Rơ le 87T – Rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp

Theo tiêu chuẩn IEC, rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp (MBA) được gọi là rơ le 87T. Rơ le 87T là bảo vệ chính và quan trọng đối với MBA.

Xem thêm: Rơ le bảo vệ của hệ thống bảo vệ trạm biến áp

Vì rơ le 87T là rơ le bảo vệ chính cho MBA. Nên việc tìm hiểu về vai trò, nguyên tắc hoạt động và thông số bảo vệ của rơ le 87T là rất cần thiết.

1/. Vai trò của rơ le 87T.

Máy biến áp đã được bảo vệ bằng các rơ le bảo vệ quá dòng điện. Bên phía sơ cấp có rơ le 50/51P, rơ le 50/51NP và rơ le 50/51GNP. Bên phía thứ cấp có rơ le 50/51S, rơ le 50/51NS và rơ le 50/51GNS.

Tuy nhiên, nhược điểm của rơ le bảo vệ quá dòng điện là thời gian tác động chậm. Đồng thời, chúng không xác định chính xác vi trí sự cố. Do không biết vị trí sự cố là bên trong MBA hay bên ngoài lưới điện, nên tác động sẽ không chọ lọc.

Ngược lại, rơ le 87T có thể xác định chính xác khi có sự cố xảy ra bên trong MBA (tính chọn lọc) và ra lệnh tác động nhanh – khoảng 1 chu kỳ (20ms đến 30ms). Nên thường dùng làm bảo vệ chính cho MBA có công suất từ trung bình trở lên.

2/. Nguyên tắc hoạt động của rơ le 87T.

Rơ le 87T lấy tín hiệu từ các biến dòng điện lắp tại các đầu cuộn dây MBA.

Vùng bảo vệ của rơ le 87T được giới hạn trong phạm vi các biến dòng điện.

Hình sau là sơ đồ rơ le 87T lắp trên máy biến áp có hai cuộn dây.

so do bao ve may bien ap 87T yd1

Dòng IA1 và dòng Ia1 qua biến dòng điện. Tạo ra dòng thứ cấp IA2 và Ia2 đi vào rơ le 87T. Khi MBA hoạt động bình thường thì công suất vào và công suất ra của MBA gần bằng nhau.

suy ra IA1 * UA1 = Ia1 * Ua1

Để rơ le 87T không hoạt động khi MBA hoạt động bình thường => dòng đi qua cuộn so lệch bằng .

=> IA2 – Ia2 = 0 (1)

Để thỏa điều kiện trên ta phải có:

Độ lớn của IA2 bằng Ia2.

IA2 = Ia2 (2)

cong thuc Ki1 ( tổ đấu dây KI1 là tam giác) =>  cong thuc IA1 (3)

cong thuc KI2  =>  cong thuc Ia2 (4)

Thay (3) và (4) vào (1) ta được:

cong thuc yd1  =>  cong thuc KI1/KI2 với cong thuc K

Trong đó: IA2 và Ia2 cùng pha.

Vì IA1 và Ia1 lệch pha 300 (MBA có tổ đấu dây Yd1) nên biến dòng điện phải có tổ đấu dây thích hợp để hiệu chỉnh góc pha IA2 và Ia2.

Tóm lại, điều kiện để cho bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T hoạt động là:

+ Tỷ số biến của CT phải chọn phù hợp với tỷ số biến MBA.

+ Tổ đấu dây thứ cấp CT phải phù hợp với tổ đấu dây MBA.

Trong rơ le 87T có 2 cuộn hãm và một cuộn so lệch.

– Dòng IA2 và Ia2 đi qua 2 cuộn hãm.

– Dòng IA2 – Ia2 đi qua cuộn so lệch.

Trong thực tế hiện nay, các CT phía sơ cấp và phía thứ cấp của MBA đều đấu hình sao. Các phần mềm của rơ le 87T. Cho phép thay đổi tổ đấu dây của CT bên trong rơ le 87T. Để có được hệ số điều chỉnh tổ đấu dây cho phù hợp với MBA cần được bảo vệ.

to dau day may bien ap yd1

Hình sau trình bày các tổ đấu dây CT tương ứng với tổ đấu dây MBA (theo cách cổ điển).

