Mô phỏng hệ thống rơle bảo vệ bằng matlab simulink và ứng dụng mô phỏng vào mạng lưới miro grid

1.2 Mục đích, ý nghĩa thực tiễn Đề tài “Mô ph ng h ỏ ệ thống rơle bảo vệ ằ b ng Matlab Simulink và ứng dụng mô phỏng vào mạng lưới Micro Grid” được thực hiện nhằm tìm hiểu giải thu t sậ

TRƯỜ NG Đ Ạ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

LUẬ N VĂN TH C SĨ Ạ

Mô ph ỏng hệ thố ng rơle b ả o v ệ ằ b ng Matlab Simulink và ng d ứ ụng mô

phỏng vào mạng lưới Micro Grid

BÙI HUY ANH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độ ậ c l p – T – H ự do ạ nh phúc

B ẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬ N VĂN TH C SĨ Ạ

H ọ và tên tác giả luận văn: Bùi Huy Anh

Đề tài luận văn: Mô phỏng h th ng rơle b o v b ng Matlab Simulink ệ ố ả ệ ằ

và ứng d ng mô ph ng vào mụ ỏ ạng lưới Micro Grid

Chuyên ngành: H ệthống điện

Mã số SV: CB180113

Tác giả, Ngư i hườ ớng d n khoa hẫ ọc và Hộ ồi đ ng chấm luận văn xác nhận tác giả đã s a chữử a, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hộ ồi đ ng ngày 3/7/2020 với các nội dung sau:

- S ửa lỗi chính tả trong luận văn

- B ổ sung chú thích trong luận văn

- B ổ sung phần trích dẫn theo tài liệu tham khảo

Ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn

PGS TS Nguyễn Đức Huy Bùi Huy Anh

CH Ủ Ị T CH HỘI ĐỒ NG

GS Lã Văn Út

Mẫu 1c

L ỜI CẢM ƠN

Trong quá trình họ ậc t p, nghiên c u và hoàn thi n lu n văn th c sĩ, em đã ứ ệ ậ ạ

nhận được sự khuyến khích, động viên và tạo điều kiện giúp đỡ nhi t tình của ệcác thầy cô giáo, bạn bè đồng nghiệp và gia đình

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắ ớc t i các th y cô t i B môn H th ng đi n - ầ ạ ộ ệ ố ệTrường Đạ ọi h c Bách Khoa Hà Nội và đặc bi t là thầệ y PGS.TS Nguy n Đ c ễ ứHuy - người đã trực tiếp hướng dẫn và đóng góp ý kiến cho em trong su t quá ốtrình học tập và hoàn thành luận văn thạc sĩ

Cuối cùng, em xin gửi l i cờ ảm ơn sâu s c đ n gia đình vì đã luôn hắ ế ỗ trợ ộ, đ ng viên em trong suốt những năm tháng học tập, nghiên cứu đểđạt được kết quảnày

Trong quá trình nghiên c u hoàn thiứ ện luận văn th c sĩ khoa hạ ọc chuyên ngành Hệ ố th ng điện không th tránh khể ỏi những thiếu sót Em rất mong nhận

được các ý kiến đóng góp xây dựng từ các thầy cô giáo để ậ lu n văn được hoàn thiện hơn n a và có ý nghĩa thiữ ết thực áp d ng trong th c tụ ự ế

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 25 tháng 06 năm 2020

Tác giả

Bùi Huy Anh

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

2 Phương pháp nghiên c u, công c nghiên cứ ụ ứu

Việc nghiên c u dứ ựa trên các tài liệu lí thuyết trong nước và ngoài nước, tiêu biểu như sách “Design, modeling and evaluation of protective relays for power systems” của nhóm tác giả M Kezunovic…

S dử ụng phần mềm mô phỏng Matlab Simulink để xây dựng mô hình thuật toán của các rơle bảo vệ Từ đó thi t lậế p mô phỏng lại đường dây, hệ th ng ốMicro Grid và sự ố c ngắn m ch trên hạ ệ ố th ng So sánh đối chi u các kế ết quả

và đưa ra nhận xét

3 Kết quả ủ c a luận văn

Luận văn đã đưa ra được một số ế k t quả ế k t quả cơ bản đánh giá được tính

chọn lọc và thời gian tác động của Rơle bảo vệ quá dòng và Rơle b o vệ ả so

lệch dọc ứng dụng trên mạng lưới Micro Grid

Tuy nhiên, kết quả mô ph ng còn mỏ ột số thiếu sót nhấ ịt đ nh như chưa thể ậ l p trình mô ph ng hoàn chỏ ỉnh đối v i mớ ột lư i điớ ện Micro Grid với đ y đầ ủ các chức năng bảo vệ đã đề ra Đây cũng là y u tế ố ầ c n tìm hiểu và nghiên cứu thêm

M Ụ C LỤ C

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

CHƯƠNG 2: B Ả O V Ệ QUÁ DÒNG ĐI ỆN 3

2.1 Nguyên tắc tác động 3

2.2 B o vả ệ dòng đi n cự ạệ c đ i 3

2.2.1 Tính toán dòng khở ội đ ng 3

2.2.2 Độ nh y c a bả ệạ ủ o v 5

2.2.3 Thời gian tác động của bảo vệ 5

2.3 B o vả ệ dòng đi n cắệ t nhanh 9

2.3.1 Bảo vệ ắ c t nhanh của đường dây có m t ngu n cung c p ộ ồ ấ 10

2.3.2 Bảo vệ ắ c t nhanh của đường dây có hai ngu n cung c p 12 ồ ấ 2.4 B o vả ệ dòng đi n cệ ực đại có kiểm tra áp 13

2.5 B o vả ệ dòng đi n ba cấp 15 ệ 2.6 Đánh giá bảo vệ quá dòng điện 17

CHƯƠNG 3: BẢ O V SO L CH 18 Ệ Ệ 3.1 Nguyên tắc tác động 18

3.1.1 Sơ đồ vòng tu n hoàn 19 ầ 3.1.2 Sơ đồ ạ lo i cân bằng áp 20

3.2 Dòng không cân b ng trong b o v so lằ ả ệ ệch 21

3.3 Dòng điện khở ội đ ng củ ảa b o vệ so lệch dòng điện 22

3.4 Những biện pháp thư ng dùng đờ ể nâng cao độ nhạy và tính đảm b o của ả bảo vệ 23

3.4.1 Nối các rơle qua máy bi n dòng trung gian bão hòaế 24

3.4.2 Rơle so lệch có hãm 24

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎ NG RƠLE B Ả O VỆ TRÊN MATLAB SIMULINK 33

4.1 Mô ph ng tính toán b o v quá dòng trên Matlab Simulinkỏ ả ệ 33

4.1.2 Thiết lập thông số đầu vào và xây dựng sơ đồmô phỏng 34

4.1.3 Lưu đồ ả gi i thu t b o v ậ ả ệquá dòng 36

4.1.4 Kết quả mô phỏng 37 4.2 Mô phỏng rơle bảo vệ so l ch d c áp dệ ọ ụng trên mạng lưới Micro Grid 49 4.2.1 Mô hình mô phỏng hệ thống Micro Grid 49 4.2.3 Lưu đồ ả gi i thu t b o v so l ch 56 ậ ả ệ ệ4.2.4 Kết quả mô phỏng 57 4.3 Đánh giá ảnh hưởng sự thay đổi của tần số lên bảo vệ so lệ 64 ch4.3.1 Thiết lập thông số đầu vào cho ngu n 220kVồ 64 4.3.2 Kết quả mô phỏng 65

