RƠ LE DÒNG ĐỊNH HƯỚNG CHỐNG CHẠM ĐẤT

RELAY DÒNG ĐỊNH HƯỚNG CHỐNG CHẠM ĐẤT (67N)Relay báo lỗi chạm đất định hướng được thiết kế để sử dụng cho việc bảo vệcác đầu dây ra riêng biệt trong mạng trung tính cách ly và mạng trung tính nối đất. Đặc biệt relay này được sử dụng trong mạng mà đặc điểm vận hành của relay báo lỗi chạm đất được điều khiển từ xa.Relay báo lỗi chạm đất cũng có thể được sử dụng cho việc bảo vệ sự cố chạmđất của các loại máy phát và động cơ loại lớn.Năng lượng phát đầu vào 1A hoặc 5A (In)100V hay 110V (Vn). Năng lượng tiếp xúc đầu ra 250 Vacdc, 5A. Năng lượng tiếp xúc tiếp điểm 250 Vacdc, 5A. Điện áp khối điều khiển 80…265 Vac18…256 Vdc. Điện áp nguồn cung cấp phụ 80…265 Vacdc.

CHƯƠNG 4 RELAY DÒNG ĐỊNH HƯỚNG CHỐNG CHẠM ĐẤT

(67N)

4.1 GIỚI THIỆURELAY BÁO LỖI CHẠM ĐẤT ĐỊNH HƯỚNG SPAS120C

Relay báo lỗi chạm đất định hướng được thiết kế để sử dụng cho việc bảo vệ các đầu dây ra riêng biệt trong mạng trung tính cách ly và mạng trung tính nối đất Đặc biệt relay này được sử dụng trong mạng mà đặc điểm vận hành của relay báo lỗi chạm đất được điều khiển từ xa

Relay báo lỗi chạm đất cũng có thể được sử dụng cho việc bảo vệ sự cố chạm đất của các loại máy phát và động cơ loại lớn

- Năng lượng phát đầu vào 1A hoặc 5A (In)

100V hay 110V (Vn)

- Năng lượng tiếp xúc đầu ra 250 Vac/dc, 5A

- Năng lượng tiếp xúc tiếp điểm 250 Vac/dc, 5A

- Điện áp khối điều khiển 80…265 Vac/18…256 Vdc

- Điện áp nguồn cung cấp phụ 80…265 Vac/dc

Khi nguồn điện áp vượt giá trị đặt ban đầu U0>, nguồn dòng điện và góc pha

g từ relay

u khởi độn

áo sự cố cđiều khiểnlựa chọn nh

chức năng uanh đề the

đất bắt đầuđiện áp cadòng điện, ghoảng thời

ao cũng tươbáo sự cố

ng có thể đ

hạm đất gi

n bên ngoàhững đặc t

bảo vệ các

eo tiêu chuẩ quan đến

u tác động

ao khởi độgóc pha giữgian đặt t>

ơng tự như

ố chạm đấđược sử dụ

iữ ngõ vào

ài, chẳng hạtính tác độn

cách ly cho

o quá trình

ếp của relay UẨN MỸ, cá

a nó

67N

67N

an đặt t> thvượt quá giện là I

g Sự định hoặc là ngư

ư hoạt độncác relay b

ng của tiếpbảo vệ với

h tiếp nhậncấp bảo vệ

ếp của SPA

cấp bảo vệ

c lựa chọn đ

tín hiệu táctín hiệu kh

AS 120C

ệ

đặc tính tá

ác động và hóa

c động

cảnh báo

Bộ tiếp đường t

phía sau của

u báo relay

u khởi độn

e relay báo cung cấp v48S1

e đấu dây Suyền thông

e nối đườngnhận (Rx)truyền

3

yền tải (Tx)

trực tiếp SP

lay đang hohướng SPC

ule nối

Các thông số tiếp điểm của ngõ vào và ngõ ra

Relay sự cố chạm đất trực tiếp SPAS 120 C thì kết nối sợi quang học đến đường dẫn qua module kết nối loại SPA-ZC 17 hoặc SPA-ZC 21

