VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ BẢO VỆ MBA T1
3.2. CÁC CHỨC NĂNG CỦA RƠLE KBCH 130
3.2.1.1. Chức năng bảo vệ so lệch
Rơle bao gồm 2 thuật toán bảo vệ so lệch được mô tả dưới đây. Mỗi thuật toán được áp dụng cho từng pha riêng biệt.
a. Chức năng bảo vệ so lệch mức thấp có hãm:
Đặc tính thành phần bảo vệ so lệch mức thấp được trình bày ở hình dưới. Biên độ Fourier dòng điện hãm được tính tổng đại số để xác định dòng hãm vào rơle.
Biên độ dòng điện so lệch cũng dùng thuật toán này. Dòng điện so lệch tối thiểu cho hoạt động là có thể điều chỉnh được từ 0.1 Iđm đến 0,5 Iđm dựa trên dòng định mức
Hình 3.3: Cắt chọn lọc các phần tử bị hư hỏng trong mạng
Trong tình trạng vận hành bình thường, việc chuyển đổi nấc phân áp có thể làm mất cân bằng tình trạng từ hoá do đó sẽ sinh ra dòng điện so lệch. Để khắc phục điều này, đặc tính khởi động có hệ số góc là 20% trong trục dòng hãm khi dòng hãm tăng từ 0 đến định mức. Điều này sẽ đảm bảo độ nhạy đối với các sự cố trong khi vẫn cho phép lên đến 15% sự không đối xứng khi máy biến áp ở nấc phân áp giới hạn. Khi dòng điện trên định mức, sai số lớn có thể sinh ra do các máy biến dòng điện bị bão hoà. Vì vậy, hệ số góc của đặc tính được nâng lên 80% để bù sự bão hoà các TI này.
Hình 3.4: Đặc tính của bảo vệ so lệch mức thấp.
b. Khoá rơle do dòng điện từ hoá đột biến tăng cao:
Dòng điện từ hoá đột biến tăng cao khi máy biến áp được kích hoạt (đóng điện), điều này phụ thuộc vào thời điểm đóng điện cũng như trạng thái từ dư của lõi thép máy biến áp. Vì dòng điện tăng cao này chỉ chạy trong phía cuộn dây được đóng điện nên sẽ sinh ra dòng so lệch. Việc sử dụng phương pháp truyền thống (dùng bộ lọc cộng hưởng) là hạn chế sóng hài bậc hai để khoá rơle khi trong điều kiện dòng điện từ hoá tăng cao có thể làm chậm tốc độ của rơle đối với các sự cố nội bộ nghiêm trọng trong máy biến áp vì thành phần sóng hài bậc hai cũng có do sự bão hoà các BI đường dây. Để khắc phục điều này rơle dùng một kỹ thuật nhận dạng sóng để phát hiện điều kiện dòng điện đột biến tăng cao. Dạng sóng dòng điện so lệch nằm trong dòng điện từ hoá tăng cao được đặc trưng ở thời điểm của mỗi chu kỳ mà ở đó biên độ của nó rất nhỏ, như hình 3.2. Bằng cách đo thời gian ở mỗi thời điểm dòng điện này, điều kiện dòng điện đột biến tăng cao sẽ được nhận biết.
Việc phát hiện dòng điện đột biến tăng cao trong dòng điện so lệch được dùng để cấm tác động đối từng pha trong thuật toán bảo vệ so lệch mức thấp.
Hình 3.5: Dạng sóng tiêu biểu của dòng từ hoá máy biến áp.
c. Khoá do quá kích từ:
Khi phụ tải đột ngột bị cắt ra khỏi MBA, điện áp trên các sứ đầu vào có thể tăng từ 10-20% điện áp định mức nên sẽ làm tăng đáng kể dòng điện từ hoá trong máy biến áp. Dòng điện này chỉ chạy trong phía một cuộn dây nên sẽ sinh ra dòng điện so lệch và dòng điện này có thể tăng đến trị số lớn hơn để có thể kích hoạt chức năng bảo vệ so lệch. Dạng sóng dòng điện tiêu biểu được trình bày ở hình 3.6.