CHƯƠNG 5: KẾ T LU N 69 Ậ

5.1 Các kết luận chính 69 5.2 Hướng phát tri n c a luận văn 69 ể ủ

TÀI LIỆ U THAM KH O 71 Ả PHỤ Ụ L C 72

DANH M C HÌNH V Ụ Ẽ

Hình 2.1 Đồ ị đặ th c trưng trạng thái c a b o v khi s c 4 ủ ả ệ ự ố Hình 2.2 BVDĐCĐ cho đường dây hình tia m t ngu n cung c p 5 ộ ồ ấ Hình 2.3 Đặc tuyến làm vi c dòng đi n th i gian c a rơle dòng đi n 7 ệ ệ ờ ủ ệ Hình 2.4 Các dạng đặc tính thời gian phụ thu c 8 ộ Hình 2.5 Sơ đồ minh h a BVCN củọ a đường dây có m t ngu n cung c p 10 ộ ồ ấ

Hình 2.6 Vùng tác động củ ảa b o vệ ắ c t nhanh 11

Hình 2.7 Trường h p đư ng dây thành kh i v i máy biến áp 12 ợ ờ ố ớ Hình 2.8 Sơ đồ minh h a BVCN củọ a đường dây có hai m t ngu n cung c p 12 ộ ồ ấ Hình 2.9 B o vả ệ dòng điện cực đại có kiểm tra áp 14

Hình 2.10 M ng hình tia 1 ngu n cung cạ ồ ấp sử ụ d ngbảo vệ dòng điện 3 cấ 26p Hình 2.11 Đặc tính thời gian chọn lọ ủ ảc v a b o vệ dòng điện ba c p 16 ấ Hình 3.1 Nguyên tắc cơ bản của bả ệo v so l ch 18 ệ Hình 3.2 Sơ đồ minh h a so lệọ ch dòng tu n hoàn 19 ầ Hình 3.3 Đồ ị th vectơ của dòng điện trong m ch BVSL 20 ạ Hình 3.4 Sơ đồ do l ch loại cân bằng áp 20 ệ Hình 3.5 Sơ đồ ố n i rơ le qua MBI bão hòa trung gian (a), MBI bão hòa loại thường (b) và MBI lo i tác độạ ng m nh (c) 24 ạ Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lí c a bảo vủ ệ so lệch dùng rơle có tác động hãm …… 25

Hình 3.7 Đồ ị th véc tơ c a dòng đi n trong mủ ệ ạch rơle 26

Hình 3.8 Đặc tính làm vi c c a bả ệệ ủ o v so l ch 27 ệ Hình 3.9 a) Đặc tính khở ội đ ng của rơ le so lệchcó hãm đặc tuy n 1 và không ế hãm đặc tuyến 2 29

Hình 3.9b) Đặc tính khở ội đ ng của rơ le so l ch có tác đệ ộng hãm 29

Hình 3.10 Đồ ị th xác định độ nh y củaạ bảo vệ so lệch có tác dụng hãm 30

Hình 3.11 Nguyên lí BVSL thứ ự t không 30

Hình 3.12 Đặc tuy n làm việ ủế c c a BVSL th t không có hãm trongứ ự trường hợp chạm đất bên ngoài 32

Hình 4.1 Sơ đồ mô ph ng b o v quá dòng trong h th ng đi n 33 ỏ ả ệ ệ ố ệ Hình 4.2 Thông s Block ngu n 3 phaố ồ 34

Hình 4.3 Thông số đường dây tính trên 100 km 34

Hình 4.4 Thông s Block phố ụ ả t i 1 35

Hình 4.5 Thông s Block phố ụ ả t i 2 35

Hình 4.6 Lưu đồ ả gi i thu t rơle quá dòng xét trên 1 pha 36 ậ Hình 4.7 Dòng 3 pha qua BV1 khi hệ ố th ng làm việc bình thường 38

Hình 4.8 Dòng 3 pha qua BV2 khi hệ ố th ng làm việc bình thường 38

Hình 4.9 Tín hi u Trip b o vệ ả ệ 1 39

Hình 4.10 Tín hi u Trip b o vệ ả ệ 2 39 Hình 4.11 Dòng 3 pha qua BV1 khi sự ố c ngắn mạch pha A chạm đất trên đường dây AB 40 Hình 4.12 Dòng 3 pha qua BV2 khi sự ố c ngắn mạch pha A chạm đất trên đường dây AB 40 Hình 4.13 Tín hiệu Trip BV1 khi x y ra NM pha A ả chạm đấttrên đường dây

AB 41 Hình 4.14 Tín hiệu Trip BV2 khi x y ra NM pha A chả ạm đấttrên đường dây

AB 41 Hình 4.15 Tín hi u khệ ở ội đ ng BV1 khi x y raả NM pha A chạm đ t trên đưấ ờng dây AB 42 Hình 4.16 Dòng 3 pha qua BV1 khi sự ố c ngắn m ch hai pha A và Bạ chạm đất trên đường dây BC 43 Hình 4.17 Dòng 3 pha qua BV2 khi sự ố c ngắn m ch hai pha A và Bạ chạm đất trên đường dây BC 43 Hình 4.18 Tín hi u Trip BV1 khi sệ ự ố c NM hai pha A và B chạm đất trên đường dây BC 44 Hình 4.19 Tín hi u Trip BV2 khi sệ ự ố c NM hai pha A và B chạm đất trên đường dây BC 44 Hình 4.20 Dòng 3 pha qua BV1 khi sự ố c NM ba pha trên đường dây AB 45 Hình 4.21 Dòng 3 pha qua BV2 khi sự ố c NM ba pha trên đường dây AB 45 Hình 4.22 Tín hi u Trip BV1 khi sệ ự ố c NM ba pha trên đường dây AB 46 Hình 4.23 Tín hi u Trip BV2 khi sệ ự ố c NM ba pha trên đường dây AB 46 Hình 4.24 Dòng 3 pha qua BV1 khi sự ố c NM hai pha A và Btrên đường dây

BC 47 Hình 4.25 Dòng 3 pha qua BV2 khi sự ố c NM hai pha A và Btrên đường dây

BC 47 Hình 4.26 Tín hi u Trip BV1 khi sệ ự ố c NM hai pha A và Btrên đường dây

AB 48 Hình 4.27 Tín hi u Trip BV2 khi sệ ự ố c NM hai pha A và Btrên đường dây

AB 48 Hình 4.28 Mô hình mô phỏng ứng dụng BVSL d c trên họ ệ ố th ng Micro Grid 49 Hình 4.29 Thông s cho khố ối máy phát không đồng b 49 ộHình 4.30 Mô hình mô phỏng chi tiết máy phát điện gió 50 Hình 4.31 Mô hình bộ ề đi u khiển công su t và t c đ -ấ ố ộtua bin 52 Hình 4.32 Mô hình bộ ề đi u khiển b bi n đ i phía rotor 53 ộ ế ổHình 4.33 Mô hình bộ ề đi u khiển b bi n đ i phía lư i 54 ộ ế ổ ớHình 4.34 Lưu đồ ả gi i thuật rơle bảo v so l ch trên 1 pha 56 ệ ệ

