Qui trình vận hành, nguyên lý làm việc và truy cập rơ le 7SJ6X(6MB)

Rơle SIPROTEC® 4 7SJ6x còn được trang bị đầy đủ các chức năng cần thiếtcho điều khiển, bảo vệ, giám sát vị trí các máy cắt điện do vậy rơ le có khả năng sửdụng rộng rãi mọi nơi mọi lúc..

QUY TRÌNH VẬN HÀNH RƠ LE BẢO VỆ MÃ HIỆU 7SJ6X

DO HÃNG SIEMENS SẢN XUẤT

RƠ LE BẢO VỆ QUÁ DÒNG 7SJ6X

M C L C Ụ Ụ

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG

1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN:

1.1 Phạm vi ứng dụng:

Rơle SIPROTEC® 4 7SJ6x là thiết bị kỹ thuật số dùng bảo vệ và điều khiển cácthiết bị điện với bộ vi xứ lý mạnh Tất cả các công việc cũng như các phép đo thunhận được và cho đến các lệnh phát ra đều thực hiện bằng phương pháp vi xử lý kỹthuật số

Rơ le SIPROTEC® 4 7SJ6x kỹ thuật số đa chức năng được sử dụng linh hoạttrong nhiều ứng dụng khác nhau Chúng được sử dụng để bảo vệ, điều khiển vàgiám sát các phụ tải phân phối, các đường dây truyền tải điện ở các cấp điện áp cóđiểm trung tính nối đất trực tiếp, nối đất hạn chế hoặc qua cuộn dập hồ quang Rơ le

có thể sử dụng được trong lưới hình tia, vòng hoặc đường dây kép kể cả bảo vệ chođộng cơ không đồng bộ

Rơle SIPROTEC® 4 7SJ6x còn được trang bị đầy đủ các chức năng cần thiếtcho điều khiển, bảo vệ, giám sát (vị trí) các máy cắt điện do vậy rơ le có khả năng sửdụng rộng rãi mọi nơi mọi lúc

Nó cũng có thể dùng như một bảo vệ dự phòng cho các bảo vệ chính như bảo vệ

so lệch hoặc khoảng cách đối với: đường dây, máy biến áp, máy phát, động cơ vàbảo vệ so lệch thanh cái

1.2 Chức năng bảo vệ:

Chức năng bảo vệ quá dòng không hướng (50, 50N, 51, 51N) là cơ sở của rơ le7SJ6x Có 4 phần tử quá dòng thời gian độc lập được trang bị sẵn trong rơ le, 2 choquá dòng pha-pha, 2 cho quá dòng pha đất Các phần tử quá dòng trên có thể đặt tácđộng có thời gian hoặc cắt nhanh không thời gian theo ý đồ người sử dụng Cácphần tử bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian phụ thuộc cũng sẵn có để dùng cho cảhai trường hợp ngắn mạch pha - pha và pha - đất theo các tiêu chuẩn ANSI hoặcIEC tùy theo ý đồ sử dụng

Tuỳ thuộc vào Version được đặt hàng chức năng quá dòng được trang bị thêmchức năng quá dòng có hướng (67/67N) Khi máy cắt hư hỏng, phát hiện chạm đấttrong hệ thống nối đất điện trở cao, hoặc có điện trở Bảo vệ này có thể có hướnghoặc không hướng Rơ le còn có thể được trang bị các chức năng bảo vệ: dòng điệnthứ tự nghịch (46), tự động đóng lại (79), quá tải nhiệt độ (49), quá, kém áp (59/27),quá kém tần số (81), các chức năng bảo vệ cho động cơ Ngoài ra rơ le còn đượctrang bị chức năng ghi sự cố

Khi có sự cố trong hệ thống, độ lớn của các giá trị tức thời được lưu trongkhoảng thời gian lớn nhất là 5 giây (ở 50 Hz) có thể dùng cho việc phân tích sự cố

