Relay quá dòng 50/51: pickup, TMS, đường cong IDMT và kiểm tra FAT

50 và 51 mô tả chức năng, không thay cho setting của từng cấp

Trong cách gọi chức năng bảo vệ thông dụng, 50 chỉ quá dòng tức thời và 51 chỉ quá dòng có thời gian. “Tức thời” không có nghĩa toàn bộ hệ thống cắt trong 0 ms. Bảng chức năng REC615 của ABB còn phân biệt cấp instantaneous-only với cấp có thể dùng instantaneous hoặc definite time; phải đọc đúng khối chức năng và chế độ.

Các ký hiệu I>, I>> và I>>> thường được dùng để phân biệt cấp dòng, nhưng không tự xác định đường cong hoặc delay của mọi sản phẩm. Một file ghi “51 enabled” vẫn thiếu pickup, loại đường cong, hệ số thời gian, nhóm setting và logic đưa tín hiệu tới trip.

Tình huống tự tạo: setting sheet yêu cầu một cấp IDMT, nhưng người thử chỉ xác nhận relay trip ở dòng lớn. Một cấp cao khác có thể đã làm ngõ ra tác động trước. Kết quả “trip có” chưa trả lời cấp nào đang hoạt động và phần IDMT đã được kiểm tra tới đâu.

Bài này tập trung vào quá dòng pha không hướng với dòng thử ổn định. Các phép tính và tình huống đều tự biên soạn, không lấy từ hồ sơ khách hàng. Bảo vệ chạm đất, hướng, nhiệt hoặc có tín hiệu phụ thuộc điện áp cần xác định đại lượng và điều kiện riêng.

Đối chiếu: ABB REC615 PCL1 — Functions, codes and symbols: các cấp 50P/51P ↗

Chốt bộ dữ liệu setting trước khi mở phần mềm thử

IEC 60255-151:2009 có phạm vi yêu cầu chức năng bảo vệ quá/thiếu dòng, đặc tính đo và thời gian. Phạm vi đó không cung cấp sẵn setting cho một feeder cụ thể. FAT cần đối chiếu tài liệu relay và setting đã được duyệt, thay vì tự chọn pickup hoặc TMS để dễ thử.

Khung chuẩn bị tự biên soạn gồm model, phiên bản phần cứng/firmware khi liên quan, input 1 A hay 5 A, tỷ số CT, đơn vị hiển thị, từng cấp bảo vệ và nhóm đang active. Lưu cả cấu hình đọc từ thiết bị và bản setting sheet có revision; file offline chưa chứng minh relay đang sử dụng cùng dữ liệu.

Ví dụ: hai nhóm setting có cùng pickup nhưng khác TMS. Nếu bảng tính lấy nhóm 1 còn relay active nhóm 2, phần mềm có thể kết luận thời gian sai dù phần cứng không hỏng. Trong biên bản, ghi nguồn xác nhận nhóm active và trạng thái logic ảnh hưởng phép thử.

Tên curve, mã curve và hệ số phải được giữ nguyên theo tài liệu. “Inverse 0,1” chưa rõ 0,1 là TMS, time dial, thời gian tại một bội dòng hay giá trị khác. Mỗi con số cần có tên tham số và cơ sở đơn vị.

Đối chiếu: IEC 60255-151:2009 — Functional requirements for over/under current protection ↗

Quy đổi CT và pickup: giữ primary, secondary và bội số trên cùng cơ sở

Tài liệu ILTCTR của REC615 có các trường dòng sơ cấp định mức và lựa chọn dòng thứ cấp 1 A/5 A. Khi đọc setting, xác định input thật và cách relay quy đổi. Giá trị A trên màn hình chưa nói chắc đó là dòng vật lý đang đưa vào terminal hay giá trị sơ cấp đã scale.

Ví dụ tự tạo: CT 800/1 A, input relay phù hợp 1 A, pickup được giả định là 1,2 lần dòng định mức secondary. Khi đó Ip=1,2 A secondary, tương đương 960 A primary trong mô hình CT lý tưởng. Dòng thử 6 A secondary tương ứng 4.800 A primary và M=I/Ip=5.

