảo vệ quá dòng có thời gian có thể đ−ợc sử dụng nh− là bảo vệ cắt nhanh thanh cái trong sơ đồ l−ới hình sao hoặc mạch vòng mở nhờ sử dụng nguyên lý liên động ng−ợc. Bảo vệ này đ−ợc sử dụng trong các hệ thống cao áp, các l−ới điện tự dùng của nhà máy điện... Trong các tr−ờng hợp máy biến áp đ−ợc cấp nguồn từ phía cao thế vào thanh cái có nhiều lộ ra ( xem hình 3.2.4). “Liên động ng−ợc” 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 d−ới (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 IP 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 h−ớng (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 h−ớng. Nó đ−ợc dùng trong hệ thống yêu cầu biết h−ớng điện năng chạy đến điểm sự cố hay nh− một tiêu chuẩn cao hơn, ngoài tiêu chuẩn quá dòng để đạt đ−ợc độ nhạy. Ví dụ nh− hai đ−ờng 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 h−ớng (ở B). Do đó, một sơ đồ quá dòng có h−ớng đ−ợc đặt ở những điểm chỉ thị bằng h−ớng mũi tên trong hình 3.3.1.1. Nó đ−ợc ghi nhận rằng h−ớng “phía tr−ớc” của Rơ le có h−ớng là h−ớng tới đối t−ợng đ−ợc bảo vệ. Trong điều kiện bình th−ờng có thể h−ớng của bảo vệ không đúng với h−ớng của phụ tải đang chạy có thể nhìn thấy ở hình vẽ. ở mạng đ−ợc cung cấp bởi cả hai phía hay mạng mạch vòng hở bảo vệ quá dòng phải có thêm tiêu chuẩn có h−ớng. 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 đ−ợc 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 h−ớng cho từng các dòng điện pha và dòng điện chạm đất. Cấp bảo vệ quá dòng (không h−ớng) mô tả ở phần 2 có thể đ−ợc dùng thêm (xếp chồng lên) làm bảo vệ dự phòng hay cấp không h−ớng riêng rẽ có thể đ−ợc dùng cùng với cấp quá dòng có thời gian có h−ớng (có nghĩa là cấp dòng điện pha I>> và/ hay cấp dòng điện chạm đất IE>>). Bảo vệ quá dòng có thời gian có h−ớng có thể đ−ợc dùng nh− có h−ớng hay không h−ớng 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 h−ớng. H−ớng của dòng điện chạy đ−ợc xác định bởi 4 phần tử đo l−ờng độc lập, lôgíc, một kiểu cho dòng điện pha, một kiểu cho dòng điện chạm đất. Các phần tử đo l−ờng pha dùng dòng điện có tên và điện áp có thực. Điều đó đảm bảo việc xác định h−ớng đ−ợc đúng và tin cậy ngay cả khi điện áp sự cố bị biến mất (sự cố hoàn toàn). Điện áp l−u trữ đ−ợc dùng trong tr−ờng hợp sự cố 3 pha hoàn toàn, lúc đó các điện áp đo l−ờng không phân biệt đ−ợc chính xác h−ớng. Sau thời gian l−u trữ (khoảng 2 chu kỳ) h−ớng đ−ợc xác định đúng mặc dù điện áp đo l−ờng không có hiệu quả và Rơ le đ−ợc tác động. Phần tử đo l−ờng chạm đất bằng thành phần thứ tự không: IE= 3Io và UE=√3Uo. Điều đó nó có độ nhạy cao trong tr−ờng hợp chạm đất ngay cả khi một phần tử đo l−ờng pha xác định không tác động. Điện áp dịch chuyển UE đ−ợc tính toán khi Rơ le đ−ợc nối tới 3 biến điện áp nối hình sao. Khi Rơ le chỉ đ−ợc cung cấp bởi một điện áp dây (pha – pha), tất nhiên việc tính toán điện áp dịch chuyển không có thể đ−ợc. Trong tr−ờng hợp này, bảo vệ quá dòng chạm đất có h−ớng không tác động và không đặt đ−ợc mức chỉnh định. Một ngắn mạch giữa hai pha đ−ợc xử lý bằng hai phần tử đo l−ờng pha, tên của chúng đ−ợc liên quan tới hai pha tác động đến. Một sự cố chạm đất đ−ợc xử lý bởi phần tử đo l−ờng 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 l−ờng pha đúng phải ở điện áp ngắn mạch (hình 33.2). Điều đó để đảm bảo cho tính toán véc tơ h−ớng. Đối với sự cố pha – pha dạng đặc tính h−ớng có thể bị chuyển dịch, phụ thuộc vào độ lớn của điện áp sự cố. Bảng 3.3.2 chỉ sự phân bố đại l−ợng đo l−ờng về h−ớng đối với các loại sự cố khác nhau. 22 Đ−ờng h−ớng về lý thuyết chỉ ở hình vẽ 3.3.2.1. Trong mặt phẳng phức R-X (đ−ờng cố định a). Trong thực tế vị trí của đặc tính h−ớng phụ thuộc vào tổng trở nguồn cũng nh− dòng điện phụ tải chạy tức thời trên đ−ờng dây tr−ớc sự cố. Vì điện áp không sự cố bị ảnh h−ởng bởi đại l−ợng điện áp sự cố – sự cố 2 pha (tham khảo hình vẽ 3.3.2b) đặctính h−ớng thực tế có thể khác so với đặc tuyến lý thuyết. Thí dụ khi sự cố 2 pha L2 – L3 xuất hiện, đặc tính h−ớng của phần tử