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

Bảo vệ quá dòng có thời gian 4 cấp hai cấp thời gian cho mối dòng điện pha và dòng điện chạm đất được bổ sung bởi các chức năng như tự động đóng lại 1 lần và nhièu lần đối với các đường

- -

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

Chương 1 Giới thiệu

1.1 ứng dụng

Rơle 7SJ512 được sử dụng như là bảo vệ quá dòng thời gian độc lập hoặc bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc cho các đường dây trên không, cáp, máy biến áp và động cơ ở lưới phân phối cao thế mạch hình tia hoặc các mạch vòng mở Nó cũng có thể

được sử dụng như là bảo vệ dự phòng cho các thiết bị so lệch đường dây, máy biến áp, thanh cái, máy phát, động cơ Chế dộ nối đất của điểm trung tính không ảnh hưởng đến

sự làm việc của bảo vệ

Sử dụng cho đường dây được cấp nguồn từ hai phía, các đường dây vòng cũng như các các đường dây song song hoặc máy biến áp được cấp nguồn từ một phía Model này dược kết hợp chức năng xác định hướng 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) được bổ sung bởi các chức năng như tự động đóng lại 1 lần và nhièu lần (đối với các đường dây trên không), bảo vệ chạm đất có độ nhạy cao (đối với

hệ thống cách điện hoặc hệ thống bù cũng như đối với sự cố chạm đất qua tổng trở lớn ở

hệ thống nối đất trực tiếp), ổn định xung (cho các đường 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 hư hỏng máy cắt Với mọi sự cố trên lưới, độ lớncủa giá trị tức thời được ghi lại trong chu kỳ tối da là 5 giây

1.2 Các đặc trưng kỹ thuật

- Hệ thống xử lý với bộ vi xử lý 16 bit mạnh

- Xử lý số liệu đo được hoàn toàn ở dạng số từ khâu tiếp nhận và số hoá các giá trị đo

được 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 lường, điều khiển và cấp nguồn của hệ thống, với các bộ biến đổi đầu vào analog (tương 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 được

-Tính toán liên các giá trị đo trong vận hành và chỉ thị ở mặt trước của Rơ le

- Chỉnh định và vận hành đơn giản, sử dụng bảng vận hành mặt trước hoặc máy tính cá nhân có phần mềm với modul hướng dẫn

- Có thể lựa chọn tới 4 mức đặt khác nhau của các tham số chức năng

- Lưu trữ các số liệu sự cố, lưu trữ các giá trị tức thời cho ghi sự cố, ghi nhật ký dòng điện cắt

- Liên lạc với các thiết bị lưu trữ và điều khiển trung tâm thông qua các giao diện vận hành với cáp quang

- Giám sát liên tục các giá trị đo được cũng như giám sát phần cứng, phần mềm của hợp

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

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

Đỉnh tới đỉnh ≤ 6% ở các giới hạn điện áp có thể chấp nhận

Mức tiêu thụ công suất

Thời gian bù khi ngắn mạch ≥ 50 ms ở Un ≥ 110 V

hoặc h−ng hỏng điện áp nguồn

Số tiếp điểm trên rơle 1 CO hoặc 1 NO

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 Tương tự V24/V28 tới CCITI

Tốc độ truyền Như 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

Thí nghiệm điện áp xung 5 kV, sóng 1,2/50às, năng lượng 0,5J, 3 lần

(thí nghiệm mẫu) sóng âm và 3 lần sóng dương trong t = 5

Các thí nghiệm nhiễu loạn (được 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 trường điện từ

- Thí nghiệm trường 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

2.3 Bảo vệ quá dòng thời gian độc lập

Thời gian duy trì

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

Giá trị khởi động I>, I>>, IE., IE>> 3% mức 0

Các dao động ảnh hưởng

Điện áp nguồn trong dải

0,8 ≤ UN/UHN ≤ 1,15 ≤ 1%

Nhiệt độ trong dải

0oC ≤ nhiệt độ môi trường ≤ 40oC ≤ 0,5%/10K

2.4 Bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc

Số nhân thời gian cho IP,IEP TP 0,05 - 10,00 (bước 0,01)

Thời gian duy trì cho IE>>, I>> T 0,00 s - 60,00 s (bước 0,01)