Hình 4.35 Dòng điện qua các b o vả ệ 57

Hình 4.36 Tín hi u trip cệ ủa các b o v 57 ả ệ Hình 4.37 Dòng điện qua các b o vả ệ ự ố, s c A-g 58

Hình 4.38 Tín hi u logic cệ ắt của các bảo vệ ự ố, s c A-g 58

Hình 4.39 Dòng điện qua các b o vả ệ ự ố, s c A-B-g 59

Hình 4.40 Tín hi u logic cệ ắt của các bảo vệ ự ố, s c A-B-g 60

Hình 4.41 Dòng điện qua các b o vả ệ ự ố, s c ba pha 60

Hình 4.42 Tín hi u logic cệ ắt các bả ệ ự ốo v , s c ba pha .61

Hình 4.43 Dòng điện qua các b o vả ệ ự ố, s c B- C 61

Hình 4.44 Tín hi u logic cệ ắt của bả ệo v so l ch 62 ệ Hình 4.45 Dòng điện qua các b o vả ệ ự ố, s c A-g ngoài vùng 62

Hình 4.46 Tín hi u logic cệ ắt của các bảo vệ 63

Hình 4.47 Thiết lập nguồn điện với tầ ốn s thay đ i 64 ổ Hình 4.48 Dòng điện qua các b o vả ệ 65

Hình 4.49 Tín hiệu logic các bả ệ ự ốo v , s c ngoài vùng 65

Hình 4.50 Dòng điện so lệch và dòng điện hãm, s c ngoài ự ố 66

Hình 4.51 Dòng điện qua các b o vả ệ ự ố, s c A-g trong vùng 66

Hình 4.52 Tín hiệu logic các bả ệ ự ốo v , s c A-g trong vùng 67

Hình 4.53 Dòng điện so lệch và dòng điện hãm trên pha A, s c A-gự ố trong vùng 67

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Quan hệ giữa góc đặt gi i h n ớ ạ φlimit và hệ ố hãm k 32 s Bảng 4.1 Tín hiệu Trip logic trên t ng pha và Trip từ ổng 37

Bảng 4.2 Thông số ộ điều khiển công suất và tố ộ b c đ - tua bin 53

Bảng 4.3 Thông số ộ điều khiển bộ biến đổi RSC 54 b

Bảng 4.4 Thông số ộ điều khiển bộ biến đổi GSC 55 b

CHƯƠNG 1: T ỔNG QUAN 1.1 Lí do chọ n đ ề tài

Quá trình vận hành hệ thống điện xuất hiện những sự ố c ng n mạch, quá ắ

tải, sự làm việc không bình thường của các phần tử Khi xảy ra sự ố c thư ng ờkèm theo sự tăng đ t ng t cộ ộ ủa dòng điện và sự giảm điện áp trên các pha Khi dòng đi n tăng, các phệ ần tử có dòng ch y quá có thể ị đốạ b t nóng quá mức cho phép hay bị biến d ng bạ ởi lực từ gây hư h ng Khi điỏ ện áp giảm các phụ ả t i không thể hoạ ột đ ng bình thư ng, các máy phát điờ ện làm việc không ổn định

Vì vậy các sự ố ầ c c n đư c phát hi n sợ ệ ớm và chính xác để nhanh chóng c t b ắ ỏ

đo n hư hạ ỏng ra khỏ ệ ối h th ng, đảm b o sựả làm vi c ệ ổn đ nh, bình thưị ờng Thiết bị có tác d ng theo dõi hệ thốụ ng điện, phát hi n sệ ự ố c , lưu thông tin s ự

cố, x ất cảnh báo và tín hiệu cắt khi hệ thốu ng điện gặp sự ố là các bảo vệ c rơle

Việc nghiên cứu giải thuật nguyên lý hoạt động của bảo vệ quá dòng và

bảo vệ so lệch dọc bằng cách sử ụng mô phỏng bằ d ng Matlab/Simulink, người nghiên c u có thứ ể xây d ng đ c mô hình rơle bảo vệ ựự ượ d a trên các gi i thu t ả ậkhác nhau, kết hợp với các khối thi t bế ị có s n trong thư vi n mô phỏẵ ệ ng đểtiến hành mô phỏng các dạng sự ố c và phân tích sự làm vi c củệ a rơle Mặt khác, công c mô ph ng giụ ỏ ải thu t làm viậ ệc của rơle quá dòng và role so lệch còn có thể đư c sợ ử ụ d ng đ ể phân tích các bản ghi sự ố c và đ i chứố ng với sự làm vi c cệ ủa các rơ le so lệch trên th c t T các k t qu mô ph ng, ngư i s ự ế ừ ế ả ỏ ờ ử

dụng có thể đánh giá lượng hóa được ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến

s ựlàm việc của rơle bảo vệ, từ đó đưa ra các điều chỉnh phù hợp về ặt chỉnh m

định các thông s cài đ t, cũng như l a ch n h p lý các thi t b đo lư ng và ố ặ ự ọ ợ ế ị ờ

giá ảnh hưởng của các nhà máy điện năng lượng mới nói chung, cũng như nhà máy đi n gió nói riêng đệ ến mứ ộ ổc đ n định tin cậy và các khía c nh v n hành ạ ậkhác của hệ ố th ng Một trong những vấn đề ầ c n quan tâm khi kết nối nhà máy

điện gió là sự phố ợi h p làm việc các b o vệ ả cũng như độ chính xác và tin c y ậ

của các rơle bảo vệ ới sự ố ừ nhà máy điệ v c t n gió Điểm mới của luận văn tập trung phân tích đánh giá sự làm vi c c a rơle b o vệệ ủ ả so l ch d c khi có sự ốệ ọ c trong hệ th ng đi n có nhà máy đi n gió Phương pháp nghiên cố ệ ệ ứu dựa trên

mô phỏng quá trình quá độ ự ố s c trong hệ th ng đi n có nhà máy điố ệ ện gió Trên cơ sở ạ d ng sóng dòng đi n và tín hi u trip logic thu đư c t các mô ệ ệ ợ ừ

phỏng, tác gi có thả ể đánh giá và đưa ra các k t luận về ựế s ối hợp hoạ ộph t đ ng

của bảo vệ so lệch dọc khi nối lưới MicroGrid

1.2 M ụ c đích, ý nghĩa th ự c tiễn

Đề tài “Mô ph ng h ỏ ệ thống rơle bảo vệ ằ b ng Matlab Simulink và ứng dụng mô phỏng vào mạng lưới Micro Grid” được thực hiện nhằm tìm hiểu giải thu t sậ ố, sơ đồ logic của rơle b o vệ quá dòng, rơle bảo vệả so l ch d c và ệ ọ

thực hiện các mô ph ng sỏ ự làm việc của rơle bảo vệ quá dòng, rơle b o vệ ả so

lệch dọ ựa trên phần mềm MATLAB/Simulink ừ đó, áp dụng mô phỏng c d T

bảo vệ so lệch dọc vào hệ thống lư i đi n Micro Grid có máy phát điớ ệ ện gió

1.3 Đố i tư ợ ng và ph m vi nghiên c u ạ ứ

Đề tài t p trung vào phương pháp b o vệậ ả quá dòng và b o vệả so l ch dọc ệtrong hệ ố th ng, các trường hợp ngắn mạch, và các giải thu t bậ ảo vệ

