Rơle so lệch số KBCH130
Rơle hoàn toàn xử lý bằng tín hiệu số, rơle sử dụng hai vi xử lý: một xử lý tín hiệu số (DSP) thực hiện các thuật toán bảo vệ, có nhiệm vụ xử lý các tín hiệu dòng và áp đã được biến đổi thành tín hiệu số từ bộ chuyển đổi A/D để đưa lệnh bảo ...
Rơle hoàn toàn xử lý bằng tín hiệu số, rơle sử dụng hai vi xử lý: một xử lý tín hiệu số (DSP) thực hiện các thuật toán bảo vệ, có nhiệm vụ xử lý các tín hiệu dòng và áp đã được biến đổi thành tín hiệu số từ bộ chuyển đổi A/D để đưa lệnh bảo vệ và báo hiệu phù hợp với tính trạng bảo vệ và một vi xử lý 80C196 thực hiện chức năng truyền dữ liệu với các thiết bị bên ngoài như bàn phím, màn hình LCD để cài đặt thông số và hiển thị tình trạng rơle, thực hiện các phép toán logic. Rơle có thể kết nối các rơle khác được thiết kế tương đồng và với máy vi tính.
Các tín hiệu dòng và áp được đưa vào bộ biến đổi tín hiệu để biến đổi thành các tín hiệu thích hợp để rơle xử lý, sau đó tín hiệu được đưa đến bộ lọc để tránh lỗi giả. Tín hiệu sau khi qua bộ lọc được đưa vào bộ chuyển đổi tương tự số (A/D) thông qua bộ chọn kênh để biến đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số và đưa vào bộ vi xử lý DSP.
Sơ đồ khối rơle KBCH (Hình 5.2)
Rơle KBCH130 có 13 đầu vào tương tự dòng và áp, trong đó 9 đầu vào dòng điện dùng cho bảo vệ so lệch, 3 đầu vào dòng dùng cho bảo vệ chống chạm đất có giới hạn (REF) và một đầu vào áp dùng cho bảo vệ quá kích thích.
Rơle sử dụng phép biến đổi Fourier rời rạc (DFT: Discrete Fourier transform) để lọc tín hiệu rời rạc. DFT là cộng cụ toán học manh cho phép xác định bất kỳ một loại tín hiệu có tần số nhất định trong N giá trị lấy mẫu.
Các chức năng của rơle KBCH
* Chức năng bảo vệ.
- Bảo vệ so lệch.
Bảo vệ so lệch ngưỡng thấp có hãm.
Bảo vệ so lệch ngưỡng cao.
- Bảo vệ so lệch chống chạm đất có giới hạn cuộn dây MBA.
- Bảo vệ quá kích thích.
- Tác động hãm khi xuất hiện dòng từ hoá tăng vọt.
- Khoá bảo vệ bằng thành phần sóng hài bậc 5.
- Chức năng logic: 8 đầu vào tín hiệu cách ly quang, mỗi mạch đầu vào cách ly quang chứa một điôt phát quang để bảo vệ rơle trong trường hợp đấu lộn cực tính tín hiệu đầu vào.
Sự đa dạng các chức năng bảo vệ của rơle KBCH không chỉ được ứng dụng để bảo vệ MBA mà còn có thể sử dụng chức năng bảo vệ so lệch hoặc bảo vệ tổng trở cao để bảo vệ cho các thiết bị sau:
+ Bộ máy phát - máy biến áp.
+ Máy phát điện.
+ Kháng điện.
* Câc chức năng khâc (chức năng khng bảo vệ):
- Chức năng ghi sự cố (tóm tắt các lý do rơle tác động cắt).
- Ghi sự kiện (tóm tắt các sự kiện xảy ra với rơle).
- Liên lạc thông tin với các thiết bị ở xa bằng cổng nối tiếp.
- Điều khiển đầu phân áp từ xa.
- Chức năng hiển thị các giá trị đo lường.
- Có thể hiển thị 4 thứ tiếng: Anh, Pháp, Đức, Tây Ban Nha...
