Bài giảng bảo vệ rơle và tự động hóa bảo vệ khoảng cách

Đại học quốc gia Tp.HCM Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH Company LOGO GV : ĐẶNG TUẤN KHANH Bảo vệ rơ le tự động hóa Chương 8: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH 8.1 Nguyên tắc hoạt động vùng bảo vệ 8.2 Đặc tuyến khởi động 8.3 Cách chọn UR IR đưa vào rơle để phản ánh ngắn mạch pha 8.4 Cách chọn UR IR đưa vào rơle để phản ánh ngắn mạch chạm đất 8.5 Bảo vệ khoảng cách cấp 8.6 Các ảnh hưởng làm sai lệch 8.7 Đánh giá bảo vệ khoảng cách 8.1. Nguyên tắc hoạt động Bảo vệ khoảng cách cần tín hiệu dòng điện, điện áp góc lệch φ chúng. BVKC xác định tổng trở từ chỗ đặt BV đến điểm NM từ tín hiệu trên, tác động khi: Z R ≤ Z kd Khi bình thường, điện áp rơle gần điện áp định mức dòng qua rơle dòng tải tổng trở rơle đo có giá trị lớn rơle không tác động. Khi NM điện áp giảm dòng tăng cao tổng trở rơle đo nhỏ nên rơle tác động. 8.2. Đặc tuyến khởi động Z R ≤ Z kd Từ phương trình ta thấy miền tác động hình tròn tâm O bán kính Zkd . Đặc tính tác động vô hướng Rơle tổng trở có hướng dùng phổ biến loại thêm cuộn dây cường độ phụ quấn lên lõi thép. Từ thông phụ ngược chiều với từ thông cuộn áp sinh dòng điện theo hướng dương – hướng tác động. Khi khữ bớt Momen điện áp sinh cho phép tiếp điểm đóng lại. Khi dòng điện ngược lại từ thông phụ chiều từ thông điện áp nên khóa lại. Tùy theo tương quan từ thông phụ từ thông điện áp mà tâm hình tròn di chuyễn khỏi góc tọa độ. Loại phổ biến có cung tròn qua góc tọa độ đặc tính MHO. Góc nhạy khoảng 600 đến 850 8.2. Đặc tuyến khởi động Hình tròn: Z kd = zkd e jϕR Mho: Z kd = zkdm cos(ϕCR − ϕR ) Elip: Z R − Z b − Z R − Z d = 2a = zcRm Lệch tâm: Z CR1 + Z CR2 Z CR1 − Z CR2 ZR − − =0 2 Điện kháng: Z kd = jxkd = jzCkd sin ϕ = jxCkd = const Đa giác: Thực tế thường dùng, dùng kỹ thuật vi xử lý 8.3. Chọn UR IR RƠLE A B C CT VT IR IA-IB IB-IC IC-IA UR UAB UBC UCA 8.3. Chọn UR IR Phân tích cố NM ba pha: (3) I R = 3I NM (3) U R = 3U P = 3.I NM .Z UR ZR = =Z IR Khi N(3) tất rơle tác động 8.3. Chọn UR IR Phân tích cố NM hai pha B-C: (2) I RB = I B − I C = I NM Rơ le B: (2) U RB = U BC = 2.I NM .Z Z RB U RB = =Z I RB Rơle B tác động 8.3. Chọn UR IR Phân tích cố NM hai pha B-C: (2) I RA = I A − I B = I NM Rơ le A, C: (2) I RC = I C − I A = I NM U RA > U BC U RC > U BC Z RA UR = >Z IR Rơle A, C không tác động Z RB UR = >Z IR Tương tự có cố NM hai pha chạm đất. 8.4. Chọn UR IR CT RƠLE A B C IR0 IA + 3kCI0 IB + 3kCI0 IC + 3kCI0 VT UR0 UA UB UC Z L − Z L1 KC = 3Z L1 Hệ số bù áp dụng cho đường dây truyền tải đơn Ảnh hưởng R độ Khi NM hai pha thông qua điện trở độ Rqd với mạng nguồn Z R = Z L + kRa Như vậy, vùng tác động bị thu hẹp hay gọi tầm ZtacdongR > ZkhoidongR Ik k= IG IG ~ ~ Ra Ik Ảnh hưởng R độ Tổng quát: Z R = Z L + kRa Mức độ tầm tính theo phần trăm: ( Z kd + kRa ) kduoitam % = 100%( −1) Z kd kRa = 100%( ) Z