Trên hình 2-13 trình bày sơ đồ phương thức bảo vệ bảo vệ đối với máy biến áp 2 cuộn dây công suất bé đến vài chục MVA, để chống ngắn mạch giữa các pha và sự cố trong thùng dầu người ta d
Trang 1châm vĩnh cửu (5) Bộ phận chỉ thị được làm bằng nhôm để tránh ảnh hưởng của
từ trường nam châm
Hình 2 - 15: Cấu tạo của thiết bị chỉ thị mức dầu
Hiện nay cũng không có những tiêu chuẩn thống nhất để lựa chọn phương thức bảo vệ cho máy bến áp Sau đây chỉ nêu ra một số ví dụ thường gặp trong thực tế Trên hình 2-13 trình bày sơ đồ phương thức bảo vệ bảo vệ đối với máy biến áp 2 cuộn dây công suất bé (đến vài chục MVA), để chống ngắn mạch giữa các pha và sự cố trong thùng dầu người ta dụng bảo vệ so lệch có hãm (1) và rơle khí (2) làm bảo vệ chính Bảo vệ quá dòng điện có thời gian (3) được sử dụng làm bảo vệ dự phòng Để chống quá tải và nhiệt độ dầu tăng cao người ta sử dụng bảo vệ quá dòng (4) và bảo vệ phản ứng theo nhiệt độ (5)
Trang 2Hình 2 - 17: Phương thức bảo vệ MBA 3 cuộn dây công suất lớn
Để bảo vệ chống quá tải dùng bảo vệ dự phòng (8), (9), (10), đặt riêng cho các phía và bảo vệ phản ứng theo nhiệt độ dầu (11)
Hình 2 - 18: Phương thức bảo vệ MBA tự ngẫu
Trên hình 2 - 18 trình bày phương thức bảo vệ cho máy biến áp tự ngẫu có công suất lớn Các loại bảo vệ và chức năng từng loại cũng tương tự như hình
2-17 đối với máy biến áp 3 cuôn dây Riêng bảo vệ so lệch thường người ta sử dụng loại rơle so lệch tổng trở cao
Trang 3Chương 3 Nguyên lý hoạt động của rơle so lệch số 7ut51*
1/ Các thông số kỹ thuật
• Mạch đo lường:
- Dòng điện định mức đầu vào rơle: 1A hoặc 5A
- Công suất tiêu thụ:
ở Iđm = 1A - công suất tiêu thụ khoảng 0.1 VA/ pha
ở Iđm = 5A - công suất tiêu thụ khoảng 0.4 VA/ pha
Sử dụng để phát hiện dòng chạm vỏ độ nhạy cao với dòng điện I = 1A công suất tiêu thụ khoảng 0.2 VA
- Khả năng quá tải dòng:
Tĩnh (giá trị hiệu dụng) 100Iđm trong khoảng t ≤ 1s
10Iđm trong khoảng t ≤ 10s
Động (dòng xung kích) 250Iđm trong thời gian t=0.5 chu kỳ
- Khả năng quá tải của chức năng phát hiện dòng chạm vỏ
300A trong thời gian t ≤ 1s 100A trong thời gian t ≤ 1s 15A trong thời gian liên tục
• Điện áp nguồn nuôi một chiều:
Nguồn nuôi một chiều được cấp qua 1 bộ chuyển đổi DC/DC
• Công suất tiêu thụ:
Chế độ tĩnh
7UT512 7UT513
Trang 4• Các tiếp điểm đóng cắt:
- Số rơle cắt
- Số tiếp điểm/rơle
- Công suất:
- Dòng cho phép qua tiếp điểm
5A liên tục
30 A trong thời gian t = 0.5s
• Các tiếp điểm tín hiệu:
- Số rơle tín hiệu/cảnh báo
- Số tiếp điểm/rơle
• Đầu vào nhị phân:
- Số đầu vào nhị phân
- Điện áp làm việc
- Dòng điện tiêu thụ xấp xỉ 2.5 A, không phụ thuộc vào điện áp làm việc
• Các giao tiếp nối tiếp:
máy tính cá nhân ở mặt trước
min: 1200 Band max: 19200 Band
tính cá nhân ở mặt trước
7UT512 7UT513
5 (4 có thể chọn) 11 (10 có thể chọn)
7UT512 7UT513
2 2
Trang 5min: 1200 Band max: 19200 Band
Lắp đặt bề mặt 4 hàng kẹp đầu ra,
2 cặp lõi đơn và bọc kim loại L1YCY_CY2 x 2 x 0.25 mm2
2/ Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của rơle 7UT51*
Rơle số lệch số 7UT51 đ−ợc trang bị một bộ vi xử lý mạch 16 bit Nó trợ giúp cho quá trình xử lý số hoàn toàn cho tất cả các chức năng từ việc các số liệu thu nhận các thông số đo đ−ợc đều đ−a ra các tín hiệu cắt cho các MC
Trang 6giá trị tương tự thích hợp, khi đó được đưa sang phần tiếp nhận các giá trị vào tương tự AE
Việc điều chỉnh cho phù hợp với MBA có công suất và tổ nối dây khác nhau và các tỉ số biến dòng khác được thực hiện bằng toán học hoàn toàn Thường thường không đòi hỏi biến dòng trung gian