1.4 N i dung c ộ ủa luận văn

Nội dung của luận văn đư c chia làm 5 chươngợ

CHƯƠNG 2: B Ả O V Ệ QUÁ DÒNG ĐI ỆN 2.1 Nguyên tắ c tác đ ộ ng

Bảo vệ quá dòng điện (BVQDĐ) là loại bảo vệ tác động khi dòng điện qua chỗ đặ t thi t bế ị ả b o vệ tăng quá giá tr nh trư c Có thể ọị đị ớ ch n BVQDĐ thành

bảo vệ dòng điện cực đại (BVDĐCĐ) hay bảo vệ dòng điện cắt nhanh(BVCN) Chúng khác nhau ở ch cách đ m bảỗ ả o yêu cầu tác động chọn lọc và vùng bảo vệ tác đ ng Đ b o vệộ ể ả dòng điện cực đại tác động ch n lọ ọc, người

ta tạo cho nó thời gian trì hoãn thích hợp Để đả m bảo chính xác ch n lọ ọc cho

bảo vệ ắt nhanh cần chọn dòng khở ộ c i đ ng thích hợp Vùng bảo vệ ủa cBVDCĐ gồm c ph n t đư c b o v và các ph n t lân c n Vùng b o v c a ả ầ ử ợ ả ệ ầ ử ậ ả ệ ủBVCN chỉ ộ m t phần của phần tử được bảo vệ

2.2 B o v ả ệ dòng đi ệ n c ự c đ ạ i

Với bảo vệ dòng điện cự ạc đ i làm việc có thời gian trì hoãn lại được chia thành 2 loại tương ứng với cách l a chự ọn thời gian trì hoãn Khi thời gian trì hoãn đượ ực l a ch n mộọ t cách độ ậc l p không phụ thu c vào các thông số khác ộtrong quá trình hoạ ột đ ng ta có loại “rơle đặc tính thời gian độc lập” Khi thời gian trì hoãn phụ thu c dòng điộ ện qua b o vả ệ ta có lo i “rơle đ c tính th i gian ạ ặ ờ

phụ thu c” Bảo vệ dòng điện cự ạộ c đ i gồm 2 b ận chính: ộph

• B ộphận khở ội đ ng: nhiệm vụ phát hiện ra sự ố quá dòng điệ c n vượt quá giá trị đặ t

• B ộ phận tạo thời gian trì hoãn: tạo ra thời gian trì hoãn kể ừ lúc phát t

hi n ệ s c ự ố đến khi b o vả ệ tác đ ng, đảm bảo cho b o vộ ả ệ tác động một cách chọn lọc

2.2.1 Tính toán dòng khở ộ i đ ng

Theo nguyên tắc tác động, dòng khở ội đ ng I ckd ủa bảo vệ phải lớn hơn dòng điện phụ ả ự ạ t i c c đ i qua ch t b o vệ, tuy nhiên trong thự ếỗ đặ ả c t việ ực l a chọn dòng khởi động còn phụ thuộc vào nhi u y u tề ế ố khác Đối với các rơle

quá dòng đi n, dòng điệ ện khở ội đ ng Ikd của bảo vệ thường được chọn theo điều kiện:

min

NM

I : dòng cực tiểu đi qua bảo vệ đả m bảo cho rơle còn khởi đ ng đưộ ợc Khi xác định tr s c a ị ố ủ INMmin cần lưu ý đến chế độ làm việc của hệ thống, cấu hình của lư i điớ ện, v trí đi m ngắị ể n mạch, dạng ng n mắ ạch

tv

k : hệ ố s trở ề đặ v c trưng cho quan h gi a dòng đi n khởi động ệ ữ ệ Ikdvà dòng điện tr v ở ề Itvcủa rơ le Với các rơle đi n cơ ệ k =tv 0.8 0.95÷ ; với rơle tĩnh và rơle số k ≈tv 1

Hình 2.1 Đồ ị đặ th c trưng tr ng thái c a b o v khi s c ạ ủ ả ệ ự ố

2.2.2 Độ nh y củ ạ a b o v ả ệ

Vùng tác động của bảo vệ bao g m phần tửồ đư c bảo vệợ và các ph n tử ầlân cận Phần tử lân cận được bảo vệ thuộc vùng b o vả ệ ự ữ d tr Đ nhạy được ộđánh giá bằng hệ ố s nhạy:

Để đả m bảo tính chọn lọc, thời gian tác động của bảo vệ dòng đi n cự ạệ c đ i

được ch n theo nguyên tắ ậọ c b c thang Độ chênh l ch giữệ a th i gian tác đ ng ờ ộ

của bảo vệ ề nhau được gọi là bậc thời gian hay bậc chọn lọc: k

1

t t t +

∆ = − (2.3) Giá trị ủ c a bậc thời gian được chọn sao cho đảm bảo tính chọn lọc, các

bảo vệ ần sự ố ẽ ắ g c s c t trước khi các bảo vệ xa hơn và gần nguồn kịp tác động

Ví dụ: Xét sơ đồ đư ng dây hình tia một nguồn cung cấp như hình bên ờdưới:

Hình 2.2 BVDĐCĐ cho đường dây hình tia m t ngu n cung c p ộ ồ ấ

Giá trị ủ c a bậc thời gian t∆ được ch n sao cho giả ửọ s khi ng n mạắ ch t i ạN3, bảo vệ 1 không kịp tác động mặc dù đã kh i đở ộng Khi ngắn m ch trên ạ

đo n đưạ ờng dây BC, bảo vệ 1 làm vi c trong khoảng thời gian ngắn mạch ệchạy qua:

T =t +t +t (2.4) Trong đó: tBV: thời gian tác động của bả ệ o v

ss

t : sai số giữa các rơle th i gian.ờ

2

MC

t : th i gian cờ ắt của máy cắ t 2

Như vậy, bảo vệ 1 không k p tác đ ng khi ngắn mạị ộ ch trong đoạn BC thì

đặc tính th i gian ph thu c ờ ụ ộ

b) Rơ le dòng điệ n có đ ặc tính th ờ i gian đ ộ c lập:

Thời gian trì hoãn tác động của bảo vệ đư c tạo nên nhờ rơle thời gian ợhoặc các bộ đị nh th i và không phờ ụ thuộc vào dòng ng n mắ ạch, vì vậ ả ệ y b o vnày được g i là có đặọ c tính th i gian đ c l p Đ c tuy n này c a rơle dòng có ờ ộ ậ ặ ế ủ

dạng đường thẳng (đường số 1 hình 2.3) –

Đối với rơle có đặc tính thời gian độc lập, bậc chọn lọc t∆ thường được chọn t (0.35 ÷ 0.6s) Thừ ời gian tác động c a b o v v i đ c tuy n đ c l p ủ ả ệ ớ ặ ế ộ ậđược ch n theo nguyên tắ ậọ c b c thang:

1

n= n+ + ∆ (2.7)

Hình 2.3 Đ ặc tuyế n làm vi c dòng đi n th i gian c ệ ệ ờ ủ a rơ le dòng điện

c) Rơle dòng điệ n có đ ặ c tính th i gian ph ờ ụ thuộ c:

Rơle làm việc với thời gian xác đ nh nào đó khi dòng đi n vưị ệ ợt quá giá trị khở ội đ ng, đặc tính này gọi là phụ thu c, đưộ ờng cong 2 và 3 bi u di n trên ể ễhình 2.3 Rơle có đặc tính phụ thu c kh i độ ở ộng khi dòng vượt quá giá tr khởi ị