I sin (BACTRL) Nguồn cung cấp phụ Khi điện áp DC được sử dụng, cực dương được kết nối đến tiếp điểm

61 Ngõ ra ngắt 1 của mức và ≫ (TRIP 1) Ngõ ra ngắt 1 của mức và ≫ (TRIP 2) Tín hiệu hoạt động của mức và ≫ (SIGNAL 1) Tín hiệu hoạt động của mức ≫, tín hiệu bắt đầu của mức và ≫ (START 1)

Tín hiệu bắt đầu của mức (START 2) Dưới diều kiện thông thường các tiếp điểm bên trong thì đóng Khi bắt đầu mức , tiếp điểm 74 – 75 bên trong đóng

Tín hiệu tự giám sát ngõ ra (IRF) Dưới điều kiện bình thường các tiếp điểm bên trong đóng Khi điện áp dư mất đi hoặc phát hiện sự cố bên trong, tiếp điểm bên trong 71 – 72 đóng

Cực nối đất

Đường dẫn module kết nối thì trang bị kết nối loại D được đánh dấu SERIAL PORT ở phía sau của relay Opto- kết nối của sợi quang học thì được nối trong bộ đếm, kết nối với Rx và Tx của đường dẫn module kết nối

4.2.2 CẤU HÌNH NGÕ RA CỦA RELAY

Tín hiệu khởi động của giai đoạn được nối với ngõ ra F và tín hiệu ngắt được nối đến ngõ ra A Tín hiệu ngắt của giai đoạn >> được nối đến ngõ ra B Mặt khác, tín hiệu khởi động và vận hành được đưa đến các công tắc của nhóm công tắc SGR trên mặt trước bảng điều khiển của relay như sau:

SGR/1 Nối với tín hiệu đang khóa ngoại vi

(SGR/1=0) hoặc tín hiệu điều khiển cho

quá trình chọn đặc tính sin hoặc

áp cao và c

HỈ THỊ K

Hình 4.4

ạn bảo vệ sgóc bên ph

ết relay đan

có khả năhời gian hocấp điện áp

KHỞI ĐỘN

Mặt trước m

sự cố chạmhải trước b

ng khởi độ

ăng điều khoặc các ngõ

p thấp của r

NG VÀ VẬ

module rela

m đất đã cóbảng điều kộng và đèn

hiển trực ti

õ ra relay rrelay báo s

ẬN HÀNH

ay báo lỗi d

hướng dẫnkhiển của chỉ thị mà

ếp máy cắtriêng biệt c

sự cố chạm

H

dòng chạm đ

n cách vậnmodule rel

Với nhóm chuyển mạch SG2, chỉ thị khởi động và chỉ thị ngắt cho ta biết khả năng cắt, có nghĩa là các đèn led vẫn sáng mặc dù tín hiệu này đưa quá trình vận hành trở lại trạng thái bình thường Các chỉ thị bị xóa bằng nút RESET Các đèn chỉ thị không xóa được thì không có ảnh hưởng đến hoạt động của relay

- Các đèn LED chỉ thị màu vàng (U0, I0và ) phía trên cùng bảng điều khiển khi sáng lên có nghĩa là giá trị điện áp hay dòng điện đang được hiển thị

- Chỉ thị màu đỏ IRF của hệ thống tự giám sát khi sáng lên cho ta biết sự cố bên trong relay được phát hiện Lỗi sự cố xuất hiện trên màn hình một lần, sự cố được phát hiện sẽ được lưu lại và thông báo lên khi quá trình sữa chữa được thực hiện

- Các đèn LED hiển thị màu xanh Uaux trên bảng điều khiển sáng lên khi module nguồn cung cấp hoạt động chính xác

- Chỉ thị LED phía dưới các nút nhấn đặt giá trị khi sáng lên cho ta biết rằng giá trị đặt đang được hiển thị

- Đèn LED của nhóm công tắc SG1 khi sáng lên cho ta biết tổng kiểm tra của nhóm công tắc được hiển thị lên màn hình

