ROLE BẢO VỆ MÁY BIẾN THẾ.DOC

ROLE BẢO VỆ MÁY BIẾN THẾ

Phần 2 (tt)

IV RƠLE BẢO VỆ MÁY BIẾN THẾ :

1/ RƠLE BẢO VỆ TÁC ĐỘNG THEO DÒNG ĐIỆN :

1.1/ Rơle so lệch 87 :

Kiểu MBCH-13 , nhà chế tạo GEC ALSTOM Chỉ danh vận hành trên sơ đồ hệ thống rơle bảo vệ của trạm là R.87T.

Đây là rơle bảo vệ chính của 02 máy biến thế lực Chỉ danh R.87T 1 bảo vệ

+ Thời gian tác động nhanh, từ 10ms – 25ms.

+ Đặc tính so lệch của rơle tính theo tỷ lệ phần trăm, với giá trị ngưỡng cơ bản có thể

điều chỉnh và lựa chọn từ (10% - 50%) In.

+ Độ ổn định cao trong suốt quá trình sự cố, ngay cả dưới điều kiện bảo hoà của biến dòng và có tỉ số mất đối xứng 20% do sai số CT.

+ Có tính hãm khi dòng từ hoá xuất hiện đột ngột và ngăn chặn trạng thái quá kích thích của máy biến thế.

+ Có thể cho 6 mạch hãm ngõ vào.

+ Khi cần hiệu chỉnh tỉ số biến dòng nhóm pha MBT và đường dây, dùng biến dòng phụ có nấc chuyển đổi để thực hiện.

+ Có đèn led để báo hiệu sự cố + Các thông số kỹ thuật của rơle :

- Dòng định mức của Rơle : 1A hoặc 5A - Tần số 50 Hz hoặc 60Hz

- Nguồn cung cấp : 24 – 48 – 110 – 125 – 220 VDC - Trị số so lệch nhỏ nhất : 10%,20%,30%,40%,50% In - Độ chính xác :  10%

- Thời gian tác động khoảng 10ms – 25ms - MBCH-13 có 03 ngõ vào

b/ Ứng dụng :

+ Dùng cho bảo vệ chính máy biến thế 2, 3 cuộn dây, máy biến thế tự ngẫu hoặc bộ máy phát - máy biến thế.

+ Rơle so lệch này có ưu điểm là ngoài chức năng bảo vệ so lệch còn cho phép dễ dàng kết hợp với rơle chống chạm đất; đặc biệt ở các máy biến áp có trung tính nối đất qua một điện trở giới hạn dòng điện.

Rơle MCAG 14 hoặc MFAC 14 nối với mạch so lệch rơle MBCH tạo thành một hệ thống so lệch kết hợp với biến dòng nối ở trung tính của máy biến thế (xem sơ đồ hình 6).

Rơle so lệch có tác động hãm tổng trở thấp MBCH cũng được dùng như rơle tổng trở cao dùng để bảo vệ động cơ, máy phát, bộ kháng điện.

Các kiểu rơleSố mạch hãmƯùng dụng cho bảo vệ

mạch hãm

c/ Nguyên lý bảo vệ của rơle :

Rơle so lệch dòng điện MBCH 13 sẽ so sánh biên độ và góc pha của 2 hoặc 3tín hiệu thứ cấp của cuộn biến dòng đặt ở các phía sơ cấp,thứ cấp máy biến áp Khibiên độ hoặc góc pha của 2 véc tơ dòng điện thứ cấp máy biến dòng đặt ở các phíamáy biến áp không bằng nhau,thì rơle so lệch dòng điện tác động Rơle so lệch chỉtác động khi sự cố ở trong khoảng các máy biến dòng cấp tín hiệu cho rơle so lệch

Hình 35 : Sơ đồ nguyên lý rơle MBCH-13

Mạch biến dòng nối đến rơle so lệch dòng điện MBCH-13 gồm 03 mạch thứ cấp biến dòng 03 pha của 03 tổ máy biến dòng đặt ở 03 phía (máy biến áp 03 cuộn dây) Yêu cầu bảo đảm để tổng các véc tơ dòng điện thứ cấp của cùng một pha (A,B hoặc C) cấp cho rơle, phải bằng không Như vậy,trên cùng một pha, các véctơ dòng điện thứ cấp “vào”, “ra” phải ngược pha 1800 và tổng đại số các biên độ dòng điện phải bằng không.