Đặc tính thời gian cắt

- Phụ thuộc bình thường IEC 255 - 3 loại A

P P

T I

I

T

1)/(

14.002

0 ư

=

- Phụ thuộc lớn IEC 255 - 3 loại B

P P

T I

I

T

1 ) / (

5 , 13

1 ư

=

- Phụ thuộc lớn IEC 255 - 3 loại C

P P

T I

I

T

1)/(

T I

I

T

1)/(

- 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 hưởng

- Điện áp nguồn trong dải

0,8 ≤ UH/UHN ≤ 1,15 ≤ 1%

- Nhiệt độ trong dải

0oC ≤ nhiệt độ môi trường ≤ 40oC ≤ 0,5%/10K

- Tần số trong dải

Hình 2.4 Các đặc tính thời gian cắt của bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc

2.5 Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ

Các dải đặt / các bước chỉnh định

Hệ số theo IEC 255 - 8 0,01 - 4,00 (bước 0,01)

Hằng số thời gian τ 1,00 - 999,9 phút (bước 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 (bước 0,01)

Đặc tính thời gian cắt

1)/(

)/()/(

kI I

kI I kI

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 thời gian cắt ± 10%, ±2 giây

Các dao động ảnh hưởng, 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 trường ≤ 40oC ≤ 0,5% / 10K

- Tần số trong dải

0,95 ≤ f/fN ≤ 1,05 ≤ 1%

H×nh 2.5.1 H×nh 2.5.2

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 (bước 1 V)

Thời gian đo ≈ 60 ms

Độ trễ khởi động TE/F 0.04 s đến 300.00 s (bước 0.01 s)

Độ trễ cắt bổ sung TUe TRIP 0.10 s đến 320.00 s (bước 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 (bước 1 V)

U> (pha không sự cố) 10 v đến 100 V (bước 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 (bước 0.001 A) Thời gian trễ TIEE>> 0.00 s đến 320 s (bước 0.01 s)

Các đặc tính (thời gian phụ thuộc)

Phụ thuộc bình thường

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

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 (bước 0.01 s)

Thời gian chết lần thứ nhất DAR 0.01 s đến 320.00 s (bước 0.01 s)

Thời gian chết các lần sau 0.01 s đến 320.00 s (bước 0.01 s)

Thời gian phục hồi 0.50 s đến 320.00 s (bước 0.01 s)

Thời gian phục hồi sau khi đóng bằng tay 0.50 s đến 320.00 s (bước 0.01 s)

Thời gian thực hiện lệnh RECLOSE 0.01 s đến 32.00 s (bước 0.01 s)

2.8 Bảo vệ từ chối máy cắt

Các dải đặt / các bước chỉnh định

Trị số khởi động của cấp dòng điện I/IN 0,10 - 4,00 (bước 0,01)

Cấp thời gian TBF 0,06 s - 60 s (bước 0,01)

Thời gian

- Với khởi động trong trong thời gian khởi động quá dòng

- Kiểm tra độ tin cậy các giá trị đo được

Đồng hồ thời gian thực Loại DS 138 -32 K

Sai lệch thời gian tối đa 0,01%

- Lưu trữ số liệu cho sự ghi sự cố

Chu kỳ lưu 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

Chương 3 Chế độ làm việc

3.1 Sự làm việc của hợp bộ

Bảo vệ quá dòng có thời gian kiểu số loại 7SJ512 được 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 được đến các tín hiệu cắt cho các máy cắt

Hình 3.1 Giới thiệu kết cấu chính của hợp bộ

Các bộ biến đổi của phần đầu vào các giá trị đo được 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 được tạo thành từ các biến áp đầu vào, các

bộ lọc được trang bị để giảm tín hiệu nhiễu Các bộ lọc được tối ưu hoá với chiều rộng dải tần và tốc độ xử lý để thích hợp với việc xử lý các giá trị đo được Các giá trị tương tự

đã được chỉnh hợp khi đó được chuyển tải tới phần đầu vào tương tự AE

Các đầu vào tương tự AE bao gồm các bộ khuếch đại đầu vào, các phần tử mẫu cho từng đầu vào các bộ biến đổi tưng 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 lượng đo

