Giáo trình

Giáo trình Bảo vệ các phần tử chính trong hệ thống điện

Science and Technology

Rơle khoảng cách Micom P44X

Tác giả: unknown

Rơle khoảng cách Micom P44X

Giới thiệu chung về rơle khoảng cách số micom P44X

Các rơle khoảng cách MICOM là loại sản phẩm của hệ thống bảo vệ và điều khiển của ALSTOM T&D. Đây là một trong những loại rơle kỹ thuật số được ứng dụng các công nghệ hiện đại nhất hiện nay. Chúng có thể cung cấp các khả năng bảo vệ toàn diện cho các động cơ, máy phát, các xuất tuyến ĐZ trên không, mạng điện cáp, ĐZ có bù dọc... Như vậy, các rơle khoảng cách số MICOM P441, P442 và P444 hoàn toàn có thể đáp ứng được các yêu cầu bảo vệ cho tất cả các TBA truyền tải và phân phối ở bất kì cấp điện áp nào trong hệ thống điện.

Các rơle khoảng số MICOM được tích hợp hoàn hảo cả phần cứng và phần mềm, cho phép xử lý mềm dẻo, chính xác các tình huống sự cố gần, xa, sự cố chồng chéo. MICOM có một thư viện với đầy đủ các sơ đồ logic ứng dụng cũng như các sơ đồ logic khả trình, kết hợp với khả năng đo lường, thu thập - xử lý nhanh các tình huống xảy ra trong hệ thống và đưa ra các phương thức xử lý hợp lý cho từng loại sự cố. Đặc biệt là nhờ các thuật toán dò tìm chuẩn đoán tiên tiến mà rơle khoảng cách số MICOM có thể phán đoán được các tình huống sự cố trước khi nó thực sự xảy ra và hiển thị các cảnh báo không những về các chỉ số đo lường mà cả các dạng sóng và đồ thị véctơ của chúng thông qua các cổng truyền thông số hiện đại.

Ngoài phần mềm cài đặt cho rơle, MICOM còn có phần mềm mô phỏng với giao diện giống thực tế với các cửa sổ Window phân lớp đa năng, đồng thời có thể lập trình và kết nối trực tiếp với các rơle để thu thập - truy xuất các dữ liệu thông qua hệ thống modem. Do đó có thể dùng phần mềm này phục vụ cho công tác đào tạo, huấn luyện cài đặt rơle khoảng cách.

Hình dáng bên ngoài của rơle MICOM P441 (Hình 5.6)

Ngoài chức năng chính là bảo vệ khoảng cách, MICOM P441, P442 và P444 còn cung cấp chức năng bảo vệ khác như chức năng: quá dòng (50/51), quá dòng chống chạm đất (50/51N), quá điện áp (59), điện áp giảm (27), TĐL (79), từ chối cắt (51BF), chống dao động công suất (78), chống đóng điện vào điểm sự cố (50/27), kiểm tra đồng bộ (25)...

Cấu hình chung của rơle khoảng cách số MICOM:

Hình dáng bên ngoài của một rơle MICOM P441 như hình 5.6.

Trong đó:

  • (1): màn hình tinh thể lỏng (LCD) có thể hiển thị 16 kí tự dưới hai hàng.
  • (2): bốn đèn led cố định.
  • (3): tám đèn LED hiển thị vùng khả trình.
  • (4): hệ thống các phím chức năng.
  • (5): phím chức năng đọc, xoá các kí tự và hiển thị thời gian.
  • (6): vỏ bọc và kí hiệu sản phẩm.
  • (7): tấm che chắn bảo vệ các đầu kết nối cổng truyền thông.
  • (8): phần đầu kẹp chì.

Ngoài cấu hình chung như trên, các rơle khoảng cách số MICOM họ P44X còn có các đặc điểm riêng như sau:

  • P441: có 8 đầu vào logic cung cấp cho màn hình hiển thị và các chức năng khác, 16 đầu ra để truyền tín hiệu cắt máy cắt, hiển thị thời gian, truyền thông xa và các chức năng khác.
  • P442: có 16 đầu vào logic và 21 đầu ra số, đồng hồ đồng bộ thời gian thực, các đầu nối truyền thông với cáp quang.
  • P444: có 24 đầu vào logic số và 32 đầu ra, đồng hồ đồng bộ thời gian thực, các đầu nối truyền thông với cáp quang.

Thời gian tác động nhanh nhất của rơle khoảng cách số MICOM có thể đạt được khoảng 18 msec.

Rơle khoảng cách MICOM có hai loại cổng truyền thông là: cổng truyền thông nội bộ (local communication port) và cổng truyền thông từ xa (remote communication port).