đo l−ờng thứ 2 bị chuyển dịch về phía d−ơng (đ−ờng gạch b ở hình 3.3.2.1), trong khi đ−ờng đặc tính h−ớng của phần tử đo l−ờng thứ 3 bị dịch chuyển về phía âm (đ−ờng 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 Hình 3.32.1 Hình 3.3.3.2 Sơ đồ Lôgíc của bảo vệ quá dòng có thời gian có h−ớng 24 3.4. Bảo vệ chạm đất có độ nhạy cao. Bảo vệ chạm đất có độ nhạy cao đ−ợc dùng ở mạng trung tính cách điện hay mạng dập hồ quang (bù Petecxen) để xác định, phát hiện một sự cố chạm đất, xác định các pha chạm đất và phân biệt h−ớng chạm đất. ở mạng nối đất và nối đất quá trở kháng nhỏ, việc phát hiện sự cố chạm đất có điện trở cao với dòng điện sự cố rất nhỏ có thể thực hiện đ−ợc. Nó cần có một thời gian để thông báo kết quả cũng nh− thông báo đi cắt. Bảo vệ chạm đất có độ nhạy cao không phù hợp để phát hiện dòng điện chạm đất lơn shơn (từ 1 A trở lên ở Rơ le). Đối với loại này áp dụng bảo vệ quá dòng có thời hạn cho dòng chạm đất nh− mô tả ở phần 2 và 3. 3.4.1. Cấp điện áp. Chức năng bảo vệ chạm đất bao gồm phát hiện sự cố chạm đất bằng sự kiểm chứng điện áp dịch chuyển UE> và sự nhận biết, đoán biết pha chạm đất. Điện áp dịch chuyển có thể nối trực tiếp đến hàng boóc của Rơ le hay có thể đ−ợc tính toán từ tổng điện áp pha - đất. Trong tr−ờng hợp sau điện áp dịch chuyển chỉ có thể đ−ợc phát hiện khi Rơ le đ−ợc nối tới biến điệnn áp pha - đất, điểm nối sao phải nối đất. Nếu Rơ le đ−ợc nối tới điện áp pha – pha, thì sự phát hiện chạm đất không thực hiện đ−ợc do điện áp dịch chuyển không đ−ợc tính toán. Trong cấu hình, Rơ le đ−ợc hình thành cùng với việc đấu nối biến điện áp (VT). Điện áp dịch chuyển UE hiển thị sự phát hiện sự cố chạm đất và nó là một điều kiện để xác định h−ớng . UE là điện áp của cuộn tam giác hở của biến điện áp VT đ−ợc đặt vào đầu vào của Rơ le. Nếu đầu vào này không dùng thì Rơ le sẽ tính: UE = √3 Uo = (UL1 + UL2 + UL3 )/ √3 Để đảm bảo chắc chắn đo đ−ợc trị số ổn định, phát hiện chạm đất phải có một thời gian duy trì đến 1 giây (bằng hiệu chỉnh) sau khi xuất hiện điện áp dịch chuyển. Sau khi nhận biết điều kiện điện áp dịch chuyển, đối t−ợng thứ nhất của Rơ le đ−ợc xác định chọn lọc pha sự cố chạm đất (nếu có thể). Để đạt mục đích đó, các điện áp pha - đất riêng rẽ đ−ợc đo, pha bị ảnh h−ởng (pha chạm đất) là pha mà điện áp thấp hơn ng−ỡng đặt Uph <, khi mà hai điện áp khác tức thời v−ợt quá ng−ỡng đặt cực đại Uph>. Rơ le tác động bằng điện áp dịch chuyển đ−ợc dùng cho lệnh đi cắt có thời gian. L−u ý rằng tổng thời gian lệnh cắt bao gồm thời gian đo l−ờng vốn có (xấp xỉ 60 ms) công với thời gian tác động và thời gian đi cắt. Sơ đồ lôgíc của bảo vệ cấo điện áp chạm đất cho ở hình vẽ 3.4.1. 25 Hình 3.4.1 3.4.2. Cấp dòng điện chạm đất độ nhạy cao. C−ờng độ dòng điện chạm đất quyết định sự tác động của cấp dòng điện chạm đát độ nhạy cao. Chúng đựoc dùng trong tr−ờng hợp khi mà c−ờng độ dòng điện chạm đất là tiêu chuẩn chính của sự cố chạm đất, đ−ợc dùng phù hợp với hệ thống cách điện 26 hay nối đất qua tổng trở nhỏ hay ở máy điện có thanh caí nối với hệ thống cách điện, ở đó dòng điện điện dung cao của hệ thống có đ−ợc. Trong tr−ờng hợp sự cố chạm đất của máy điện nh−ng chỉ là một dòng điện chạm đất của một hệ thống chạm đất bởi vì điện dung của máy điện nhỏ. Để phát hiện dòng điện chạm đất, đặc tính thời gian dòng điện 2 cấp đ−ợc đặt, mỗi cấp có thể tác động theo có h−ớng hay không có h−ớng. Cấp trị số cao đ−ợc thiết kế IEE>> Cấp trị số thấp tác động với đặc tính thời gian xác định. Thêm vào đó một đặc tính sử dụng đặc biệt, cấp quá dòng chạm đất có thời gian xác định th−ờng đ−ợc dùng nh− bảo vệ dự phòng sau cùng cho sự cố chạm đất điện trở cao trong hệ thống nối đất hay nối đất qua điện trở nhỏ, trong đó bảo vệ ngắn mạch chính không tác động đối với loại sự cố đó. Xác định h−ớng đ−ợc tạo thành bởi các thành phần thứ tự không: IE= -3Io và UE=√3Uo nh− miêu tả ở phần 9.3. Sơ đồ lôgíc các cấp dòng điện bảo vệ chạm đất chỉ ở hình 3.4.2. Hình 3.4.2 27 3.4.3. Xác định h−ớng của độ nhạy cao: Việc