Xem mẫu
- §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
nguon tai.lieu . vn