Chỉ thị khởi động và vận hành, chức năng của nhóm chuyển mạch SG2 và chức năng của chỉ thị LED trong suốt quá trình cài đặt được thực hiện qua thao tác của người sử dụng, mã số 34 SPCS 1EN1, cho module relay báo sự cố chạm đất định hướng SPCS 3C4

4.2.4 KẾT HỢP NGUỒN CUNG CẤP VÀ MODULE VÀO/RA

Nguồn cung cấp và module vào/ra(U2) được xác định bên cạnh hệ thống bảng điều khiển của relay bảo vệ và có thể rút ra sau khi di chuyển bảng điều khiển hệ thống Nguồn cung cấp và module vào/ra thì được kết hợp với bộ nguồn, năm ngõ ra của relay, điều khiển dòng ngõ ra của relay và mạch điện tử của đầu vào điều khiển bên ngoài

Nguồn cung cấp được nối với máy biến áp, bên sơ cấp và mạch thứ cấp được cách ly về điện Cuộn sơ cấp thì được bảo vệ bởi cầu chì F1, đặt trên bảng PC của module Khi nguồn cung cấp hoạt động đúng cách, led màu xanh (Uaux) ở mặt trước của bảng sẽ sáng

Nguồn cung cấp và module ngõ vào ra I/O thì có giá trị trong hai phiên bảng với dãy điện áp ngõ vào khác nhau:

- Module SPTU 240 S1 có Uaux = 80…256V ac/dc

- Module SPTU 48 S1 có Uaux = 18…80V dc

Sự cho phép dãy điện áp ở ngõ vào của nguồn cung cấp và module vào ra I/O

được lắp trong relay với hiệu suất được đánh dấu trên bảng của relay

Dòng điện động mang công suất:

- Tổng trở vào <100 mΩ <20 mΩ

Công suất tại điện áp định mức Un < 0,5VA

Tần số định mức fn theo yêu cầu 50Hz hoặc 60Hz

Công suất lớn nhất cho mạch một chiều khi thời gian mạch không đổi L/R ≤ 40ms, tại

điện áp:

- 220 Vdc 1A

Tiếp điểm truyền tín hiệu

Điều khiển bên ngoài ngõ vào

Ngõ vào đang khóa hoặc ngõ vào điều khiển cho đặc tính vận hành

Module vào/ra và bộ nguồn cung cấp và mức điện áp:

- Loại module SPTU 240 S1 80…265 Vac/dc

Công suất tiêu thụ dưới điều kiện làm việc/không tải ~4W/~6W

4.4 MODULE RELAY BÁO LỖI CHẠM ĐẤT ĐỊNH HƯỚNG SPCS 3C4

Giai đoạn bảo vệ sự cố chạm đất >

Điện áp dư U 0

Điện áp khởi động U0> 2%, 5%, 10% hay

20%

ó hướng củrong hệ thốrelay sự c

ọn sẽ khôn

ự cố trên dhưởng đất,

g chóng lại

chạm đất có

không có h

n bộ mức dụng Trong

ì ngược lạbảo vệ sự

Relay sự cố chạm đất có hướng thì được giới thiệu và sử dụng trong hệ thống, nơi mà dễ cảm ứng sự cố chạm đất có hướng thì yêu cầu phải giống như thời gian cài vào, cấu hình và toàn bộ chiều dài của hệ thống thường thay đổi Trong hệ thống phân phối relay sự cố chạm đất trực tiếp có thể phát hiện sự cố chạm đất với giá trị điện trở tăng đến vài ngàn ohms