Yy0

Dy1

Yd1

Dy11

Yd11

         87T

Hình sau trình bày các tổ đấu dây CT tương ứng với tổ đấu dây MBA (theo cách hiện đại).

to dau day may bien ap Yd1

3/. Thông số bảo vệ của rơ le 87T

a/. Dòng khởi động của rơ le 87T.

Dòng khởi động ký hiệu Id>.

Trong điều kiện MBA vận hành bình thường. Tỷ số biến K của MBA sẽ thay đổi do thay đổi nấc của bộ đổi nấc (OLTC) của MBA.

Bộ đổi nấc thay đổi trong phạm vi ± 9 x 1.78% = ± 16.02%K. Nó làm cho dòng IA2 – Ia2 đi qua cuộn so lệch cũng thay đổi trong phạm vi từ 0.0In đến 0.1602In.

Để rơ le 87T không tác động nhầm khi thay đổi đầu phân áp của bộ đổi nấc ta phải có điều kiện:

Id> lớn hơn dòng so lệch cực đại IA2 – Ia2.

Thông thường chọn Id> = 0.2In.

b/. Chức năng phân tích sóng hài bậc cao của rơ le 87T.

b.1/. Rơ le 87T hoạt động khi MBA đóng điện không tải.

Khi đóng điện không tải máy biến áp. Trong máy biến áp xảy ra quá trình từ hóa lõi sắt làm xuất hiện dòng điện xung kích rất lớn. Giá trị dòng xung kích có thể đạt đến 5 lần dòng điện định mức MBA.

Dòng IA1 tăng cao, trong khi Ia1 = 0 làm cho dòng so lệch IA2 – Ia2 tăng cao. Dẫn đến rơ le 87T tác động nhầm.

dang-song-dong-dien-xung-kich

Dạng sóng dòng xung kích (Magnetizing inrush current waveforms)

b.2/. Rơ le 87T hoạt động khi MBA mất điện đột ngột.

Khi máy biến áp đang mang tải, đột nhiên một máy cắt phía thứ cấp máy biến áp bật ra (do sự cố) MBA bị mất tải đột ngột làm điện áp sơ cấp máy biến áp tăng cao => máy biến áp bị quá từ => dòng sơ cấp của máy biến áp tăng vọt => dòng so lệch IA2 – Ia2 tăng cao => bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T tác động nhầm.

dang-song-dong-dien-khi-may-bien-ap-bi-qua-kich-thich

Dạng sóng dòng điện khi máy biến áp bị quá kích thích

b.3/. Nhiệm vụ của chức năng phân tích sóng hài bậc cao rơ le 87T.

Để tránh tác động nhầm trong các trường hợp trên. Rơ le 87T phải phân biệt dòng so lệch tăng cao do sự cố hay do quá kích thích để chỉ tác động trong trường hợp sự cố.

Rơ le 87T phân biệt dòng so lệch tăng cao do sự cố hay do quá kích thích dựa vào dạng sóng.

+ Khi sự cố, dạng sóng dòng so lệch là hình sin cộng thành phần dòng một chiều.

+ Khi quá kích thích, dạng sóng dòng so lệch gồm thành phần sóng hình sin 50Hz cộng với thành phần sóng bậc cao (Harmonic – sóng hài) 3x50Hz, 5x50Hz, …

dang-song-dong-dien-su-vo

Dạng sóng dòng điện sự cố

Rơ le 87T có các bộ lọc sóng hài của dòng so lệch Idiff = IA2 – Ia2, khi phát hiện thành phần sóng hài xuất hiện. Nó sẽ tác động khóa rơ le 87T không cho tác động trong một khoảng thời gian xác định.

b.4/. Đặc tuyến thời gian tác động của rơ le 87T

Ta có đặc tuyến thời gian tác động của rơ le 87T như sau:

Khi Idiff nhỏ hơn Id> : bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T không tác động.

Khi Idiff lớn hơn Id> : bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T tác động chậm (25ms) phụ thuộc vào thành phần sóng hài.

Thường chọn Id>> từ 5In đến 10In.

dac-tuyen-thoi-gian-tac-dong-cua-relay-87T

c/. Đặc tuyến hãm của rơ le 87T.

c.1/. Khái quát về đặc tuyến hãm của rơ le 87T

Khi có sự cố xảy ra bên ngoài vùng bảo vệ của rơ le 87T. Giả sử, dòng điện sự cố rất lớn (có thể đạt đến 10xIn hay 20xIn).

