Bài giảng chuyên đề Bảo vệ khoảng cách của dòng điện

NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNGNếu nối rơle tổng trở BVKC vào hiệu các dòng pha A, B và điện áp dây tương ứng thì khi NM hai pha A, B ta có: I 1 n BVKC là loại BV dùng rơle tổng trở có thời gian làm

BẢO VỆ KHOẢNG

CÁCH CỦA DÒNG ĐIỆN

I NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG

Nếu nối rơle tổng trở BVKC vào hiệu các dòng pha (A, B) và điện áp dây tương ứng thì khi NM hai pha A, B ta có:

I

1

n

BVKC là loại BV dùng rơle tổng trở có thời gian làm việc phụ thuộc vào quan hệ giữa điện áp và dòng điện đưa vào rơle và góc

φR giữa chúng

R

R R

U

t f ( , )

I

R

1 R

U

Z l

I 

1 R

t f (Z l,   )

R

R R

U

t f ( , )

I

  = Z1.l nếu không xét đến giá trị

góc điện trở

ZONE 3

ZONE 2 ZONE 1

Vùng 1 chiếm 80% tổng trở đường dây được BV

Vùng 2 gồm đường dây BV và 50% đường dây thứ hai ngắn nhất Vùng 3T=1,2(đường dây được BV+đường dây thứ hai dài nhất) Vùng 3N=20% hướng ngược của đường dây được BV

I NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG

tI 1

t

II 1

t

III 1

t

III 3

t

II 3

t

I 3

5

t

II 5

t N

L

t

D

tI 6

tII 6

tIII 6

tI 4

tII 4

tIII 4

tI 2

tII 2

I NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG

D A B C

ZDA ZAB Z ZBCBC

II ĐẶC TUYẾN KHỞI ĐỘNG CỦA BVKC

Tổng trở trên cực của rơle là:

R R

R

U

Z

I







 Z R  rR  jxR

Khi biểu diễn trên mặt phẳng phức tổng trở

của rơle có độ lớn và góc pha của nó là:

2 2

R R R

Z  r  x tgφR=xR/rR

Tổng trở của một đoạn đường dây AB bất

kỳ thể hiện trên mặt phức được đặc trưng

bởi ZAB=ZlAB và góc: φl =arctgx l /r l.

φl =(65  850) với đường dây truyền tải

jx

r C

D A

B

φ R

xR

rR

ZR

φl

r N

C

rhq

A φ N

B

N’

B’

Ngắn mạch qua hồ quang điện là NM

qua trở tác dụng Tổng trở từ chỗ đặt BV

tới điểm NM được biểu diễn bằng véc tơ

AN’ khi có một nguồn cung cấp

AN’=ZN+rhq

Khi có hai nguồn cung cấp, dòng NM từ

hai phía đổ vào lệch pha nên đoạn NN’

nghiêng so với trục r Do đó

ZR=ZN+k.rhq rhq =k.lhq/IN

II ĐẶC TUYẾN KHỞI ĐỘNG CỦA BVKC

Mỗi đoạn đường dây AB bất kỳ đều dựng được tứ giác ABB’A’

N

ZDA ZAB Z ZBCBC

ZN

rhq

D

φl

ZN

A’

Một số dạng đặc tuyến khởi động của BVKC.

1 OHM

2 MHO

3 ELLIPSE

4 TỨ GIÁC

5 KHÁNG

r

jx

Đặc tuyến của mỗi rơle là quỹ tích điểm thoả điều kiện ZR=ZkđR

ZR<ZkđR ứng với vùng tác động của rơle và ZR<ZkđR ứng với vùng không tác động của rơle

Đặc tuyến khởi động được biểu diễn bằng: Zkđ=f(φR,UR,IR) thể hiện trong mặt phẳng phức

Ngoài ra còn một số loại đặc tuyến đặc biệt là sự kết hợp của các loại đặc tuyến nói trên

