Bảo vệ số lệch máy biến áp part5

Chia sẻ: Vanthi Bichtram | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

87
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc điều chỉnh cho phù hợp với MBA có công suất và tổ nối dây khác nhau và các tỉ số biến dòng khác được thực hiện bằng toán học hoàn toàn. Thường thường không đòi hỏi biến dòng trung gian. Khối AE làm nhiệm vụ: Khếch đại, lấy mẫu, và lưu giữ các đại lượng đầu vào, chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số và đưa tới khối xử lý.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bảo vệ số lệch máy biến áp part5

§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 gi¸ trÞ t−¬ng tù thÝch hîp, khi ®ã ®−îc ®−a sang phÇn tiÕp nhËn c¸c gi¸ trÞ vµo t−¬ng tù AE. ViÖc ®iÒu chØnh cho phï hîp víi MBA cã c«ng suÊt vµ tæ nèi d©y kh¸c nhau vµ c¸c tØ sè biÕn dßng kh¸c ®−îc thùc hiÖn b»ng to¸n häc hoµn toµn. Th−êng th−êng kh«ng ®ßi hái biÕn dßng trung gian. • Khèi AE lµm nhiÖm vô: KhÕch ®¹i, lÊy mÉu, vµ l−u gi÷ c¸c ®¹i l−îng ®Çu vµo, chuyÓn ®æi tÝn hiÖu t−¬ng tù sang tÝn hiÖu sè vµ ®−a tíi khèi xö lý. • Khèi xö lý: Bªn c¹nh viÖc gi¸m s¸t gi¸ trÞ ®o, nã cÇn thùc hiÖn c¸c chøc n¨ng sau: - Xö lý c¸c ®¹i l−îng sao cho phï hîp víi tæ nèi d©y cña MBA, phï hîp víi tû sè biÕn ®æi cña MBA ®−îc b¶o vÖ vµ c¸c biÕn dßng. - TÝnh to¸n c¸c gi¸ trÞ ®o nh− thµnh phÇn dßng ®iÖn so lÖch vµ dßng ®iÖn lÊy mÉu. - Ph©n tÝch tÇn sè c¸c ®¹i l−îng ®o. - T×nh to¸n c¸c gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng ®iÖn phôc vô cho b¶o vÖ qu¸ t¶i vµ kiÓm tra ®é t¨ng nhiÖt cña cuén d©y. - KiÓm so¸t c¸c gi¸ trÞ giíi h¹n vµ thø tù thêi gian. - §−a ra c¸c lÖnh c¾t. - L−u gi÷ vµ ®−a ra c¸c th«ng sè sù cè phôc vô cho viÖc tÝnh to¸n vµ ph©n tÝch sù cè. C¸c ®Çu vµo nhÞ ph©n ®Õn vµ ®i tõ bé vi xö lý qua c¸c kªnh vµo vµ ra. Tõ c¸c kªnh nµy bé vi xö lý nhËn th«ng tin tõ c¸c bé chuyÓn m¹ch (gi¶i trõ tõ xa) hoÆc tõ c¸c thiÕt bÞ kh¸c (nh− tÝn hiÖu khãa). C¸c ®Çu ra th«ng th−êng bao gåm c¸c lÖnh c¾t cho MC, tÝn hiÖu biÓu thÞ cho c¸c sù kiÖn vµ tr¹ng th¸i quan träng ®−îc hiÓu thÞ th«ng qua c¸c ®Ìn LED vµ chØ sè ë mµn hiÓn thÞ tr−íc r¬le. R¬le còng ®−îc trang bÞ mét bµn phÝm tÝch hîp ®−îc kÕt nèi víi mµn hiÓn thÞ tinh thÓ láng. TÊt c¶ c¸c sè liÖu vËn hµnh nh−: c¸c gi¸ trÞ ®Æt, th«ng sè thiÕt bÞ vv…®−îc ®−a vµo th«ng qua bµn phÝm nµy. Tõ bµn phÝm, cã thÓ ®−îc gäi ra c¸c th«ng sè cÇn thiÕt cho viÖc ®¸nh gi¸ sù cè khi cã sù cè x¶y ra. ViÖc giao tiÕp víi r¬le cã thÓ ®−îc thùc hiÖn th«ng qua cæng nèi tiÕp ë mÆt tr−íc r¬le b»ng b¶ng vËn hµnh hoÆc b»ng m¸y tÝnh c¸ nh©n PC. C¸c khèi chøc n¨ng cña r¬le ®−îc cung cÊp bëi nguån ®iÖn ¸p 1 chiÒu 24V cho c¸c r¬le ®Çu ra, ± 15V cho ®Çu vµo t−¬ng tù, trong khi bé vi xö lý vµ c¸c thiÕt bÞ trong chuyÓn cña nã dïng nguån 5V. 53 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 3/ Nguyªn lý cña b¶o vÖ so lÖch m¸y biÕn ¸p 3.1/ Nguyªn lý ®o B¶o vÖ so lÖch dùa trªn nguyªn t¾c so s¸nh dßng ®iÖn gi÷a hai ®Çu cña mét phÇn tö b¶o vÖ cã s¬ ®å nh− h×nh vÏ. H×nh 3 - 2: Nguyªn lý c¬ b¶n cña b¶o vÖ so lÖch. Theo s¬ ®å trªn th× dßng ®iÖn qua r¬le (87) b»ng IR=i1 - i2 Dßng IR: Gäi lµ dßng so lÖch nã b»ng hiÖu sè dßng ®iÖn thø cÊp ë hai ®Çu cña cïng mét phÇn tö ®−îc b¶o vÖ. Trong ®iÒu kiÖn b×nh th−êng còng nh− ng¾n m¹ch ngoµi (®iÓm N2) kh«ng cã dßng ch¶y qua (87) tøc IR = 0. Cßn khi x¶y ra ng¾n m¹ch trong vïng b¶o vÖ (vïng b¶o vÖ lµ vïng n»m gi÷a c¸c m¸y biÕn dßng cña s¬ ®å b¶o vÖ so lÖch) ®iÓm N1, khi ®ã dßng i2 ®æi chiÒu, lóc nµy dßng tæng qua r¬le lµ: IR = i1+i2. (3-1) NÕu dßng ®iÖn nµy ®ñ lín th× r¬le sÏ t¸c ®éng lo¹i bá sù cè. 3.2/ Lµm phï hîp c¸c gi¸ trÞ ®o ®−îc. Trong m¸y biÕn ¸p th«ng th−êng c¸c dßng thø cÊp cña c¸c BI kh«ng b»ng nhau khi cã dßng ch¶y qua m¸y biÕn ¸p, nã phô thuéc vµo tØ sè biÕn ®æi, tæ nèi d©y cña m¸y biÕn ¸p vµ dßng ®Þnh møc cña c¸c biÕn dßng ë hai ®Çu m¸y biÕn ¸p. V× vËy cÇn ph¶i lµm phï hîp c¸c gi¸ trÞ dßng ®iÖn nµy ®Ó cã thÓ so s¸nh ®−îc. ViÖc ®iÒu chØnh cho phï hîp víi c¸c m¸y biÕn ¸p cã c«ng suÊt vµ tæ ®Êu d©y kh¸c nhau, tØ sè biÕn dßng kh¸c nhau (cho b¶o vÖ m¸y biÕn ¸p) ®−îc thùc hiÖn b»ng to¸n häc hoµn toµn, th«ng th−êng nã kh«ng ®ßi hái biÕn dßng trung gian. C¸c dßng ®−a vµo ®−îc chuyÓn ®æi theo dßng ®Þnh møc cña MBA. §iÒu nµy cã ®−îc b»ng c¸ch ®−a c¸c th«ng sè ®Þnh møc cña MBA vµo trong r¬le nh−: c«ng suÊt ®Þnh møc, ®iÖn ¸p ®Þnh møc, dßng ®iÖn ®Þnh møc cña biÕn dßng. 54 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 V× tæ ®Êu d©y ®· ®−îc vµo nªn r¬le cã kh¶ n¨ng so s¸nh theo dßng víi c«ng thøc cè ®Þnh. ViÖc chuyÓn ®æi dßng ®−îc thùc hiÖn b»ng c¸c ma trËn hÖ sè ®−îc lËp tr×nh m« pháng c¸c dßng so lÖch trong c¸c cuén d©y MBA. TÊt c¶ c¸c tæ ®Êu d©y, r¬le ®Òu cã thÓ hiÓu ®−îc (kÓ khi ta ®¶o pha). H×nh 3 - 3: M« t¶ mét vÝ dô cho m¸y biÕn ¸p cã tæ ®Êu d©y Y(N)d5. H×nh vÏ chØ ra s¬ ®å gãc pha cña c¸c cuén d©y MBA vµ ph−¬ng tr×nh ma trËn cña chóng. ⎡− 1 0 1⎤ ⎡IL1 ⎤ ⎡I A ⎤ ⎡I A ⎤ ⎡ 2 - 1 - 1⎤ ⎡I L1 ⎤ ⎢ I ⎥ = 1 ⎢ 1 - 1 0⎥. ⎢ I ⎥ ⎢ I ⎥ = 1 ⎢- 1 2 - 1⎥. ⎢ I ⎥ ⎢ B⎥ ⎥ ⎢ L2 ⎥ 3⎢ ⎢ B⎥ 3 ⎢ ⎥ ⎢ L2 ⎥ ⎢ IC ⎥ ⎢ 0 1 - 1⎥ ⎢ I L 3 ⎥ ⎢ IC ⎥ ⎢- 1 - 1 2 ⎥ ⎢ I L 3 ⎥ ⎣ ⎦⎣ ⎦ ⎣⎦ ⎣ ⎦⎣ ⎦ ⎣⎦ H×nh 3 - 3: Minh häa tÝnh ma trËn dßng ®iÖn MBA tæ nèi d©y Y(n)/d5 D¹ng chung cña ph−¬ng tr×nh nµy lµ: [Im]=k*[K]*[In] (3-2) Trong ®ã: [Im]-Ma trËn c¸c dßng IA, IB, IC . k- Lµ h»ng sè [K]-Ma trËn hÖ sè, nã phô thuéc vµo tæ ®Êu d©y MBA [In]-Ma trËn cña c¸c dßng ®iÖn pha B×nh th−êng, c¸c dßng thø tù kh«ng ®−îc lo¹i trõ (nh− ma trËn bªn tr¸i h×nh 3 - 3). V× vËy c¸c dßng sù cè ch¶y qua MBA khi cã dßng ch¹m ®Êt trong hÖ thèng trong tr−êng hîp cã ®iÓm ®Êu ®Êt bªn trong vïng b¶o vÖ (®iÓm ®Êu sao cña MBA hoÆc tr−íc ®iÓm ®Êu sao) kh«ng cã t¸c dông mµ kh«ng cã bÊt cø biÖn ph¸p ®Æc biÖt nµo tõ bªn ngoµi (h×nh 3 - 4) 55 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 H×nh 3 - 4: Sù cè ch¹m ®Êt ngoµi vïng b¶o vÖ BÊt lîi cña viÖc lo¹i trõ dßng thø tù kh«ng lµ lµm cho b¶o vÖ trë nªn kÐm nh¹y h¬n trong tr−êng hîp cã sù cè ch¹m ®Êt bªn ngoµi vïng b¶o vÖ. Trong hÖ thèng cã trung tÝnh c¸ch ly hoÆc bï, kh«ng cÇn thiÕt ph¶i lo¹i trõ dßng thø tù kh«ng khi ®iÓm ®Êu sao cña MBA kh«ng nèi ®Êt (kh«ng qua cuén kh¸ng Pertecson). Lóc ®ã ph−¬ng tr×nh ma trËn cho cuén ®Êu sao (Y) lµ: ⎡I A ⎤ 0 ⎤ ⎡I L1 ⎤ ⎡1 0 ⎢ I ⎥ = 1. ⎢ 0 1 0 ⎥. ⎢ I L 2 ⎥ (3 - 3) ⎢ B⎥ ⎥⎢ ⎥ ⎢ ⎢ IC ⎥ 1 ⎥ ⎢ I L3 ⎥ ⎢0 0 ⎣ ⎦⎣ ⎦ ⎣⎦ Khi cã mét sù cè ch¹m ®Êt kÐp t¹i mét ®iÓm bªn trong vïng b¶o vÖ, trong tr−êng hîp nµy MBA lu«n ®−îc c¾t ra, kh«ng tÝnh ®Õn sù −u tiªn sù cè ch¹m ®Êt kÐp cña hÖ thèng. Dßng thø tù kh«ng ph¶i ®−îc lo¹i trõ trong c¸c hÖ thèng cã trung tÝnh nèi ®Êt khi cã mét ®iÓm ®Êu sao n»m trong vïng ®−îc b¶o vÖ (®iÓm ®Êu sao hoÆc trung tÝnh gi¶ nèi ®Êt). §é nhËy sù cè ch¹m ®Êt cao h¬n nÕu cã dßng ®iÖn qua ®iÓm ®Êu sao vµ cã biÕn dßng thø tù kh«ng nh− h×nh 3 - 5. H×nh 3 - 5: T¨ng ®é nhËy víi sù cè ch¹m ®Êt. Ph−¬ng tr×nh ma trËn cña cuén d©y ®Êu sao lóc nµy lµ: ⎡1 0 0⎤ ⎡I L1 ⎤ ⎡I st ⎤ ⎡IA ⎤ ⎢IB ⎥ = 1 . ⎢0 1 0⎥ . ⎢I ⎥ + 1 . ⎢I ⎥ (3-4) ⎥ ⎢ L2 ⎥ 3 ⎢ st ⎥ ⎢⎥ ⎢ ⎢0 0 1⎥ ⎢I L3 ⎥ ⎢I st ⎥ ⎢IC ⎥ ⎣⎦ ⎣ ⎦⎣ ⎦ ⎣⎦ Trong ®ã Ist: Lµ dßng trung tÝnh cña cuén d©y ®Êu ®Êt. 56 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 Dßng thø tù kh«ng bÞ lo¹i trõ khi cã sù cè bªn ngoµi, nh−ng cã thÓ nhËn ®−îc nÕu gÆp sù cè bªn trong. 3.3/ §¸nh gi¸ c¸c gi¸ trÞ ®o ®−îc. Sau khi c¸c dßng ®iÖn ®−îc lµm phï hîp cã tÝnh ®Õn tû sè biÐn dßng, nhãm vÐc t¬ vµ dßng thø tù kh«ng, c¸c ®¹i l−îng cÇn thiÕt cho b¶o vÖ so lÖch ®−îc tÝnh to¸n tõ IA, IB, IC cho tõng cuén d©y. §Ó ®¬n gi¶n ta dïng c¸c chØ sè ®Ó ph©n biÖt 1: Cho cuén s¬ cÊp (cã ®iÖn ¸p cao) cña m¸y biÕn ¸p. 2: Cho cu«n thø cÊp (cã ®iÖn ¸p thÊp h¬n). 