  • Cổng truyền thông nội bộ: gồm các mạch giao tiếp tuần tự được thiết kế sử dụng kết nối trực tiếp với máy tính để thu thập các dữ liệu hay tải các chương trình, các sơ đồ logic, các thông số cài đặt khi sử dụng phần mềm mô phỏng S1 hoặc để kết nối giữa các rơle với nhau.
  • Cổng truyền thông từ xa được sử dụng để kết nối với các thiết bị truyền tin trao đổi các thông tin giữa trung tâm điều khiển với rơle, hoặc truyền tín hiệu cắt liên động giữa hai rơle ở hai đầu ĐZ... Nhờ các cổng truyền thông từ xa mà người ta có thể xây dựng các TBA vận hành hoàn toàn tự động không cần người trực, từ đó có thể nâng cao tính tự động hoá, khả năng đồng bộ, độ tin cậy cũng như chất lượng điện năng trong hệ thống điện.

Các lợi ích của việc sử dụng rơle khoảng cách số MICOM:

Rơle khoảng cách số MICOM P441, P442 và P444 có thể loại trừ mọi sự cố một cách nhanh chóng là nhờ vào việc ứng dụng kết hợp giữa tốc độ xử lý của phần cứng với những giải thuật tối ưu của phần mềm, làm cho bảo vệ tác động có tính chọn lọc và độ tin cậy rất cao. Không những thế, rơle khoảng cách số MICOM còn được tích hợp rất nhiều các môđun có nhiều chức năng khác nhau nhưng rất gọn nhẹ, điều này làm cho MICOM trở thành một bảo vệ đa năng mà không phải bảo vệ nào cũng có được như:

  • Tiêu chuẩn hoá các các rơle cho tất cả các ứng dụng.
  • Đơn giản hoá các phụ tùng với các đầu vào của biến dòng (TI) và biến điện áp (TU).
  • Không cần thiết phải có thêm các bảo vệ bổ sung như: bảo vệ quá dòng (50/51), quá dòng chạm đất (50/51N), bảo vệ điện áp (59/27), TĐL (79), kiểm tra đồng bộ (25), bảo vệ chống dao động công suất (78), chống đóng điện vào điểm sự cố (50/27), sự cố máy cắt (50BF), các thiết bị tự động ghi lại trạng thái sự cố, các thiết bị đo lường...
  • Chuẩn đoán lỗi nhanh chóng với các thông tin lỗi, nhật kí sự kiện và các thống kê lỗi.
  • Cung cấp khả năng bảo vệ tối ưu và khả năng tự kiểm tra bản thân phần cứng, phần mềm nhờ bộ giám sát hệ thống. Nó có thể kiểm tra tình trạng của TU, TI, máy cắt...
  • Tăng cường độ tin cậy cho bảo vệ nhờ sử dụng hai kỹ thuật đo khác nhau.
  • Thời gian xử lý và thao tác rất nhanh, có thể đạt đến 10 msec cho chức năng quá dòng và 18 msec cho chức năng khoảng cách.
  • Một hệ thống thư viện với đầy đủ các sơ đồ logic ứng dụng cũng như các sơ đồ logic khả trình.
  • Các cổng vào/ra số tốc độ cao, đặc biệt là các cổng nối trực tiếp với hệ thống cáp quang thông qua các đầu ghép nối mà không cần bộ đệm.
  • Các chương trình mô phỏng đa dạng, dễ xử dụng chạy trên môi trường Window cho phép huấn luyện các thao tác cài đặt trên mô hình cũng như cũng có thể kết nối giao tiếp trao đổi thông tin với rơle.

Các ứng dụng của rơle khoảng cách số Micom họ P44x

Chức năng bảo vệ khoảng cách:

Đây là chức năng bảo vệ chính của rơle khoảng cách số MICOM. Nó gồm một hệ thống dò tìm sự cố, một hệ thống đo khoảng cách và một hệ thống xác định hướng công suất (dòng điện) sự cố.

Chức năng chính của bảo vệ khoảng cách gồm hai phần: bảo vệ khoảng cách cho sự cố pha (21P) và bảo vệ khoảng cách cho sự cố chạm đất (21G).

Bảo vệ khoảng cách cho sự cố pha:

Sơ đồ bảo vệ ĐZ của rơle khoảng cách số MICOM (Hình 5.7)

Rơle khoảng cách số MICOM P441, P442 và P444 có 5 vùng bảo vệ cho sự cố pha và được chỉ ra trong đặc tuyến tổng trở tứ giác đặc trưng hình 5.8. Nó có thể bảo vệ được tất cả các sự cố pha xảy ra trong vùng tác động của tứ giác đặc trưng và được định hướng như sau:

  • Vùng 1, 2 ,3 là vùng tác động theo hướng thuận, được dùng như một bảo vệ khoảng cách ba cấp thông thường, chú ý rằng vùng 1 có thể mở rộng đến vùng 1X (vùng 1 mở rộng Zone 1X) khi cần thiết.
  • Vùng P (Zone P) là vùng khả trình. Có thể chọn theo vùng hướng thuận hoặc hướng ngược.
  • Vùng 4 là vùng hướng ngược.

Tứ giác đặc trưng cho sự cố pha (Hình 5.8)

Tứ giác đặc trưng cho sự cố chạm đất (Hình 5.9)

Bảo vệ khoảng cách cho sự cố chạm đất:

MICOM cung cấp 5 vùng bảo vệ cho sự cố chạm đất được thể hiện trong mạch vòng tổng trở tứ giác đặc trưng hình 5.9.