- Tính toán liên tục các giá trị phù hợp với việc phát hiện sự cố

- Xác định hướng 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

- Lưu giữ các đại lượng 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 được chuyển qua các phần tử đầu vào đầu ra Từ đấy vi xử lý nhận được 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 như các hiển thị tín hiệu (LED) và hiển thị số cho ở mặt trước 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 như các giá trị đặt, thông số của nhà máy được 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 trước bằng các phương tiện như 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 được truyền tới bộ đánh giá trung tâm Trong vận hành n=bình thường, các

số liệu cũng có thể được truyền (vi dụ dòng điện đo được ở điểm lắp đặt) Liên lạc qua giao diện này còn có thể thực hiện bằng cáp quang (nếu được 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 tưng tự yêu cầu I 15V, trong khi bộ vi xử lý

được cấp nguồn thường xuyên + 5V Các hưng hỏng quá độ tới 50 ms có thể được 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 như 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 được cho trong phần số liệu kỹ thuật

Các đặc tính thời gian quá dòng đã lựa chọn có thể được 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 được đấu tắt cho điều kiện này

3.2.1 Tạo các đại lượng đo

Các dòng điện đo được cung cấp tới rơle thông qua các bọ biến đổi đầu vào cho từng pha Các đầu vào được 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 được tạo ra bên ngoài rơle hoặc các thiết bị bảo vệ và giám sát khác có thể được đấu trong các mạch của máy biến dòng Đối với đầu vào dòng điện đất hoặc dòng điện dư của các dòng điện pha

được sử dụng hoặc tổng riêng của máy biến dòng có thể được đấu tới

Bên kia phía thứ cấp của rơle các máy biến áp đầu vào được kết thúc bằng các

đện trở sun, chuyển dòng điện thành điện áp tỷ lệ Các điện áp này được chuyển sang giá trị số nhờ các bộ biến đổi tương tự - số

3.2.2 Bảo vệ quá dòng thời gian độc lập

Từng dòng điện pha được so sánh với giá trị giới hạn được đặt chung cho dòng

điện ba pha Sự khởi động được chỉ thị cho từng pha Đồng hồ các pha đó chỉ thị bắt đầu

tính thời gian Sau khi thời gian trôi qua tín hiệu cắt được đưa ra Bảo vệ có hai cấp, cấp I> được duy trì với T-I> , cấp đặt cao I>> được duy trì với T-I>>

Dòng điện Io (đất) được xử lý riêng và so sánh với các cấp quá dòng riêng IE> và

IE>> Việc khởi động sẽ được chỉ thị sau khi thời gian duy trì liên qua trôi qua T-IE> hoặc T-IE>> xung lệnh cắt được đưa ra

Các giá trị khởi động của từng cấp I> (các pha) IE> (đất), I>> (các pha), IE>> (đất) cũng như thời gian duy trì tương ứng được chỉnh định riêng

Sơ đồ logic của bảo vệ quá dòng thời gian độc lập được trình bày trong hình 3.2.2

3.2.3 Bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc

Từng dòng điện pha được so sánh với giá trị giới hạn, được đặt chung cho cả ba pha Việc khởi động được chỉ thị cho từng pha Tiếp sau sự khởi động của cấp thời gian phụ thuộc, thời gian duy trì cắt được 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 được đưa ra

Đối với dòng điện Io (đất), đặc tính khác có thể được lựa chọn Khi cấp quá dòng mức cao I>> (các pha), hoặc IE>> (đất) khởi động Thời gian liên quan bắt đầu được 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 được đưa ra

Các giá trị khởi động của từng cấp IP (các pha), IEP (đất), I>> (các pha) và IE>> (đất) cùng như thời gian duy trì liên quan có thể được chỉnh định riêng biệt

Sơ đồ lôgic của bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc được 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

Hình 3.2.2 Sơ đồ lôgíc của bảo vệ quá dòng thời gian độc lập

Hình 3.2.3 Sơ đồ lôgíc của bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc

3.2.4 Bảo vệ cắt nhanh thanh cái sử dụng sơ đồ liên hệ ngược

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 “thường mở” hoặc chế độ “thường đóng” Qua đó bảo vệ quá dòng có thời gian có thể được sử dụng như là bảo vệ cắt nhanh thanh cái trong sơ đồ lưới hình sao hoặc mạch vòng mở nhờ sử dụng nguyên lý liên động ngược Bảo vệ này được sử dụng trong các hệ thống cao áp, các lưới điện tự dùng của nhà máy điện

Trong các trường hợp máy biến áp được cấp nguồn từ phía cao thế vào thanh cái

có nhiều lộ ra ( xem hình 3.2.4)