III CHỌN U R , I R ĐƯA VÀO BỘ PHẬN KHOẢNG CÁCH

Để BVKC làm việc đúng thì U R phải bằng điện áp dáng tính đến

điểm NM (U R =I N Z RN ), còn I R phải bằng dòng NM (I R =I N)

Lúc đó:

N RN

R

R N

U I Z

  

 

Như vậy phải nối RZ vào áp và dòng của vòng NM để BVKC làm việc chính xác khi NM hai pha cần đặt 3 RZ ứng với sự cố giữa các pha

I A

a

R Z 1 R Z 2 R Z 3

b c

I B I C

Relay pha U R I R

A U ab I a - I b

B U bc I b - I c

C U ca I c - I a

1 Sơ đồ nối RZ vào áp dây và hiệu dòng pha.

(3) (3)

I  3I

U  3U  3I Z h

(3) (3) N

R (3) 1

N

U

I



Khi NM hai pha (B,C)

I I  I 2I

Khi NM ba pha

R BC N 1

U U 2I Z h

(2) (2) N

R (2) 1

N

U

I



2 Sơ đồ nối RZ vào áp pha và dòng pha có bù I 0 (sơ đồ bù dòng)

Relay

pha U R I R

A U a I a + kI 0

B U b I b + kI 0

C U c I c + kI 0

Khi NM pha A chạm đất chỉ có 1RZ nối

với áp của nhánh NM Ua tác động đúng: Ua=U1+U2+U0

Điện áp thứ tự bằng tổng của áp ở điểm

NM và áp rơi trên chiều dài từ chỗ BV

đến điểm NM

U0=U0N+I0Z0l

U1=U1N+I1Z1l U2=U2N+I2Z2l

Tổng áp NM: UN=U1N+U2N+U0N=0 nên Ua=I1Z1l+I2Z2l+I0Z0l Đối với đường dây thì Z1=Z2 nên

Ua=I1Z1l+I2Z2l+I0Z0l+(I0Z1l-I0Z1l) Ua=IaZ1l+I0(Z0-Z1)l

1

k

Z





0 1

(1)





Ua=U1+U2+U0 U1=U1N+I1Z1l; U2=U2N+I2Z2l;

2 Sơ đồ nối RZ vào áp pha và dòng pha có bù I 0 (sơ đồ bù dòng)

Ua=U1N+I1Z1l+U2N+I2Z2l+U0N+I0Z0l

Do góc tổng trở Z1Z2 nên hệ số k là số phức

Để đơn giản cũng coi như Z1=Z2 và chọn hệ

số k=(Z0-Z1)/Z1 hay k=(x0-x1)/x1

VI NHỮNG YẾU TỐ LÀM SAI LỆCH SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

1 Ảnh hưởng của điện trở quá độ tại chỗ NM, tổng trở nguồn và tổng trở liên kết mạch ngoài.

N

hs

rqđ

IRS

A

B

ZE

ZL

Với hs là hệ số đặt

của RZ bảo vệ đường

dây RQ R sẽ cắt NM

khi điểm NM ở trước

điểm này Sau điểm này BV tác động cấp II có thời gian

Đây còn gọi là điểm cân bằng hay ngưỡng tác động của RZ

NM 3 pha tại điểm cân bằng: điện áp tại rơle là:

UR=hs.ZL IRS ZIRS dòng điện qua rơle

L tổng trở đường dây RQ

Tổng trở qua rơle là: RS R S L

RS

U

I

ZRS là ranh giới giữa tác động và không tác động gọi là ngưỡng tác động

Nếu NM gần R thì tổng trở qua RZ giảm nên ZR<hsZL nằm trong giới hạn tác động

Nếu NM xa R và lớn hơn hệ số hs thì rơle không tác động

VI NHỮNG YẾU TỐ LÀM SAI LỆCH SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

1 Ảnh hưởng của điện trở quá độ tại chỗ NM, tổng trở nguồn và tổng trở liên kết mạch ngoài.