động; th i gian tác đ ng c a rơle ph thu c vào tr s dòng đi n qua rơle ờ ộ ủ ụ ộ ị ố ệThời gian làm việc giảm khi dòng đi n tăng cao ệ

Đặ c tính – th i gian ph thu c có gi i h n nh nh t (đ d c chu n) ờ ụ ộ ớ ạ ỏ ấ ộ ố ẩ : Loại này làm việc theo đ c tính dòng điặ ện – thời gian phụ thu c ởộ các giá tr c a ị ủdòng điện ng n m ch nhỏắ ạ và đ c tính ph thu c có gi i hặ ụ ộ ớ ạn khi dòng điện ngắn mạch lớn Nói cách khác, khi dòng điện ng n m ch nhắ ạ ỏ hơn 10 lần dòng

định m c thì rơle làm vi c theo đ c tính ph thu c Khi t s dòng ng n m ch ứ ệ ặ ụ ộ ỉ ố ắ ạtrên dòng định mứ ừc t 10 đến 20 lần thì đặc tính là đường thẳng, nghĩa là đặc tính thời gian giớ ại h n Đư ng cong 1 (hình 2.4) đ c trưng cho d ng đ c tính ờ ặ ạ ặ

độ ố d c chu n Lo i đ c tính này thư ng đư c dùng r ng rãi đ b o v m ng ẩ ạ ặ ờ ợ ộ ể ả ệ ạphân phối

Đặ c tính th i gian r t d c (đư ng cong 2 - hình 2.4): Loạ ờ ấ ố ờ i này cho đ d c ộ ốphụ thu c nhiều hơn loạ ộ ốộ i đ d c chuẩn Đặc tính phụ thuộ ủa nó nằm giữa c c

đặc tính độ ố d c chu n (đư ng cong 1 – hình 2.4) và lo i cực dốẩ ờ ạ c như đường cong 3 – hình 2.4 Đặc tính phụ thu c nhiộ ều có đặc tính chọ ọ ốn l c t t hơn loại

dốc chuẩn Vì thế ặ, đ c tính này đư c dùng khi đợ ặc tính dốc chuẩn không đảm

của bảo vệ mà rơ le tiếp tục làm việc khi dòng ng n mắ ạch đã được c t ra ắnên người ta thường ch n ọ ∆ =t (0.6 1)÷ s

Ưu điể m c a bảo vệ ủ có đ c tuy n thời gian phụ ặ ế thu c là: ộ

• Có thể ph i h p th i gian làm vi c c a b o v các đo n g n nhau đ ố ợ ờ ệ ủ ả ệ ạ ầ ểlàm giảm th i gian c t ngờ ắ ắn mạch của các bào vệ đặ t gần nguồn

• Có thể làm gi m h s m máy ả ệ ố ở kmm khi chọn dòng điện khở ội đ ng của

bảo vệ

Khuyế t đi m c a lo i b o v này là ể ủ ạ ả ệ :

• Thời gian c t ng n m ch tăng khi dòng đi n ng n m ch có giá tr g n ắ ắ ạ ệ ắ ạ ị ầ

bảo vệ khi ngắn mạch ở ngoài phần tử được bảo vệ (cuối vùng bảo vệ ủa c

phần tử được bảo v ) Khi ng n m ch trong vùng b o vệ ắ ạ ả ệ, dòng điện ngắn

mạch sẽ ớ l n hơn dòng điện khở ội đ ng, và bảo vệ ẽ tác động Bảo vệ dòng cắt s nhanh thường làm việ ức t c th i hoặ ớờ c v i th i gian r t bé đ ờ ấ ểnâng cao độ nhạy,

m rở ộng vùng bảo vệ và đề phòng khả năng bảo vệ ất chọn lọc khi có giông msét

2.3.1 B o vả ệ ắ c t nhanh củ a đư ờng dây có m t ngu n cung cộ ồ ấp

Hình 2.5 Sơ đồ minh h a BVCN c a đư ng dây có m t ngu n cung c p ọ ủ ờ ộ ồ ấ

Để có INBmaxcần phải chọn chế độ ận hành của hệ thố v ng cũng như dạng

ngắn m ch thích hạ ợp ( )N3 Vì thời gian tác động của bản thân b o vả ệ này khoảng vài phần trăm của giây nên dòng ng n mắ ạch được tính ng vứ ới thời điểm đầu của ng n mạch ắ ( 0)t =

b) Vùng tác động của bảo vệ

Vùng bảo vệ ắ c t nhanh có thể xác đ nh bằị ng phương pháp đồ thị

T ừ sơ đồ hình tia c a đư ng dây có một nguồn cung c p (hình 2.5), ta xây ủ ờ ấ

dựng các đường cong quan hệ IN = f l( )n đối với chế độ ự ạ c c đ i (đường cong

1 – hình 2.6) và cực tiểu (đường cong 1 hình 2.6).–

Hình 2.6 Vùng tác động của bảo vệ ắ c t nhanh Điểm cắt giữa đường thẳng Ikd với đư ng cong 1 xác đ nh điờ ị ểm cuối vùng

bảo vệ trong chế độ ự c c đ i và điạ ểm cắt giữa điểm cắt đường thẳng Ikd với đường cong 2 ứng với điểm cu i vùng bả ệố o v trong ch c c ti u ế độ ự ể

Vùng tác động của bảo vệ dòng c t nhanh còn phụ thuộắ c vào độ ố d c của đường cong IN = f l( )n Dòng IN khi ngắn mạch ở đầu và cuối đường dây càng khác nhau nhiều thì vùng tác động của bảo v càng lệ ớn Ngoài ra, người

ta cho phép dùng bảo vệ ắ c t nhanh nếu vùng tác động c a nó không nhủ ỏ hơn 20% chiều dài đường dây được b o v (đ m b o đ nh y) ả ệ ả ả ộ ạ

Nếu đường dây làm việc thành khối với máy biế áp (hình 2.7) thì BVCN n chỉ ầ c n tránh tác đ ng khi ng n mộ ắ ạch sau máy biến áp tại điểm N Trong trường h p này, BVCN r t có hi u qu vì vùng bọ ấ ệ ả ảo v có thệ ể bao g m toàn bồ ộ

đường dây Vì bảo v dòng c t nhanh rấệ ắ t đơn gi n nên trong trưả ờng hợp vùng tác động c a bảủ o v nh hơn 20%, nó đư c dùng b sung cho b o v chính ệ ỏ ợ ổ ả ệ

của đường dây nếu bảo vệ này có vùng chết ở đầu đường dây

Hình 2.7 Trư ờng hợ p đư ờng dây thành kh ối với máy bi n ápế

c) Th ờ i gian tác đ ộ ng c a b o v ủ ả ệ

Thời gian tác động của bảo vệ ắ c t nhanh, gồm thời gian tác động của phần

đo lường và phần logic

Thời gian tác động của bảo vệ kho ng 0.02 0.06sả ÷ Đối v i các đư ng ớ ờdây trên không có đặt ch ng sét ố ống để chống quá điện áp, khi làm việc nó tạo nên ngắn mạch tạm th i trêờ n các đường dây khoảng 0.5 1.5÷ chu kỳ dòng điện 0.01 0.03s÷ Muốn cho b o vả ệ không tác đ ng trong trưộ ờng h p này có ợ