“Liên động ngược” 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 dưới (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 như là các cấp dự phòng có duy trì thời gian

Hình 3.2.4

3.3 Bảo vệ quá dòng có thời gian có hướng (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 hướng Nó được dùng trong hệ thống yêu cầu biết hướng điện năng chạy đến điểm sự cố hay như một tiêu chuẩn cao hơn, ngoài tiêu chuẩn quá dòng để đạt được độ nhạy Ví dụ như hai đường 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 hướng (ở B) Do

đó, một sơ đồ quá dòng có hướng được đặt ở những điểm chỉ thị bằng hướng mũi tên trong hình 3.3.1.1 Nó được ghi nhận rằng hướng “phía trước” của Rơ le có hướng là hướng tới đối tượng được bảo vệ Trong điều kiện bình thường có thể hướng của bảo vệ không đúng với hướng của phụ tải đang chạy có thể nhìn thấy ở hình vẽ

ở mạng được cung cấp bởi cả hai phía hay mạng mạch vòng hở bảo vệ quá dòng phải có thêm tiêu chuẩn có hướng 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 được 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 hướng cho từng các dòng điện pha và dòng điện chạm đất Cấp bảo vệ quá dòng (không hướng) mô tả ở phần 2 có thể được dùng thêm (xếp chồng lên) làm bảo vệ dự phòng hay cấp không hướng riêng rẽ có thể được dùng cùng với cấp quá dòng có thời gian có hướng (có nghĩa

là cấp dòng điện pha I>> và/ hay cấp dòng điện chạm đất IE>>)

Bảo vệ quá dòng có thời gian có hướng có thể được dùng như có hướng hay không hướng 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

Hình III.3.1.2

3.3.2 Xác định hướng

Hướng của dòng điện chạy được xác định bởi 4 phần tử đo lường độc lập, lôgíc, một kiểu cho dòng điện pha, một kiểu cho dòng điện chạm đất Các phần tử đo lường pha dùng dòng điện có tên và điện áp có thực Điều đó đảm bảo việc xác định hướng

được đúng và tin cậy ngay cả khi điện áp sự cố bị biến mất (sự cố hoàn toàn) Điện áp lưu trữ được dùng trong trường hợp sự cố 3 pha hoàn toàn, lúc đó các điện áp đo lường không phân biệt được chính xác hướng Sau thời gian lưu trữ (khoảng 2 chu kỳ) hướng

được xác định đúng mặc dù điện áp đo lường không có hiệu quả và Rơ le được tác động

Phần tử đo lường chạm đất bằng thành phần thứ tự không: IE= 3Io và UE=√3Uo

Điều đó nó có độ nhạy cao trong trường hợp chạm đất ngay cả khi một phần tử đo lường pha xác định không tác động

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

Một ngắn mạch giữa hai pha được xử lý bằng hai phần tử đo lường pha, tên của chúng được liên quan tới hai pha tác động đến Một sự cố chạm đất được xử lý bởi phần

tử đo lường 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 lường pha đúng phải

ở điện áp ngắn mạch (hình 33.2) Điều đó để đảm bảo cho tính toán véc tơ hướng

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

Bảng 3.3.2 chỉ sự phân bố đại lượng đo lường về hướng đối với các loại sự cố khác nhau

Đường hướng về lý thuyết chỉ ở hình vẽ 3.3.2.1 Trong mặt phẳng phức R-X (đường cố định a) Trong thực tế vị trí của đặc tính hướng phụ thuộc vào tổng trở nguồn cũng như dòng điện phụ tải chạy tức thời trên đường dây trước sự cố

Vì điện áp không sự cố bị ảnh hưởng bởi đại lượng điện áp sự cố – sự cố 2 pha (tham khảo hình vẽ 3.3.2b) đặctính hướng thực tế có thể khác so với đặc tuyến lý thuyết Thí dụ khi sự cố 2 pha L2 – L3 xuất hiện, đặc tính hướng của phần tử đo lường thứ 2 bị chuyển dịch về phía dương (đường gạch b ở hình 3.3.2.1), trong khi đường đặc tính hướng của phần tử đo lường thứ 3 bị dịch chuyển về phía âm (đường 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

Hình 3.32.1

Hình 3.3.3.2 Sơ đồ Lôgíc của bảo vệ quá dòng có thời gian có hướng

3.4 Bảo vệ chạm đất có độ nhạy cao

Bảo vệ chạm đất có độ nhạy cao được 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 hướng 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 được