Cần lưu ý :

- Đối với các máy biến thế nối dây /Y hoặc Y/ thì dòng điện dây phía sơ cấp và phía thứ cấp của máy biến thế đã lệch góc pha 300 Để bù lại sự lệch pha 300 của dòng điện máy biến thế, thì 03 máy biến dòng phía dây quấn  của máy biến thế sẽ được nối thứ cấp theo hình Y, còn 03 máy biến dòng phía dây quấn Y của máy biến thế sẽ được nối thứ cấp theo hình  Ngoài ra, nếu máy biến thế nối dây Y/Y thì để loại trừ sự sai biệt do có dòng thứ tự không, máy biến dòng ở 2 phía máy biến thế được nối mạch thứ cấp theo sơ đồ /.

- Để các véc tơ dòng điện thứ cấp “vào”, “ra” của rơle ngược pha 1800 , cần nối đúng cực tính thuận, nghịch của máy biến dòng ở các phía của máy biến thế.

- Để tổng đại số các dòng điện “vào”, “ra” của véctơ bằng không, cần chọn tỉsố biến dòng của máy biến dòng các phía tương ứng với tỉ số dòng điện của máy biến

thế Trường hợp không có được các tỉ số biến dòng phù hợp, có thể dùng thêm các máy biến dòng phụ (máy biến dòng tương hợp tỉ số)

Hình 35 : Sơ đồ nguyên lý - cấu tạo rơle MBCH-13

Tác dụng của biến dòng phụ là cân bằng dòng 2 phía, giảm dòng không cânbằng Các biến dòng phụ giống nhau cũng được dùng để hiệu chỉnh pha cho MBT khicần Cuộn dây S3 – S4 phải nối  để hạn chế dòng thứ tự không do chạm đất phangoài vùng bảo vệ Cuộn dây S3 – S4 được ưu tiên dùng để nối tiếp với cuộn dây S1 –S2 khi cuộn dây đầu ra nối  Ngoài ra cuộn dây S1 – S2 có thể dùng riêng khi cầnthiết.

Hình 36 : Sơ đồ đấu dây biến dòng phụ cho rơle MBCH-13

Ký hiệu các

đầu nối dây1/1ACông suất của biến thế5/1A5/5A

Hình 37 : Ký hiệu đầu ra của các biến dòng phụ

d/ Đặc tính làm việc của rơle :

d.1/ Hạn chế dòng từ hoá tăng đột biến :

Có thể xảy ra dòng từ hoá tăng đột biến khi cấp năng lượng cho máy biến thế, dòng này phụ thuộc vào điểm sóng đóng ngắt cũng như trạng thái từ trong lõi thép MBT

Khi có dòng từ hoá tăng đột biến qua cuộn dây được cung cấp năng lượng, bảo vệ rơle xem dòng này như dòng so lệch Để tránh việc tác động cắt máy biến thế ngoài ý muốn, cần phải kết hợp chặt chẽ với việc hạn chế dòng hoạ tần bậc 2 để cản hoạt động của bảo vệ rơle.

Trong thực tế, dạng sóng dòng từ hoá này được biểu thị bởi một khoảng thời gian trong mỗi chu kỳ khi có dòng rất nhỏ hoặc không có dòng chạy qua Bằng cách đo dòng từ hoá tăng đột biến hoặc xác định dòng sự cố chính xác Từ đó có thể hạn chế được tác động của rơle khi có dòng từ hoá tăng đột biến.

d.2/ Chế độ quá kích thích của máy biến thế :

Khi máy biến thế mất tải đột ngột, điện áp tại đầu vào của MBT tăng 10% -20% giá trị định mức Dòng kích thích tăng đến giá trị đủ cao để rơle bảo vệ so lệch

tác động Dòng kích thích làm cho điện áp rơle vượt quá điện áp điểm gãy của MBT do dạng sóng dòng từ hoá.

Bằng cách tìm dòng ở thời điểm 0 để xác định dòng từ hoá tăng đột biến nhằm tránh tác động lầm của rơle.

d.3/ Đặc tính hãm của rơle tính theo tỉ lệ phần trăm :

Hình 38 : Đặc tính làm việc của rơle MBCH-13

Để đảm bảo độ nhạy, giá trị đặt nhỏ nhất : I đặt = (0,1 – 0,5) In

Với In : Dòng điện định mức

Trong điều kiện làm việc bình thường dòng không cân bằng vẫn có thể xuất hiện Biên độ dòng không cân bằng phụ thuộc nhiều vào các nấc chuyển đổi của máy biến dòng bảo hoà trung gian Trong suốt thời gian sự cố dòng không cân bằng này tăng xem như một hàm theo dòng sự cố Để tránh điều này, dòng so lệch phải tương đối nhỏ và để giữ ổn định cao thì phải dùng đến đặc tính hãm.