th thêể m phần tử trì hoãn th i gian ờ t=0.06 0.08÷ s

2.3.2 Bảo vệ ắ c t nhanh của đường dây có hai ngu n cung c p ồ ấ

Hình 2.8 Sơ đồ minh h a BVCN c a đư ng dây có hai m t ngu n cung c p ọ ủ ờ ộ ồ ấ

CNB chọn theo điều kiện nêu trên sẽ có giá trị ằng nhau: b

2

I =I =k ×I (2.9)Ngoài ra, dòng khở ội đ ng của bảo v dòng c t nhanh còn c n phệ ắ ầ ải chọ ớn n lhơn dòng không cân bằng chạy giữa hai nguồn A và B khi nó dao động

max

I =I =k ×I (2.10) Dòng khởi động của bảo vệ ấ l y b ng giá trằ ị ớ l n nhất trong hai giá trị nhận đượ ừc t biểu thức (2.9) và (2.10)

b) Vùng tác đ ng đ ộ ộ ng c a bảo vệ ủ

Điểm cắt của các đường cong ngắn mạch với đường thẳng nằm ngang IBN1

(đi m 1 và 2) trên hình 2.8 xác để ịnh vùng bảo vệ.Tùy thu c vào s khác nhau ộ ự

giữa tham s ốnguồn A và B, vùng o vbả ệ ắ c t nhanhA và B sẽkhác nhau nhiều hay ít Cụ thể ớ v i trường hợp ứng v i hình 2.8, khi ng n m ch trong vùng ớ ắ ạ lA,

chỉ có bảo vệ ắ c t nhanh CNA làm việc; và khi ngắn mạch trong vùng lB, chỉ có

bảo vệ ắt nhanh CNB c làm việc Khi ngắn mạch trong vùng giữa các điểm 1 và

2 thì không có b o vả ệnào làm việc

2.4 B o v ả ệ dòng đi ệ n c ự c đ ạ i có ki m tra áp ể

Dòng khở ội đ ng của BVDCĐ chọn theo công thức (2.1), vì v y có giá trậ ị

lớn và bảo vệ nhiều khi có độ nhạy không đạt yêu cầu Đ nâng cao độể nhạy

của bảo vệ người ta dùng rơle điện áp giảm làm bộ phận khở ội đ ng (hình 2.9)

Bảo vệ chỉ tác động sau khi rơle giả m áp RU đã tác động Trị ố ủa rơle này s c

được chọn sao cho nó tác động khi có ngắn mạch, vì khi đó áp của m ng giảm ạ

nhiều, nhưng không tác đ ng độ ối với áp làm vi c nhệ ỏ ất, mặc dù khi đó rơle nhdòng có thể tác động do quá tải

Dòng khở ội đ ng RI được chọn theo điều kiện không đư c tác đ ng đợ ộ ối với phụ ả t i bình thư ng lâu dài ờ Ilv:

• Rơle giảm áp RU không đư c tác đ ng đợ ộ ố ới v i áp làm vi c t i thi u ệ ố ể

• Rơle giảm áp RU ph i tr v tr ng thái bình thư ng sau khi ng n m ch ả ở ề ạ ờ ắ ạđược lo i trừ ạ

Khi yêu cầu 2 thỏa mãn thì yêu cầu 1 cũng thỏa mãn Vì vậy áp khở ội đ ng

của RU được chọn theo điều kiện thứ 2 Thường được chọn như sau:

max

0.7 0.75

U = ÷ U Độ nh y của bảo vệạ đư c ki m tra theoợ ể giá trị áp đủ

lớn nhất khi ngắn mạch ở cuối vùng ảo vệ Yêu cầb u:

2.5 B o v ả ệ dòng đi ệ n ba c ấp

Bảo vệ dòng ba cấp (hay còn gọi là đặc tính thời gian phụ thuộc nhiều cấp)

là sự ế k t hợp của các bảo v dòng c t nhanh không thệ ắ ời gian, bảo v dòng cệ ắt nhanh có th i gian và b o v dòng cờ ả ệ ực đại

Nguyên tắc làm việc của bảo vệ đư c khảợ o sát thông qua sơ đồ ạ m ng hình tia có ngu n cung cồ ấp 1 phía như hình 2.10 Các bảo vệ A và B đ t ở đầặ u đường dây AB và BC Sự thay đ i giá tr c a dòng ng n m ch theo kho ng ổ ị ủ ắ ạ ảcách từ thanh góp tr m A đ n đi m hư h ng đ c trưng b ng đư ng cong ạ ế ể ỏ ặ ằ ờ

A

l và I

B

l của đường dây (xác định b ng đ th trên hình 2.20) là vùng th nh t c a bảằ ồ ị ứ ấ ủ o v A và B, ệchúng chỉ chi m một phầế n chi u dài cề ủa đường dây AB và BC

Cấp thứ hai là cấp cắt nhanh có thời gian, đ đảm bảo chọn lọể c được chọn với thời gian tII lớn hơn th i gian tác đờ ộng tI của cấp thứ nhất và của bảo vệkhông thời gian đặt ở các máy biến áp trạm B và C một bậc Khi chọn thời gian II

kdA

I được chọn lớn hơn

dòng ng n mắ ạch cự ạc đ i khi hư hỏng ở ố cu i vùng I

B

l của cấp thứ nhất bảo vệ

B hoặc hư h ng trên thanh góp điện áp thấp của trạm B) ỏ

Đối với bảo vệ A, n u trư ng hợp tính toán là chỉế ờ nh định khỏi dòng ngắn

mạch ở cuối vùng I

B

l của cấp thứ nhất bảo vệ B (dòng ngắn mạch lúc đó bằng dòng khở ội đ ng I

k không được nhỏ hơn 1.2

Hình 2.11 Đ ặc tính thời gian chọn lọ c v a bảo vệ ủ dòng đi ện ba cấp

2.6 Đánh giá bảo vệ quá dòng điệ n

 B ảo vệ dòng điện cự ạ c đ i:

Ưu đi ể m c a bảo vệ ủ dòng đi ện cự c đ i là đơn giả ạ n, độ tin c y cao Bảo vệ ậtác động ch n l c trong m ng hình tia v i m t ngu n cung cấp ọ ọ ạ ớ ộ ồ

Khuyế t đi m c ể a b o v dòng đi n c c đ i là thời gian ngắn mạch khá lớn, ủ ả ệ ệ ự ạ

nhất là các đoạn ở ầ g n nguồn trong khi đó ngắn mạch ở ầ g n ngu n cồ ần được

cắt nhanh đ đảm bảo ổể n định hệ thống, và có độ nhạy kém trong mạng phân nhiều nhánh và ụ ảph t i lớn

 B ảo vệ dòng điện cắt nhanh

Ưu đi ể m c a bảo vệ ủ dòng đi ện cắt nhanh là tác động nhanh, độ tin cậy cao

Khuyế t đi m c a b o v dòng đi n c t nhanh ể ủ ả ệ ệ ắ là vùng bảo vệ ủ c a tác động không bao g m toàn bồ ộ đường dây

 B ảo vệ dòng điện ba cấ p

Ưu đi ể m c a bảo vệ ủ dòng đi ện ba cấp là là bảo đảm cắt khá nhanh ngắn

mạch ở ất cả các phần của mạ t ng điện

Khuyế t đi m c a b o v dòng đi n ba c p ể ủ ả ệ ệ ấ là độ nhạy thấp, chiều dài vùng

bảo vệ phụ thuộc vào tình trạng làm việc củ ệ ốa h th ng và d ng ng n m ch, ch ạ ắ ạ ỉ