A

N

AN AB

A

I

U





RZ

BN AB

BN AB

RA

AB

BN BN

AB AB

AB

A RA

Z I

I Z

Z

I

Z I

Z

I I

U Z

























1 Ảnh hưởng của điện trở quá độ tại chỗ NM, tổng trở nguồn và tổng trở liên kết mạch ngoài.

• In case <1

 ZRA < Z1(lAB+l)

 OVERREACH

AB

BN

I

I





• In case >1

 ZRA > Z1(lAB+l)

 UNDERREACH

B

C

RZ

AB

BN

I

I





1 Ảnh hưởng của điện trở quá độ tại chỗ NM, tổng trở nguồn và tổng trở liên kết mạch ngoài.

2 Ảnh hưởng do điểm NM gần chỗ BV

Khi điểm NM quá gần chỗ đặt BV thì điện áp NM đặt vào rơle UN0 nên sử dụng BVKC dạng MHO có thể không đủ

độ nhạy để tác động

Để khắc phục có thể dùng loại MHO đặc biệt hoặc thêm vào một phần áp từ các pha không bị sự cố

3 Ảnh hưởng do sai số đo lường

Sai số BU, BI có thể làm giá trị tổng trở ZR đặt vào rơle thay đổi Nên dùng các loại BI có sai số nhỏ hơn 10% và sử dụng dây dẫn phụ có tiết diện lớn

VI NHỮNG YẾU TỐ LÀM SAI LỆCH SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

5 Ảnh hưởng của dao động điện (DĐĐ)

Khi các MF làm việc mất đồng bộ dễ dẫn đến DĐĐ Khi có DĐĐ dòng tăng lên còn áp giảm xuống BV sẽ phản ứng như NM đối xứng

Yêu cầu BVKC không được tác động khi có DĐĐ bằng cách chọn đặc tuyến khởi động không chứa tâm DĐĐ, hoặc cho BV tác động với thời gian trì hoãn khoảng 1 đến 2s Hiện nay thường dùng bộ khoá tự động khi xuất hiện DĐĐ đối với các đường dây cao thế dựa vào tốc độ thay đổi tổng trở vì NM có tốc độ thay đổi nhanh hơn

VI NHỮNG YẾU TỐ LÀM SAI LỆCH SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

4 Ảnh hưởng của cách đấu dây MBA giữa điểm NM và

thiết bị BV

Nếu NM sau MBA Y/Y thì rơle làm việc bình thường

Nếu MBA đổi nối Y/ hoặc /Y thì BV tác động sai do dòng sơ cấp

và thứ cấp khác nhau về trị số và góc pha

6 Ảnh hưởng của tụ bù dọc

VI NHỮNG YẾU TỐ LÀM SAI LỆCH SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

Các tụ bù làm giảm kháng trở của đường dây tăng giới hạn truyền tải công suất theo điều kiện ổn định của HT, giảm tổn thất, cải thiện phân bố điện áp…

Với các đường dây có tụ bù dọc, BVKC có thể bị sai lệch khi NM ở các vị trí khác nhau của đường dây do kháng trở của tụ bù gây nên

Để ngăn chặn tình trạng này dùng phương pháp nối tắt tụ bù khi xảy

ra NM và cho vùng I của BVKC làm việc chậm khoảng 0,10,15s

Các bộ tụ bù dọc hiện đại, dùng hệ thống BV bằng điện trở phi tuyến, khe phóng điện mà MC điện song song với bộ tụ Tuỳ theo mức độ INM mà các thiết bị này sẽ nối tắt bộ tụ lại

VI ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA BVKC

Ưu điểm:

Chọn lọc trong mạng bất kỳ có số nguồn cung cấp tuỳ ý.

Vùng I chiếm 80% đến 90% chiều dài BV có thời gian tác động nhỏ, bảo đảm an toàn cho các phần tử gần thanh góp nhà máy và các trạm nút công suất lớn.

Có độ nhạy cao.

Nhược điểm:

Sơ đồ phức tạp, cần nhiều tiếp điểm cũng như phần tử chức năng.

Không cắt tức thời toàn bộ đường dây BV.

Phản ứng theo DĐĐ và phụ tải