3: Cho cu«n d©y thø ba nÕu lµ m¸y biÕn ¸p ba cuén d©y. Trong c¸c hÖ thèng b¶o vÖ so lÖch cho ®èi t−îng hai phÝa, mét ®¹i l−îng h·m th−êng lÊy tõ dßng sai lÖch I1 − I 2 hoÆc tõ tæng sè häc I1 + I 2 . C¶ hai ph−¬ng ph¸p ®Òu nh− nhau ë mét sè d¶i thÝch hîp cña ®Æc tÝnh h·m. Trong c¸c hÖ thèng b¶o vÖ so lÖch cho c¸c ®èi t−îng ®−îc b¶o vÖ ba phÝa nh− m¸y biÕn ¸p ba cuén d©y, viÖc h·m chØ cã thÓ ®−îc thùc hiÖn víi tæng sè häc I1 + I 2 + I3 . Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông trong r¬le 7UT51* cho tÊt c¶ c¸c ®èi t−îng ®−îc b¶o vÖ. Nã ®ßi hái t¹o ra tæng vÐc t¬ vµ tæng sè häc cho c¸c dßng ®iÖn cho tõng cuén d©y. Ta cã dßng ®iÖn so lÖch: I Ýl = I1 + I 2 cho m¸y biÕn ¸p hai cuén d©y. I Ýl = I1 + I 2 + I 3 cho m¸y biÕn ¸p ba cuén d©y. Cßn dßng ®iÖn h·m: I h = I1 + I 2 cho m¸y biÕn ¸p hai cuén d©y. I h = I1 + I 2 + I 3 cho m¸y biÕn ¸p ba cuén d©y. VËy t¹i sao ng−êi ta ph¶i sö dông dßng ®iÖn h·m trong b¶o vÖ so lÖch? v× trªn thùc tÕ, do sai sè cña m¸y biÕn dßng ®Æc biÖt do hiÖn t−îng b·o hßa cña m¹ch tõ, nªn trong chÕ ®é lµm viÖc b×nh th−êng vµ khi cã ng¾n m¹ch ngoµi, c¸c dßng ®iÖn phÝa thø cÊp cña hai tæ biÕn dßng CT1 vµ CT2 sÏ kh¸c nhau vµ khi ®ã: ΔI = i 1 − i 2 = i kcb (3-5) Dßng kh«ng c©n b»ng ikcb trong mét sè tr−êng hîp cã thÓ co trÞ sè rÊt lín, ®Æc biÖt khi ng¾n m¹ch ngoµi, dßng sù cè qua c¸c biÕn dßng cã thÓ lµm cho chóng bÞ b·o hßa. §Ó ng¨n ngõa b¶o vÖ so lÖch cã thÓ lµm viÖc kh«ng chän läc d−íi ¶nh h−ëng cña dßng ikcb ng−êi ta th−êng sö dông nguyªn lý h·m b¶o vÖ 57 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 b»ng dßng ®iÖn pha hoÆc sö dông c¸c hµi bËc cao (bËc 2, bËc 5) xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh qu¸ ®é vµ khi m¹ch tõ bÞ b·o hßa. Mét sè tr−êng hîp sù cè cã thÓ x¶y ra: • Trong vËn hµnh b×nh th−êng hoÆc khi cã ng¾n m¹ch ngoµi: H×nh 3-6: S¬ ®å b¶o vÖ so lÖch MBA Dßng I2 ®¶o chiÒu v× vËy nã ®æi dÊu. I2 = -I1 suy ra I 2 = I1 (3-6) Do vËy: I Ýl = I1 + I 2 = 0 (3-7) I h = I1 + I2 = 2I1 (3-8) B¶o vÖ sÏ t¸c ®éng khi: Isl > Ih cßn dßng ®iÖn h·m Ih tû lÖ víi 2 lÇn dßng ch¶y qua nã. • Khi ng¾n m¹ch x¶y ra trong vïng b¶o vÖ, mçi phÝa ®−îc cÊp bëi c¸c nguån dßng nh− nhau tõ hai phÝa, trong tr−êng hîp nµy: I Ýl = I1 + I 2 = 2I1 (3-9) I h = I1 + I2 = 2I1 (3-10) C¸c thµnh phÇn dßng so lÖch vµ dßng h·m b»ng nhau vµ tû lÖ víi hai lÇn dßng sù cè. • Khi sù cè bªn trong, chØ cÊp dßng tõ mét phÝa: Trong tr−êng hîp nµy: I2 = 0 (3-11) Khi ®ã: I Ýl = I1 + I 2 = I1 (3-12) I h = I1 + I 2 = I1 (3-13) C¸c thµnh phÇn dßng so lÖch vµ dßng h·m b»ng nhau vµ tû lÖ víi dßng sù cè. Tõ c¸c kÕt qu¶ trªn cho thÊy r»ng víi dßng sù cè bªn trong th× dßng ®iÖn so lÖch vµ dßng ®iÖn h·m b»ng nhau (Isl = Ih). V× vËy ®Æc tÝnh sù cè bªn trong lµ mét ®−êng th¼ng víi ®é rèc b»ng 1. 