Sơ đồ có thể bảo vệ được tất cả các sự cố chạm đất xảy ra trong vùng bảo vệ và cũng được xem như một phần của các sự cố pha.

Đối với sự cố chạm đất, dòng điện dư bắt nguồn từ tổng véctơ dòng điện đầu vào (Ia + Ib + Ic) được giả tưởng chạy qua mạch vòng sự cố pha - đất. Vì vậy, mạch vòng sự cố của bất kì vùng nào cũng phải được mở rộng hệ số nhân (1+kZ0) để so sánh với thành phần thứ tự thuận cho phù hợp với sự cố pha. KZ0 được gọi là hệ số dòng điện dư và được xác định như sau:

kZ 0 = Z 0 Z 1 / 3Z 1 size 12{ lline ital "kZ" rSub { size 8{0} } rline = left ( left (Z rSub { size 8{0} } - Z rSub { size 8{1} } right )/3Z rSub { size 8{1} } right )} {}

kZ0=∠Z0Z1/3.Z1 size 12{∠ ital "kZ" rSub { size 8{0} } "=∠" left (Z rSub { size 8{0} } - Z rSub { size 8{1} } right )/3 "." Z rSub { size 8{1} } } {} (độ)

Trong đó:

  • Z1: tổng trở thứ tự thuận của ĐZ.
  • Z0: tổng trở thứ tự không của ĐZ.

Tính toán cài đặt các vùng cho rơle khoảng cách số MICOM:

Mỗi vùng khoảng cách có thể được kích hoạt hoặc không sử dụng, nghĩa là chức năng của vùng có thể được kết nối để tham gia bảo vệ hoặc không được lựa chọn. Để kích hoạt một vùng nào đó thì giá trị trong ô chọn vùng phải được chọn là bit “1”, còn bit “0” nếu không dùng vùng đó. Chú ý rằng vùng 1 khoảng cách luôn được kích hoạt.

Hình 5.10

Tất cả các giá trị cài đặt vùng đều được tính toán trong hệ tọa độ cực Z θ 0 size 12{Z∠θ rSup { size 8{0} } } {} . Trong đó Z được tính bằng đơn vị Ohm ( Ω size 12{ %OMEGA } {}) và θ0 (độ).

Vùng 1: Của bảo vệ khoảng cách nên được cài đặt sao cho có thể bao phủ được càng nhiều phần đường dây được bảo vệ mà cho phép cắt tức thời có chọn lọc với tất cả các sự cố xảy ra trong vùng này. Tổng trở đặt vùng 1 thường được xác định bằng khoảng (80 ÷ 85)% tổng trở của đoạn ĐZ mà nó làm bảo vệ chính. Đối với rơle khoảng cách số MICOM, giá trị tổng trở đặt vùng 1 được xác định theo công thức:

Z(I)=0,8.ZAB(Ω) size 12{Z rSub { size 8{ ital "sơ"} } rSup { size 8{ \( I \) } } =0,8 "." Z rSub { size 8{ ital "AB"} } \( %OMEGA \) } {} (4-80a)

Zthứ(I)=Z(I).NctNvt(Ω) size 12{Z rSub { size 8{ ital "thư"́} } rSup { size 8{ \( I \) } } =Z rSub { size 8{ ital "sơ"} } rSup { size 8{ \( I \) } } "." { {N rSub { size 8{ ital "ct"} } } over {N rSub { size 8{ ital "vt"} } } } \( %OMEGA \) } {} (4-80b)

Với: Nct, Nvt lần lượt là tỷ số biến của biến dòng và biến điện áp.

Vùng 1 khoảng cách là vùng tác động chọn lọc tuyệt đối nên thời gian đặt vùng 1 có thể chọn bằng 0 (sec).

Vùng 2: Giá trị tổng trở đặt vùng 2 nên cài đặt sao cho có thể bao phủ 20% đoạn cuối ĐZ còn lại không được bao phủ bởi vùng 1 và toàn bộ phần thanh góp trạm liền kề mà khi ngắn mạch tại đó, bảo vệ khoảng cách ở trạm này không thể tác động. Thông thường để đơn giản, người ta có thể lấy giá trị đặt của vùng 2 khoảng 120% giá trị tổng trở của đoạn đường dây được bảo vệ. Để có thể cắt nhanh mọi sự cố xảy ra trong vùng 2, có thể dùng các sơ đồ cắt liên động và khi đó vùng 2 có thể được mở rộng càng lớn càng tốt. Tuy nhiên vùng 2 không được vượt ra ngoài vùng 1 của bảo vệ khoảng cách đoạn ĐZ liền kề, điều này là cần thiết để có thể đảm bảo được sự phối hợp có chọn lọc với thời gian vùng 2 của bảo vệ của bảo vệ liền kề. Đây chính là lý do mà vùng 2 bảo vệ khoảng cách nên cài đặt bao phủ dưới 50% tổng trở đoạn ĐZ ngắn nhất của đoạn ĐZ liền kề. Giá trị tổng trở vùng 2 có thể tính theo công thức:

Z(II)=ZAB+0,3.ZBC(Ω) size 12{Z rSub { size 8{ ital "sơ"} } rSup { size 8{ \( ital "II" \) } } =Z rSub { size 8{ ital "AB"} } +0,3 "." Z rSub { size 8{ ital "BC"} } \( %OMEGA \) } {} (4-81a)

Zthứ(II)=Z(II).NctNvt(Ω) size 12{Z rSub { size 8{ ital "thư"́} } rSup { size 8{ \( ital "II" \) } } =Z rSub { size 8{ ital "sơ"} } rSup { size 8{ \( ital "II" \) } } "." { {N rSub { size 8{ ital "ct"} } } over {N rSub { size 8{ ital "vt"} } } } \( %OMEGA \) } {} (4-81b)

Thời gian đặt vùng 2 của bảo vệ được phối hợp với thời gian cắt của vùng 1 ĐZ liền kề. Thời gian trễ nhỏ nhất của vùng 2 có thể lấy bằng 200 msec. Thời gian này phải được điều chỉnh khi yêu cầu phải phân cấp với vùng 2 của bảo vệ khác hoặc phối hợp để bảo vệ dự phòng cho bảo vệ của đoạn liền kề. Thông thường thời gian đặt cấp 2 của các bảo vệ khoảng cách đặt tại các TBA A,B,C là như nhau và được xác định theo công thức:

tnII=t(n+1)I+Δt size 12{t rSub { size 8{n} } rSup { size 8{ ital "II"} } =t rSub { size 8{ \( n+1 \) } } rSup { size 8{I} } +Δt} {} (4-82)

Trong đó:

  • t(n+1)I size 12{t rSub { size 8{ \( n+1 \) } } rSup { size 8{I} } } {} thời gian đặt cấp 1 của bảo vệ đoạn liền kề cần phối hợp.
  • Δt: bậc chọn lựa thời gian, thường Δt = 0,5 sec.

* Vùng 3: Thường được dùng làm nhiệm vụ bảo vệ dự trữ cho vùng 1, vùng 2 và bảo vệ khoảng cách của đoạn ĐZ liền kề, trên thực tế để đơn giản người ta thường tính giá trị tổng trở đặt vùng 3 của bảo vệ khoảng cách bao trùm 120% tổng trở của ĐZ dài nhất liền kề. Điều này cho phép rơle khoảng cách đặt tại TBA A có thể cắt được các ngắn mạch trên ĐZ liền kề khi toàn bộ các bảo vệ của đoạn này không làm việc. Tổng trở đặt vùng 3 được xác định theo công thức:

ZIII=(ZAB+ZBC).1,2 size 12{Z rSub { size 8{ ital "sơ"} } rSup { size 8{ ital "III"} } = \( Z rSub { size 8{ ital "AB"} } +Z rSub { size 8{ ital "BC"} } \) "." 1,2} {} (4-83a)

ZthứIII=ZIII.NctNvt(Ω) size 12{Z rSub { size 8{ ital "thư"́} } rSup { size 8{ ital "III"} } =Z rSub { size 8{ ital "sơ"} } rSup { size 8{ ital "III"} } "." { {N rSub { size 8{ ital "ct"} } } over {N rSub { size 8{ ital "vt"} } } } \( %OMEGA \) } {} (4-84b)

Thời gian đặt vùng 3 được phối hợp với thời gian đặt vùng 2 của bảo vệ đoạn liền kề. Thời gian tác động nhỏ nhất vùng 3 của rơle khoảng cách MICOM có thể đạt đến 400 msec

Vùng P: Là vùng khả trình, việc tính toán cài đặt cho vùng P phụ thuộc vào các ứng dụng cụ thể của nó. Các ứng dụng vùng P ở đây có thể sử dụng như một bảo vệ dự phòng hướng ngược cho thanh cái và MBA, cũng có thể sử dụng vùng P hướng thuận để tăng số vùng của bảo vệ. Vùng P cũng có thể hữu ích cho các trường hợp tương hỗ trong bảo vệ ĐZ kép.

Vùng 4: Là vùng hướng ngược, thường được sử dụng làm bảo vệ cho thanh cái TBA. Khi đó tổng trở vùng 4 có thể cài đặt đến 25% tổng trở vùng 1của rơle phía hướng ngược cho ĐZ ngắn (<30 Km) hoặc 10% tổng trở vùng 1 cho ĐZ dài. Phương pháp cài đặt tổng trở vùng 4 cũng có thể được xem xét khi yêu cầu về mặt an toàn để tránh đóng điện vào điểm sự cố khi dùng TĐL. Ở Việt Nam, vùng 4 thường chỉ được sử dụng để thu thập dữ liệu sự cố phục vụ cho công tác điều độ.

Thời gian đặt vùng 4 cần phải phối hợp với thời gian của tất cả các bảo vệ đoạn ĐZ liền kề trong vùng hướng ngược của rơle.