Thời điểm bắt đầu sự cố được đo và ghi lại bằng thời gian lấy từ đồng hồ thời gianthực bên trong thiết bị Kiểm soát liên tục các giá trị đo cho phép đưa ra các tín hiệu

sự cố trong các mạch dòng của biến dòng dẫn tới sự mất đối xứng của các dòngđiện Kiểm soát liên tục và hợp lý các mạch xử lý các giá trị đo bên trong và kiểmtra các điện áp phục vụ để đảm bảo rằng chúng vẫn nằm trong dung sai cho phépcủa các đặc tính sẵn có của thiết bị

1.3 Các đặc tính :

Hệ thống xử lý dùng bộ vi xử lý 32 bit

Các giá trị đo được xử lý và điều khiển số hoàn toàn từ các phép trích mẫu cácgiá trị đầu vào cho đến các lệnh đầu ra đóng, cắt cho máy cắt hoặc các thiết bị đóngcắt khác

Các mạch xử lý bên trong được cách ly hoàn toàn về điện với hệ thống các mạch

đo lường, điều khiển và nguồn nuôi (bao gồm các transducer tương tự có màn chắn,các modul vào, ra nhị phân và bộ chuyển đổi DC/DC)

Đầy đủ các chức năng thích hợp cho việc bảo vệ cho đường dây khép vòng hoặccụt, thanh cái hay động cơ

Các chức năng điều khiển và bảo vệ mở rộng thêm cũng sẵn sàng khi có yêucầu

Không nhạy cảm đối với các thành phần một chiều, xung và tần số cao thoángqua trong các dòng điện đo được

Liên tục tính toán các giá trị thông số vận hành và đưa ra màn hình phía trước.Các thời gian cho phát hiện sự cố hư hỏng máy cắt

Khả năng thí nghiệm máy cắt làm việc

Thao tác và đặt đơn giản bằng bảng điều khiển tính hợp hoặc nối qua máy tính

Không ngừng giám sát khối lượng lớn các phép đo cũng như liên tục tự giám sát

phần cứng và phần mềm.

1.4 Thông báo và giá trị đo-bản ghi sự kiện và dữ liệu sự cố:

Các thông báo cho biết các thông số về hoạt động của lưới và rơ le 7SJ6x Cácphép đo và giá trị của chúng có thể được hiển thị trên màn hình của rơ le hay quacổng giao tiếp thông tin Các thông báo được lập trình cho các đèn LED tại mặttrước rơ le, qua các rơ le đầu ra, hoặc qua đường giao tiếp thông tin

Các giao tiếp nối tiếp cho phép liên lạc một cách toàn diện với các thiết bị sốđiều khiển và lưu trữ khác Cho việc truyền dữ liệu, một giao thức đã được chuẩnhóa theo tiêu chuẩn DIN 19244 cũng như theo tiêu chuẩn VDEW/ZVEI được sửdụng Do vậy thiết bị có thể được dùng trong mạng lưới các trạm tự động LSA(Localized Substation Automation)

2 CÁC CHỨC NĂNG ĐẦY ĐỦ

2.1 Bảo vệ quá dòng có thời gian:

Có 2 thành phần quá dòng và quá dòng khẩn cấp có đặc tính thời gian độc lập vàthành phần quá dòng điện có đặc tính thời gian phụ thuộc cho cả 2 loại bảo vệ quádòng pha và chạm đất Các cấp bảo vệ quá dòng pha và quá dòng chậm đất phát hiện

sự cố từng pha riêng biệt và các thời gian trễ riêng;

Cấp bảo vệ quá dòng có thời gian phụ thuộc Ip, phát hiện sự cố riêng biệt chotừng pha và thời gian trễ của từng pha được xử lý riêng biệt cho cả quá dòng và quá

dòng chạm đất theo các đặc tính ANSI and IEC hoặc người sử dụng tự xây dựng.