M không phải I chia trực tiếp cho 1 A trong ví dụ này. 6/1=6 là bội của dòng định mức input; 6/1,2=5 mới là bội pickup dùng trong công thức đang xét. Nếu nhầm hai cơ sở, bảng thời gian lý thuyết thay đổi dù nguồn thử vẫn là 6 A.

Các giá trị secondary lớn trong bảng là phép quy đổi số học, không phải lệnh bơm dòng vào mọi relay. Trước chọn điểm thử thật, xác nhận rating thời gian ngắn của input, khả năng nguồn, dây, terminal và procedure. Phép bơm trực tiếp vào relay cũng chưa xác minh tỷ số CT thực tế phía trước điểm đấu thử.

Đối chiếu: ABB REC615 PCL1 — ILTCTR Settings: primary và secondary current ↗

Definite time và IDMT có hai quan hệ thời gian–dòng khác nhau

ABB mô tả definite time có thời gian tác động theo delay đặt trong vùng chức năng tương ứng, còn inverse time có thời gian giảm khi dòng tăng. IDMT là inverse definite minimum time. Đây là hai dạng đặc tính, không phải hai loại thiết bị có chất lượng cao thấp khác nhau.

Trong mô hình DT tự tạo, pickup Ip=1,2 A và delay 0,50 s; khi dòng vượt pickup và điều kiện chức năng đầy đủ, phần delay danh định được giữ như đã đặt. Thời gian đo ở contact còn phải đọc theo định nghĩa của hãng và các phần xử lý/đầu ra được bao gồm.

Với IDMT, thời gian tính phụ thuộc M=I/Ip, loại đường cong và hệ số thời gian. TMS trong công thức của bài là hệ số nhân thời gian, không phải một delay cố định bằng số giây trên màn hình. TMS=0,1 không có nghĩa relay sẽ trip sau 0,1 s tại mọi dòng.

FAT nên xác nhận riêng pickup và các điểm thời gian theo kế hoạch. Nếu chỉ chọn một điểm dòng nơi hai đường đặc tính gần nhau, có thể chưa phát hiện chọn nhầm curve. Điểm thử cần có căn cứ, đồng thời nằm trong miền mà tài liệu công bố cho phép đánh giá.

Đối chiếu: ABB — Distribution Automation Handbook, Section 8.2 Relay Coordination ↗

Công thức SI, VI và EI: cùng TMS nhưng chưa chắc cùng thời gian

Trong dạng IEC dùng cho ví dụ, t=TMS×K/(M^α−1), với t tính bằng giây và M=I/Ip. Các cặp K–α được đối chiếu tài liệu ABB: normal/standard inverse là 0,14–0,02; very inverse là 13,5–1; extremely inverse là 80–2. Tên hiển thị và cách đặt tham số vẫn phải tra theo model.

Công thức số học này dùng M>1. Ở M=1, mẫu số bằng 0; dưới pickup không được tiếp tục tính một thời gian âm rồi coi đó là thời gian trip. Miền bảo đảm pickup và độ chính xác thời gian của relay cần đọc riêng; công thức không tự mở rộng miền đó.

Ví dụ tự tính giữ TMS=0,10. Ở M=2, SI cho khoảng 1,003 s, VI 1,350 s và EI 2,667 s. Ở M=10, các số thành khoảng 0,297 s, 0,150 s và 0,081 s. Tên “extremely” không có nghĩa EI luôn nhanh hơn SI ở mọi bội dòng.

Bảng bên dưới chưa gồm floor thời gian, cấp bảo vệ khác, dung sai hoặc timing của contact. Nó giúp đối chiếu hình dạng và phát hiện nhầm curve; không phải báo cáo thử của một model. Lưu hệ số và số chưa làm tròn để người khác tái tính được.

