Bài báo trình bày cách tính ch ọn số vòng dây c ủa biến dòng phụ trung gian và thông số chỉnh định của rơle 7SS601, đồng thời ứng d ụng rơle này để bảo vệ hệ thống thanh góp cho trạm [r]
Trang 1ỨNG DỤNG RƠLE SO LỆCH TRỞ KHÁNG THẤP 7SS601 ĐỂ BẢO VỆ
AN APPLICATION OF LOW 7SS601 IMPEDANCE TO THE BUSBAR DIFFERENTIAL PROTECTION IN THE POWER SYSTEM
Lê Kim Hùng
Đại học Đà Nẵng
V ũ Phan Huấn
Trung tâm thí nghi ệm điện 3
TÓM T ẮT
Thanh góp là ph ần tử quan trọng trong hệ thống điện, bởi đây chính là đầu mối liên hệ
c ủa nhiều phần tử khác nhau trong hệ thống, nên khi xảy ra ngắn mạch trên thanh góp nếu không được rơle bảo vệ so lệch thanh góp loại trừ một cách nhanh chóng và tin cậy thì có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng và làm tan rã hệ thống Bài báo trình bày cách tính chọn số vòng dây của biến dòng phụ trung gian và thông số chỉnh định của rơle 7SS601, đồng thời ứng
d ụng rơle này để bảo vệ hệ thống thanh góp cho trạm biến áp 110kV Điện Nam – Điện Ngọc
ABSTRACT
A busbar is a very important component in a power distribution network It forms an electrical ‘node’ where many circuits come together, feeding in and sending out power Faults
on the busbar do not pose risks of equipment damage and fall to a power system if some form
of busbar differential protection is used for quickly detecting and clearing of a fault on the system This paper presents some general procedures on the calculation and selection of how
to set the wiring number of auxiliary circuit transformer, a basic setting criteria for the low 7SS601 impedance busbar differential protection In addition, we also suggest an application of this impedance to Dien Nam - Dien Ngoc 110kV Power Substation
1 Đặt vấn đề
Để bảo vệ thanh góp chống các dạng ngắn mạch người ta dùng bảo vệ so lệch, trong đó loại rơ le so lệch 7SS610 được sử dụng phổ biến để bảo vệ thanh góp tại các
trạm biến áp Tuy nhiên, khi thực hiện bảo vệ so lệch thanh góp có thể do các sai số
biến dòng (CT), tỷ số biến CT khác nhau nên khi đưa dòng nhị thứ CT vào cổng dòng
của rơle 7SS601 thì có thể gây ra tác động nhầm trong điều kiện làm việc bình thường
Vì thế, ta cần phải cài đặt giá trị chỉnh định rơle và tính chọn cách đấu dây biến dòng trung gian hợp lý trước khi đưa vào rơle [1], [3]
2 B ảo vệ so lệch thanh góp tổng trở thấp
Bảo vệ so lệch làm việc dựa trên định luật Kirchhoff 1 Nếu xem các CT hoàn toàn giống nhau thì ở chế độ ngắn mạch ngoài hoặc chế độ vận hành bình thường, tổng
Trang 2dòng điện so lệch (dòng không cân bằng) đi vào rơle so lệch phải gần bằng 0 Khi phát
hiện có sự cố trong vùng đối tượng bảo vệ, rơle cho đi cắt MC với thời gian rất bé, khoảng (10 ÷ 20) ms Công thức tính dòng so lệch và dòng hãm đối với rơle họ 7SS601 như sau [4]:
Dòng so lệch: IDiff = |I1 + I2+… In Dòng hãm: I