Các thông số kĩ thuật
Các đầu vào:
Đầu vào dòng điện (Iđm):
| Định mức | Quá tải cho phép lâu dài | 3sec | 1sec |
| Iđm = 1A | 3Iđm | 30Iđm | 100Iđm |
| Iđm = 1A | 3Iđm | 30Iđm | 400Iđm |
Đầu vào điện áp (Uđm): Nguồn nuôi (Ux):
| Định mức | Phạm vi cho phép | ||
| Uđm = 100/120V | 0/140V | ||
| Định mức | |||
| Phạm vi có hiệu lực | |||
| DC | AC 50/60Hz | ||
| 24/125V ac/dc | 20/150V | 50/133V | 190V |
| 48/250V ac/dc | 33/300V | 87/265V | 380V |
Tần số (fđm):
| Định mức | Phạm vi thay đổi tải |
| 50Hz hoặc 60Hz | 13/68Hz |
Nguồn cung cấp đầu vào cách ly quang:
| Định mức | Phạm vi thay đổi tải |
| 50V dc | 25/60V |
Công suất tiêu thụ:
Mạch bảo vệ so lệch.
Với Iđm = 1A : 0,045 VA.
Với Iđm = 5A : 0,022 VA.
Mạch bảo vệ chống chạm đất.
Với Iđm = 1A : 0,085 VA.
Với Iđm = 1A : 0,24 VA. Không có điện trở ổn định.
Mạch điện áp (bảo vệ quá kích thích).
Uđm = 100/120V < 0,002 VA tại điện áp 110V
Nguồn thao tác
DC: Version điện áp thấp 4,8/8W Version điện áp cao 4,8/8W
AC: Version điện áp thấp 6,78/12W Version điện áp cao 7/21W
Đầu vào cách ly quang 0,25 W
Vùng giá trị chỉnh định các chức năng bảo vệ:
* Cấu hình MBA.
Hai hoặc ba cuộn dây.
* Chức năng bảo vệ so lệch.
Ngưỡng thấp: tầm đặt Id> = (0,1÷ 0,5)Iđm bước 0,1Iđm.
Thời gian tác động 0 35msec.
Ngưỡng cao: tầm đặt Id>> = (5 ÷ 20)Iđm bước 0,5Iđm.
Thời gian tác động 0 15msec.
* Chức năng khoá bảo vệ khi suất hiện thành phần sóng hài bậc 5.
Tầm đặt Iof = (10 50)% bước 5%
Thời gian khóa bảo vệ: tOF = 0,1sec 4h bước 0,01
* Chức năng bảo vệ chống chạm đất có giới hạn.
Cuộn cao áp: I0 > HV
Cuộn trung áp: I0 > LV1 (0,05÷1,0)Iđm bước 0,005
Cuộn hạ áp: I0 > LV2
Thời gian tác động (20 ÷ 40) ms.
* Bảo vệ quá kích thích.
V/f (cắt) Char (DT: thời gian độc lập, IDMT: thời gian phụ thuộc)
V/f (cắt) 1,53 V/ Hz bước 0,01
tV/f (cắt) 0,1 60s bước 0,1 (chọn DT)
V/f (cắt) TMS 1 63 bước 1 (chọn IDMT)
V/f (cảnh báo) 1,5 3 V/ Hz bước 0,01
tV/f (cảnh báo) 0,1 60s bước 0,1
Các tiếp điểm:
Rơle có 8 tiếp điểm đơn thường mở. Trong đó 1 tiếp điểm cảnh báo, 5 tiếp điểm cắt và 2 tiếp điểm đưa tín hiệu điều chỉnh tăng (tap up), giảm(tap down) đầu phân áp.
Hai tiếp điểm một thường đóng, một thường mở để biểu thị tình trạng rơle.
3 đèn LED và màn hình LCD có thể hiển thị 16 kí tự ở mặt trước của rơle.
Các menu chính và cài đặt thông số rơle.
Các phím sử dụng trong chương trình được đặt ở mặt trước của rơle.
[F]: Chọn chức năng.
[+]: Tăng giá trị.
[-]: Giảm giá trị.
[0]: Thiết đặt lại/Thoát
Menu chính gồm các thành phần:
1. System data: thay đổi các chức năng của rơle
2. Fault records: chức năng ghi sự cố, cho phép người điều hành có được các thông tin về sự cố xảy ra trong quá khứ được lưu trong bộ nhớ, xoá các trang ghi sự cố.