Hình 3.6: Dạng sóng tiêu biểu của quá kích từ.
Dạng sóng của loại này được đặc trưng bởi thành phần sóng hài bậc 5. Kỹ thuật Fourier được dùng để đo mức độ sóng hài bậc cao trong dòng điện so lệch. Tỉ số giữa sóng hài bậc 5 với sóng cơ bản được so sánh với mức chỉnh định, nếu vượt quá mức thì rơle sẽ ngăn cấm bảo vệ so lệch có hãm. Việc phát hiện quá kích từ trong bất kỳ pha nào sẽ khoá pha đó lại trong thuật toán bảo vệ so lệch mức thấp.
d. Chức năng bảo vệ so lệch mức cao
Thuật toán bảo vệ so lệch mức cao tác động tức thời không giới hạn được cung cấp để đảm bảo cắt nhanh các sự cố nghiêm trọng. Thuật toán này dòng điện giá trị đỉnh điểm để đảm bảo hoạt động nhanh nhất đối với các sự cố nội bộ có sự bão hoà của các TI. Thuật toán bảo vệ so lệch mức cao không khóa rơle trong tình
trạng dòng từ hoá đột biến hoặc quá kích từ. Vì vậy, mức chỉnh định phải đặt sao cho nó không làm việc đối với những trường hợp dòng từ hoá đột biến lớn nhất 3.2.1.2. Chức năng bảo vệ quá dòng sự cố chạm đất có giới hạn
Bảo vệ sự cố chạm đất có giới hạn có độ nhạy lớn nhất đối với các sự cố chạm đất và vì vậy nó sẽ bảo vệ nhiều hơn cho cuộn dây. Thành phần bảo vệ riêng biệt được cung cấp cho mỗi cuộn dây. Cần có một điện trở bên ngoài để đảm bảo sự ổn định dòng điện sự hiện diện bão hoà của các máy biến dòng đường dây.
Bảo vệ REF làm việc dựa trên nguyên lý dòng điện tuần hoàn tổng trở cao giống như trong rơle MCAG 14. Khi có sự cố nặng nề, các máy biến dòng đường dây có thể sẽ bị bão hoà không đồng bộ, vì vậy sẽ sinh ra mất cân bằng. Để đảm bảo ổn định trong điều kiện này, thành phần này (mạch tổng trở cao) làm việc theo điện áp được đặt để làm việc tại một trị số nhỏ cao hơn mức áp được sinh ra bởi các máy biến dòng khi điều kiện sự cố bên ngoài là cực đại, chẳng hạn như một máy biến dòng bị bão hoà hoàn toàn. Thành phần sóng hài, đặc biệt là bậc 3, được loại bỏ bằng cách dựa vào việc đo lường biên độ Fourier tần số cơ bản.
3.2.1.3. Chức năng bảo vệ quá từ thông
Quá tần áp hệ thống làm tăng ứng suất lên cách điện và tăng tỉ lệ với từ thông làm việc. Hiệu ứng thứ hai làm tăng tổn thất thép và không tỉ lệ với dòng từ hoá.
Hơn nữa từ thông sẽ móc vòng từ lõi thép với các bộ phận cấu trúc thép và đặc biệt là khi có quá kích từ cực đại nó sẽ móc vòng vào các đai lõi thép. Trường hợp bình thường sẽ tăng từ thông rất ít nhưng với tình trạng trên thì có thể làm phát nhiệt nhanh chóng và có thể gây ra hư hỏng trên cách điện và nếu duy trì lâu có thể gây hư hỏng cách điện chính.
Quá kích từ có thể được sinh ra dòng điện tăng điện áp hoặc giảm tần số. Vì vậy máy biến áp có thể chịu được quá điện áp đồng thời với tăng tần số nhưng không thể chịu được nếu tăng điện áp mà tần số giảm.