Ngoài ra, với rơle khoảng cách số MICOM chúng ta còn phải tính toán các giá trị điện trở cho sự cố pha và sự cố chạm đất.

Tính toán giá trị điện trở đặt cho sự cố pha: Các giá trị điện trở này được thể hiện trên đặc tuyến tổng trở tứ giác hình 5.8, các giá trị điện trở này (Rph) được cài đặt độc lập với tổng trở của ĐZ được bảo vệ. Rph được định nghĩa là phần điện trở sự cố lớn nhất thêm vào tổng trở ĐZ vùng khoảng cách sẽ cắt, không phụ thuộc vào vị trí của vùng sự cố. Điện trở vùng phía bên phải và bên trái trong đặc tuyến tổng trở đặc trưng được biểu thị bởi +Rph và -Rph. Khi cài đặt rơle, giá trị Rph phải bao phủ cực đại điện trở sự cố pha-pha. Một cách tổng quát, giá trị điện trở này phải được cài đặt lớn hơn giá trị điện trở hồ quang lớn nhất do sự cố pha-pha gây ra, điện trở hồ quang đó (Rarc) được tính theo công thức Van Warrington:

Rhq=28700.DIf1.4 size 12{R rSub { size 8{ ital "hq"} } = { {"28700" "." D} over {I rSub { size 8{f} } rSup { size 8{1 "." 4} } } } } {} ( Ω size 12{ %OMEGA } {}) (4-85)

RphRhq size 12{R rSub { size 8{ ital "ph"} } >= R rSub { size 8{ ital "hq"} } } {} (4-86)

Trong đó:

  • D: khoảng cách đẳng trị giữa các pha (m), với ĐZ ba pha trên không giá trị D có thể được xác định:

D=DAB.DAC.DBC3 size 12{D= nroot { size 8{3} } {D rSub { size 8{ ital "AB"} } "." D rSub { size 8{ ital "AC"} } "." D rSub { size 8{ ital "BC"} } } } {} (m)

với DAB,DAC, DBC là khoảng cách giữa các pha AB,AC,BC.

Bảng dưới đây cho các giá trị điện trở Rhq tương ứng với dòng sự cố nhỏ nhất đối với các sự cố pha-pha tương ứng với các cấp điện áp khác nhau:

Khoảng cách cách điện (m) Điện áp hệ thống (kV) If = 1 kA If = 5 kA If = 10kA
2 33 3,6 ( Ω size 12{ %OMEGA } {}) 0,4 ( Ω size 12{ %OMEGA } {}) 0,2 ( Ω size 12{ %OMEGA } {})
5 110 9,1 ( Ω size 12{ %OMEGA } {}) 1,0 ( Ω size 12{ %OMEGA } {}) 0,4 ( Ω size 12{ %OMEGA } {})
8 220 14,5 ( Ω size 12{ %OMEGA } {}) 1,5 ( Ω size 12{ %OMEGA } {}) 0,6 ( Ω size 12{ %OMEGA } {})
  • If:dòng ngắn mạch nhỏ nhất khi xảy ra sự cố pha-pha.

Tính toán giá trị điện trở đặt cho sự cố chạm đất:

Điện trở cài đặt của rơle cho sự cố chạm đất (RG) nên thoả mãn các yêu cầu đòi hỏi của điện trở sự cố, nhưng tránh thao tác khi trở kháng tải là nhỏ nhất. Điện trở sự cố bao gồm điện trở hồ quang và điện trở cố định. Ngoài ra, tốt nhất điện trở bất kì vùng nào của rơle, thông thường không nên lớn hơn 10 lần điện trở mạch vòng đất.

Nói chung giá trị điện trở này nên lấy khoảng 40 Ω size 12{ %OMEGA } {} tính theo phía sơ cấp hệ thống. Đối với trường hợp điện trở chạm đất lớn, tình huống này có thể xuất hiện nơi không có phần tử khoảng cách nào có thể tác động. Trong trường hợp này phải sử dụng các thiết bị bảo vệ sự cố chạm đất bổ sung.

Các sơ đồ bảo vệ khoảng cách:

Các sơ đồ cơ bản của rơle khoảng cách số MICOM:

Các sơ đồ bảo vệ khoảng cách cơ bản phù hợp cho các ứng dụng mà ở đó không đòi hỏi sử dụng kênh tin. Một cách tổng quát, vùng 1 và 2 cung cấp chức năng bảo vệ chính như trong hình 5.11còn vùng 3 đóng vai trò bảo vệ dự phòng.

Bảo vệ chính trong sơ đồ cơ bản (Hình 5.11)

Trên hình 5.12 trình bày sơ đồ cắt logic cơ bản của rơle khoảng cách số MICOM. Chú ý rằng, với rơle khoảng cách số P441, P442 và P444, các bộ thời gian vùng từ tZ1 đến tZ4 hoạt động độc lập nhau và cùng bắt đầu tính thời gian kể từ khi sự cố được tìm thấy. Điều này giải thích tại sao chúng được đưa vào song song nhau trong sơ đồ logic.