• Khối AE làm nhiệm vụ: Khếch đại, lấy mẫu, và lưu giữ các đại lượng đầu vào, chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và đưa tới khối xử lý
• Khối xử lý: Bên cạnh việc giám sát giá trị đo, nó cần thực hiện các chức năng sau:
- Xử lý các đại lượng sao cho phù hợp với tổ nối dây của MBA, phù hợp với tỷ số biến đổi của MBA được bảo vệ và các biến dòng
- Tính toán các giá trị đo như thành phần dòng điện so lệch và dòng điện lấy mẫu
- Phân tích tần số các đại lượng đo
- Tình toán các giá trị hiệu dụng của dòng điện phục vụ cho bảo vệ quá tải
và kiểm tra độ tăng nhiệt của cuộn dây
- Kiểm soát các giá trị giới hạn và thứ tự thời gian
- Đưa ra các lệnh cắt
- Lưu giữ và đưa ra các thông số sự cố phục vụ cho việc tính toán và phân tích sự cố
Các đầu vào nhị phân đến và đi từ bộ vi xử lý qua các kênh vào và ra Từ các kênh này bộ vi xử lý nhận thông tin từ các bộ chuyển mạch (giải trừ từ xa) hoặc từ các thiết bị khác (như tín hiệu khóa) Các đầu ra thông thường bao gồm các lệnh cắt cho MC, tín hiệu biểu thị cho các sự kiện và trạng thái quan trọng
được hiểu thị thông qua các đèn LED và chỉ số ở màn hiển thị trước rơle
Rơle cũng được trang bị một bàn phím tích hợp được kết nối với màn hiển thị tinh thể lỏng Tất cả các số liệu vận hành như: các giá trị đặt, thông số thiết bị vv…được đưa vào thông qua bàn phím này Từ bàn phím, có thể được gọi ra các thông số cần thiết cho việc đánh giá sự cố khi có sự cố xảy ra
Việc giao tiếp với rơle có thể được thực hiện thông qua cổng nối tiếp ở mặt trước rơle bằng bảng vận hành hoặc bằng máy tính cá nhân PC
Các khối chức năng của rơle được cung cấp bởi nguồn điện áp 1 chiều 24V cho các rơle đầu ra, ±15V cho đầu vào tương tự, trong khi bộ vi xử lý và các thiết bị trong chuyển của nó dùng nguồn 5V
Trang 73/ Nguyên lý của bảo vệ so lệch máy biến áp
3.1/ Nguyên lý đo
Bảo vệ so lệch dựa trên nguyên tắc so sánh dòng điện giữa hai đầu của một phần tử bảo vệ có sơ đồ như hình vẽ
Hình 3 - 2: Nguyên lý cơ bản của bảo vệ so lệch
Theo sơ đồ trên thì dòng điện qua rơle (87) bằng IR=i1 - i2
Dòng IR: Gọi là dòng so lệch nó bằng hiệu số dòng điện thứ cấp ở hai đầu của cùng một phần tử được bảo vệ
Trong điều kiện bình thường cũng như ngắn mạch ngoài (điểm N2) không
có dòng chảy qua (87) tức IR = 0
Còn khi xảy ra ngắn mạch trong vùng bảo vệ (vùng bảo vệ là vùng nằm giữa các máy biến dòng của sơ đồ bảo vệ so lệch) điểm N1, khi đó dòng i2 đổi chiều, lúc này dòng tổng qua rơle là: IR = i1+i2 (3-1)
Nếu dòng điện này đủ lớn thì rơle sẽ tác động loại bỏ sự cố
3.2/ Làm phù hợp các giá trị đo được
Trong máy biến áp thông thường các dòng thứ cấp của các BI không bằng nhau khi có dòng chảy qua máy biến áp, nó phụ thuộc vào tỉ số biến đổi, tổ nối dây của máy biến áp và dòng định mức của các biến dòng ở hai đầu máy biến áp Vì vậy cần phải làm phù hợp các giá trị dòng điện này để có thể so sánh được
Việc điều chỉnh cho phù hợp với các máy biến áp có công suất và tổ đấu
Trang 8Vì tổ đấu dây đã được vào nên rơle có khả năng so sánh theo dòng với công thức cố định
Việc chuyển đổi dòng được thực hiện bằng các ma trận hệ số được lập trình mô phỏng các dòng so lệch trong các cuộn dây MBA Tất cả các tổ đấu dây, rơle đều có thể hiểu được (kể khi ta đảo pha)
Hình 3 - 3: Mô tả một ví dụ cho máy biến áp có tổ đấu dây Y(N)d5 Hình
vẽ chỉ ra sơ đồ góc pha của các cuộn dây MBA và phương trình ma trận của chúng
Hình 3 - 3: Minh họa tính ma trận dòng điện MBA tổ nối dây Y(n)/d5
Dạng chung của phương trình này là:
Trong đó: [Im]-Ma trận các dòng IA, IB, IC