đảm b o tính ch n l c trong m ng h có m t ngu n cung c p ả ọ ọ ạ ở ộ ồ ấ

CHƯƠNG 3: B ẢO VỆ SO LỆCH 3.1 Nguyên tắ c tác đ ộ ng

Theo định luật Kirchoff, tổng vectơ của tất cả dòng đi n ra vào các nhánh ệ

của đ i tưố ợng bảo vệ ằng không, ngoại trừ trường hợp có ngắn mạch bên btrong đối tượng bảo vệ này Do đó, n u tất cả ứ ấế th c p của MBI các nhánh c a ủ

đối tượng b o v đư c ghép song song v i nhau với mộả ệ ợ ớ t rơle dòng điện thì sẽ không có dòng điện chạy trong rơle trừ khi có ng n mạắ ch bên trong đối tượng

bằng áp

Hình 3.1 Nguyên tắ c cơ b ản c a b o vủ ả ệ so l ch ệ

3.1.1 Sơ đồ vòng tu n hoàn ầ

Hình 3.2 Sơ đồ minh h a so l ch dòng tu n hoàn ọ ệ ầ

Các cuộn thứ ấ c p đư c nối song song sao cho khi ngắn mạch ngoài, suất ợ

đi n đệ ộng th c p các MBI trong mạứ ấ ch vòng hướng nố ếi ti p nhau và dòng trong dây nối có cùng hướng (nếu đặt các BI cùng một quy ước cực tính thì các đầu c c thứ ấự c p BI g n đ i tư ng b o v ghép n i chung v i nhau và các ầ ố ợ ả ệ ố ớ

đầu c c kia ghép n i chung v i nhau) Rơle so l ch cũng n i song song v i ự ố ớ ệ ố ớcuộn thứ BI Dòng vào rơle :

I = I +I (3.1) Khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ (giới hạn bởi các BI) trong chế độ bình thường ITI = −ITII Dòng thứ ITIvà I đi qua rơle đTII ối chiều nhau Do đó:

Khi ngắn mạch trong vùng o vbả ệ các dòng sơ cấp I và I I đềII u có hướng

t ừthanh góp của trạm tới chỗ ngắn mạch

IN - dòng ngắn mạch tổng tại chỗ ngắn mạch

Hình 3.3 Đ ồ ị th vectơ c ủ a dòng đi n trong m ch BVSL ệ ạ

3.1.2 Sơ đồ ạ lo i cân b ng áp ằ

Hình 3.4 Sơ đồ do l ch loạ ệ i cân b ng áp ằ

Các cuộn thứ ấ c p của BI được nối sao cho khi ngắn mạch ngoài và làm việc bình thường, suốt đi n độệ ng của chúng ngược chiều nhau trong mạch Rơle được m c nố ếắ i ti p trong m ch dây d n ph ạ ẫ ụ

• Khi ngắn m ch ngoài, cũng như khi có các dòng ph t i ch y qua các ạ ụ ả ạsuất đi n đệ ộng EIvà EIIbằng nhau, ví dụ II =IIIvà nI =nII nên:

• Khi ngắn m ch trong toàn vùng b o vạ ả ệ, các suất đi n đệ ộng EIvà EII

cộng nhau và tạo nên dòng làm rơle tác động

3.2 Dòng không cân b ằng trong b o v ả ệ so l ch ệ

Khi khảo sát nguyên tắc tác động của BVSL, chúng ta giả thiết một trường

hợp lý tưởng rằng trong trường hợp bình thường và NM ngoài không có dòng

điện chạy vào rơle Thự ếc t như đã tìm hiểu sự làm vi c cệ ủa BI thì dòng điện thứ ấ c p của BI bằng:

TI SI I

I  = I  − I µ (3.6)

TI SI I

I  = I  − I µ (3.7) Dòng trong rơle:

R TI TII II I kcb

I  = I  − I  = I  µ − I µ = I  (3.8) Dòng điện từ hóa I Iµvà I IIµthường khác nhau ngay cả trong trư ng h p ờ ợcác BI giống nhau

Ngoài dòng điện từ hóa ra, dòng không cân b ng ằ Ikcb còn chịu ảnh hưởng

của điện trở ủa các dây dẫn phụ trong các nhánh của mạch BV Nếu dùng các c

BI có tỷ ố ế s bi n đ i không gi ng nhau (cho các ph n tổ ố ầ ử như MBA 2, 3 dây

quấn, tự ẫu, thanh góp ) thì dòng không cân b ng sng ằ ẽ tăng lên nhiều vì khi

ấy dòng t hóa khác nhau nhi u ừ ề

Đặc biệt dòng không cân bằng  s ẽ đạt những giá trị ất lớn khi có ngắn r

mạch ngoài, khi ấy các mạch ừ ủa BI bão hòa với mứ ột c c đ khác nhau và ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ ủ c a dòng ng n m ch lên dòng thắ ạ ứ ấ c p của các MBI cũng khác nhau

Do đó, có thể rút ra k t luận sau cho dòng không cân bằngế Ikcb:

• Ikcbtrong tình trạng quá độ có th vư t quá giá trị ổể ợ n đ nh của nó gấp ịnhiều l n và có thầ ể ớ l n hơn c dòng điện làm việ ự ạả c c c đ i

• Ikcbcó giá trị ớ l n nh t không phấ ải ở thời đi m để ầu của ngắn mạch mà hơi chậm hơn

• Có giá trị ổ n đ nh c a ị ủ Ikcbsau lúc ngắn mạch có thể ớ l n hơn r t nhi u so ấ ề

với trước lúc NM do từ ảm thừa trong lõi thép c

• Ikcbtắt tương đối nhanh (thời gian tồn tại những giá trị Ikcblớn không vượt quá vài phần mười giây)

Hiện nay, chưa có phương pháp tính toán một cách chính xác và thuận tiện dòng không cân bằng Ikcb.Trong thực tế, ngư i ta dùng phương pháp tính toán ờdòng gần đúng

3.3 Dòng đi ện khở ộ i đ ng của bảo vệ so l ệ ch dòng đi ện

Để ả b o vệ so l ch có thểệ làm vi c đúng, ph i chỉệ ả nh định dòng khở ội đ ng của nó lớn hơn dòng điện không cân bằng tính toán l n nh t khi ngớ ấ ắn mạch ngoài vùng b o vả ệ:

max

I ≥ K ×I (3.9)

max max max

kcbtt i dn kck ngoai

I  = f × k × k × I (3.10) Trong đó:

(k = khi các BI hoàn toàn giống nhau) dn 0

(k =dn 1 khi các BI khác nhau hoàn toàn)

nhạy đã nêu.