Độ dốc hãm ban đầu là 20% ( Kh = 0,2 ) Giá trị Kh = Isl / Ih

Ở mức Ih = 0 – In : Độ dốc 20% đảm bảo độ nhạy đối với các sự cố kể cả độkhông đối xứng của biến dòng là 15% Khi máy biến thế ở giới hạn các nấc đặt, cộngthêm 5% do sai số của tỉ số biến dòng.

Khi Ih  In : Do xuất hiện thêm sai số phụ, sai số này tăng dần lên do biến dòng bảo hoà; vì vậy độ dốc phải tăng lên 80% để bù vào sự bảo hoà này.

Dựa vào đặc tính trên ta nhận thấy : Chọn giá trị đặt sao cho có vùng làm việc càng rộng càng tốt.

d.2/ Đặc tính thời gian làm việc của rơle so lệch tác động hãm :

Thời gian làm việc tức thời ghi nhận từ đặc tính t = 10ms – 25ms d.3/ Đấu nối ra mạch điều khiển :

(Xem sơ đồ sau )

Hình 39 : Sơ đồ ngõ ra của rơle MBCH-13

Các thông số của rơle bảo vệ so lệch MBCH-13 cài đặt thực tế tại trạm :

Is = 20% In

I  5 In

t  25ms

Is : Dòng điện so lệch cài đặt In : Dòng điện định mức t : Thời gian tác động

Sơ đồ khối mạch tác động của rơle 87TT1 :

TI 171 (800/1A) Cắt MC 171

Hình 40 : Sơ đồ khối của bảo vệ R.87T

* Khi rơle 87T (chỉ danh 87T1 đối với MBT 1T , 87T2 đối với MBT 2T) tác động sẽ đóng tiếp điểm của nó để mở tự động các máy cắt 171 (172), MC 100, MC 531 (532) cô lập nguồn điện nhất thứ của MBT 1T (2T) Sau khi các máy cắt này mở ra, cũng sẽ tự khóa mạch điều khiển đóng, để cô lập máy biến thế để tạo sự an toàn cho các thiết bị Do vậy, tiếp điểm của R.87T thường được mắc nối tiếp để cấp điện cho cuộn dây một rơle trung gian khóa (Lockout relay) chỉ danh R.86 Khi R.87T tác động thì dẫn đến R.86 tác động, đóng các tiếp điểm thường mở của R.86 để làm mở các máy cắt và mở các tiếp điểm thường đóng của R.87 để làm hở mạch điều khiển đóng các máy cắt ấy Sau khi đã tác động, rơle 86 tự giữ (bằng mạch điện tự duy trì cấp điện cho cuộn dây R.86), muốn đóng lại các máy cắt bị mở tự động trước đó phải giải trừ cho R.86 ngưng tác động bằng nút “reset” trên rơle

1.2/ Rơle bảo vệ quá dòng chạm pha 50/51ABC :

Kiểu MCGG-82, nhà chế tạo GEC ALSTHOM

Chỉ danh vận hành trên sơ đồ bảo vệ trạm là R.50/51ABC.

Là rơle quá dòng chạm pha được lắp đặt để bảo vệ dự phòng cho R.67ABC và bảo vệ máy biến thế 1T (và 2T), bảo vệ các thiết bị 15KV

R.87T1

a) b)

Hình 41 : Rơle MCGG-82 : a) Mặt ngoài b) Mặt bên trong

a/ Đặc điểm :

- Rơle MCGG 82 dùng để bảo vệ quá dòng chạm pha và quá dòng chạm đất - Rơle có 4 đặc tính thời gian phụ thuộc và 3 đặc tính thời gian độc lập ; các đặc tính này có thể chọn bởi các công tắc chuyển đổi.

- Phạm vi cài đặt rộng và chỉnh định dễ dàng.

- Có đèn led hiển thị riêng biệt trên mỗi mạch đo lường, thể hiện các chế độ làm việc cắt nhanh và có thời gian trễ.

- Tải AC thấp, dùng thích hợp với các bảo vệ có hướng, hệ số trở về cao, thời gian hồi phục trạng thái nhanh.

- Có các tiếp điểm ngõ ra dùng riêng cho các trường hợp xảy ra sự cố pha cắt nhanh ,sự cố pha có thời gian trễ, sự cố chạm đất cắt nhanh ,sự cố chạm đất có thời gian trễ

b/ Ứng dụng :

- Dùng để bảo vệ có chọn lọc đường dây trên không và các lộ cấp nguồn đường dây điện thế cao.

- Dùng cho các thiết bị điện có yêu cầu bảo vệ quá dòng chạm pha, chạm đất theo cấp thời gian hoặc tức thời.