Trong điện trở suất hoặc cộng hưởng nối đất của hệ thống giá trị chỉ số cos thì được chọn lựa và trong việc cô lập hệ thống trung tính sin Đặc tính hoạt động của relay chạm đất có thể chọn lựa điều khiển bằng tay hay điều khiển tự động từ bên ngoài Khi đặc tính hoạt động thì được điều khiển bên ngoài relay, tín hiệu điều khiển thì thu được từ tiếp điểm phụ của nhóm thiết bị chuyển mạch, của sự dập hồ quang cuộn cảm Do đó bất cứ lúc nào, relay sẽ tự động phù hợp với nguyên tắc sử dụng của

hệ thống nối đất Khi điều khiển giá trị điện áp thì sử dụng BACTRL điều khiển ngõ vào, chỉ số hoạt động là cos và khi điều khiển ngõ vào thì không có năng lượng, chỉ số hoạt động là sin

Mức cài đặt của relay bảo vệ sự cố chạm đất được thiết lập đủ thấp để đáp ứng các yêu cầu độ nhạy theo quy định an toàn quốc gia Thời gian hoạt động đòi hỏi các qui định an toàn của quốc gia, chủ yếu thực hiện với các thiết lập thời gian hoạt động cắt nhanh ≫

Cách tốt nhất để kiểm tra định hướng hoạt động của relay là để kiểm tra relay Cách kiểm tra cơ bản là thực hiện tốt trong quá trình vận hành

Trong ví dụ sau đây về bảo vệ sự cố chạm đất được thực hiện như một sự bảo

vệ hai giai đoạn

Giai đoạn cực đại thì chỉ có tín hiệu trong khi đó giai đoạn cắt nhanh thì sử dụng cả hai ngắt và tín hiệu

Lựa chọn nhóm chuyển mạch của relay sự cố chạm đất có hướng SPAS 120C

có thể cài đặt như sau:

0 không sử dụng 1 đang bắt đầu giai I >>

đến ngõ ra relay loại D

3

1 đặc tính điều khiển bên ngoài của Icos /Isin

0 không sử dụng 0 không bắt đầu giai đoạn

6 0 I >> = 5…40% 0 không sử dụng

0 không cơ cấu ngắt của giai đoạn I >> đến ngõ ra relay A

7 0 U0 = 10% 0 không sử dụng

0 không cơ cấu ngắt của giai đoạn I >> đến ngõ ra relay C

8 1 U0 = 10% 0 không sử dụng

0 không cơ cấu ngắt của giai đoạn I >> đến ngõ ra relay B

∑ 150

Khi sử dụng công tắc thì cài đặt như trên, tiếp điểm ngõ ra của relay sự cố chạm đất SPAS 120C

Tiếp điểm Chức năng

65 - 66 Tín hiệu hoạt động, giai đoạn I >

68 - 69 Cơ cấu ngắt của máy cắt, giai đoạn I >>

80 - 81 Tín hiệu hoạt động, giai đoạn I >>

77 - 78 Tín hiệu bắt đầu, giai đoạn I >>

73 - 74 - 75 Tín hiệu bắt đầu, giai đoạn I >

70 - 71 - 72 Tín hiệu tự giám sát

Ví dụ 2: Bảo vệ sự cố chạm đất của stator máy phát

Hình 4.6 Bảo vệ sự cố chạm đất cuộn stator máy phát với relay báo lỗi chống chạm định

SGB 4

t> TS1 SS2

I/O

3 2 4 7 5 8 6

1 1 1 1 U3

PRIME MOVER SHUT DOWN

P1 S1 P2 S2

N

L1 L2 L3

A

da

dn

P1 S1 P2 S2

282930 252627 11 12 61 62 70 71 72 73 74 75 77 78 80 81 68 69 65 66

IRF START2 START1 SIGNAL1 TRIP2 TRIP1

SERIAL PORT (~)

0

IRF

Bảo vệ sự cố chạm đất của cuộn stator của máy phát, nên bao gồm tối thiểu là 90% của cuộn dây Gần với vị trí sự cố chạm đất là các điểm đấu sao của máy phát nhỏ hơn dòng sự cố chạm đất Dòng sự cố chạm đất tăng lên bởi việc kết nối điện trở giữa điểm nối sao và đất Việc lựa chọn bảo vệ sự cố chạm đất đối với nhiều máy phát đấu song song có thể sắp xếp bằng cách cung cấp mỗi máy phát một relay sự cố chạm đất định hướng Khi nhiều máy phát thì được kết nối trực tiếp đến thanh cái và được đấu chạy song song để không phân biệt giữa sự cố máy phát và lúc bình thường có thể thu được chỉ với một relay điện áp thứ tự không