| Bias = |I1| + |I2 |+ ….|In
Sơ đồ minh họa hệ thống hai thanh góp (TG) sử dụng rơle 7SS601 cho trên hình
1 gồm có 2 ngăn lộ 131,132 (có tỷ số biến CT 400/1A), 2 ngăn lộ 171,172 (có tỷ số biến
CT 1000/1A) và mạch TG 100 (có tỷ số biến CT 600/1A) sử dụng biến dòng phụ 4AM5120-3DA (có dòng sơ cấp định mức 1A) Dòng thứ cấp 100mA của các biến dòng phụ được đưa vào cổng dòng so lệch rơle F87B1 của thanh góp 1, F87B2 của thanh góp 2 và khối dòng hãm 7TM7 0 Khối dòng hãm có tác dụng tạo dòng hãm đưa vào cổng dòng hãm của rơle F87B1 và F87B2 Rơle trung gian 7TR71 có tác dụng chuyển đổi mạch dòng cấp cho F87B1 và F87B2 khi MC 100 đóng hoặc cắt
|
Hình 1: S ơ đồ bảo vệ so lệch thanh góp dùng rơle 7SS601
Khi có sự cố trên một thanh góp của hệ thống, theo yêu cầu chọn lọc, bảo vệ rơle phải cắt tất cả các máy cắt nối tới thanh góp đó [1],[3]
- Trong trường hợp MC 100 mở thì cả hai TG 1 và TG 2 làm việc độc lập Nếu có
sự cố tại N1 trên TG 1 (hoặc tại N2 trên TG 2), thì F87B1 cắt MC 171, MC 131
Trang 3hợp có sự cố tại N3 nằm giữa MC 100 và CT của MC 100 thì thanh góp 1 sẽ coi
đó là sự cố trong vùng bảo vệ và F87B1 cắt MC 171, MC 131
- Trong trường hợp MC 100 đóng thì khi có sự cố tại N1 trên TG 1 (hoặc tại N2 trên TG 2) thì F87B1 cắt MC 171, MC 131 nối đến thanh góp 1 (hoặc F87B2 cắt
MC 172, MC 132 nối đến TG 2) và MC 100 Còn trong trường hợp xẩy ra sự tại N3 nằm giữa MC 100 và CT của MC 100 thì MC 171, MC 131, MC 172, MC
132 và MC 100 cắt ra
3 Bi ến dòng phụ và tỷ số CT lệch nhau
Để giảm ảnh hưởng của dòng không cân bằng, nhằm nâng cao độ nhạy cho bảo
vệ, bảo vệ so lệch thanh góp có dùng biến dòng phụ để tạo ra dòng tổng đưa vào rơ le Giá trị này phụ thuộc vào tỷ số vòng dây giữa các cuộn Theo đề nghị của nhà chế tạo,
để đảm bảo độ nhạy cả khi có sự cố chạm đất, sự cố 2 và 3 pha (xem hình 2) nên chọn
số vòng theo quan hệ [2]: Wp1 : Wp2 : Wp3 = 2:1:3 hoặc tỷ số dòng điện nhất thứ của
biến dòng phụ là IL1:IL2:IL3 = 5:3:4 Dòng điện đầu ra của biến dòng phụ tính theo công
thức [3]:
3 2
1 L L L
0 3 1
S
P P P
W
W W i
120 3
2 j
S
P P
W
W i
240 3 2
S
P P P
W
W W i
Trong đó:
- WS
- W
= 500 – Cuộn dây nhị thứ của
CT phụ
P1, WP2, WP3
- i
– Cuộn dây nhất
thứ của CT phụ
S
- i
– Dòng nhị thứ của CT phụ
P
Ví d ụ: hệ thống thanh góp trên hình 1 gồm
05 ngăn lộ có tỷ số biến 400/1, 600/1 và 1000/1 Nếu không chọn cách đấu nối hợp lý
của biến dòng phụ thì dòng so lệch đi vào rơle sẽ lớn, có thể làm rơle tác động nhầm trong điều kiện làm việc bình thường hoặc khi có ngắn mạch ngoài Cho nên, ta phải
dựa vào tài liệu kỹ thuật của rơle bảo vệ so lệch trở kháng thấp 7SS601 và biến dòng trung gian loại 4MA5120 -3DA để tính toán chọn cách đấu nối phù hợp theo trình tự sau:
– Dòng nhị thứ định mức của CT chính
Hình 2: Sơ đồ đấu nối của biến dòng phụ, đồ thị véc tơ của biến dòng chính và biến dòng phụ.