- Khi có yêu cầu, có thể điều khiển để định hướng bảo vệ thiết bị Việc này có thể thực hiện bằng cách nối 1 tiếp điểm ngõ ra từ rơle định hướng ( loại METI) đến các đầu nối thích hợp của Rơle MCGG 82.

- Các tiếp điểm ngõ ra của Rơle có chức năng riêng biệt để thực hiện việc đưa tín hiệu đi cắt các máy cắt.

c/ Cấu tạo và các đặc tính kỹ thuật :

Hình 41 : Sơ đồ nguyên lý - cấu tạo Rơle.MCGG-82

d/ Thông số kỹ thuật :

* Các đại lượng đặt :

Chọn đặc tính thời gian làm việc :

Để chọn đặc tính thời gian làm việc có thể dùng 3 công tắc để chọn 1

Hình 42: Đặc tuyến thời gian của Rơle MCGG 82

Việc lựa chọn đặc tuyến thời gian / dòng được thực hiện bởi việc đặt vị trí các công tắc tương ứng sau đây :

Hình 43 :Bảng chọn đặc tính làm việc ứng với vị trí công tắc đặt

* Bội số thời gian đặt :

- Thời gian xác định bởi mỗi đặc tính làm việc phải nhân với bội số thời gian để tính thời gian làm việc thực tế của Rơle Giá trị này được xác định :

xt = 

 : Tổng số (giá trị) tất cả các vị trí công tắc cài đặt - Dải bội số = 0,05 đến 1.0 mỗi nấc là 0.025

- Đối với 3 đặc tính thời gian độc lập : D2, D4, D8 miền thời gian như sau :

* Trị số dòng đặt đối với thành phần có thời gian trễ : Trị số đặt được tính :

Is =  In Trong đó :

 : Tổng số (giá trị ) vị trí công tắc đặt In : Dòng định mức của rơle ( In = 1 hoặc 5A ) Phạm vi đặt từ 0.05 In đến 2.4In , mỗi bước đặt 0.05 In * Trị số dòng đặt đối với thành phần cắt nhanh : Trị số cài đặt cắt nhanh Iinst

Iinst =  Is Trong đó :

 : Tổng số ( giá trị ) vị trí công tắc đặt

Phạm vi đặt từ 1 đến 31x giá trị đặt * Các thông số khác :

- Dòng định mức của Rơle : 1A hoặc 5A - Tần số 50 Hz hoặc 60Hz

- Nguồn DC (Vx) : 24 – 48 – 110 – 125 VDC - Thời gian làm việc :

+ Thành phần có thời gian trễ : chọn theo đặc tuyến

+ Thành phần có thời gian cắt nhanh dùng cho Rơle có trị số đặt >= 5.Is Thời gian < 35ms tại 2 Iinst

- Dòng trở về của Rơle >= 95% dòng đặt có thời gian trễ - Thời gian trở về <= 70ms.

- Chỉ thị làm việc : Mỗi bảng đo lường có gắn 2 đèn led màu đỏ dùng để báo Rơle đang hoạt động ở chế độ có thời gian trễ và led còn lại báo ở chế độ cắt nhanh.

Hai led màu xanh báo Rơle đang khởi động khi dòng vào vượt quá dòng đặt Is , cho phép kiểm tra tình trạng làm việc của rơle Chỉ thị led này tự trở về tình trạng đầu

- Điều khiển hướng tác động : Việc điều khiển hướng có thể thực hiện qua riêng từng pha bằng cách nối tiếp điểm ra của Rơle METI qua đầu nối thích hợp của Rơle MCGG.

Các tham số theo bảng sau :

* Lưu ý : Khi chọn Rơle quá dòng cần lưu ý :

- Chọn loại Rơle phù hợp để bảo vệ - Dòng định mức, tần số định mức - Chọn dòng phụ DC thích hợp * Yêu cầu của máy biến dòng :

định mức

của dòng tác động

* Lắp đặt ( làm việc chính xác ) ở nhiệt độ môi trường từ 250C đến 550C

Hình 44 : Đường đặc tuyến tác động tức thời

(quan hệ giữa bội số của dòng điện Iinst và thời gian)

Nguyên lý tác động :

- Cấp nguồn nuôi cho rơle vào các đầu nối dây thích hợp ghi sẵn trên rơle Nguồn tín hiệu điều khiển là nguồn dòng (I) được lấy từ các máy biến dòng điện của thiết bị cần bảo vệ.