Khi máy phát được kết nối qua điện trở, bảo vệ sự cố chạm đất có thể bố trí với một relay sự cố chạm đất định hướng như hình 4.6 Giá trị điện áp dư thì được đo từ kết nối mở máy tam giác của điện áp máy biến áp Dòng điện dư thì được đo trên cả hai bên của máy phát sử dụng một chương trình khác Dòng điện dư còn có thể đo với máy biến áp lõi cân bằng như hình 4.6 Cách khác sử dụng máy biến áp có lõi cân bằng Dòng điện trên mặt chạm đất của máy phát điện và cài đặt dòng ba pha của máy biến áp đấu song song trên hệ thống của máy phát điện Tỷ lệ đổi hệ số dòng của máy biến áp và máy phát của hai bên phải giống nhau Các kết nối khác biệt giữa các dòng đảm bảo tính chọn lọc Nếu sự cố chạm đất xảy ra ở nơi nào trong hệ thống, dòng khác biệt được đo bởi relay sẽ bằng không, trong khi dòng sự cố trực tiếp của máy biến áp thì giống nhau Khi xuất hiện sự cố trực tiếp của cuộn stator máy phát dòng sự cố sẽ ngược với các dòng còn lại

Trong ví dụ trình bày có hai mức bảo vệ sự cố chạm đất được thực hiện Mức thiết lập cực đại của relay sự cố chạm đất, ngắt máy phát, máy cắt và công tắc ngắt sự kích thích Mức thiết lập cắt nhanh thì giống như trên và ngoài ra bắt đầu dừng động

cơ chính

Khi công tắc được thiết lập như trên, ngõ ra liên lạc của relay lỗi chạm đất SPAS 120

C mang tín hiệu như sau:

Liên lạc Chức năng

65 – 66 Ngắt của máy phát điện và bộ ngắt mạch kích từ, giai đoạn I vàI ≫

68 – 69 Động cơ sơ cấp dừng, giai đoạn I ≫

80 – 81 Tín hiệu hoạt động, giai đoạn I vàI ≫

77 – 78 Tín hiệu bắt đầu, giai đoạn I ≫

73 – 74 – 75 Tín hiệu bắt đầu, giai đoạn I

70 – 71 – 72 Tín hiệu tự giám sát

Bảng điều khiển phía trước

Hình 4.7 Bảng điều khiển phía trước của relay quá dòng chạm đất định hướng

module SPCS 3C4

[%]

Nút nhấn RESET

Giá trị thiết lập và chỉ số cho

dòng điện bắt đầu của giai

đoạn Iφ>>

Giá trị thiết lập và chỉ số cho

thời gian hoạt động của giai

đoạn Iφ>

Giá trị thiết lập và chỉ số cho

dòng điện bắt đầu của giai đoạn

0,6

I>>

0 5

1,0 0,6

SPCS 3C4

Hiển thị chỉ số cho tham số U0,

I0 và Iφ tức là I0sinφ hay

Giá trị thiết lập và chỉ số cho

thời gian hoạt động của giai

đoạn Iφ>>

Biểu tượng rút gọn thiết bị

Tự giám sát báo động chỉ số

Hiển thị cho giá trị thiết lập và đo

Hiển thị STEP nút nhấn

Chọn công tắc chuyển mạch SG1

và SG3

Chỉ số hoạt động cho giai đoạn Iφ> và Iφ>>

Module relay loại chỉ định

20

ooo

4.5 CHỈ SỐ HOẠT ĐỘNG

Cả hai giai đoạn quá dòng trung tính được cung cấp với một chỉ thị ánh sáng vàng/đỏ Ánh sáng màu vàng cho thấy bắt đầu giai đoạn quá dòng có liên quan và ánh sáng màu đỏ trong giai đoạn quá dòng hoạt động