kd Ảnh hưởng phân dòng Khi mạng điện có nhiều nguồn nhiều nhánh đường dây nhánh rẻ có nguồn, dòng điện NM toàn mạng không giống nhau. Nó gay tầm tầm. Ví dụ: Mức độ tầm tính theo phần trăm: kduoitam % = 100%( ( Z kd + k pd Z Lkesau ) kquatam % = 100%( Z kd k pd Z Lkesau Z kd ) − 1) = 100%( k pd RLsau Z kd ) Ảnh hưởng phân dòng Khi mạng điện có nhiều nguồn nhiều nhánh đường dây nhánh rẻ có nguồn, dòng điện NM toàn mạng không giống nhau. Nó gay tầm tầm. Ví dụ: I kA ~ ~ I kB Ik Gay tượng tầm kduoitam % = 100%( ( Z kd + k pd Z L ) Z kd − 1) = 100%( k pd Z L Z kd ) Ảnh hưởng phân dòng Khi mạng điện có nhiều nguồn nhiều nhánh đường dây nhánh rẻ có nguồn, dòng điện NM toàn mạng không giống nhau. Nó gay tầm tầm. Ví dụ: I k I kA ~ Gay tượng tầm kquatam % = 100%( k pd Z L Z kd ) Ảnh hưởng điện áp đặt vào Rơle Xét hệ thống có điện áp US tổng trở ZS cấp cho đường dây bảo vệ ZL, xảy NM đường dây ta có: . . US U R % = I R ZL = ZL = US ZS + ZL + SIR . ZS SIR = ZL . system impedance ratio Sai số đo lường Sai số BI BU có ảnh hưởng đến trị số ZR góc pha φR làm thay đổi vùng tác động rơle. Đối với BI cần kiểm tra đường cong bội số giới hạn. (Kiểm tra đường cong sai số 10% có NM ba pha trực tiếp cuối vùng bảo vệ) Đối với BU cần chọn dây nối đủ tiết diện để tránh sụt áp lớn làm ảnh hưởng đến giá trị góc pha UR Ảnh hưởng cách đấu dây MBA Khi NM sau MBA có tổ đấu dây Y – Y rơle tổng trở làm việc trường hợp NM đường dây, tổng trở đặt vào rơle tổng số tổng trở đường dây MBA. Nếu tổ đấu dây MBA Y – Δ Δ– Y rơle tổng trở làm việc khác đi, NM hai pha sau MBA dòng điện phía sơ cấp thứ cấp MBA khác trị số góc pha. Ảnh hưởng dao động điện Dao động trạng thái đồng hai nguồn điện hai phận chứa nguồn hệ thống điện. Xét hai nguồn G H có sức điện động EG EH thông qua đường dây L có kháng điện xL. xMF MC xdd E1 xMF E2 MF2 MF1 M E1 ΔE I dd ∆E δ δ = sin = I dd max sin X ΣGH 2 δ E2 Như dòng dao động triệt tiêu = độ, cực đại = 1800 Ảnh hưởng dao động điện Bảo vệ không tác động có dao động. Để bảo vệ không tác động ta cần thực hiện: Chọn đặc tuyến khởi động không chứa tâm dao động (cấp I) Bảo vệ tác động với thời gian trì hoãn khoảng đến s (khi không gay ảnh hưởng đến tính ổn định hệ thống Khóa tự động có dao động, dựa vào tốc độ thay đổi tổng trở. Khi dao động tốc độ thay đổi tổng trở chậm so với ngắn mạch Tâm dao động M áp 0, góc lệch 180 độ Ảnh hưởng tụ bù dọc Với đường dây dài cao áp siêu cao áp người ta thường lắp tụ nối tiếp vào đường dây (tập trung phân tán theo chiều dài đường dây) để nâng cao khả truyền tải giảm tổn thất. Đặc trưng mức độ bù dọc hệ số kC. kC tỷ số XC bù dọc XL đường dây (thường vào khoảng 0.25 đến 0.7). Ở Việt Nam kC = 0.6. Khi bù dọc ảnh hưởng đến rơle khoảng cách có NM sau tụ bù dọc rơle thấy điểm NM đoạn đường dây gần tổng trở đo nằm sau lưng bảo vệ nên không tác động được. Điều làm cho bảo vệ trước tác động sai Thông