Dòng IA1 và Ia1 tăng cao làm tỷ số KI1 và KI2 của biến dong điện thay đổi không tương xứng. Dẫn đến Idift = IA2 – Ia2 tăng cao. Do đó, rơ le 87T tác động nhầm.

Để tránh bị tác động nhầm, rơ le 87T tác động theo đặc tuyến hãm. Dựa theo dòng điện hãm Ibias và dòng so lệch Idiff .

Dòng điện hãm cong-thuc-i-bias đo trên cuộn hãm.

dac-tuyen-ham

c.2/. Nguyên tắc hoạt động của đặc tuyến hãm rơ le 87T

Khi sự cố xảy ra bên ngoài vùng bảo vệ, dòng điện Idiff tăng nhưng dòng Ibias cũng tăng cao. Dẫn đến rơ le 87T không tác động.

Ví dụ: điểm A: Idiff = 1.0In, Ibias = 3.0In thuộc vùng không tác động

Khi sự cố xảy ra bên trong vùng bảo vệ, dòng điện Idiff tăng, dòng Ibias nhỏ. Dẫn đến rơ le 87T tác động.

Ví dụ: điểm B: Idiff = 1.0In, Ibias = 1.0In thuộc vùng tác động.

4/. Thông số cài đặt của rơ le 87T.

a/. Khái quát về thông số cài đặt của rơ le 87T

Phần lớn các Rơ le 87T đang sử dụng hiện nay là loại rơ le kỹ thuật số. Rơ le 87T kỹ thuật số có nhiều ưu điểm hơn các loại rơ le 87T trước đây. Nhờ hai ưu điểm chính:

+ Tỷ số biến dòng điện không phụ thuộc vào tỷ số biến của máy biến áp.

+ Tổ đấu dây phía thứ cấp của biến dòng điện không phụ thuộc vào tổ đấu dây của máy biến áp.

Trong thông số của rơ le 87T kỹ thuật số có thêm thông số khai báo tổ đấu dây và tỷ số biến của biến dòng điện.

b/. Ví dụ minh họa về thông số cài đặt của rơ le 87T.

Cho rơ le 87T loại KBCH130 có các thông số sau:

Máy biến áp T2 – 63MVA – 115/23/15.75 kV – 316/2309A – YNyn0d1

CT: 400/1 A (sơ cấp), 3000/1 A (thứ cấp)

Dòng điện định mức sơ cấp máy biến áp quy đổi về thứ cấp biến dòng điện.

cong-thuc-IP

Dòng điện định mức thứ cấp máy biến áp quy đổi về thứ cấp biến dòng điện.

cong-thuc-IS

suy ra

cong-thuc-Kp

cong thuc Ks

5/. Bảng thông số cài đặt của rơ le 87T.

setting-87T

Kết luận:

Bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T là bảo vệ chính cho máy biến áp có công suất từ cở trung bính trở lên.

Tuy nhiên, bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T gặp nhiều khó khăn khi phải thỏa mãn tính chọn lọc và độ tin cậy, vì nhiều nguyên nhân tác động làm cho bảo vệ tác động sai.

Trong thực tế vận hành, ta thường xử lý như sau trong trường hợp bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T tác động.

Nếu bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T tác động đồng thời với các bảo vệ cho đường dây bên ngoài vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T => cho phép đóng trở lại máy biến áp cho vận hành bình thường.

Nếu chỉ có bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T tác động mà không có một loại bảo vệ nào khác cùng tác động thì cần phải kiểm tra, thí nghiệm máy biến áp và các thiết bị khác trong vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T, nếu không phát hiện ra sự cố gì thì được phép đóng điện máy biến áp vơi sự cho phép của Trung tâm điều độ và phó Giám đốc kỹ thuật phụ trách.

Please follow and like us:
4
 

3 thoughts on “Rơ le 87T – Rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp

  • 15/06/2018 at 3:28 Chiều
    Permalink

    Nếu dòng phía sơ cấp 1 bên là 1A, 1 bên là 5A thì có tính toán chỉnh định được k ad?

     
    Reply
  • 23/10/2018 at 4:02 Chiều
    Permalink

    I like your post so much! Thanks a lot!

     
    Reply

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Enjoy this blog? Please spread the word :)