58 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 H×nh 3 - 7: §Æc tÝnh lµm viÖc cña b¶o vÖ so lÖch §Æc tÝnh sù cè vµ ®Æc tÝnh t¸c ®éng cña r¬le ®−îc vÏ trªn h×nh 3 - 7. Nh¸nh a: biÓu thÞ gi¸ trÞ dßng ®iÖn khëi ®éng cña b¶o vÖ, víi mçi m¸y biÕn ¸p coi nh− lµ h»ng sè. Dßng ®iÖn nµy phô thuéc vµo dßng tõ hãa MBA vµ sai sè kh«ng ®æi cña biÕn dßng. Nh¸nh b: §o¹n ®Æc tÝnh cã kÓ ®Õn sai sè biÕn ®æi cña m¸y biÕn dßng, c¸c sai sè cña b¶n th©n r¬le do sù ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p d−íi t¶i cña MBA t¹o nªn, sai sè cña c¸c BI ®Çu vµo r¬le. Nh¸nh c: §o¹n ®Æc tÝnh cã tÝnh ®Õn chøc n¨ng khãa b¶o vÖ khi xuÊt hiÖn hiÖn t−îng b·o hµo kh«ng gièng nhau ë c¸c m¸y biÕn dßng. Nh¸nh d: Lµ gi¸ trÞ dßng ®iÖn khëi ®éng ng−ìng cao cña b¶o vÖ so lÖch. Khi dßng ®iÖn so lÖch Isl v−ît qu¸ gi¸ trÞ ng−ìng cao nµy, lÖnh c¾t ®−îc triÓn khai mµ kh«ng phô thuéc vµo dßng ®iÖn h·m Ih. C¸c dßng ®iÖn Isl, Ih ®−îc biÓu diÔn trªn trôc täa ®é theo hÖ t−¬ng ®èi ®Þnh møc. NÕu täa ®é ®−îc tÝnh r¬i vµo vïng t¸c ®éng th× r¬le sÏ cho tÝn hiÖu c¾t, ng−îc l¹i sÏ kh«ng cho tÝn hiÖu c¾t nÕu täa ®é ®−îc tÝnh r¬i vµo vïng khãa trªn ®å thÞ ®Æc tÝnh. H·m c¸c thµnh phÇn sãng hµi bËc cao. Gi¸ trÞ cña dßng ®iÖn so lÖch kh«ng chØ do ng¾n m¹ch ngoµi mµ cßn do mét sè nguyªn nh©n nh−: - Do dßng ®iÖn xung kÝch tõ hãa khi ®ãng m¸y biÕn ¸p kh«ng t¶i g©y ra. - Do hiÖn t−îng qu¸ kÝch thÝch m¸y biÕn ¸p. 59 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 3.4/ H·m céng thªm khi m¸y biÕn dßng bÞ b·o hßa. Khi x¶y ra ng¾n ngoµi vïng b¶o vÖ, ë thêi ®iÓm ban ®Çu gi¸ trÞ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch cã thÓ cã trÞ sè rÊt lín lµm cho m¸y biÕn dßng bÞ b·o hßa dÉn ®Õn xuÊt hiÖn dßng ®iÖn kh«ng c©n b»ng rÊt lín, cã thÓ cã gi¸ trÞ cao h¬n ng−ìng t¸c ®éng nhá nhÊt (nh¸nh a) cña ®Æc tÝnh khëi ®éng dÉn ®Õn b¶o vÖ t¸c ®éng nhÇm. §Ó lo¹i trõ hiÖn t−îng nµy ®èi víi r¬le sè 7UT51* cã trang bÞ bé phËn ph¸t hiÖn hiÖn t−îng b·o hßa, nã sÏ khãa b¶o vÖ trong vïng “h·m céng thªm” (add-on stabiliztion). §é rèc cña ®−êng ®Æc tÝnh “h·m céng thªm” b»ng 1/2 ®é rèc ®−êng ®Æc tÝnh nh¸nh b. Thêi gian më khãa cña b¶o vÖ b»ng 1/2 chu kú ®Çu tiªn sau thêi ®iÓm b¾t ®Çu sî cè. MÆt kh¸c khi ph¸t hiÖn mét sù cè bªn ngoµi, b¶o vÖ bÞ khãa trong mét thêi gian cã thÓ lùa chän (l©u nhÊt lµ 8 chu kú t−¬ng ®−¬ng víi 160 ms ë tÇn sè 50Hz). ViÖc khãa bÞ xãa bá ngay khi ®iÓm lµm viÖc dÞch chuyÓn ch¾c ch¾n (qu¸ 2 chu kú) vµo ®Æc tÝnh sù cè. H·m céng thªm nã cho phÐp ph¸t hiÖn mét c¸ch tin cËy sù cè diÔn biÕn bªn trong m¸y biÕn ¸p vµ ngay c¶ khi cã sù cè bªn ngoµi, m¸y biÕn dßng bÞ b·o hßa. 3.5/ H·m hµi. Gi¸ trÞ dßng ®iÖn so lÖch kh«ng chØ do