------
Giáo trình kỹ thuật
điện

Bảo vệ quá dòng có thời gian
kiểu số loại 7SJ512
Bảo vệ quá dòng có thời gian kiểu số loại 7SJ512
Chơng 1 Giới thiệu
1.1 ứng dụng
Rơle 7SJ512 đợc sử dụng nh là bảo vệ quá dòng thời gian độc lập hoặc bảo vệ

- Xử lý số liệu đo đợc hoàn toàn ở dạng số từ khâu tiếp nhận và số hoá các giá trị đo
đợc cho tơí các quyết định cắt - đóng cho máy cắt.
- Sự cách ly tin cậy của các mạch xử lý trong từ các mạch đo lờng, điều khiển và cấp
nguồn của hệ thống, với các bộ biến đổi đầu vào analog (tơng tự) có màn chắn, các
modul đầu vào, đầu ra nhị phân, các bộ biến đổi DC.
- Không nhậy cảm với các thành phần 1 chiều, dòng xung kích và các quá độ cao tần
trong dòng điện đo đợc.
-Tính toán liên các giá trị đo trong vận hành và chỉ thị ở mặt trớc của Rơ le
- Chỉnh định và vận hành đơn giản, sử dụng bảng vận hành mặt trớc hoặc máy tính cá
nhân có phần mềm với modul hớng dẫn.
- Có thể lựa chọn tới 4 mức đặt khác nhau của các tham số chức năng.
- Lu trữ các số liệu sự cố, lu trữ các giá trị tức thời cho ghi sự cố, ghi nhật ký dòng điện
cắt.
- Liên lạc với các thiết bị lu trữ và điều khiển trung tâm thông qua các giao diện vận
hành với cáp quang.
- Giám sát liên tục các giá trị đo đợc cũng nh giám sát phần cứng, phần mềm của hợp
bộ.
Chơng 2. Thông số kỹ thuật
2.1. Các số liệu chung.
Các mạch đo lờng:
Dòng điện định mức In 1A hoặc 5A.
Điện áp định mức Un 100 v đến 125 V
Tần số định mức 50 Hz hoặc 60 Hz.
Tiêu thụ công suất
In = 1A 0,1 VA mạch pha - đất.
In = 5A 0,2 VA mạch pha - đất.
phát hiện sự cố chạm đất độ nhạy cao ở 1A 0.3 VA
Un=100 V 0.5 VA mỗi pha
Khả năng quá tải mạch dòng điện
Nhiệt (giá trị hiệu dụng) 100xIn < 1 giây.

Đóng điện 13 W.
Thời gian bù khi ngắn mạch 50 ms ở Un 110 V
hoặc hng hỏng điện áp nguồn.
Các tiếp điểm lệnh
Số rơle xung lệnh cắt 4
Số tiếp điểm trên rơle 2 NO hoặc 1 NO
Khả năng thao tác
Đóng 1000 W/VA.
Cắt 30 W/VA.
Điện áp thao tác 250 V.
Dòng điện cho phép
Liên tục 5 A.
0,5 giây 30 A.
Các tiếp điểm tín hiệu
Các Rơle tín hiệu 9

3 Số tiếp điểm trên rơle 1 CO hoặc 1 NO
Khả năng thao tác Đóng/Cắt 20 W/VA
Điện áp thao tác 250 V.
Dòng điện cho phép 1 A
Các đầu vào nhị phân 5 hoặc 8
Điện áp thao tác 24 - 250 VDC.
Tiêu thụ dòng điện Khoảng 1,7 mA, độc lập với điện áp thao tác.
Các giao diện nối tiếp
Giao diện đầu cuối vận hành Không cách ly.
Đấu nối Hàng kẹp để đấu nối có 25 cực phù hợp tiêu chuẩn
ISO 2110

- Thí nghiệm phóng điện tĩnh điện.
- Thí nghiệm trờng điện từ.
- Thí nghiệm trờng điện từ.
- Thí nghiệm quá độ nhanh.
Các thí nghiệm cơ học theo IEC 255-21-1.
Trong khi làm việc 10-60 Hz biên độ 0,035 mm
60-500 Hz gia tốc 0,5 giây.
Trong khi vận chuyển 5-8 Hz, biên độ 7,5 mm
8-100 Hz gia tốc 2 giây
Các ứng suất khí hậu
Nhiệt độ xung quanh cho phép
- Khi làm việc - 5
o
C - +55
o
C
- Khi lu kho -25
o
C - +55
o
C
- Khi vận chuyển -25
o
C - +70
o
C
Độ ẩm cho phép Giá trị trung bình năm < 75% độ ẩm tơng đối, có 30
ngày trên năm, độ ẩm tơng đối = 95% không đợc
phép ngng tụ.
2.3. Bảo vệ quá dòng thời gian độc lập.

