Bảo vệ so lệch Máy biến áp – Rơ le 87T

Bảo vệ so lệch máy biến áp là gì?  Bài viết này sẽ nêu rõ vai trò và nguyên lý hoạt động của bảo vệ so lệch máy biến áp

1. Vai trò của bảo vệ so lệch máy biến áp (87T):

Để bảo vệ máy biến áp người ta sử dụng nhiều chức năng, nhằm làm tăng độ tin cậy tác động, đảm bảo cho việc cung cấp điện không bị gián đoạn và tránh hư hỏng thiết bị khi có sự cố xảy ra. Tùy theo công suất, chủng loại, vị trí lắp đặt trong HTĐ,… mà người ta lựa chọn các chức năng bảo vệ như: bảo vệ quá dòng điện(50,51), bảo vệ quá dòng có hướng(67,67N),…

Tuy nhiên, bảo vệ quá dòng điện có nhược điểm là tác động chậm, không có khả năng phân biệt được sự cố xảy ra bên trong hay bên ngoài máy biến áp, nên bảo vệ quá dòng tác động sẽ không chọn lọc.

Bảo vệ so lệch máy biến áp – 87T:  Được dùng làm bảo vệ chính, không cần phối hợp với các loại bảo vệ khác. Có thể đặt thời gian tác động của bảo vệ bằng không => tác động nhanh. Bảo vệ so lệch có độ nhạy cao đối với các sự cố trong vùng bảo vệ, làm việc tin cậy không tác động nhầm đối với các sự cố ngoài vùng bảo vệ do có cơ chế hãm.

2.  Nguyên lý hoạt động của bảo vệ so lệch máy biến áp:

Bảo vệ so lệch so sánh tín hiệu dòng điện đi vào và đi ra của đối tượng được bảo vệ. Trong chế độ vận hành bình thường hoặc khi có sự cố ngoài: dòng điện chạy vào và ra đối tượng bảo vệ bằng nhau => bảo vệ không tác động. Khi xảy ra sự cố trong vùng bảo vệ thì xảy ra sự mất cân bằng giữa dòng vào/ra khỏi đối tượng => bảo vệ sẽ tác động.

Bảo vệ so lệch có hãm: 

Khi xảy ra sự cố ngoài vùng với dòng sự cố lớn, do sự sai khác về đặc tính từ của các CT ở các phía của đối tượng được bảo vệ nên khi xảy ra hiện tượng bão hòa lõi từ CT có thể gây ra dòng không cân bằng lớn chạy qua rơ le bảo vệ, nếu dòng này đủ lớn thì rơ le có thể tác động mặc dù sự cố xảy ra không nằm trong vùng bảo vệ. Để khắc phục hiện tượng này, rơ le sử dụng thuật toán bảo vệ so lệch có hãm. Tùy theo từng hãng chế tạo, nên việc lựa chọn dòng điện hãm có thể khác nhau. Dòng hãm có tác dụng đảm bảo sự làm việc ổn định của rơ le chống lại các tác động không mong muốn. do đó còn có tên gọi là dòng ổn định (Istability hay Istab). Với rơ le của Siemens thì dòng so lệch là tổng vectơ của dòng điện vào/ra của đối tượng trong khi đó dòng hãm được lấy bằng 100% độ lớn của cá dòng này. Cụ thể là (ví dụ bảo vệ MBA 2 cuộn dây):

Điều kiện để rơ le tác động là dòng so lệch lớn hơn một số lượng phần trăm nào đó của dòng hãm:

trong đó Krestrain là hệ số hãm, hệ số hãm này tương ứng với độ dốc của đặc tính tác động của rơ le.

Chế độ vận hành bình thường hoặc khi có sự cố ngoài:

Dòng điện I1 đi vào mang dấu dương, dòng I2 đi ra đối tượng mang dấu âm (theo quy ước), mặt khác I1 = I2 do đó:

Từ công thức trên ta thấy dòng hãm lớn gấp 2 lần dòng chạy qua đối tượng, dòng so lệch xấp xỉ bằng 0, do đó rơ le sẽ không tác động.

Chế độ sự cố trong vùng bảo vệ:

– Dòng sự cố cấp tới từ 2 phía bằng nhau: Hai dòng sự cố I1 và I2 bằng nhau và cùng hướng với đối tượng bảo vệ (cùng mang dấu dương), do đó:

Dòng so lệch và dòng hãm bằng nhau và bằng tổng dòng tại điểm sự cố.

– Dòng sự cố cấp từ 1 phía:

Dòng so lệch và dòng hãm đều bằng nhau.

Như vậy, nếu sử dụng đồ thị có 1 trục là dòng hãm, và 1 trục là dòng so lệch thì tọa độ của các điểm ứng với sự cố trong vùng sẽ nằm trên 1 đường thằng góc 45º như trên hình vẽ:

Cần lưu ý rằng các giá trị cài đặt vào rơ le là giá trị tương đối so với dòng định mức của đối tượng được bảo vệ.

Theo hình vẽ, đường đặc tính tác động gồm các đoạn:

Đoạn a: Biểu thị dòng điện khởi động ngưỡng thấp Idiff> của bảo vệ, với mỗi máy biến áp coi như là hằng số. Dòng điện này phụ thuộc dòng từ hóa của máy biến áp.

Đoạn b:Đoạn đặc tính có kể đến sai số biến đổi của máy biến dòng và sự thay đổi đầu phân áp của máy biến áp.

Đoạn c: Đoạn đặc tính có tính đến chức năng khóa bảo vệ khi xuất hiện hiện tượng quá bão hòa khong giống nhau ở các máy biến dòng.

Đoạn d: Đoạn biểu thị giá trị khởi động ngưỡng cao Idiff>> của bảo vệ. Khi dòng so lệch Isl vượt quá ngưỡng cao này bảo vệ sẽ tác động không có thời gian, và khoog quan tâm đến dòng điện hãm và các sóng hài sử dụng để bảo vệ.

Qua hình vẽ ta thấy đường đặc tính sự cố luôn nằm trong vùng tác động. Các dòng điện so lệch và dòng điện hãm được biểu diễn trên hệ trục tọa độ theo đơn vị tương đối định mức.