Trang 4Bước 1:
Chọn ước số chung nhỏ nhất của các tỷ số biến CT có kết quả nhỏ hơn 10 Lấy
kết quả phép chia đó làm chỉ dẫn đấu nối cho CT trung gian Tra theo chỉ dẫn chọn tỷ số
biến trung gian loại 4MA5120-3DA trong tài liệu [3] cho kết quả dưới đây:
T ỷ số biến CT Ước số chung nhỏ nhất WP1 - WP2 - W P3 Pha Đấu nối Dây c ầu
B-E
B-E; F-J L-N
B-E; F-G
Bước 2:
Trường hợp CT 400/1: Thế các giá trị iP =1, WP1 = 24, WP2 = 12,WP3 =36 và
WS
0 0
0 3 1
500
60
j S
P P P
W
W W i
=500 vào công thức (1),(2), (3)
120 120
120 3
500
36
j S
P P
W
W i
240 240
240 3
2
500
48
j S
P P P
W
W W i
30 3
2 1 ) 400 ( L L L 0,0415 j
Tiếp tục tính cho trường hợp CT 600/1 và CT 1000/1 đem lại kết quả trên hình 3
Hình 3: Kết quả tính chọn cách đấu nối CT phụ
Trang 54 Ứng dụng rơle 7SS601 cho bảo vệ thanh góp tại TBA 110KV Điện Nam – Điện
Ng ọc
Tương tự các bước tính toán trên ta áp dụng vào thanh góp 110kV gồm 04 ngăn
lộ có tỷ số biến 300/1 và 02 ngăn lộ có tủ số biến 400/1 tại TBA 110kV Điện Nam – Điện Ngọc (xem hình 4)
C B A
4AM5120-3DA
XT E05, E06, E07, MBA T1
CT - 5P20 300/1A
*
*
O
M 54 H
G 18
K 36
1A
XT E02, MBA T2
4AM5120-3DA X
500
CT - 5P20 400/1A
*
*
O
H 72 K J M
24 48
0,75A A
X 500
Y
Hình 4 : Sơ đồ đấu nối CT thanh góp 110kV TBA Điện Nam - Điện Ngọc
Bước 1: Chọn chỉ dẫn đấu nối cho CT trung gian
Tỷ số biến CT Ước số chung
nh ỏ nhất WP1 - WP2 - W P3 Pha Đấu nối Dây cầu
B-E; F-J L-N
B-E; F-L G-N
Bước 2: Kiểm tra dòng nhị thứ vào cổng dòng rơle
0 0
500
54 36
120 120
500
54
240 240
500
54 18
30 3
2 1 ) 300 ( L L L 0,0625 j
0 0
500
72 48 75 ,
120 120
500
72 75 ,
240 240
500
72 24 75 ,
30 3
2 1 ) 00 ( L L L 0,0625 j
Trang 6Qua kết quả tính toán trên, ta thấy 30
) 400 ( ) 300 ( S 0,0625 j
dòng so lệch vào cho rơ le 7SS601 tron g điều kiện bình thường hoặc có ngắn mạch ngoài Với các thông số đã tính toán,sau khi đưa vào vận hành cho đến nay rơle làm
việc ổn định và tin cậy
5 Thông s ố chỉnh định rơle
Theo tài liệu [3], [4] ta các thông số chỉnh định rơle 7SS601 gồm:
- Dòng khởi động của bảo vệ chọn theo 2 điều kiện:
Điều kiện 1: theo dòng phụ tải cực đại (I ptMAX ) khi đứt mạch thứ cấp CT
ptMAX
Điều kiện 2: theo dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất (I scMIN )
scMIN
i > ≥0,5
Trong hai điều kiện trên, điều kiện nào cho dòng điện khởi động khởi động lớn hơn thì chọn làm dòng khởi động tính
toán
- Độ dốc hãm k = 0,25 ÷ 0,8 giúp rơle loại trừ các sai số
CT, sai số đo lường và chống
lại các sự cố từ bên ngoài
- Ngưỡng dòng giám sát mạch
nhị thứ CT IdCTs
6 Kết luận
> dùng để
loại trừ khả năng đứt mạch
nhị thứ CT làm dòng so lệch
xuất hiện Nếu mạch nhị thứ
CT bị đứt, bảo vệ so lệch bị khóa và đưa tín hiệu cảnh báo
Với mục đích ứng dụng rơle kỹ thuật số 7SS601 để bảo vệ so lệch thanh góp, ta
cần bắt đầu từ việc tìm hiểu cách cài đặt rơle, nghiên cứu và phân tích những tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất, bản vẽ thiết kế và cuối cùng là thử nghiệm và hiệu chỉnh Bài báo đã trình bày nguyên lý làm việc của hệ thống bảo vệ so lệch thanh góp cách tính toán các thông số của rơle so lệch 7SS601, chọn cách đấu nối số vòng dây CT phụ Điều này giúp cho cán bộ thí nghiệm, cán bộ điều độ và cán bộ thiết kế tiếp cận rơle kỹ thuật
số bảo vệ thanh góp dễ dàng và đảm bảo tin cậy
TÀI LI ỆU THAM KHẢO
[1] PGS.TS Lê Kim Hùng, Bảo vệ các ph ần tử chính trong hệ thống điện, NXB Đà
Nẵng, 2004
Hình 5 Đặc tính so lệch rơle 7SS601
Trang 7[2] VS.GS Trần Đình Long, Bảo vệ các Hệ thống điện, NXB Khoa học và kỹ thuật Hà
Nội, 2000
[3] SIEMENS, Application For Siprotec Protection Relays, 2005
[4] SIEMENS, 7SS600 Different Protection Relays, 2002