Đối chiếu: ABB REC615 PCL1 — Standard inverse-time characteristics: hệ số IEC và ANSI/IEEE ↗

TMS dịch thời gian theo tỷ lệ; IEEE time dial không được chép số trực tiếp

Trong công thức đang xét, khi giữ curve và M, đổi TMS từ 0,10 lên 0,20 làm thời gian số học gấp đôi. Ví dụ SI ở M=5: t≈0,427972 s trở thành ≈0,855944 s. Quan hệ này chỉ mô tả phần công thức tuyến tính theo TMS, chưa bao gồm giới hạn khác.

Tài liệu ABB liệt kê cả IEC và ANSI/IEEE với các hệ số khác nhau; OMICRON cũng cung cấp các nhóm đặc tính và template theo relay. Vì vậy không chuyển số time dial của một họ curve sang TMS của họ khác chỉ vì hai màn hình đều có một ô “time”.

Tình huống tự tạo: relay cũ dùng curve IEEE, relay thay thế được chọn IEC SI với cùng con số 0,1. Việc số bằng nhau chưa chứng minh hai đường cong tương đương. Cần review phương án thay thế và so hành vi trong dải dòng có liên quan theo tài liệu, thay vì giữ số bằng thói quen.

Nếu hãng cho phép chỉnh thời gian tại một bội dòng tham chiếu, xác định điểm đó và phép chuyển đổi được hãng định nghĩa. Không tự gọi giá trị giây tại M=10 là TMS. Trong hồ sơ, chép tên đầy đủ của curve và tham số, không rút gọn thành “NI”.

Đối chiếu: ABB REC615 PCL1 — Standard inverse-time characteristics: hệ số IEC và ANSI/IEEE ↗

Đối chiếu: OMICRON — Overcurrent: đặc tính thời gian, pickup/drop-off và template theo relay ↗

Gần pickup, thay đổi nhỏ của dòng có thể làm thời gian tính đổi nhiều

Về số học, khi M tiến về 1 từ phía lớn hơn, mẫu số M^α−1 tiến về 0 nên thời gian theo dạng công thức tăng mạnh. Điều đó giải thích vì sao một điểm sát pickup cần được đọc cẩn thận; không dùng tính chất toán học để khẳng định relay có bảo đảm thời gian ở mọi M vừa lớn hơn 1.

Ví dụ độ nhạy tự tạo giữ SI, TMS=0,10, Ip không đổi. Tại M=5, t≈0,427972 s. Nếu M thực lần lượt thấp hơn hoặc cao hơn 3%, tức 4,85 và 5,15, t thành khoảng 0,436361 s và 0,420129 s: chênh khoảng +1,96% và −1,83% so với giá trị trung tâm.

±3% ở đây là giả định cho đầu vào phép tính, không phải sai số công bố của máy thử hay relay. Kết quả thời gian không đối xứng chính xác vì quan hệ phi tuyến. Ghi dòng được xác nhận ở điều kiện thử giúp tách một bảng expected tính sai đầu vào khỏi một relay có hành vi cần điều tra.

Khi một dòng thử không ổn định hoặc dạng sóng khác điều kiện được công bố, một công thức cho dòng ổn định không kể hết quá trình. Xác nhận tần số, cách đo dòng, trạng thái trước sự cố và khả năng nguồn thực trước gán mọi sai lệch cho TMS.

Minimum operate time và cấp cao có thể che phần IDMT đang muốn thử

Trong ví dụ triển khai PHLTPTOC của REC615, ABB nêu Minimum operate time giữ thời gian IDMT không thấp hơn giá trị đặt. Tài liệu cũng mô tả logic BLOCK với tác động tùy chế độ. Đây là dữ liệu của khối chức năng được dẫn, không phải quy tắc áp dụng nguyên xi cho mọi 50/51.

Mô hình tự tạo: EI, TMS=0,10 tại M=10 cho t_curve≈0,080808 s. Nếu timer có floor 0,100 s theo giả định, phần thời gian của mô hình là max(t_curve,0,100)=0,100 s. So trực tiếp thời gian đo với 0,080808 mà bỏ floor sẽ tạo một expected thiếu điều kiện.

Mô hình khác: cấp thấp SI tại M=10 có t≈0,297 s, còn cấp cao giả định đã đủ điều kiện và có delay 0,060 s. Nếu cả hai cùng đưa tới trip theo logic OR và không bị chặn, cấp cao có thể quyết định kết quả sớm hơn. Một contact trip ở thời điểm đó chưa xác minh cấp thấp đúng curve.