k- Là hằng số
[K]-Ma trận hệ số, nó phụ thuộc vào tổ đấu dây MBA
[In]-Ma trận của các dòng điện pha
Bình thường, các dòng thứ tự không được loại trừ (như ma trận bên trái hình 3 - 3) Vì vậy các dòng sự cố chảy qua MBA khi có dòng chạm đất trong hệ thống trong trường hợp có điểm đấu đất bên trong vùng bảo vệ (điểm đấu sao của MBA hoặc trước điểm đấu sao) không có tác dụng mà không có bất cứ biện pháp đặc biệt nào từ bên ngoài (hình 3 - 4)
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
3 2 L1
I 2 1 1
-1 2 1
-1 1 2 3 1
L L
C B A
I
I I
I I
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡ư
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
3 2 L1
I 1 1 0
0 1 1
1 0 1 3 1
L L
C B A
I
I I
I I
Trang 9Hình 3 - 4: Sự cố chạm đất ngoài vùng bảo vệ
Bất lợi của việc loại trừ dòng thứ tự không là làm cho bảo vệ trở nên kém nhạy hơn trong trường hợp có sự cố chạm đất bên ngoài vùng bảo vệ
Trong hệ thống có trung tính cách ly hoặc bù, không cần thiết phải loại trừ dòng thứ tự không khi điểm đấu sao của MBA không nối đất (không qua cuộn kháng Pertecson) Lúc đó phương trình ma trận cho cuộn đấu sao (Y) là:
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
=
⎥
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎢
⎣
⎡
3 2 L1
I 1 0 0
0 1 0
0 0 1 1
L L
C B A
I
I I
I
I
Khi có một sự cố chạm đất kép tại một điểm bên trong vùng bảo vệ, trong trường hợp này MBA luôn được cắt ra, không tính đến sự ưu tiên sự cố chạm đất kép của hệ thống
Dòng thứ tự không phải được loại trừ trong các hệ thống có trung tính nối
đất khi có một điểm đấu sao nằm trong vùng được bảo vệ (điểm đấu sao hoặc trung tính giả nối đất) Độ nhậy sự cố chạm đất cao hơn nếu có dòng điện qua
điểm đấu sao và có biến dòng thứ tự không như hình 3 - 5
Trang 10Dòng thứ tự không bị loại trừ khi có sự cố bên ngoài, nhưng có thể nhận
được nếu gặp sự cố bên trong
3.3/ Đánh giá các giá trị đo được
Sau khi các dòng điện được làm phù hợp có tính đến tỷ số bién dòng, nhóm véc tơ và dòng thứ tự không, các đại lượng cần thiết cho bảo vệ so lệch
được tính toán từ IA, IB, IC cho từng cuộn dây
Để đơn giản ta dùng các chỉ số để phân biệt
1: Cho cuộn sơ cấp (có điện áp cao) của máy biến áp
2: Cho cuôn thứ cấp (có điện áp thấp hơn)
3: Cho cuôn dây thứ ba nếu là máy biến áp ba cuộn dây
Trong các hệ thống bảo vệ so lệch cho đối tượng hai phía, một đại lượng hãm thường lấy từ dòng sai lệch I ư1 I2 hoặc từ tổng số học I +1 I2 Cả hai phương pháp đều như nhau ở một số dải thích hợp của đặc tính hãm
Trong các hệ thống bảo vệ so lệch cho các đối tượng được bảo vệ ba phía như máy biến áp ba cuộn dây, việc hãm chỉ có thể được thực hiện với tổng số học I1+ I2+ I3 Phương pháp này được sử dụng trong rơle 7UT51* cho tất cả các
đối tượng được bảo vệ Nó đòi hỏi tạo ra tổng véc tơ và tổng số học cho các dòng
điện cho từng cuộn dây
Ta có dòng điện so lệch:
2 1
I = + cho máy biến áp hai cuộn dây
3 2 1
Còn dòng điện hãm:
2 1
I = + cho máy biến áp hai cuộn dây
3 2 1
Vậy tại sao người ta phải sử dụng dòng điện hãm trong bảo vệ so lệch? vì trên thực tế, do sai số của máy biến dòng đặc biệt do hiện tượng bão hòa của mạch từ, nên trong chế độ làm việc bình thường và khi có ngắn mạch ngoài, các dòng điện phía thứ cấp của hai tổ biến dòng CT1 và CT2 sẽ khác nhau và khi đó:
kcb 2
i
Dòng không cân bằng ikcb trong một số trường hợp có thể co trị số rất lớn,
đặc biệt khi ngắn mạch ngoài, dòng sự cố qua các biến dòng có thể làm cho chúng bị bão hòa Để ngăn ngừa bảo vệ so lệch có thể làm việc không chọn lọc