3. Measurements: đo lường các thông số và hiển thị các giá trị đo lường.
4. Settings: kích hoạt các chức năng bảo vệ và thiết đặt thông số cho rơle. Rơle KBCH130 có hai menu Setting (Setting(1) và Setting(2)) để thích ứng với các chế độ vận hành của hệ thống điện.
5. Logic functions: kích hoạt các chức năng logic, chức năng điều khiển xa.
Chức năng của bảo vệ so lệch
Rơle có khả năng tự động bù trị số và pha dòng điện thứ cấp BI các bên của MBA, nhờ vào phần mềm ICT (interposing current transformer) của rơle mà không cần biến dòng trung gian. Rơle chứa hai thuật toán bảo vệ so lệch được mô tả dưới đây:
Bảo vệ so lệch ngưỡng thấp có hãm (Id>):
đặc tính hãm bảo vệ so lệch ngưỡng thấp như hình vẽ.
Đặc tính tác động hãm của rơle KBCH (Hình 5.3)
Dòng so lệch được xác định: (Với MBA ba cuộn dây)
Dòng điện hãm được xác định:
Trong đó:
I1,I2,I3 size 12{ {I} cSup { size 8{ cdot } } rSub { size 8{1} } , {I} cSup { size 8{ cdot } } rSub { size 8{2} } , {I} cSup { size 8{ cdot } } rSub { size 8{3} } } {} dòng điện các phía MBA sau khi biến đổi qua BI và được hiệu chỉnh về trị số và góc pha.
Giá trị dòng khởi động của bảo vệ so lệch ngưỡng thấp: 0,1Iđm 0,5Iđm bước 0,1Iđm(với Iđm dòng điện định mức của rơle). Giá trị chọn phụ thuộc vào công suất MBA và dòng không cân bằng xuất hiện trong điều kiện làm việc bình thường.
Đặc tính tác động hãm.
Đoạn a (độ dốc 20%): Biểu thị dòng khởi động của bảo vệ, có kể đến
sai số của máy biến dòng 5% và sai số do việc điều chỉnh đầu phân áp 15%.
Đoạn b (độ dốc 80%): Tính đến khả năng khoá bảo vệ khi xuất hiện hiện tượng bão hoà không giống nhau ở các máy biến dòng.
Bảo vệ so lệch có hãm ngưỡng thấp sẽ bị khoá khi xuất hiện hiện tượng dòng từ hoá tăng vọt.
* Hiệu chỉnh tỷ số và góc pha BI.
Để đảm bảo rơle làm việc đúng trong điều kiện làm việc bình thườngcũng như khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, rơle KBCH130 có cung cấp hệ số hiệu chỉnh tỷ số BI từ 0,05 đến 2 nhằm cân bằng dòng vào rơle so lệch.
Ví dụ: Bảo vệ cho MBA hai cuộn dây
20MVA, Δ/Yo_1, 33/11KV.
Dòng định mức 33KV =20.103333=350A size 12{ {}= { {"20" "." "10" rSup { size 8{3} } } over {"33" sqrt {3} } } ="350"A} {}Chọn BI chính phía 33KV 400/1A
Dòng thứ cấp BI = 350.1400=0.875A size 12{ { {"350" "." 1} over {"400"} } =0 "." "875"A} {}{}
Sơ đồ bảo vệ MBA (Hình 5.4)
Dòng định mức 11KV 20.10311.3=1050A size 12{ { {"20" "." "10" rSup { size 8{3} } } over {"11" "." sqrt {3} } } ="1050"A} {}Chọn BI chính phía 11KV 1500/1A
Dòng thứ cấp BI = 1050.11500=0.7A size 12{ { {"1050" "." 1} over {"1500"} } =0 "." 7A} {}
Hệ số hiệu chỉnh dòng không cân bằng BI các phía MBA được xác định (với đầu vào rơle 1A):
Phía 33KV hệ số hiệu chỉnh là 10.0875=1.14 size 12{ { {1} over {0 "." "0875"} } =1 "." "14"} {}(giá trị đặt cho rơle).