Trước thử từng cấp, xác định cách quan sát tín hiệu riêng và kiểm soát các cấp khác theo procedure được duyệt. Không tự vô hiệu hóa bảo vệ trên thiết bị đang vận hành để thử. Nếu có thay đổi phục vụ FAT, ghi cấu hình trước/sau và xác nhận khôi phục đúng phạm vi.

Đối chiếu: ABB REC615 PCL1 — PHLTPTOC operation principle: ví dụ 51LT, minimum time và logic ↗

Thử pickup phải phân biệt tín hiệu START với ngõ ra TRIP

OMICRON Ramping mô tả việc xác định ngưỡng và hysteresis bằng các ramp. Phép thử pickup cần ghi rõ đang quan sát START của cấp, tín hiệu khác hay contact trip cuối. Với một cấp có delay, chờ TRIP có thể trả lời một câu hỏi khác với thời điểm chức năng vừa start.

Ví dụ bracket tự tạo: ở bước 1,18 A, tín hiệu START chưa tác động; ở 1,20 A, START tác động, với thời gian giữ và phương pháp đủ để quan sát theo giả định. Có thể ghi ngưỡng chuyển quan sát nằm trong khoảng >1,18 đến ≤1,20 A của lần thử, chưa tự khẳng định pickup chính xác bằng 1,200 A.

Bước dòng, tốc độ tăng, thời gian giữ, độ không đảm bảo dòng và thời gian đáp ứng đều ảnh hưởng giới hạn kết luận. Không dùng độ phân giải nhiều chữ số của báo cáo làm độ chính xác của phép thử. Chọn phương pháp theo relay và procedure, tránh áp một ramp duy nhất cho mọi kiểu chức năng.

Khi giảm dòng, ghi drop-off theo cùng tín hiệu đã xác định và chiều thay đổi. Tỷ lệ I_drop/I_pick phải đi với cách đo và định nghĩa. Ví dụ giả định I_pick=1,20 A và I_drop=1,14 A cho tỷ lệ 0,95; đó không phải yêu cầu 95% chung cho mọi relay.

Đối chiếu: OMICRON — Ramping: xác định ngưỡng và switching hysteresis ↗

Reset và trạng thái pre-fault làm hai lần thử có thể khác nhau

Tài liệu reset REC615 phân biệt immediate reset, definite time reset và inverse reset với phạm vi hỗ trợ riêng. Với definite time reset trong mô tả hãng, bộ đếm inverse có thể được giữ trong khoảng reset delay và chỉ reset theo điều kiện được nêu; không phải cứ dòng giảm là bộ đếm luôn về 0 ngay.

Tình huống tự tạo: một lần thử chưa đủ để OPERATE, sau đó nghỉ ngắn rồi đưa dòng lại. Nếu trạng thái tích lũy chưa được reset trong cấu hình thực, lần sau có thể tác động sớm hơn so với một lần bắt đầu từ trạng thái đã reset. Đổi TMS để làm kết quả giống nhau sẽ che mất điều kiện ban đầu khác nhau.

Trong kế hoạch thử, xác định pre-fault, thời gian nghỉ, cách xác nhận reset và điều kiện latch của output. Reset bộ đếm chức năng, xóa chỉ thị LED và nhả contact latch là các việc cần phân biệt. Một màn hình đã xóa alarm chưa chứng minh mọi trạng thái liên quan đã trở về điều kiện ban đầu.

Không lấy ghi chú về inverse reset của họ ANSI trong tài liệu làm khả năng mặc định của một curve IEC hoặc relay khác. Nếu kiểm tra hành vi sau sự cố chập chờn là yêu cầu dự án, lập dòng thử riêng với chuỗi trạng thái và expected được duyệt.