thường tụ bù dọc đặt trạm A B Ảnh hưởng tụ bù dọc Để ngăn việc tác động sai xảy NM ta cần nối tắc tụ điện lại để trở lại bình thường nhiên cần trì hoãn lại tác động khoảng 0.1s – 0.15s. Ở tụ điện bù dọc đại, người ta sử dụng hệ thống bảo vệ điện trở phi tuyến, khe phóng điện máy cắt đấu song song với tụ. Khi có NM tùy theo điểm cố (độ lớn dòng NM) thời gian tồn cố mà thiết bị làm việc nối tắc tụ. A X CA RL , X L X CB B Ảnh hưởng tụ bù dọc X CA A RL , X L X Z1II B Z1I A Z 3I B X CB R Ảnh hưởng hỗ cảm Khi vận hành hai đường dây song song có hỗ cảm xuất hiện. Hỗ cảm thành phần TTT TTN nhỏ, hỗ cảm TTK lớn nên bỏ qua thành phần cài đặt rơle. Hỗ cảm gay sai số đo lường nên gay tầm tầm 8.7 Đánh giá Ưu điểm: Đảm bảo tính chọn lọc mạng có cấu trúc Thời gian tác động vùng I nhanh (quan trọng với tính ổn định hệ thống) Có độ nhạy cao Khuyết điểm: Sơ đồ phức tạp Không tác động tức thời toàn vùng bảo vệ Cần thiết bị khóa dao động điện nên phức tạp Kết thúc chương BẢO VỆ QUÁ KHOẢNG CÁCH [...]...8.5 Bảo vệ khoảng cách 3 cấp Vùng bảo vệ: Vùng I: 80 – 90% đường dây được bảo vệ Vùng II: Hoàn toàn đường dây được bảo vệ và 50% đường dây kề sau có tổng trở nhỏ nhất Vùng IIIF: 120% (đường dây được bảo vệ + đường dây kề sau có tổng trở lớn nhất) Vùng IIIR: 20% đầu đường dây 8.5 Bảo vệ khoảng cách 3 cấp Bảo vệ cấp I Bảo vệ cấp II Bảo vệ cấp III Cấp I Tổng trở khởi động: I Z kd = kat Z Thời gian tác động: ... hưởng dao động điện Bảo vệ không tác động khi có dao động Để bảo vệ không tác động ta cần thực hiện: Chọn đặc tuyến khởi động không chứa tâm dao động (cấp I) Bảo vệ tác động với thời gian trì hoãn khoảng 1 đến 2 s (khi không gay ảnh hưởng đến tính ổn định hệ thống Khóa tự động khi có dao động, dựa vào tốc độ thay đổi tổng trở Khi dao động tốc độ thay đổi tổng trở chậm hơn so với ngắn mạch Tâm dao động là... kmm U min = ;U min = (0.9 − 0.95).U dm 3.I lv max Thời gian tác động: III 1 t =t III 2 + ∆t Cấp III Độ nhạy: knh Vùng bảo vệ: III Z kd = ≥ 1.5 Z1 Qui về phía thứ cấp Điện áp vào rơle: k sdBU U UR = nBU Dòng điện vào rơle: k sdBI I IR = nBI Tổng trở rơle đo: Z kdR nBI ksdBU = Z kd nBU k sdBI Cài đặt BV khoảng cách chống chạm đất Tương tự như chống chạm pha nhưng có thêm hệ số bù kc 8.6 Các yếu tố ảnh... 100%( k pd Z L 2 Z kd ) Ảnh hưởng điện áp đặt vào Rơle Xét hệ thống có điện áp US và tổng trở ZS cấp cho đường dây được bảo vệ ZL, khi xảy ra NM trên đường dây ta có: US 1 U R % = I R ZL = ZL = US ZS + ZL 1 + SIR ZS SIR = ZL system impedance ratio Sai số đo lường Sai số BI và BU có ảnh hưởng đến trị số ZR và góc pha φR và do đó làm thay đổi vùng tác động của rơle Đối với BI cần kiểm tra đường cong bội... gay quá tầm hoặc dưới tầm 8.6.4 Ảnh hưởng của điện áp đặt vào rơle 8.6.5 Sai số đo lường 8.6.6 Ảnh hưởng của cách nối dây MBA động lực đặt giữa chỗ đặt bảo vệ và chỗ NM 8.6.7 Ảnh hưởng của dao động điện 8.6.8 Ảnh hưởng tụ bù dọc