3.4 Những biệ n pháp thư ng dùng đ ờ ể nâng cao đ nh y và tính đả ộ ạ m b o ả

c ủa bảo vệ

Dòng điện không cân b ng có giá tr khá l n và trong mằ ị ớ ột số trường hợp

rất khó xác định trị ố chính xác của nó, vì thế để làm tăng độ nhạy của bảo vệ s

cần phải dùng n ững biệh n pháp đặc biệ ểt đ hạn chế dòng điện không cân bằng

Có rất nhiều phương pháp để tăng tính đ m bảo và độả nh y c a b o v v i ạ ủ ả ệ ớ

mức độ

phức tạp và hi u qu khác nhau ệ ả Các phương pháp thường gặp là:

• Cho BV làm việc ch m kho ng 0.3 ÷ 0.5 s Đ các giá tr quá đ c a ậ ả ể ị ộ ủ

kcb

I kịp tắ ết đ n trị ố bé Phương pháp này hiện nay ít dùng vì nó làm s cho b o vả ệ ấ m t tính tác động nhanh

• Nối tiếp các rơle m t điộ ện trở tác dụng phụ, khi điện trở trong mạch so

lệch tăng, dòng điện không cân bằng cũng như dòng ngắn mạch thứ ấp c

giảm xuống, tuy nhiên mức độ ảm của dòng không cân b ng nhigi ằ ều hơn vì trong dòng điện không cân bằng thành phần không chu kỳ nhiều hơn trong dòng di chuyển mạch

• Nối rơle qua các bi n dòng bão hòa trung gian.ế

• Dùng rơle có tác động hãm

• Dùng rơle có hãm hoặc khóa bằng họ ầa t n bậc cao của dòng điện Phương pháp dùng MBI bão hòa trung gian và dùng rơle có tác động hãm

là hai phương pháp thông dụng nhất

3.4.1 Nối các rơle qua máy bi n dòng trung gian bão hòaế

Máy biến dòng bão hòa trung gian là MBI có độ bão hòa t r t sớm Như ừ ấ

ta đã biết, trong dòng ng n m ch có hai thành ph n là chu k và không chu kắ ạ ầ ỳ ỳ Thành ph n chu kầ ỳ đố i xứng qua trục thời gian Còn thành ph n không chu kầ ỳ

lệch hẳn về ột phía Thành phần không chu kỳ ẽ rơi vào vùng bão hòa của m s

đường cong từ hóa nên s gây ra m t đ ẽ ộ ộthay đổ ự ải t c m bé hay nói cách khác suất điện động thứ ấ c p của thành phần này bé Trong khi đó thành phần chu

k nỳ ằm trong vùng tuyến tính của đường cong từ hóa nên có độ ừ ảm lớn và t csuất điện động c a thành ph n này lủ ầ ớn, nghĩa là chuyển tốt sang phía thứ ấ c p MBI bão hòa trung gian chính là bộ phậ ọn l c thành ph n không chu kầ ỳ ủ c a dòng ngắn mạch Người ta có thể dùng MBI bão hòa thư ng ờ hình 3.5 b hay -bão hòa m nh hình 3.5ạ -c

Hình 3.5 Sơ đồ ố n i rơ le qua MBI bão hòa trung gian (a),

MBI bão hòa loạ i thư ng (b) ờ và MBI loạ i tác đ ộng m nh (c) ạ

3.4.2 Rơle so lệch có hãm

Rơle so lệch tác đ ng hãm có dòng điộ ện kh i đ ng thay đ i khi dòng đi n ở ộ ổ ệtrong các nhánh của mạch bảo vệ thay đổi Bộ phận so sánh c a role sủ ẽ so sánh trị ố s tuyệ ốt đ i hai đ i lượạ ng

a) Đối v i b ớ ảo v ệ có hai đ ầ u ra (máy bi n áp hai cu n dây, MF…) ế ộ

2

k = Rơle sẽ tác động khi Ilv >Ih

lớn hơn dòng làm vi c, rơle không tác đệ ộng

• Khi ngắn m ch trong vùng b o vạ ả ệ, các vectơ ITIvà I có phương gầTII n trùng nhau nên Ilv>Ih Lúc đó rơle tác động

Hình 3.7 Đ ồ ị th véc tơ c a dòng đi n trong m ủ ệ ạ ch rơle

- Trườ ng h p rơle so l ch dùng đ i lư ng hãm là t ng s h c hai dòng ợ ệ ạ ợ ổ ố ọ

thì vớ i các trư ng h p ng n m ch khác nhau, s ờ ợ ắ ạ ự làm vi c của rơle như ệ

Nếu chọn k =1 thì Ih =2ITI Khi đó: Ih >Ilv thì rơle không tác động

• Khi ngắn m ch bên trong đ i tư ng b o v có ngu n cung c p t hai ạ ố ợ ả ệ ồ ấ ừphía:

• Khi ngắn m ch bên trong đ i tư ng b o v có ngu n cung c p t m t ạ ố ợ ả ệ ồ ấ ừ ộphía:

Với k =1 ta nhận thấy Ilv=Ihkhi ng n mắ ạch bên trong đ i tưố ợng bảo

vệ Như v y, đậ ặc tính ngắn mạch là đường thẳng có độ dốc là 1 Theo nguyên tắc này, để rơle làm vi c có mộ ộệ t đ nhạy nhấ ịt đ nh, người ta chọn hằng số k khác nhau để thay đổi đặc tính hãm Hình 3.8 cho ta

Trong quá trình đối tượng b o v làm vi c, dòng đi n ả ệ ệ ệ Ilv được so sánh

với dòng hãm Ih, nếu điểm làm việc nằm trong vùng tác động (ngắn

mạch ảx y ra trong đ i tưố ợng bảo vệ) thì rơle sẽcho tín hiệu đi tác động

m ởmáy cắt

b) Đối vớ ố i đ i tư ợ ng bảo v ệ là ph ầ n t ử có hơn hai nhánh (như máy

bi ến áp ba cu n dây, t ộ ự ẫu, thanh góp ) ng

Trong trường hợp này thì đại lượng làm việc là tổng vectơ của các dòng

trong các nhánh riêng biệt, còn đại lượng hãm là t ng s h c c a các ổ ố ọ ủ

dòng của các nhánh

1 2 1

Tổng quát phương trình kh i đở ộng của rơle so lệch có tác động hãm

được viết dưới dạng:

T ừ phương trình (3.22), nhận thấy dòng khở ội đ ng Ikdt ự động thay đổi

khi dòng hãm I thay đh ổi Tác động hãm lúc này được bi u diễn bở ệể i h

Trong hệ ố th ng so sánh bằng đi n cơ, do tính chệ ất bão hòa của lõi thép,

đặc tuy n kh i đ ng nh n đư c thư ng có d ng phi tuy n (Hình 3.9b) ế ở ộ ậ ợ ờ ạ ế

Hình 3.9 a) Đặ c tính kh i đ ng củ ở ộ a rơ le so l ch ệ

có hãm đặc tuyế n 1 và không hãm đ c tuyến 2 ặ b) Đặ c tính kh i đ ng củ ở ộ a rơ le so l ch có tác đ ng hãm ệ ộ

T ừ đồ thị hình 3.9a có thể so sánh đặc tính của rơle lo i có tác đạ ộng hãm (đường 1): khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ dòng Ih giảm xuống, dòng khở ội đ ng Ikd giảm theo và bảo vệ vùng rơle có tác động hãm sẽ

có Ikd bé hơn Ikdcủa BV không có tác đ ng hãm, nghĩa là độ ộ nhạy của

nó sẽ cao hơn Đ nhạộ y c a BVSL không có tủ ác động hãm đặc trưng

bằng hệ ố s knh:

min N nh

Vì thế đố i với các rơle có tác động hãm, ta dùng phương pháp đồ thị tính toán như trên hình 3.10 để xác định độ nhạy củ ảa b o vệ

Trong đó:

o Đường cong 1 là đặc tuyến khở ội đ ng của rơle cho bởi nhà sản xuất