sù cè bªn trong MBA mµ cßn do mét så thµnh phÇn dßng ®iÖn kh¸c t¹o nªn: • Do dßng ®iÖn xung kÝch tõ hãa khi ®ãng MBA kh«ng t¶i g©y nªn • Do hiÖn t−îng qu¸ kÝch thÝch MBA (qu¸ ®iÖn ¸p) C¸c nguyªn nh©n nµy khi ph©n tÝch thµnh phÇn dßng ®iÖn ®Òu cã chøa c¸c thµnh phÇn sãng hµi bËc cao nh− ph©n tÝch dßng tõ hãa MBA ng−êi ta thÊy cã c¸c thµnh phÇn hµi bËc 2, 3, 4, 5 vv… Nh−ng trong ®ã thµnh phÇn sãng hµi bËc 2 chiÕm tû lÖ lín h¬n c¶. H¬n n÷a khi ph©n tÝch dßng ®iÖn ng¾n m¹ch th× thµnh phÇn sãng hµi bËc 5 kh«ng cã nªn sãng hµi bËc 2 ®−îc sö dông cho môc ®Ých æn ®Þnh b¶o vÖ chèng l¹i hiÖn t−îng qu¸ dßng xung kÝch tõ hãa khi ®ãng MBA kh«ng t¶i, khi thµnh phÇn sãng hµi bËc 2 lín h¬n gi¸ trÞ ®Æt, b¶o vÖ sÏ bÞ khãa. Cßn khi xuÊt hiÖn hiÖn t−îng qu¸ kÝch thÝch (qu¸ ®iÖn ¸p) cã thµnh phÇn sãng hµi bËc 5 chiÕm phÇn lín, do ®ã thµnh phÇn nµy ®−îc sö dông cho môc ®Ých æn ®Þnh. B¶o vÖ sÏ bÞ khãa khi thµnh phÇn sãng hµi bËc 5 lín h¬n gi¸ trÞ ®Æt. C¸c ®Æc tÝnh khãa b¶o vÖ ®−îc vÏ trªn h×nh 3 - 8. 60 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 H×nh 3 - 8: §å thÞ æn ®Þnh sãng hµi bËc 2 vµ sãng hµi bËc 5. 3.6/ T¸c ®éng c¾t. Ngay khi sãng c¬ b¶n cña dßng ®iÖn so lÖch ®¹t 85% gi¸ trÞ ®Æt hoÆc dßng h·m v−ît qu¸ 4 lÇn dßng ®Þnh møc cña MBA, b¶o vÖ t¸c ®éng. V× vËy t¸c ®éng x¶y ra ngay c¶ khi cã sù cè bªn ngoµi do ®ã ghi sù cè vµ chØ sè b·o hßa cã thÓ lµm viÖc. T¸c ®éng kh«ng ®−îc nhËn ra khi dßng ®iÖn so lÖch gi¶m xuèng 70% gi¸ trÞ ®Æt. NÕu lÖnh c¾t kh«ng ®−îc ®−a ra th× sù cè coi nh− ®· qua. NÕu ®· cã lÖnh c¾t, khi ®ã bé ®Õm thêi gian ®−îc khëi ®éng. 3.7/ Sö dông ë m¸y biÕn ¸p ®¬n pha. Trong c¸c m¸y biÕn ¸p 1 pha, nã ®−îc thiÕt kÕ víi mét hoÆc hai pha trªn mét cu«n d©y, trong tr−êng hîp cã hai pha, c¸c cuén d©y cã thÓ ®−îc quÊn trªn mét hoÆc hai lâi thÐp. §Ó ®¶m b¶o c¸c dßng ®iÖn sÏ ®−îc lµm phï hîp mét c¸ch tèi −u, ng−êi ta lu«n sö dông hai ®Çu vµo dßng ®iÖn ngay c¶ khi chØ cã mét biÕn dßng trªn mét pha. Hai pha cuén d©y cã thÓ ®−îc ®Êu nèi tiÕp (t−¬ng øng víi cuén d©y ®Êu sao Y) hoÆc song song (t−¬ng øng víi cuén d©y ®Êu tam gi¸c Gãc lÖch pha gi÷a c¸c cuén d©y chØ cã thÓ lµ 0 hoÆc 1800 . 61 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 H×nh 3 - 9: VÝ dô cña MBA lùc 1 pha. Gièng nh− c¸c m¸y biÕn ¸p ba pha c¸c dßng ®iÖn ®−îc lµm cho phï hîp bëi c¸c ma trËn hÖ sè. D¹ng chung cña ph−¬ng tr×nh nµy lµ: [I m ] = k.