Có thể điều chỉnh giá trị hãm dòng từ hoá khi đóng ngắt máy biến áp, có thể lựachọn cho từng pha riêng biệt hoặc cùng với chức năng khoá chéo

Ngăn chặn khả năng ngược hướng của bảo vệ thanh cái hoặc của bảo vệ đườngdây

Cắt khẩn cấp trong khi đóng bằng tay vào điểm sự cố nếu được lựa chọn (SOTF)

2.2 Bảo vệ quá dòng, quá dòng chạm đất có hướng (67/67N):

Có 3 thành phần bảo vệ quá dòng có hướng cho cả hai dạng ngắn mạch pha-pha

và ngắn mạch pha-đất (67-1, 67-2, 67-TOC, 67N-1, 67N-2 và 67N- TOC) Thànhphần 67 và 67N có thể đặt tác động cắt nhanh hoặc có thời gian theo đặc tính độclập Thành phần 67-TOC và 67NTOC tác động cắt theo đặc tính phụ thuộc Phần tửbảo vệ quá dòng có hướng là độc lập với thành phần bảo vệ quá dòng không hướng.Hướng của sự cố được tính toán cho từng pha và được phát hiện độc lập chotừng pha riêng biệt (sử dụng việc so sánh điện áp pha-pha với dòng điện hiện tại)cho pha-đẩt (sử dụng điện áp thứ tự không)

2.3 Điều chỉnh giá trị tải động lực.

2.4 Phát hiện chạm đất trong luới trung tính cách đất (64, 50Ns, 51Ns,67Ns)

Cơ sở cho việc phán đoán sự cố pha chạm đất trong lưới không nối đất là điện ápdịch chuyển 3U0 được lấy từ cuộn đấu tam giác hở của TU

Có 2 thành phần quá dòng chạm đất khẩn cấp có độ nhạy cao là l và

50Ns-2 với đặc tính thời gian độc lập Giá trị dòng khởi động của 50Ns-l và 50Ns-50Ns-2 là có thể điều chỉnh rất nhạy (nhỏ đến 3mA)

Thành phần quá dòng chạm đất có thời gian có độ nhạy cao 5lNs thay vì thànhphần 50Ns-l nếu lựa chọn Đặc tính dòng điện và thời gian cho 51Ns được xác địnhbởi người sử dụng

Có 2 thành phần phát hiện sự cố chạm đất có độ nhạy cao 67Ns- và 67Ns-2 cóthể đặt không hướng, hướng thuận hoặc hướng ngược và có thể điều chỉnh được đặctính hướng của bảo vệ

2.5 Bảo vệ dòng điện thứ tự nghịch (46)

2.6 Giám sát thời gian khởi động của động cơ (48).

2.7 Bảo vệ quá tải nhiệt độ (49)

2.8 Hạn chế khi khởi động động cơ (66/68)

2.9 Bảo vệ kém áp và quá áp (27/59)

Có 2 thành phần bảo vệ kém áp 27-1 và 27-2 sử dụng điện áp thứ tự thuận, giám

sát bởi dòng điện tải.

2.10 Bảo vệ tần số thấp và cao (F81 O/U)

Cấp có thể điều chỉnh độc lập cho các chức năng bảo vệ tần số cao và tần sốthấp Không nhạy cảm đối với các sóng hài và sự thay đổi các góc pha một cách độtngột

2.11 Bảo vệ khi máy cắt hư hỏng (50BF)

Điều kiện của bảo vệ khi máy cắt hư hỏng được phát hiện bởi dòng điện vẫn tồntại khi lệnh cắt đã được phát ra Bảo vệ được khởi động bằng các chức năng bảo vệbên trong hoặc kết hợp với các bảo vệ bên ngoài thông qua các đầu vào nhị phân

2.12 Chức năng tự động đóng lại (F79)

Có thể tự động đóng lại từng pha hoặc nhiều pha

Chức năng tự động đóng lại được khởi động từ các chức năng bảo vệ bên tronghoặc bên ngoài rơ le thông qua các đầu vào nhị phân

Giám sát phản ứng của máy cắt trong quá trình thực hiện tự động đóng lại

2.13 Vị trí đến điểm sự cố.

Bản ghi bao gồm lệnh cắt, giải trừ, sự vận hành các thành phần bảo vệ, các lệnh

từ bên ngoài thông qua các đầu vào nhị phân

Khoảng cách đến điểm sự cố được tính dạng: Phần trăm, điện trở, miles hoặcKm

2.14 Các chức năng khác.

Các tín hiệu bên trong hay bên ngoài được phối hợp một cách hợp lý do người

sử dụng xác định Tất cả các thuật toán Logic chung có thể sử dụng để lập trình.Giám sát mạch nhị thứ dòng điện và điện áp sử dụng việc kiểm tra tính đối xứng

và tổng đại số các giá trị

Tự kiểm soát liên tục từ các mạch một chiều, cho đến các đầu vào biến đổi dòngđiện phần cứng, phần mềm, nguồn cung cấp, do vậy có được sự tiện lợi nhất và tincậy hơn là các bảo dưỡng để phòng chống