Đối chiếu: ABB REC615 PCL1 — Reset in inverse-time modes ↗

Thử một pha chỉ có giá trị trong logic pha và mapping đã xác định

Tài liệu PHLTPTOC REC615 mô tả logic pha với tham số Num of start phases. Một tín hiệu dòng vượt ngưỡng cần được đọc cùng điều kiện logic trước khi kỳ vọng output. Ví dụ sản phẩm cho thấy cấu hình pha có thể quyết định phạm vi mà một lần bơm dòng thực sự kiểm tra.

Khung FAT tự biên soạn: đối chiếu terminal từng kênh, tên pha hiển thị, cấp đang quan sát và các điều kiện enable/block. Nếu bơm vào kênh A nhưng relay ghi B, tìm mapping hoặc đấu dây trước đánh giá đường cong. Một thời gian đúng không sửa được nhận dạng pha sai.

Tình huống tự tạo: một phép một pha không làm cấp cần kiểm tra start vì logic yêu cầu khác; người thử tăng dòng thêm rồi kết luận relay kém nhạy. Bước hợp lý là đối chiếu logic và tín hiệu đo. Không làm lớn dòng vô hạn để vượt một điều kiện mà magnitude không giải quyết được.

Bài không đưa sơ đồ đấu thử chạm đất dùng chung. Input riêng từ ZCT và dòng residual tính từ các kênh pha không mặc nhiên cùng scaling hoặc cùng phép kích thích. Nếu thử 50N/51N, bổ sung tài liệu xác định đại lượng, kênh và điều kiện của chức năng đó.

Đối chiếu: ABB REC615 PCL1 — PHLTPTOC operation principle: ví dụ 51LT, minimum time và logic ↗

Đo thời gian cần gọi tên điểm bắt đầu và điểm kết thúc

Mẫu timeline tự tạo dùng cùng một cơ sở thời gian: dòng thử bắt đầu tại 0,000 s; START nội bộ tại 0,025 s; OPERATE nội bộ tại 1,005 s; contact trip tại 1,015 s; main contact mở tại 1,075 s; tiếp điểm phụ đổi tại 1,082 s. Đây là dữ liệu giả định, không phải đặc tính công bố hoặc kết quả đo relay.

Từ dòng thử đến contact trip là 1,015 s, còn từ contact trip tới main contact mở là 0,060 s. START tới OPERATE là 0,980 s trong ví dụ. Không cộng thời gian start vào một công thức hoặc trừ thời gian contact ra khỏi kết quả khi chưa biết định nghĩa timing của tài liệu đang dùng.

Một timestamp internal, một binary input máy thử và một log HMI chỉ so trực tiếp được khi cơ sở thời gian và cách ghi phù hợp đã xác định. Độ trễ giao tiếp, filter hoặc thời điểm lấy mẫu cần được xem theo hệ thực; không gán toàn bộ chênh lệch cho cơ cấu máy cắt.

Main contact mở trong phép thử chức năng cũng chưa đồng nghĩa đã đo thời gian dập hồ quang trong một sự cố thật. Giữ tên “relay output”, “main contact opening” và “fault clearing” tách biệt. Kết luận phải theo hai mốc thực sự được quan sát.

Đọc dung sai thời gian bằng đúng phép chọn giới hạn và đúng phạm vi

Không tự áp ±5% cho mọi điểm hoặc mọi relay. Tiêu chí cần xác định từ tài liệu đúng model, điều kiện đo và procedure được duyệt. Nếu chỉ có một dòng “accuracy”, phải đọc tiếp chú thích về bội pickup, điều kiện đầu vào, mode và đại lượng được tính.

Ví dụ tiêu chí hoàn toàn tự giả định: giới hạn sai lệch đối xứng là max(5%×t_expected,20 ms). Khi t_expected=1,000 s, giới hạn là 50 ms nên dải số học là 0,950–1,050 s. Khi t_expected=0,100 s, giới hạn là 20 ms nên dải thành 0,080–0,120 s.

Trong ví dụ, lấy giới hạn lớn hơn khác với lấy cả hai điều kiện đồng thời, và khác với cộng 5% với 20 ms. Một t_measured=0,115 s ở điểm expected 0,100 s nằm trong dải tự giả định trên; nó chưa được đánh dấu PASS cho một sản phẩm khi tiêu chí thật chưa được xác nhận.