Sơ đồ cắt logic cơ bản (Hình 5.12)

Các dấu nháy sử dụng trong sơ đồ (ví dụ Z 1 ' size 12{Z rSub { size 8{1} } rSup { size 8{'} } } {} ) chỉ ra rằng các vùng bảo vệ được làm ổn định để tránh tác động xấu của dòng từ hoá máy biến áp. Phương pháp được sử dụng đạt được độ tin cậy về khả năng dò tìm thành phần sóng hài bậc hai.

Sơ đồ cơ bản đã hợp nhất các các đặc tính sau:

  • Vùng 1 cho phép cắt tức thời, cũng có thể chọn thời gian trễ từ (0 ÷ 10) sec.

Thời gian cắt trễ vùng 2, 3, 4 và P cũng có thể cài đặt từ (0 ÷ 10) sec.

Sơ đồ khoảng cách cơ bản trên thường thích hợp cho các ĐZ đơn hoặc kép có một nguồn hay hai nguồn cung cấp. Hạn chế của sơ đồ cơ bản này là khi xảy ra sự cố ở cuối ĐZ (khoảng 20% chiều dài đoạn cuối ĐZ bảo vệ), thời gian cắt sự cố tăng lên đến thời gian cắt vùng 2. Thời gian này có thể được cải thiện nếu sử dụng sơ đồ vùng 1 mở rộng.

Sơ đồ vùng 1 mở rộng:

Sơ đồ vùng 1 mở rộng (zone 1 extension) có thể ứng dụng cho các xuất tuyến hình tia để cung cấp bảo vệ tốc độ cao cho toàn bộ đoạn ĐZ được bảo vệ. Trên hình 5.13 trình bày tổng trở vùng 1 mở rộng so với vùng 1.

Trong vùng này vùng 1X được kích hoạt và cài đặt đến phần vượt vùng của ĐZ được bảo vệ. Vùng 1X thường được sử dụng kết hợp với TĐL để có thể cắt nhanh các sự cố và nâng cao độ tin cậy cung cấp điện của hệ thống điện.

Sơ đồ vùng 1 mở rộng (Hình 5.13)

Các sơ đồ cắt liên động:

Các sơ đồ khoảng cách sử dụng truyền cắt tín hiệu cho phép có thể được chọn lựa bởi các sơ đồ tiêu chuẩn sau:

  • Các sơ đồ truyền cắt liên động do phần tử nội tuyến truyền tín hiệu cho phép (PUTT): sơ đồ pup z2 (Permission underreaching protection Zone 2) và pup fwd (Fwd: Forward fault detection).
  • Các sơ đồ truyền cắt liên động do phần tử vượt tuyến truyền tín hiệu cho phép: sơ đồ pop z2 và pop z1.
  • Sơ đồ logic nguồn yếu do phần tử vượt vùng truyền tín hiệu cho phép.
  • Sơ đồ logic giải khoá.
  • Sơ đồ khoá bop z2 (Blocking overreaching protection zone Z2) và bop z1.
  • Sơ đồ logic đảo dòng.

Sơ đồ cắt liên động do phần tử nội tuyến truyền tín hiệu cho phép (PUTT):sơ đồ pup Z2:

Để cung cấp khả năng loại trừ một cách nhanh nhất tất cả các sự cố, cả sự cố thoáng qua và sự cố duy trì dọc theo chiều dài của mạch đường dây được bảo vệ cần phải sử dụng sơ đồ truyền tín hiệu cho phép. Trong đó sơ đồ liên động do phần tử nội tuyến truyền tín hiệu cho phép là sơ đồ đơn giản nhất đã được tích hợp trong rơle khoảng cách số p441, p442 và p444 của alstom. Kênh truyền cho sơ đồ pup sử dụng tín hiệu cho phép do phần tử nội tuyến phát ra. Trên hình 5.14 trình bày sơ đồ vùng 1, vùng 2 và trên hình 5.15 trình bày sơ đồ logic cắt liên động. Nguyên lý làm việc của sơ đồ như sau: giả sử khi ngắn mạch xảy ra tại n1, điểm ngắn mạch này thuộc vùng 2 của bảo vệ khoảng cách đặt tại a và thuộc vùng 1 của bảo vệ khoảng cách đặt tại b. Bảo vệ khoảng cách tại b sẽ tác động cắt máy cắt tại b đồng thời gởi tín hiệu cho phép đến bộ phận thu tín hiệu bảo vệ a, bộ dò tìm sự cố tại a cũng đã phát hiện ra sự cố và cắt máy cắt tại a, thời gian loại trừ hoàn toàn sự cố này nhỏ hơn rất nhiều so với thời gian đặt vùng 2. Như vậy sự cố sẽ được loại trừ với thời gian nhanh nhất có thể, thời gian này phụ thuộc vào thời gian truyền tín hiệu liên động giữa hai bảo vệ đặt ở hai đầu đz và thời gian trễ của bảo vệ cộng với thời gian trễ của máy cắt.