Hoạt động của máy biến áp không thể duy trì khi tỉ số V/f, đại lượng này được biểu diễn theo đại lượng định mức, vượt quá mức cho phép một lượng nhỏ, chẳng hạn như V/f > 1.1.Tỉ số của ‘unit voltage’ (đơn vị thứ nguyên điện áp) nên lấy theo điện áp lớn nhất dòng điện nhà chế tạo cho phép máy biến áp có thể chịu được.
Bảo vệ chống lại điều kiện quá kích từ không yêu cầu đi cắt nhanh, vì thực ra việc cắt nhanh là không mong muốn khi nó có thể gây ra cắt dòng điện các nhiễu
loạn tạm thời trên hệ thống mà các nhiễu loạn này vẫn có thể để hệ thống làm việc an toàn. Hầu hết các tình trạng bình thường này sẽ tắt trong 1 hoặc 2 phút.
Rơle này có 2 thuật toán quá kích từ: cảnh báo và đi cắt. Mức cảnh báo, thường được đặt để làm việc ở mức thấp hơn mức cắt, và sẽ được dùng để có hoạt động vận hành thích hợp. Cả 2 hoạt động này (cảnh báo và cắt) được so sánh với tỉ số của điện áp và tần số so với trị số chỉnh định. Mức cảnh báo có đặc tính thời gian độc lập, mức cắt được chọ lựa giữa đặc tính độc lập hoặc phụ thuộc như hình sau:
Hình 3.7: Đặc tính phụ thuộc đi cắt của V/f 3.2.2. Các chức năng khác
3.2.2.1. Các đầu vào điều khiển tuỳ chọn
Có 8 đầu vào điều khiển tuỳ chọn trên rơle và có thể sắp xếp để thực hiện các chức năng khác và được xác định bằng cách chỉnh định trong INPUT MASKS, vì vậy có thể sử dụng tối đa các đầu vào điều khiển này. Bộ lọc được cung cấp để loại bỏ các hiệu ứng bất lợi sinh ra dòng điện các tín hiệu AC được nối dây ra ngoài.
3.2.2.2. Các đầu ra rơle
Có 8 đầu ra có thể lập trình được và các đầu ra rơle này có thể sắp xếp để làm việc nhằm đáp ứng bất kỳ hay toàn bộ các chức năng có sẵn bằng cách chỉnh định thích hợp OUTPUT MASKS. Hơn nữa, có đầu ra giám sát (watchdog) để chỉ thị tình trạng của rơle.
3.2.2.3. Chuyển đổi nhóm chỉnh định
Rơle cung cấp chức năng chuyển đổi nhóm chỉnh định. Chuyển đổi nhóm
chỉnh định có thể chọn bất cứ lúc nào, hoặc bằng cách kích hoạt qua một đầu vào điều khiển tuỳ chọn được ấn định cho chức năng này, hoặc lệnh điều khiển từ xa thông qua cổng giao tiếp với rơle. Việc này phải được thực hiện trong quá trình đưa vào vận hành để quyết định cách chuyển đổi nhóm chỉnh định. Không thể lựa chọn cả hai cách chuyển đổi nhóm chỉnh định cùng một lúc được.
3.2.2.4. Logic
Tất cả các chỉnh định đối với các chức năng có bộ định thời gian phụ đều được đặt trong cột LOGIC của menu.
Có 8 bộ định thời gian trong rơle và các bộ định thời gian có thể được dùng để duy trì riêng biệt cho các chức năng bên ngoài. Chúng có thể được khởi động thông qua các đầu vào điều khiển tuỳ chọn hoặc đấu nối trực tiếp đến bất kỳ đầu ra output của rơle này bằng cách chỉnh định thích hợp trong RELAY MASKS.