Độ không đảm bảo máy thử và decision rule của hồ sơ cần được xử lý riêng theo phương án áp dụng. Không đưa số ngoài dải về PASS bằng cách tăng giới hạn tùy ý. Ghi expected chưa làm tròn, measured, sai lệch, nguồn tiêu chí và điều kiện trước quyết định.

Một test sheet tốt nối setting, tín hiệu thử và bằng chứng output

OMICRON Overcurrent phân biệt đánh giá đặc tính thời gian, các cấp và tỷ lệ pickup/drop-off; template hỗ trợ mapping setting theo relay. Khi dùng template, xác nhận nó khớp mã, phiên bản và cấu hình thực. Có một báo cáo tự động không thay việc biết expected được tạo từ đâu.

Bảng cuối là mẫu chuẩn bị tự biên soạn, chưa có kết quả. Với từng cấp, ghi mã chức năng, curve, pickup, nhóm active, TMS/time dial, giới hạn thời gian khi có, điểm bơm và điểm bắt tín hiệu. Ghi phần thử trực tiếp khác với phần chỉ đối chiếu tài liệu.

Nếu đo thời gian tại nhiều bội pickup, chọn các điểm theo phạm vi được duyệt và rating thực. M=2, 5, 10 trong bảng số học không phải bộ điểm bắt buộc của tiêu chuẩn. Với pickup lớn, dòng secondary ở M=10 có thể vượt điều kiện cho phép của một tổ hợp input/nguồn thử.

Trước thao tác mạch CT, xác định cô lập, shorting và năng lượng liên quan theo phương án an toàn được duyệt; không để secondary hở khi primary đang có dòng. Ghi dây mô phỏng, force, block và thay đổi phục vụ thử để kiểm soát khôi phục sau FAT.

• Thiết bị và setting revision; nhóm active được xác nhận.
• Curve chính xác, pickup và cơ sở primary/secondary/xIn.
• Dòng, tần số, pha và trạng thái pre-fault của từng điểm.
• Cấp khác, enable/block, reset và latch có ảnh hưởng.
• Hai mốc timing, output/terminal và cách lấy timestamp.
• Expected, measured, tiêu chí cùng phạm vi áp dụng.
• Punch, retest và cấu hình bàn giao được khôi phục.

Đối chiếu: OMICRON — Overcurrent: đặc tính thời gian, pickup/drop-off và template theo relay ↗

Relay đạt các điểm thử chưa thay cho review phối hợp bảo vệ

ABB trình bày phối hợp bảo vệ với các đặc tính dòng–thời gian cùng điều kiện hệ thống, sai số và thời gian máy cắt. FAT xác minh cài đặt và hành vi trong phạm vi thử; protection study lại xác định tính phù hợp của phương án trong hệ thống. Hai việc cần được nối bằng cùng revision setting.

Tình huống punch tự tạo: cấp thấp đã dùng VI thay vì SI. Sau sửa curve, retest phải bao phủ những điểm và chức năng bị ảnh hưởng, cùng xác nhận nhóm active và cấu hình cuối. Một ảnh curve mới trên màn hình chưa chứng minh output hoặc timing đã được kiểm tra lại.

Không giảm TMS tùy ý để làm máy thử báo đạt hoặc tăng TMS để tách đường cong trên hình. Mọi thay đổi setting cần được đánh giá theo yêu cầu bảo vệ và phối hợp. Với một điểm ngoài expected, tìm đơn vị, curve, nhóm, nguồn thử, cấp tác động và reset trước kết luận nguyên nhân.

Nguồn chính thức được đối chiếu ngày 09/10/2026. Số học, timeline, bracket và mẫu bảng trong bài là nội dung tự xây dựng. Báo cáo bàn giao nên cho người đọc trả lời được: cấp nào đã thử, ở điều kiện nào, tín hiệu nào được quan sát và điều gì vẫn cần xác nhận riêng.

Đối chiếu: ABB — Distribution Automation Handbook, Section 8.2 Relay Coordination ↗