Sơ đồ phối hợp vùng 1 và vùng 2 (Hình 5.14)

Ưu điểm của sơ đồ loại này là:

  • Chỉ sử dụng kênh truyền truyền tín hiệu đơn công nên chi phí cho kênh truyền tương đối thấp.
  • Sơ đồ cho phép cắt với độ tin cậy tương đối cao với các sự cố trong vùng bảo vệ.
  • Thời gian loại trừ sự cố ở cuối ĐZ (khoảng 20% chiều dài đoạn cuối ĐZ ) khá nhanh.

Sơ đồ logic cắt liên động PUP Z2 (Hình 5.15 )

Tuy nhiên, nếu ngắn mạch có dòng tương đối bé mà bộ dò tìm sự cố phía bộ A không phát hiện được hoặc kênh truyền tin bị sự cố thì bảo vệ phía A (hình 5.15) cũng sẽ không tác động.

Sơ đồ cắt liên động do phần tử vượt tuyến truyền tín hiệu cho phép (POTT) POP Z2:

Đây là dạng sơ đồ biến thể thứ hai của họ rơle P44X, sơ đồ này có một số tính chất và yêu cầu sau:

  • Sơ đồ đòi hỏi dùng kênh truyền tin kiểu song công để ngăn ngừa rơle có thể tác động nhầm.
  • Sơ đồ POP Z2 thường được sử dụng tốt hơn đối với ĐZ có chiều dài ngắn mà ở đó giá trị điện trở sự cố biến động mạnh vì vùng 2 bao phủ lớn hơn vùng 1.
  • Logic dòng điện đảo ngược được sử dụng để ngăn ngừa cắt sai ĐZ được bảo vệ do tốc độ cao của dòng điện ngược xuất hiện khi sự cố mà một nhánh của mạch ĐZ kép vừa được cắt ra.
Sơ đồ logic POP Z2 (Hình 5.16)
  • Nếu kênh tin bị sự cố, khi đó sơ đồ bảo vệ khoảng cách cơ bản sẽ tác động. Hình 5.16trình bày hình thức đơn giản của sơ đồ logic. Sơ đồ POP Z2 cũng có thể được sử dụng cho vùng 4 hướng ngược của rơle như một bộ dò tìm sự cố hướng ngược. Điều này được dùng trong logic dòng điện đảo và trong đặc tính phản hồi nguồn yếu.

Sơ đồ khoá liên động với vùng 2:

Khác với sơ đồ dùng tín hiệu cho phép, loại sơ đồ này dùng tín hiệu khoá truyền đến bộ phận thu tín hiệu của rơle phía đối diện khi phát hiện sự cố ở vùng ngược (vùng 4 hướng ngược), điều này sẽ cho phép cắt nhanh các sự cố ở cuối ĐZ. Sơ đồ có các đặc điểm sau:

  • Sơ đồ khoá liên động chỉ yêu cầu kênh truyền tín hiệu đơn công nên chi phí cho kênh truyền sẽ giảm đi.
  • Vùng 4 hướng ngược được sử dụng để gởi tín hiệu khoá đến rơle phía đối diện để tránh cắt nhầm.
  • Khi kênh truyền đơn công được sử dụng, sơ đồ BOP có thể dễ dàng ứng dụng các thiết bị đầu cuối.
  • Sẽ dễ dàng sử dụng hệ thống tải ba (PLC) để truyền tín hiệu khoá.
  • Có thể cắt nhanh chóng các nguồn công suất lớn phía cuối ĐZ.

Bảo vệ chính trong sơ đồ BOP Z2 (Hình 5.17)

Sơ đồ khối logic BOP Z2 (Hình 5.18)
  • Nếu kênh truyền bị sự cố thì rơle khoảng cách sẽ làm việc như một bảo vệ khoảng cách thông thường.

Tính toán thông số cài đặt rơle khoảng cách micom cho xuất tuyến 220kv đà nẵng-huế (tba 500kv đà nẵng-tba 220kv huế)

Các số liệu hệ thống:

  • Chiều dài đoạn đường dây (line length):

Đà nẵng - Huế: l = 97,72 Km.

Huế - đồng hới: l = 170 Km.

  • Tổng trở đường dây Đà nẵng - Huê - Đồng hới (line impendances):

Tổng trở thứ tự thuận (Positive sequence impendance):

Z1=0,0252800 size 12{Z rSub { size 8{1} } =0,"0252"∠"80" rSup { size 8{0} } } {} ( Ω size 12{ %OMEGA } {}/Km).

Tổng trở thứ tự không (zero sequence impendance):

Z0=0,877820 size 12{Z rSub { size 8{0} } =0,"877"∠"82" rSup { size 8{0} } } {} ( Ω size 12{ %OMEGA } {}/Km).

  • Tổng trở MBATN AT4 tại TBA 220 HUẾ:

ZB=0,5+48,6=48,60257,90 size 12{Z rSub { size 8{B} } =0,5+"48",6="48","6025"∠ - 7,9 rSup { size 8{0} } } {} ( Ω size 12{ %OMEGA } {}).