Phía 11KV hệ số hiệu chỉnh là 10.7=1.43 size 12{ { {1} over {0 "." 7} } =1 "." "43"} {} (giá trị đặt cho rơle).
Bảng chọn hệ số bù pha được rơle cung cấp.
| Tổ nối dây máy biến áp | Góc lệch pha | ||||
| Hệ số bù pha (giá trị đặt cho rơle) | |||||
| Cao áp | Hạ áp | ||||
| Yy -0 | Yy0 | ?z-0 | 00 | Y(?)y0 | Y(?)y0 |
| Δy1 | -300 | Yy0 | Y?11 | ||
| YΔ1 | Yz1 | -300 | Y?1 | Y(?)y0 | |
| Yy2 | ?z2 | -600 | Y?1 | Y?11 | |
| Yy4 | ?z4 | -1200 | Y?11 | Y?7 | |
| Δy5 | -1500 | Yy0 | Y?7 | ||
| YΔ5 | Yz5 | -1500 | Y?5 | Y(?)y0 | |
| Yy6 | Yy6 | ?z6 | 1800 | Y(?)y0 | Y(?)y6 |
| Δy7 | +1500 | Yy0 | Y?5 | ||
| YΔ7 | Yz7 | +1500 | Y?7 | Y(?)y0 | |
| Yy8 | ?z8 | +1200 | Y?7 | Y?11 | |
| YΔ9 | +900 | Y?9 | Y?0 | ||
| Yy10 | ?z10 | +600 | Y?11 | Y?1 | |
| Δy11 | +300 | Yy0 | Y?1 | ||
| YΔ11 | Yz11 | +300 | Y?11 | Y(?)y0 |
Bảo vệ so lệch ngưỡng cao (Id>>):
Bảo vệ so lệch ngưỡng cao tác động nhanh tức thời không hãm. Khi dòng sự cố quá lớn lệnh tác động được triển khai mà không phụ thuộc vào dòng điện hãm. Vùng giá trị chỉnh định (5÷20)Iđm. Dòng chỉnh định chọn lớn hơn dòng từ hoá tăng vọt sau khi đã hiệu chỉnh về độ lớn.
Bảo vệ chống chạm đất có giới hạn (REF)
Rơle KBCH cung cấp chức năng bảo vệ chống chạm đất có giới hạn. Ứng dụng REF dựa trên cơ sở rơle so lệch tổng trở cao (lý thuyết phần bảo vệ so lệch thanh góp dùng rơle tổng trở cao). Rơle không bị ảnh hưởng bởi đầu phân áp.
Bảo vệ quá kích thích, chức năng khoá bảo vệ khi xuất hiện sóng hài bậc 5
Bảo vệ quá kích thích có hai cấp tác động: cảnh báo và tác động cắt khi máy biến áp bị quá kích thích trong thời gian dài. Có thể chọn một trong hai loại đặc tính thờigian độc lập hoặc phụ thuộc tùy vào yêu cầu thực tế.
Chức năng khoá sóng hài bậc 5 dùng để tránh bảo vệ so lệch ngưỡng thấp tác động khi MBA bị quá kích thích thoáng qua.
Tín hiệu cung cấp cho bảo vệ quá kích thích được lấy từ tín hiệu áp phía nguồn của MBA. Tín hiệu cung cấp cho chức năng khoá sóng hài bậc 5 được cung cấp từ dạng sóng dòng so lệch của mỗi pha.
Chức năng logic
Có 8 đầu vào tín hiệu cách ly quang (Aux0 - Aux7) dùng để kết nối các tín hiệu do các bảo vệ bên ngoài cung cấp (như tín hiệu cảnh báo rơle hơi Buchholz, rơle nhiệt...). Khi đó rơle đóng vai trò như một rơle trung gian để báo động hoặc tác động cắt MBA theo hoạt động của các bảo vệ bên ngoài.
Điều khiển thay đổi đầu phân áp
Rơle KBCH cung cấp chức năng thay đổi đầu phân áp bằng tay từ xa.
Sơ đồ nối dây rơle KBCH 130 bảo vệ cho MBA 3 cuộn dây
Sơ đồ nối dây KBCH130 bảo vệ MBA 3 cuộn dây (Hình 5.5)