E
., I
E
>> 35 ms
Tỉ số trở về 0,95 ms
Các sai số
Giá trị khởi động I>, I>>, I
E
., I
E
>> 3% mức 0
Thời gian duy trì 1% mức đặt hoặc 10 ms
Các dao động ảnh hởng
Điện áp nguồn trong dải
0,8 U
N
/U
HN
1,15 1%
Nhiệt độ trong dải
0
o
C nhiệt độ môi trờng 40
o
C 0,5%/10K
Tần số trong dải
0,98 f/fN 1,02 1%
Tần số trong dải
0,95 f/fN 1,05 2.5%
Thành phần sóng hài

0,05 - 10,00 (bớc 0,01).

Thời gian duy trì cho I
E
>>, I>> T 0,00 s - 60,00 s (bớc 0,01).
Đặc tính thời gian cắt
- Phụ thuộc bình thờng IEC 255 - 3 loại A
P
P
T
II
T
1)/(
14.0
02.0

=- Phụ thuộc lớn IEC 255 - 3 loại B
P
P
T
II
T
1)/(
5,13
1

=

bội số thời gian đặt.
I Dòng điện sự cố.
I
P
Mức dòng điện khởi động.
Ngỡng khởi động Khoảng 1,1 I
P
Các sai số
- Các giá trị khởi động I>>, I
E
>> 3% của mức đặt.
- Thời gian duy trì cho 2 I/I
P
20 5% của mức đặt
Các dao động ảnh hởng
- Điện áp nguồn trong dải
0,8 U
H
/U
HN
1,15 1%.
- Nhiệt độ trong dải
0
o
C nhiệt độ môi trờng 40
o
C 0,5%/10K.
- Tần số trong dải
0,95 f/f
N

82.5. Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ.
Các dải đặt / các bớc chỉnh định.
Hệ số theo IEC 255 - 8 0,01 - 4,00 (bớc 0,01).
Hằng số thời gian 1,00 - 999,9 phút (bớc 0,01 phút).
Cấp cảnh báo nhiệt độ
Nhiệt độ cảnh báo / nhiệt độ cắt 50 - 100% tham chiếu theo nhiệt độ
Cấp cảnh báo theo dòng điện
Dòng điện cảnh báo /I
n
0,10 - 4,00 (bớc 0,01).
Đặc tính thời gian cắt

1)/(
)/()/(
ln
2
2


=
N
NpreN
kII
kIIkII
t



0,95 f/f
N
1,05 1% 9 H×nh 2.5.1 H×nh 2.5.2

hoặc (không ảnh hởng)
Khởi động dòng chạm đất mức thấp I
EE
> 0.003 A đến 1.000 A (bớc 0.001 A)
Thời gian trễ T
IEE>
0.00 s đến 320 s (bớc 0.01 s)
hoặc (không ảnh hởng)
Thời gian đo 60 ms (không hớng)
100 ms (có hớng)
Khởi động dòng chạm đất mức thấp I
EEp
0.003 A đến 1.000 A (bớc 0.001 A)
Cấp số nhân thời gianT
IEEP
0.00 đến 4.00 (bớc 0.01 )
hoặc (không ảnh hởng)
Các đặc tính (thời gian phụ thuộc)

Phụ thuộc bình thờng
Rất phụ thuộc
Phụ thuộc lớn
Phụ thuộc lâu dài
Sai số đo theo VDE 0435 phần 303
Thời gian độc lập 5% giá trị đặt
Thời gian phụ thuộc khởi động ở 1.05 I/I
P
1.15
Sai số thời gian
Thời gian độc lập 1% giá trị đặt hoặc 10 ms

- Trị số khởi động 3% của trị số đặt
- Thời gian duy trì 1% của trị số đặt hoặc 20 ms.
2.7. Các chức năng phụ.
Đo các thông số vận hành
- Các giá trị dòng điện I
L1
, I
L2
, I
L3
, I
E
Dải đo 0% - 240% I
N