3.2.2.5. Các bản ghi sự cố
Các trị số sự cố chỉ ghi nhận đối với sự cố sau cùng nhưng các cờ tín hiệu lại được ghi nhận đối với 5 sự cố sau cùng. Chúng (cờ sự cố) được lưu giữ trong bộ nhớ tạm thời và có thể truy cập thông qua giao diện người sử dụng. Các cờ sự cố này có thể xoá được.
Một bản copy bản ghi sự cố cũng được lưu vào các bản ghi sự kiện và lưu lên đến 50 bản ghi sự kiện. Các bản ghi này được giữ và cung cấp cho tất cả các sự kiện khác đã được chọn lựa. Các bản ghi này sẽ được lưu trong một thời gian là 49 ngày.
Tuy nhiên, các bản ghi sự kiện này sẽ bị mất đi nếu rơle mất nguồn cung cấp và chúng chỉ có thể truy cập thông qua cổng giao tiếp thông tin.
*Mở rộng thêm về bản ghi:
Một sự kiện có thể là thay đổi về trạng thái của đầu vào điều khiển tuỳ chọn hoặc đầu ra rơle, nó cũng có thể là một chỉnh định đã được thay đổi tại chỗ, một chức năng bảo vệ hay điều khiển đã thực hiện chức năng mà nó được ấn định. Tổng số 50 bản ghi sự kiện này được lưu vào bộ đệm, mỗi sự kiện được gán một nhãn thời gian. Nhãn thời gian này là giá trị của bộ đệm thời gian mà bộ đếm này được cập nhật mỗi 1ms một lần.
Các bản ghi sự kiện này chỉ có thể truy cập thông qua cổng giao tiếp thông tin khi rơle được nối đến trạm chủ Master Station. Khi rơle không nối đến trạm chủ, các bản ghi sự kiện vẫn được lưu giữ với giới hạn nhất định sau:
- Các bản ghi sự kiện chỉ có thể đọc được thông qua cổng giao tiếp thông tin và bộ giao diện K-BUS/IEC870-5 sẽ cần có để đảm bảo giao tiếp cổng nối tiếp đến máy tính PC IBM hoặc PC tương thích. Phần mềm thích hợp cũng cần có để chạy trên PC nhằm đọc các bản ghi cho chính xác.
- Khi bộ đệm bị đầy thì các bản ghi cũ nhất sẽ bị ghi đè bằng bản ghi kế tiếp.
- Các bản ghi được xoá khi nguồn cung cấp rơle bị mất, mục đích là để bộ đếm không chứa những dữ liệu không có hiệu lực.
- Nhãn thời gian sẽ có hiệu lực trong 49 ngày với giả thiết nguồn cung cấp rơle luôn duy trì. Tuy nhiên có một sai số là 4,3s trong mỗi 24h dòng điện giới hạn chính xác của màn hình tinh thể. Đây không phải vấn đề nếu trạm chủ luôn kết nối liên tục với rơle vì rơle sẽ thường xuyên tự động đếm mỗi giây.
Nội dung các bản ghi sự kiện bao gồm:
1. Sự thay đổi của các đầu vào logic.
2. Sự thay đổi của các đầu ra rơle.
3. Sự thay đổi của các chỉnh định tại chỗ.
4. Các bản ghi sự cố được xác định ở cột FAULT RECORDS trong menu.
5. Các thông báo cảnh báo.
Mục 1 và 2 có thể xoá khỏi các bản ghi sự kiện.
3.2.2.6. Password bảo vệ
Password bảo vệ chỉ được cung cấp cho các cấu hình rơle. Password bảo vệ này gồm cấu hình máy biến áp, chọn bù góc pha, tỉ số TI, các chỉnh định chức năng liên kết, các đầu vào tuỳ chọn và các đầu ra rơle. Bất kỳ sự thay đổi sơ xuất đến cấu hình cũng có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng làm việc của rơle. Trái lại, sai sót trong chỉnh định chỉ có thể gây nên một vấn đề về cấp độ mà thôi. Các chỉnh định bảo vệ riêng được bảo vệ khỏi sự thay đổi khi vỏ bọc rơle được tháo ra bằng password.