Bốn tín hiệu chỉ thị, hai bắt đầu và hai ngắt, có thể được đưa ra với thiết bị chuyển mạch trong GS2 một chế độ tự thiết lập lại hoạt động hoặc chế độ bằng tay Nếu trường hợp, bộ chỉ thị bắt đầu ánh sáng màu vàng (nhưng không phải ánh sáng màu đỏ) của một giai đoạn bảo vệ thì ở chế độ bằng tay Ánh sáng màu vàng sáng khi

mà giai đoạn bảo vệ bắt đầu và chuyển sang màu đỏ khi ở giai đoạn hoạt động Khi giai đoạn bảo vệ trở lại bình thường bộ chỉ thị cho thấy ánh sáng vàng vẫn sáng Thiết lập bộ chỉ thị bằng tay thì thiết lập bởi nút RESET hoặc điều khiển bởi V101 hoặc V102 thông qua giao diện nối tiếp Chức năng của module relay thì không bị ảnh hưởng bởi một chỉ số hoạt động chưa thiết lập (nhóm công tắc GS3)

Tự giám sát IRF báo chỉ số cho thấy rằng hệ thống tự giám sát phát hiện sự cố lâu dài Bộ chỉ thị sáng lên với ánh sáng màu đỏ ngay sau khi sự cố bên trong được phát hiện Đồng thời tín hiệu điều khiển được đưa đến ngõ ra relay của hệ thống tự giám sát Ngoài ra, hầu hết các trường hợp sự cố, một mã lỗi chỉ ra loại sự cố xuất hiện trên màng hình hiển thị của module relay Mã sự cố thì được ghi lại để xử lý các sự cố tiếp theo và hoạt động sửa chữa

4.6 CÀI ĐẶT

Các giá trị cài đặt được thể hiện bởi ba chữ số màu xanh lá cây ngoài cùng bên phải của màn hình Các chỉ thị led bên dưới cho thấy nút cài đặt Khi sáng, giá trị cài đặt hiện tại sẽ được biểu diễn trên màn hình

Hơn nữa, việc kiểm tra của việc lựa chọn nhóm công tắc SG1 thì được thể hiện trên màn hình khi led chỉ thị dưới nhóm công tắc sáng Bằng cách này việc lựa chọn các hoạt động thích hợp của bộ chuyển mạch có thể được kiểm tra

Ngoài chức năng yêu cầu ứng dụng quy định của relay bằng phương pháp lựa chọn nhóm chuyển mạch của thiết bị chuyển đổi SG1 được đặt trên bảng điều khiển phía trước của module Các số của thiết bị chuyển mạch, 1…8 cũng như vị trí chuyển đổi 0 và 1 được đánh dấu trên bảng điều khiển

Iφ>/In Dòng điện bắt đầu của giai đoạn I > , thể hiện như một phần dòng điện định

mức của năng lượng ngõ vào relay Phạm vi thiết lập 1…10% x In

t> [s] Thời gian hoạt động của giai đoạn I >, thể hiện trong vài giây Phạm vi

thiết lập 0,1…1,0 s khi SG1/5 = 0, và 1,0…10 s khi SG1/5 = 1

I >/In Dòng điện bắt đầu của giai đoạn I >>, thể hiện như một phần của dòng điện

định mức của năng lượng ngõ vào relay Phạm vi thiết lập là 5…40% x Inkhi SG1/6 = 0, và 1…8% x In khi SG1/6 = 1.Ngoài ra, các thiết lập, vô hạn (hiển thị như -) có thể được lựa chọn, có nghĩa là giai đoạn I >> đã được thiết lập chức năng ngõ ra Nếu giai đoạn thiết lập cao I >> hoạt động theo hướng ngược lại (SG1/1 = 1), giá trị thiết lập là âm và các chữ số tận cùng bên trái trên màn hình cho thấy một dấu trừ màu đỏ

t>>

[s]

Thời gian hoạt động của giai đoạn I >>, thể hiện trong vài giây Phạm vi thiết lập 0,1…1,0 s