Giám sát mạch cắt

Giám sát thứ tự pha

Đo và kiểm tra đều đặn các giá trị trong các điều kiện vận hành bình thường

Đo các dòng tải

Lưu các tín hiệu sự cố cho 4 sự cố hệ thống cuối cùng, với đồng hồ thời gianthực.

Lưu số liệu và truyền cho phần ghi sự cố

Phân tích sự cố nhanh

Các bản ghi sự cố chi tiết

Đếm các lệnh cắt cũng như ghi các số liệu sự cố và các dòng cắt sự cố được tíchlũy

Các trợ giúp khi đưa vào vận hành như bản ghi thí nghiệm và cắt thí nghiệmmáy cắt

CHƯƠNG II SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT:

1 Sơ đồ đấu dây:

Sơ đồ đấu dây rơ le 7SJ622

Sơ đồ đấu dây rơ le 7SJ647

- INs ,1A ≈ 0,05 VA mỗi pha

Khả năng quá tải:

- Nhiệt độ (giá trị hiệu dụng) 100.IN trong ≤1 s

10.IN trong ≤10 s4.IN liên tục

- Động (dòng xung) 250.IN trong 1/2 chu kỳ

Khả năng quá tải chức năng phát hiện chạm đất độ nhạy cao

- Nhiệt độ (giá trị hiệu dụng) 300A trong ≤1 s

100A trong ≤10 s 15A liên tục

- Động (dòng xung) 750A trong 1/2 chu kỳ

Điện áp

- Điện áp định mức 100 ÷ 125 VAC

- Công suất tiêu thụ tại 100V ≈ 0,3 VA

Khả năng quá tải

-Nhiệt độ (giá trị hiệu dụng) 230V liên tục

2.2 Điện áp nguồn nuôi:

Nguồn nuôi một chiều được cấp qua bộ chuyển đổi DC/DC

Thời gian khắc phục trong khi có sự

cố hoặc ngắn mạch nguồn nuôi

≥50 ms ở Udm ≥110 Vdc

≥10 ms ở Udm ≥24 Vdc

Điện áp xoay chiều:

Nguồn nuôi xoay chiều kết hợp với bộ biển đổi

Dải làm việc cho phép 92 - 132 VAC 184 - 265 VAC

Thời gian khắc phục trong khi có

Có 1 tiếp điểm cảnh báo rơ le hư hỏng

Dòng điện làm việc liên tục 1 A

Giao tiếp với người vận hành LCD và bàn phím.

Giao tiếp với PC Cổng RS232 tại mặt trước rơ le

Tốc độ truyền tin 4800 Baud - 38400 Baud

Chiều dài cáp giao tiếp 15m

Các giao diện phía sau-Modem

Giao tiếp truyền dữ liệu Cách li

Tốc độ truyền tin 4800 Baud - 38400 Baud

Giao thức truyền tin RS232/RS485 tuỳ chọn

Khoảng cách truyền tin- RS232 15 m

- R485 1 Km

Cáp quang - Đấu nối ST

Giao diện SCADA

Tiêu chuẩn Profibus FMS hoặc

IEC 60870-5 104

Truyền dữ liệu đến 1 thiết bị chủ

RS232: Cổng B giắc 9 chân

Tốc độ truyền tin 4800 Baud - 38400 Baud

Khoảng cách truyền tin 15m

RS485: Cổng B giắc 9 chân

Tốc độ truyền tin 4800 Baud - 38400 Baud

Khoảng cách truyền tin 1km

Độ suy giảm tín hiệu Max 8dB với loại 6x.5/125 µm

Kiểu đấu nối Cổng A phía sau rơ le

Điện áp tín hiệu có thể lựa chọn 5V, 12V hoặc 24V

2.5 Các thí nghiêm điện:

Các thí nghiệm cách điện:

Các tiêu chuẩn IEC 60255 ANSI/IEEE 37.90.0

C37.90.0.1, C37.90.0.2, UL 508 DIN 57 435 phần 303

Kiểm tra cách điện IEC 60255-5 và 60870-2-1

Thí nghiệm cao áp 2,5 kV (hiệu dụng), 50 Hz

3,5 kV một chiều

Chỉ dựa vào đầu vào điện áp nguồn nuôi một chiều

Thí nghiệm cao áp 500VAC (hiệu dụng)

Chỉ đối với giao tiếp cách ly và có cổng thời gian đồng bộ

Thí nghiệm điện áp xung tất cả các

mạch, cấp III

5 kV(đỉnh); 1,2/50 µs; 0,5 Ws; 3lần âm và 3 lần dương trong 5s

Các thí nghiệm tương thích điện tử EMC

Các tiêu chuẩn: IEC 60255-6 và -22, EN50082-2,

DIN 57 435 phần 303 ANSI/IEEE C37.90.1 và C37.90.2

Tần số cao IEC 60255-22-1 cấp III

và VDH 0435 phần 303 cấp III

Phóng tĩnh điện IEC 60255-22-2 cl

IV và IEC 61000-4-2, cấp IV

Trường điện từ tần số radio, không

điều biến; IEC 255-22-3, cấp III

Trường điện từ tần sổ radio, điều

biến độ lớn; IEC 1000-4-3 cấp III

Trường điện từ tần số radio, cấp III

điều biến xung IEC1000-4-3

Thử thoáng qua IEC 255-22-4 và

IEC 1000-4-4, cấp III

Các nhiễu loạn gây ra bởi các

trường tần số radio, biến điện độ

lớn IEC 1000-4-6, cấp III

2,5 kV (đỉnh); 1 Mhz; τ =15 |µs; 400 lần/s; trong khoảng 2s 8

Kv phóng tiếp xúc, 15kV phóng không khí; cả 2 cực tính 150 pF; RI

= 330

10 V/m; 27 MHz đến 500 MHz

10 V/m; 80 MHz đến 1000 MHz,

80%AM 1KHz 10 V/m: 900MHz: tần số mô phỏng, 200 Hz; chu kỳ

50 %4kV; 5/50ms; 5 kHz độ dài xuất hiện 15 ms; tốc độ mô phỏng 300ms; cả 2 cực tính; Ri= 50Ω;

trong khoảng 1 phút 10 V: 150 kHzđến 80 MHz; 80% AM: 1 kHz

Thử quá điện áp với nguồn cấp IEC

1000-4-5

Thử quá điện áp với các đầu vào đo

lường, nhị phân và đầu ra

Trường từ tần số công nghiệp

1000-4-8, cấp IV IEC 255-6

Kiểu chung: 2kV, 12Ω, 9µF Kiểu khác: 1 kV, 2 Ω, 18 µF Kiểu chung: 2kV, 42 Ω, 0.5 µF Kiểu khác; 1 kV, 2 Ω, 18 µF

30 A/m liên tục; 300 A/m trong 3s;

Chấn động và rung trong khi vận hành

IEC255-21-2, cấp I Gia tốc 5g, trong khoảng 11 ms, 3

lần theo mỗi hướng của 3 trục trực giao

IEC 255-21-3, cấp I 1 Hz đến 8 Hz: ± 0,35 mm độ lớn

IEC 68-3-3 lớn (trục ngang)

1 Hz đến 8 Hz: ±0,15 mm độ lớn(trục dọc)

8 Hz đến 35 Hz: gia tốc 1g (trục ngang)

8 Hz đến 35 Hz: gia tốc 0,5g (trụcdọc)

tốc độ quét 1 octave/phút 1 chu kỳtheo 3 trục trực giao

Chấn động và rung trong quá trình vận chuyển:

- Các tiêu chuẩn: IEC 255-21 và IEC 68-2

kỷ theo 3 trục trực giao nửa sin

gia tốc 10g, trong khoảng 16 ms, 3 lần theo mỗi hướng của 3 trục trực giao

Chấn động liên tục

IEC 255-21-2, cấp I

Gia tốc 10 g, trong khoảng

IEC 68-2-29

Gia tốc 10 g, trong khoảng 16 ms,

1000 lần theo mỗi hướng của 3 trụctrực giao

- Độ ẩm cho phép giá trị trung bình hàng năm ≤ 75

% độ ẩm tương đối; 56 ngày/năm: 93

% độ ẩm tương đối; không đượcphép ngưng tụ

Chúng tôi khuyên rằng tất cả các thành phần được lắp đặt sao cho không có ánh sáng mặt trời chiếu thẳng vào, cũng như không có sự thay đổi nhiệt độ quá lớn

có thể gây ra ngưng tụ.