[K ][I n ] (3-14) . Trong ®ã: [Im]- Lµ ma trËn dßng ®iÖn ®· ®−îc biÕn ®æi phï hîp (IA, IC) k- HÖ sè kh«ng ®æi. [K]- Ma trËn hÖ sè, phô thuéc vµo tæ nèi d©y MBA. [In]- Ma trËn dßng ®iÖn (IL1, IL3). V× gãc lÖch pha gi÷a c¸c cuén d©y chØ cã thÓ lµ 0 hoÆc 1800 viÖc ®iÒu chØnh nµy chØ thÝch hîp ®èi víi c¸ch ®èi sö víi dßng thø tù kh«ng. NÕu ®iÓm ®Êu sao cña m¸y biÕn ¸p ®−îc b¶o vÖ kh«ng nèi ®Êt (h×nh 3-9) th× ph−¬ng tr×nh ma trËn khi ®ã lµ: ⎡I A ⎤ 0⎤ ⎡I L1 ⎤ ⎡1 ⎢I ⎥ = 1. ⎢0 (3-15) 1⎥ ⎢I L2 ⎥ . ⎣ ⎦⎣ ⎦ ⎣ B⎦ NÕu ®iÓm ®Êu sao cña m¸y biÕn ¸p ®−îc nèi ®Êt, lóc nµy dßng thø tù kh«ng ph¶i ®−îc lo¹i trõ, b»ng c¸ch t¹o ra c¸c sai lÖch dßng. Ph−¬ng tr×nh ma trËn khi ®ã lµ: ⎡I A ⎤ 1 ⎡ 1 − 1⎤ ⎡I L1 ⎤ ⎢I ⎥ = . ⎢− 1 1⎥ . ⎢I ⎥ (3-16) ⎣ B⎦ 2 ⎣ ⎦ ⎣ L2 ⎦ §iÒu bÊt lîi cña viÖc lo¹i trõ dßng thø tù kh«ng lµ lµm cho b¶o vÖ kÐm nh¹y h¬n (hÖ sè 1/2). Trong tr−êng hîp cã mét sù cè ch¹m ®Êt bªn trong vïng ®−îc b¶o vÖ. §é nh¹y víi sù cè ch¹m ®Êt cao h¬n cã thÓ ®¹t ®−îc nÕu cã ®−îc dßng trung tÝnh b»ng c¸ch ®Æt m¸y biÕn dßng trung tÝnh cho m¸y biÕn ¸p nh− h×nh vÏ: 62 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 H×nh 3 - 10: VÝ dô cho MBA 1 pha Ph−¬ng tr×nh ma trËn cho cuén d©y nèi ®Êt khi ®ã lµ: ⎡I A ⎤ ⎡1 0⎤ ⎡I L1 ⎤ 1 ⎡I st ⎤ ⎢I ⎥ = 1. ⎢0 1⎥ . ⎢I ⎥ + . ⎢I ⎥ (3-17) ⎣ ⎦ ⎣ L2 ⎦ 2 ⎣ st ⎦ ⎣ B⎦ Trong ®ã: Ist- lµ dßng trung tÝnh cña cuén d©y nèi ®Êt. Dßng thø tù kh«ng ®−îc lo¹i trõ b»ng thµnh phÇn nµy khi cã sù cè bªn ngoµi (minh häa trªn h×nh 3 - 10) nh−ng nã ®−îc ph¸t hiÖn ®Çy ®ñ khi cã sù cè ch¹m ®Êt trong vïng ®−îc b¶o vÖ. Xö lý c¸c ®¹i l−îng ®o ®−îc kh¸c vµ ma trËn c¾t còng gièng nh− b¶o vÖ so lÖch ®èi víi m¸y biÕn ¸p 3 pha. 4/ B¶o vÖ ch¹m ®Êt cã giíi h¹n m¸y biÕn ¸p. 4.1/ Nguyªn lý cña b¶o vÖ. B¶o vÖ so lÖch dßng ®iÖn thø tù kh«ng dïng ®Ó b¶o vÖ chèng sù cè ch¹m ®Êt trong c¸c m¸y biÕn ¸p lùc, cuén kh¸ng shunt, m¸y ®iÖn quay mµ cã ®iÓm chung tÝnh trùc tiÕp nèi ®Êt. Nã còng cã thÓ sö dông ®Ó b¶o vÖ cho m¸y biÕn ¸p cã chung tÝnh c¸ch ®iÖn víi ®Êt hoÆc m¸y biÕn ¸p cã cuén d©y nèi tam gi¸c, khi ®ã ph¶i sö dông c¸c trung tÝnh nh©n t¹o. §iÒu kiÖn tr−íc hÕt lµ cã mét biÕn dßng ®Æt trªn d©y trung tÝnh nèi ®Êt. BiÕn dßng trung tÝnh vµ biÕn dßng 3 pha x¸c ®Þnh chÝnh x¸c c¸c giíi h¹n cña vïng ®−îc b¶o vÖ. H×nh 3 - 11: B¶o vÖ so lÖch dßng thø tù kh«ng MBA cã nèi ®Êt trùc tiÕp 63 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 H×nh 3 - 12: B¶o vÖ so lÖch dßng thø tù kh«ng MBA cã cuén d©y nèi tam gi¸c víi ®iÓm trung tÝnh gi¶ Trong ®iÒu kiÖn vËn hµnh b×nh th−êng kh«ng cã dßng ®iÖn ®i qua trung tÝnh vµ ®iÓm ®Êu sao cña c¸c m¸y biÕn dßng ë c¸c pha. Tøc: IA + IB + Ic = 0 (3-18) Vµ: IL1 + IL2 + IL3 = 0 (3-19) Khi cã mét sù cè ch¹m ®Êt trong vïng b¶o vÖ, sÏ xuÊt hiÖn dßng thø tù kh«ng ë trung tÝnh m¸y biÕn ¸p (Io1) vµ dßng thø tù kh«ng ë c¸c pha (Io2). C¸c dßng nµy b»ng nhau vÒ ®é lín vµ cïng