- Tín hiệu nguồn dòng từ thứ cấp của biến dòng sẽ được chuyển thành tín hiệu áp vào bên trong rơle , các vi mạch số sẽ chuyển đổi và so sánh các tín hiệu này với các thông số cài đặt sẵn cho rơle Các tín hiệu ra được khuếch đại để đưa tới mạch điều khiển qua các tiếp điểm để dẫn đến mạch cắt (trip) của các máy cắt

Khi có sự cố chạm pha, giả sử chạm ở pha A và C, khi đó dòng ngõ ra thứ cấp biến dòng sẽ tăng lên cao so với dòng làm việc bình thường nên đèn led sáng báo hiệu có sự cố chạm pha Tùy theo chế độ đặt cho rơle là tác động là tức thời hay tác động có thời gian trì hoãn mà khối điều khiển sẽ cho phép ngõ ra nào của rơle có điện để đóng tiếp điểm RL1-1 hay RL1-2, RL2-1, RL2-2, tiếp điểm này đóng lại sẽ làm cho động cơ truyền động cắt máy cắt để cô lập sự cố ra khỏi lưới điện.

1.5 Sơ đồ khối của bảo vệ R.50/51ABC tại trạm Thủ Đức Bắc :

Hình 45 : Sơ đồ khối bảo vệ R.50/51ABC

- Thông số đang chỉnh định của rơle 50/51ABC : + Dòng khởi động Is = 2,0In + Bội số thời gian xt = 0,1s

R.50/51ABC

+ Dòng tác động tức thời : Iinst = 3Is

+ Đặc tuyến làm việc của rơle là đặc tuyến VI với t =

Khi có sự cố quá dòng điện ở khu vực sau MC 171 (172) và MBT 1T ,2T ; khi đó dòng điện phụ tải chạy qua biến dòng 110KV (TI 171 800/1A) sẽ tăng cao hơn định mức làm việc bình thường (1A) Rơle 50/51ABC sẽ tác động gởi tín hiệu đi cắt máy cắt 171 để cô lập thanh cái 11 ,12 và máy biến thế 1T (2T) ra khỏi lưới điện.

1.3/ Rơle bảo vệ quá dòng chạm đất 50/51N:

Kiểu MCGG-82, nhà chế tạo GEC ALSTHOM

Chỉ danh vận hành trên sơ đồ bảo vệ trạm là R.50/51N.

Là rơle quá dòng chạm dất được lắp đặt để bảo vệ dự phòng cho R.67N và bảo vệ máy biến thế 1T (và 2T)

Nguyên lý và cấu tạo như rơle 50/51ABC đã nói ở trên * Sơ đồ khối bảo vệ R.50/51N tại trạm như sau :

Hình 46 : Sơ đồ khối bảo vệ R.50/51ABC

Rơle được cấp nguồn tín hiệu từ điểm trung tính nối Y của 03 cuộn dây biến dòng TI 171 (800/1A) Tương tự như trên ,khi có ngắn mạch do chạm đất nên dây trung tính sẽ có dòng chạy qua, nếu giá trị vượt quá giá trị cho phép của rơle đã cài đặt nhỏ hơn dòng điện chạy qua Rơle sẽ khởi động và tùy theo chế độ cài đặt mà ngõ ra điều khiển sẽ cho phép cuộn dây RL3/2 hay RL4/2 có điện để đóng các tiếp điểm tương ứng và cấp điện cho động cơ truyền động máy cắt để mở máy cắt cô lập thiết bị đang bị sự cố.

Thông số đang chỉnh định của rơle 50/51N : + Dòng khởi động Is = 1,0 In + Bội số thời gian xt = 0,1s + Dòng tác động tức thời : Iinst = 2 Is

Khi có sự cố quá dòng điện do chạm đất ở khu vực sau MC 171 (172) và MBT 1T ,2T ; khi đó sẽ xuất hiện dòng điện chạy qua điểm trung tính nối Y của biến dòng TI 171 ( 800/1A) cao hơn định mức được cài đặt Rơle sẽ tác động gởi tín hiệu đi cắt máy cắt 171để cô lập TC 11,12 và máy biến thế 1T (2T) ra khỏi lưới điện.

1.4/ Rơle bảo vệ quá dòng chạm pha 50/51 BA :

Kiểu MCGG-82, nhà chế tạo GEC ALSTHOM

Chỉ danh vận hành trên sơ đồ bảo vệ trạm là R.50/51BA.

Là rơle quá dòng chạm pha được lắp đặt để bảo vệ TC 11 (TC12), bảo vệ dự phòng cho máy biến thế 1T (và 2T), bảo vệ dự phòng 2 đường dây 110KV

R.50/51 ABC

R.50/51N