Sai số 2% I
N
- Các giá trị điện áp U
L1-E
, U
L2-E
, U
L3-E

Dải đo 0% - 120% U
N
/3
Sai số 2% U
N
/3

N

- Phân bổ thời gian
Phân giải thời gian cho 1 phút.
các thông số vận hành
Phân giải thời gian cho 1 ms.
các thông số sự cố
Đồng hồ thời gian thực Loại DS 138 -32 K
Sai lệch thời gian tối đa 0,01%.
- Lu trữ số liệu cho sự ghi sự cố
Chu kỳ lu trữ (phát hiện sự cố hoặc xung lệnh cắt = 0 ms).
Tỷ lệ lấy mẫu Giá trị tức thời / ms khi tần số f = 50 Hz.
13Chơng 3. Chế độ làm việc
3.1. Sự làm việc của hợp bộ.
Bảo vệ quá dòng có thời gian kiểu số loại 7SJ512 đợc trang bị bộ vi xử lý mạnh
16 bit. Nó cho phép xử lý dạng số mọi chức năng từ khâu tiếp nhận số liệu các thông số
đo đợc đến các tín hiệu cắt cho các máy cắt.

Hình 3.1 Giới thiệu kết cấu chính của hợp bộ.
bộ lọc đợc trang bị để giảm tín hiệu nhiễu. Các bộ lọc đợc tối u hoá với chiều rộng
dải tần và tốc độ xử lý để thích hợp với việc xử lý các giá trị đo đợc. Các giá trị tơng tự
đã đợc chỉnh hợp khi đó đợc chuyển tải tới phần đầu vào tơng tự AE.
Các đầu vào tơng tự AE bao gồm các bộ khuếch đại đầu vào, các phần tử mẫu
cho từng đầu vào các bộ biến đổi tng tự - số (analog - digital) và các mạch bộ nhớ để
truyền số liệu tới bộ vi xử lý.
Ngoài các chức năng điều khiển và giám sát bộ vi xử lý còn xử lý các chức năng
bảo vệ. Những chức năng này bao gồm:
- Lọc và tạo ra các đại lợng đo.
- Tính toán liên tục các giá trị phù hợp với việc phát hiện sự cố
- Xác định hớng của sự cố
- Tính toán các giá trị rms (hiệu dụng) đối với việc phát hiện quá tải
- Tính toán các số liệu của sự cố chạm đất
- Quét các giá trị tới hạn và trình tự thời gian.
- Quyết định về các lệnh cắt và đóng.
- Lu giữ các đại lợng đo trong khi có sự cố cho việc phân tích
Các đầu vào tới bộ vi xử lý và các đầu ra từ bộ vi xử lý đã đợc chuyển qua các
phần tử đầu vào. đầu ra. Từ đấy vi xử lý nhận đợc các thông tin từ thiết bị đóng cắt
hoặc từ các thiết bị khác. Các đầu ra bao gồm các xung lệnh cắt, tới các máy cắt, các tín
hiệu để báo tín hiệu từ xa các sự kiện quan trọng, các trạng thái cũng nh các hiển thị tín
hiệu (LED) và hiển thị số cho ở mặt trớc của rơle.
Một bàn phím liên hệ với màn hiển thị cho phép liên lạc với hợp bộ. Toàn bộ các
số liệu vận hành nh các giá trị đặt, thông số của nhà máy... đợc khai báo cho hợp bộ
từ bảng này. sử dụng bảngnày có thể gọi các thôgn số và số liệu liên quan để đánh giá
sự cố có thể đọc sau khi sự cố xảy ra. Đối thoại với rơle còn có thể thực hiện thông qua
giao diện nối tiếp ở mặt trớc bằng các phơng tiện nh bảng vận hành hoặc máy tính
cá nhân.
Thông qua giao diện nối tiếp thứ hai (tuỳ chọn phụ thuộc số liệu đặt hàng) só liệu
sự cố có thể đ
ợc truyền tới bộ đánh giá trung tâm. Trong vận hành n=bình thờng, các

đện trở sun, chuyển dòng điện thành điện áp tỷ lệ. Các điện áp này đợc chuyển sang
giá trị số nhờ các bộ biến đổi tơng tự - số.
3.2.2. Bảo vệ quá dòng thời gian độc lập.
Từng dòng điện pha đợc so sánh với giá trị giới hạn đợc đặt chung cho dòng
điện ba pha. Sự khởi động đợc chỉ thị cho từng pha. Đồng hồ các pha đó chỉ thị bắt đầu