chiÒu. Khi ®ã: Isl0 = Io1 + Io2 kh¸c 0 nªn b¶o vÖ sÏ t¸c ®éng. Ng−îc l¹i khi x¶y ra ch¹m ®Êt ngoµi vïng b¶o vÖ, dßng ®iÖn qua d©y trung tÝnh m¸y biÕn ¸p (Io1) vµ dßng ®iÖn d− trªn d©y trung tÝnh cña c¸c biÕn dßng pha (Io2) sÏ b»ng nhau vÒ ®é lín vµ ng−îc pha víi nhau nªn: ISlo =Io1 + Io2 = 0 nªn b¶o vÖ kh«ng t¸c ®éng. Ngoµi ra dßng kh«ng c©n b»ng cã thÓ tån t¹i do b·o hßa c¸c m¸y biÕn dßng kh«ng gièng nhau, b·o hßa nµy còng cã thÓ lµm cho b¶o vÖ t¸c ®éng nhÇm. §Ó kh¾c phôc hiÖn t−îng nµy b¶o vÖ chèng sù cè ch¹m ®Êt cã bé phËn khãa b¶o vÖ víi dßng thø tù kh«ng khi ch¹m ®Êt ngoµi vïng b¶o vÖ. 4.2/ §¸nh gi¸ c¸c ®¹i l−îng ®o ®−îc. Chøc n¨ng khãa b¶o vÖ b»ng c¸ch so s¸nh dßng ®iÖn ®i qua trung tÝnh nèi ®Êt víi dßng ®iÖn thø tù kh«ng tæng ë c¸c pha. Ta cã: I sl = I 01 (3-20) I h = k . ( I 01 − I 02 − I 01 + I 02 ) (3-21) 64 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi
§å ¸n tèt nghiÖp TrÇn V¨n Quúnh - §iÖn 46 Trong ®ã: Isl0: Dßng ®iÖn ®Æt cña b¶o vÖ. Ih : Dßng ®iÖn h·m (hay dßng ®iÖn lÊy mÉu) k: HÖ sè, tr−êng hîp chung gi¶ thiÕt k = 1. B¶o vÖ sÏ t¸c ®éng cho tÝn hiÖu c¾t m¸y biÕn ¸p khi Isl0 > Ih. D−íi ®©y xÐt mét sè tr−êng hîp sù cè cã thÓ x¶y ra: • Sù cè ch¹m ®Êt ngoµi vïng b¶o vÖ. Dßng ®iÖn thø tù kh«ng (Io1) vµ dßng d− trªn d©y trung tÝnh cña c¸c m¸y biÕn dßng pha (Io2) cïng ®é lín vµ ng−îc chiÒu nhau. Io1 = -Io2. (3-22) Do vËy: I sl = I 01 (3-23) I h = ( I 01 − I 02 − I 01 + I 02 ) = 2I 01 (3-24) B¶o vÖ sÏ t¸c ®éng khi Isl0 > Ih. Trong tr−êng hîp nµy dßng Ih > 2Isl0 nªn b¶o vÖ kh«ng t¸c ®éng. • Sù cè ch¹m ®Êt trong vïng b¶o vÖ phÝa cuén d©y nèi h×nh sao mµ kh«ng cã nguån ë phÝa cuén d©y nèi h×nh sao ®ã. Khi ®ã: Io2=Il1+Il2+Il3=0 (3-25) I slo = I 01 (3-26) Suy ra: I h = I 01 − I 02 − I 01 + I 02 = 0 ) (2-27) B¶o vÖ sÏ t¸c ®éng c¾t m¸y c¾t m¸y biÕn ¸p v× Isl0 > Ih. • Sù cè ch¹m ®Êt trong vïng b¶o vÖ ë phÝa cuén d©y nèi h×nh sao cã nguån ®i ®Õn. Trong tr−êng hîp nµy ta cã: Io1=Io2 suy ra I sl = I 01 (3-28) I h = ( I 01 − I 02 − I 01 + I 02 ) = −2I 01 (3-29) Tõ kÕt qu¶ trªn ta thÊy khi sù cè ch¹m ®Êt trong vïng b¶o vÖ dßng ®iÖn h·m (Ih < 0) vÉn tháa m·n ®iÒu kiÖn Isl0 > Ih vµ b¶o vÖ sÏ t¸c ®éng c¾t m¸y c¾t m¸y biÕn ¸p. Tuy nhiªn viÖc gi¶ thuyÕt Io1 vµ Io2 trïng pha nhau trong tr−êng hîp sù cè ch¹m ®Êt trong vïng b¶o vÖ vµ ng−îc pha nhau khi x¶y ra sù cè ch¹m ®Êt ë ngoµi vïng b¶o vÖ, ®iÒu nµy chØ cã ®−îc khi m¸y biÕn dßng lµ lý t−ëng. Thùc tÕ dßng ®iÖn Io1 vµ Io2 ë c¸c phÝa lÖch pha nhau. §Æc tÝnh h·m ®−îc ®Æc tr−ng b»ng hÖ sè k, hÖ sè nµy phô thuéc vµo gãc lÖch pha cho trong b¶ng d−íi ®©y. 65 Khoa C¬ §iÖn – Tr−êng §HNNI-Hµ Néi