  • Tỷ số biến dòng điện (current transformer ratio): Nct = 1200/1 (A)
  • Tỷ số biến dòng điện (voltage transformer ratio): Nvt =(220.000/110)

Các giả thiết ban đầu:

Trong thực tế không phải lúc nào người ta cũng sử dụng tất cả các vùng của rơle khoảng cách số để bảo vệ mà việc cài đặt vùng nào tác động và vùng nào bị khoá còn phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể như: vị trí của bảo vệ trong hệ thống, mức độ biến động của phụ tải, công suất của hệ thống..., thông thường ở Việt Nam các rơle khoảng cách số được sử dụng như một bảo vệ khoảng cách ba cấp. Nghĩa là: vùng 1, vùng 2, vùng 3 được cài đặt để thực hiện các chức năng bảo vệ còn còn vùng 4, vùng P thường được sử dụng để thu thập các thông số biến động của hệ thống phục vụ cho công tác điều độ.

Trên tình thần đó, ở đây chúng ta giả thiết rằng vùng 1 mở rộng (zone 1 extension), vùng khả trình P (zone programmable), vùng 4 không sử dụng và chỉ sử dụng ba vùng hướng thuận.

Các giá trị cài đặt cho rơle khoảng cách số micom được tính toán qui đổi về giá trị sơ cấp.

Góc pha ĐZ cài đặt cho rơle từ -900 đến +900, bước nhảy là 10.

Tính toán chi tiết:

Giá trị tổng trở toàn bộ đường dây tính ở giá trị sơ cấp:

  • Đoạn Đà nẵng - Huế:

Z 1 = 0, 252 80 0 . 97 . 72 = 24 , 62 80 0 size 12{Z rSub { size 8{1 ital "sơ"} } =0,"252"∠"80" rSup { size 8{0} } "." "97" "." "72"="24","62"∠"80" rSup { size 8{0} } } {}

= 4,275 + 24,244 ( Ω size 12{ %OMEGA } {}).

  • Đoạn Huế - Đồng hới:

Z1=0,252800.170=42,84800 size 12{Z rSub { size 8{1 ital "sơ"} } =0,"252"∠"80" rSup { size 8{0} } "." "170"="42","84"∠"80" rSup { size 8{0} } } {} ( Ω size 12{ %OMEGA } {}).

Các giá tại cài đặt pha vùng 1:

Vùng 1 được yêu cầu phải bảo vệ khoảng 85% chiều dài đường dây giữa TBA 500 kV ĐÀ NẴNG và TBA 220 kV huế.

Z=0,85.24,62800=20,927800 size 12{Z rSub { size 8{ ital "sơ"} } =0,"85" "." "24","62"∠"80" rSup { size 8{0} } ="20,927"∠"80" rSup { size 8{0} } } {} ( Ω size 12{ %OMEGA } {})

  • Giá trị đặt vùng 1: 20,927 ( Ω size 12{ %OMEGA } {}).
  • Góc pha: 80 (độ).

Các giá trị cài đặt pha vùng 2:

Vùng 2 yêu cầu phải bảo vệ được khoảng 20% đoạn đường dây còn lại mà vùng 1 không với tới và phải bao trùm hoàn toàn thanh cái TBA 220 kV HUẾ cộng với khoảng 30% chiều dài đoạn ĐZ Huế - Đồng hới.

Z=24,62800+0,3.42,84800=37,477800 size 12{Z rSub { size 8{ ital "sơ"} } ="24","62"∠"80" rSup { size 8{0} } +0,3 "." "42","84"∠"80" rSup { size 8{0} } ="37","477"∠"80" rSup { size 8{0} } } {} ( Ω size 12{ %OMEGA } {})

  • giá trị đặt thực sự của cùng 2: 37,477 ( Ω size 12{ %OMEGA } {}).
  • Góc pha: 80 (độ).

Các giá trị đặt vùng 3:

Vùng 3 ở đây yêu cầu ngoài bảo vệ dự trữ cho vùng 1, vùng 2 của bảo vệ khoảng cách đặt tại TBA 500 kV ĐÀ NẴNG còn bảo vệ dự trữ cho bảo vệ khoảng cách tại TBA 220 kV Huế. Giá trị tổng trở đặt vùng 3 được xác định bằng 120% chiều dài ĐZ Đà nẵng - Huế - Đồng hới.

Z=(24,62800+42,84800).1,2=4,775+j72,846=7386,265 size 12{Z rSub { size 8{ ital "sơ"} } = \( "24","62"∠"80" rSup { size 8{0} } +"42","84"∠"80" rSup { size 8{0} } \) "." 1,2=4,"775"+j"72","846"="73"∠"86","265"} {} ( Ω size 12{ %OMEGA } {})

  • Giá trị đặt thực sự vùng 3: 73 ( Ω size 12{ %OMEGA } {}).
  • Góc pha: 87 (Độ).
Mục lục
Đánh giá:
0 dựa trên 0 đánh giá
Nội dung cùng tác giả
 
Nội dung tương tự