16tính thời gian. Sau khi thời gian trôi qua tín hiệu cắt đợc đa ra. Bảo vệ có hai cấp, cấp
I> đợc duy trì với T-I> , cấp đặt cao I>> đợc duy trì với T-I>>.
Dòng điện I
o
(đất) đợc xử lý riêng và so sánh với các cấp quá dòng riêng I
E
> và
I
E
>> . Việc khởi động sẽ đợc chỉ thị sau khi thời gian duy trì liên qua trôi qua T-IE> hoặc
T-IE>> xung lệnh cắt đợc đa ra.
Các giá trị khởi động của từng cấp I> (các pha) IE> (đất), I>> (các pha), IE>>
(đất) cũng nh thời gian duy trì tơng ứng đợc chỉnh định riêng.
Sơ đồ logic của bảo vệ quá dòng thời gian độc lập đợc trình bày trong hình 3.2.2
3.2.3. Bảo vệ quá dòng thời gian phụ thuộc
Từng dòng điện pha đợc so sánh với giá trị giới hạn, đợc đặt chung cho cả ba pha.
Việc khởi động đợc chỉ thị cho từng pha. Tiếp sau sự khởi động của cấp thời gian phụ
thuộc, thời gian duy trì cắt đợc tính toán từ đặc tính thời gian phụ thuộc đã đặt và độ lớn
của dòng điện sự cố. Sau khi thời gian trôi qua, tín hiệu cắt sẽ đợc đa ra.
Đối với dòng điện I
o


18H×nh 3.2.3 S¬ ®å l«gÝc cña b¶o vÖ qu¸ dßng thêi gian phô thuéc


cấm bởi rơle nằm sau điểm sự cố. Các cấp I> và I
P
làm việc nh là các cấp dự phòng có
duy trì thời gian.
Hình 3.2.4

203.3. Bảo vệ quá dòng có thời gian có hớng (tuỳ chọn).
3.3.1. Tổng quát:
7SJ512 là kiểu theo đơn đặt hàng có thêm loại bảo vệ quá dòng có thời hạn, có
hớng. Nó đợc dùng trong hệ thống yêu cầu biết hớng điện năng chạy đến điểm sự cố
hay nh một tiêu chuẩn cao hơn, ngoài tiêu chuẩn quá dòng để đạt đợc độ nhạy. Ví dụ
nh hai đờng dây hay hai biến áp song song mà nguồn cấp đến từ một phía (hình
3.3.1.1, một sự cố ở một nhánh (I) kết quả nhánh kia (II) không bị cắt do mạch cắt máy
cắt ở nhánh. Song song (đang vận hành) bị khoá bởi phần tử xác định hớng (ở B). Do
đó, một sơ đồ quá dòng có hớng đợc đặt ở những điểm chỉ thị bằng hớng mũi tên
21 Hình III.3.1.2

Đối với sự cố một pha, điện áp góc 1/4 (90
o
) của phần tử đo lờng pha đúng phải
ở điện áp ngắn mạch (hình 33.2). Điều đó để đảm bảo cho tính toán véc tơ hớng.

Đối với sự cố pha pha dạng đặc tính hớng có thể bị chuyển dịch, phụ thuộc
vào độ lớn của điện áp sự cố.

Bảng 3.3.2 chỉ sự phân bố đại lợng đo lờng về hớng đối với các loại sự cố khác nhau.

22
Đờng hớng về lý thuyết chỉ ở hình vẽ 3.3.2.1. Trong mặt phẳng phức R-X
(đờng cố định a). Trong thực tế vị trí của đặc tính hớng phụ thuộc vào tổng trở nguồn
cũng nh dòng điện phụ tải chạy tức thời trên đờng dây trớc sự cố.

Vì điện áp không sự cố bị ảnh hởng bởi đại lợng điện áp sự cố sự cố 2 pha
(tham khảo hình vẽ 3.3.2b) đặctính hớng thực tế có thể khác so với đặc tuyến lý thuyết.
Thí dụ khi sự cố 2 pha L2 L3 xuất hiện, đặc tính hớng của phần tử đo lờng thứ 2 bị
chuyển dịch về phía dơng (đờng gạch b ở hình 3.3.2.1), trong khi đờng đặc tính
hớng của phần tử đo lờng thứ 3 bị dịch chuyển về phía âm (đờng gạch c ở hình
33.2.1). Trong thực tế có sự không đúng quy tắc bởi vì véc tơ tổng trở sự cố chỉ có thể
định vị ở góc thứ nhất hay góc thứ ba của mặt phẳng phức.

Hình 3.3.2


23 H×nh 3.32.1 H×nh 3.3.3.2 S¬ ®å L«gÝc cña b¶o vÖ qu¸ dßng cã thêi gian cã h−íng