2.8 Các điều kiện làm việc

Các hệ thống bảo vệ cố định được thiết kế để lắp đặt tại các phòng rơ le chuẩnbảo đảm cho việc lắp đặt đúng và tương thích điện từ được bảo đảm (EMC) Nhữngđiều sau cần lưu ý:

Tất cả các contactor và rơ le cùng làm việc trong một tủ hoặc trên cùng mộtbảng rơ le Vì vậy, các thiết bị bảo vệ số nên được đặt trong các thành phần có thểkhử nhiễu

Không được phép rút ra cắm vào các modul khi đang có điện áp Trong khi rút

ra, một số bộ phận bị nguy hiểm đối với tĩnh điện: do vậy trong khi thao tác các tiêuchuẩn khử tĩnh điện phải được chú ý

Khả năng trao đổi:

Các thiết bị: Thiết bị bảo vệ luôn được thí nghiệm đầy đủ với từng bộ phận và cókhả năng hoán đổi giữa các bộ phận

Các modul: Các modul cắm, nói chung, có thể chuyển đổi cho nhau Các chúgiải cụ thể trong quy trình này

2.10 Cấu trúc

Trọng lượng

Trong hộp dùng đặt trên bề mặt ≈4.5 kg

Trong hộp dùng đặt nổi ≈ 4 kg

Mức độ của bảo vệ theo EN 60529

3 Bảo vệ quá dòng có thời gian độc lập (50 và 50N)

Dải đặt cho dòng điện tác động và thời gian trễ:

4 Bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc Dải đặt:

Giá trị tác động 51,51N 0,05÷20A (bước 0,05)Bội số thời gian cho Ip, IEP, Tp, TEP

Các biến số ảnh hưởng đến giá trị tác động:

Dải điện áp nguồn nuôi

Tới 10 % của sóng hài bậc 3

Tới 10 % của sóng hài bậc 5

Bình thường (IEC 255-3 loại

- I là dòng sự cố

- Ip Giá trị đặt của dòng tác độngThời gian cắt tại I/Ip ≥20 được xác định tại I/Ip = 20

Ngưỡng phản hồi l,05.Ip khi I/Ip ≥ 0,3

Dung sai:

- Các giá trị khởi động Ip, IEP 3 % giá trị đặt

- Thời gian cắt cho 2 ≤I/Ip ≤ 20 5 % giá trị tính toán với + 2 % hoặc

Tới 10 % của sóng hài bậc 3 ≤1 %

Tới 10 % của sóng hài bậc 5 ≤1 %

CÁC ĐẶC TÍNH THỜI GIAN CẮT PHỤ THUỘC IEC

(Đối với sự cố chạm đất đọc I EP thay cho I P và T EP thay cho T p )

CÁC ĐẶC TÍNH THỜI CIAN CẮT PHỤ THUỘC IEC

Với rơ le dòng điện định mức 1A các giới hạn và bước chia cho 5

Các giá trị khởi động Ip, IEP : 3 % giá trị đặt

Thời gian cắt cho 0,05 ≤ I/Ip ≤ 0,9: 5 % giá trị tính toán với + 2 % hoặc

30 ms

5 Bảo vệ quá dòng có hướng (67/67N)

hiện hướng

Sự cố pha-pha

Cực tính Với điện áp khi ngắn mạch, với điện

áp nhớ (2 chu kỳ) khi điện áp sự cố quá nhỏ

Độ nhạy hướng Không giới hạn với ngắn mạch 1

hoặc 2 pha Với sự cố 3 pha điện áp

≈ 0.7V pha-pha

Sự cố pha-đất