Ảnh hưởng góc pha đZ Góc chỉnh định của rơle thường lấy bằng góc pha đường dây Do nhiều nguyên nhân (nhiệt độ, chọn nấc rơle, tính toán) nên 2 góc này sẽ không bằng nhau Khi đó:... cao áp và siêu cao áp người ta thường lắp bộ tụ nối tiếp vào đường dây (tập trung hoặc phân tán theo chiều dài đường dây) để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn thất Đặc trưng của mức độ bù dọc là hệ số kC kC là tỷ số của XC bù dọc và XL của đường dây (thường vào khoảng 0.25 đến 0.7) Ở Việt Nam thì kC = 0.6 Khi bù dọc thì ảnh hưởng đến rơle khoảng cách vì khi có NM sau bộ tụ bù dọc thì rơle không... không thể thấy điểm NM và cả một đoạn đường dây gần đó vì tổng trở đo được nằm sau lưng bảo vệ nên không tác động được Điều này có thể làm cho bảo vệ trước đó tác động sai Thông thường thì tụ bù dọc được đặt tại thanh cái các trạm A B Ảnh hưởng tụ bù dọc Để ngăn việc tác động sai thì khi xảy ra NM ta cần nối tắc tụ điện lại để trở lại bình thường tuy nhiên cần trì hoãn lại tác động khoảng 0.1s – 0.15s... trực tiếp tại cuối vùng bảo vệ) Đối với BU cần chọn dây nối đủ tiết diện để tránh sụt áp lớn làm ảnh hưởng đến giá trị và góc pha của UR Ảnh hưởng cách đấu dây MBA Khi NM sau MBA có tổ đấu dây Y – Y thì rơle tổng trở sẽ làm việc như trường hợp NM trên đường dây, tổng trở đặt vào rơle sẽ bằng tổng số các tổng trở của đường dây và MBA Nếu tổ đấu dây của MBA Y – Δ hoặc Δ– Y thì rơle tổng trở sẽ làm việc... là vùng tác động bị kéo dài ra so với trị số đặt và bảo vệ tác động vượt quá vùng chỉnh định, ta gọi đó là quá tầm Mức độ quá tầm tính theo phần trăm: kquatam % == 100%( cos(ϕkdR 1 −1) − ϕduongday ) Ảnh hưởng R quá độ Khi NM ba pha thông qua điện trở quá độ Rqd nên tổng trở đặt vào rơle tăng thêm một lượng Ra: ZR = ZL + Ra Khi NM hai pha thông qua điện trở quá độ Rqd nên tổng trở đặt vào rơle tăng thêm... điện phía sơ cấp và thứ cấp của MBA khác nhau về trị số và góc pha Ảnh hưởng dao động điện Dao động là trạng thái mất đồng bộ giữa hai nguồn điện hoặc hai bộ phận chứa nguồn trong hệ thống điện Xét hai nguồn G và H có sức điện động EG và EH thông qua đường dây L có kháng điện xL xMF 1 MC xdd E1 xMF 2 E2 MF2 MF1 M E1 ΔE I dd ∆E δ δ = sin = I dd max sin X ΣGH 2 2 δ E2 Như vậy dòng dao động triệt tiêu . bảo vệ + đường dây kề sau có tổng trở lớn nhất) Vùng IIIR: 20% đầu đường dây 8.5. Bảo vệ khoảng cách 3 cấp 1 1Bảo vệ rơ le và tự động hóa Bảo vệ cấp I Bảo vệ cấp II Bảo vệ cấp III 8.5. Bảo vệ. III 8.5. Bảo vệ khoảng cách 3 cấp 1 2Bảo vệ rơ le và tự động hóa Tổng trở khởi động: Thời gian tác động: gần bằng không Vùng bảo vệ: khoảng (80% - 90%) Z Cấp I 1 3Bảo vệ rơ le và tự động hóa I kd at Z. hưởng làm sai lệch 8.7 Đánh giá bảo vệ khoảng cách Chương 8: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH 2Bảo vệ rơ le và tự động hóa Bảo vệ khoảng cách cần các tín hiệu là dòng điện, điện áp và góc lệch φ giữa chúng. BVKC