Nó cần có một thời gian để thông báo kết quả cũng như 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 như 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 được tính toán từ tổng

điện áp pha - đất

Trong trường hợp sau điện áp dịch chuyển chỉ có thể được phát hiện khi Rơ le

được nối tới biến điệnn áp pha - đất, điểm nối sao phải nối đất Nếu Rơ le được nối tới

điện áp pha – pha, thì sự phát hiện chạm đất không thực hiện được do điện áp dịch chuyển không được tính toán Trong cấu hình, Rơ le được 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 hướng UE là điện áp của cuộn tam giác hở của biến điện áp VT được

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 được 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 tượng thứ nhất của Rơ le

được xác định chọn lọc pha sự cố chạm đất (nếu có thể) Để đạt mục đích đó, các điện

áp pha - đất riêng rẽ được đo, pha bị ảnh hưởng (pha chạm đất) là pha mà điện áp thấp hơn ngưỡng đặt Uph <, khi mà hai điện áp khác tức thời vượt quá ngưỡng đặt cực đại Uph>

Rơ le tác động bằng điện áp dịch chuyển được dùng cho lệnh đi cắt có thời gian Lưu ý rằng tổng thời gian lệnh cắt bao gồm thời gian đo lường 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

Hình 3.4.1

3.4.2 Cấp dòng điện chạm đất độ nhạy cao

Cường độ dòng điện chạm đất quyết định sự tác động của cấp dòng điện chạm

đát độ nhạy cao Chúng đựoc dùng trong trường hợp khi mà cường độ dòng điện chạm

đất là tiêu chuẩn chính của sự cố chạm đất, được dùng phù hợp với hệ thống cách điện

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 được

Trong trường hợp sự cố chạm đất của máy điện nhưng 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 được đặt, mỗi cấp có thể tác động theo có hướng hay không có hướng

Cấp trị số cao được 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 thường được dùng như 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 hướng được tạo thành bởi các thành phần thứ tự không: IE= -3Io và

UE=√3Uo như 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

3.4.3 Xác định hướng của độ nhạy cao:

Việc xác định hướng của sự cố chạm đất độ nhạy cao không phải xử lý theo cường độ dòng điện chạm đất mà là thành phần ở góc phải tới mức đặt hướng trục đối xứng

Điều kiện đầu tiên để xác định hướng của sự cố là điện áp thứ tự không vượt quá trị số đặt của cấp điện áp

Hình vẽ 3.4.3.1 đưa ra một thí dụ trong đồ thị góc pha phức mà trong đó UE tạo thành trục thực Trong thí dụ đó thành phần dòng điện tác dụng IEa của dòng điện chạm đất IE

có liên quan đến điện áp chuyển dịch UE, nó được quyết định và được so sánh với trị số

đặt ngưỡng IEE.DIREC trong thí dụ này nó có giá trị trong hệ thống dập hồ quang để xác

định hướng sự cố chạm đất, trong đó giá trị IE cos ϕ là yếu tố quyết định Trong hệ thống trục đối xứng nó được hiển thị bằng trục IEa

Trong trục đối xứng nó bị lệch 1 góc ±45o (mức đặt)

Thí dụ để đạt độ nhạy cực đại trong hệ thống nối đất, dòng điện điện cảm lệch 1 góc chuyển dịch – 45o (điện cảm), hoặc để đạt độ nhạy cực đại dùng trong máy điện nối trực tiếp với mạng cách điện dòng điện điện dung lệch 1 góc +45o (điện dung) hoặc góc lệch

là 90o để phát hiện sự cố chạm đất ở hệ thống cách điện

Hướng sự cố chạm đất và cường độ dòng điện trong hướng đó được xác định bằng cách tính chính xác công suất tác dụng và phản kháng như sau:

Kết quả sự xác định hướng phụ thuộc vào dấu của công suất tác dụng và phản kháng

Từ thành phần tác dụng và phản kháng của dòng điện, không phải công suất, xác định

sự tác động của hướng sự cố chạm đất, các thành phần dòng điện này được tính toán từ thành phần công suất Để xác định hướng của sự cố chạm đất thành phần tác dụng và phản kháng của dòng điện chạm đất cuãng như hướng của công suất tác dụng và phản kháng được tính toán