Tìm hiểu và ứng dụng của rơ le bảo vệ

Trong đó biện pháp trang bị và lắp đặt các thiết bị tựđộng điều chỉnh, rơle bảo vệ để bảo vệ cũng như nhanh chóng bình ổn các thông số định mức về tần số và điện áp đang được sự dung rộn

LỜI NÓI ĐẦU

Mục tiêu phát triển kinh tế của đất nước ta hiện nay là : Công nghiệp hoá

và hiện đại hoá, phấn đấu cho dân dàu nước mạnh xã hội công bằng văn minh

Vì vậy, ngành công nghiệp điện năng có một vai trò quan trọng nhất định đòihỏi hệ thống điện nước ta phải phát triển không ngừng cùng với những ứng dụngcủa thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến trên toàn thế giới

Điện năng là một nhu cầu không thể thiếu được trong đời sống kinh tế xãhội Việc sản xuất, truyền tải điện năng phải qua nhiều khâu, nhiều giai đoạnphức tạp, nên không thể tránh khỏi những sự cố hư hỏng Để đảm bảo sản lượng

và chất lượng điện năng cần thiết, tăng cường độ tin cậy cho các hộ tiêu thụđiện, đảm bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định trong toàn hệ thốngcần phải sử dụng rộng rãi và có hiệu lực những phương tiện bảo vệ và điềuchỉnh tự động trong hệ thống Trong các thiết bị bảo vệ này rơle là thiết bị đóngvai trò hết sức quan trọng

Cùng với sự phát triển kỹ thuật điện nói chung và các hệ thống điện lựcnói riêng, kỹ thuật bảo vệ trong mấy năm gần đây đã có những tiến bộ và biếnđổi vượt bậc Những thành tựu của kỹ thuật bảo vệ rơle hiện đại cho phép chếtạo những loại bảo vệ phức tạp với những đặc tính kỹ thuật khá hoàn hảo nhằmnâng cao độ nhậy của các bảo vệ và tránh không cho các bảo vệ làm việc nhầmlẫn khi có những đột biến của phụ tải, khi có hư hỏng trong mạch điện áp hoặckhi có dao động điện Nhằm hoàn thiện các phương pháp dự phòng trong các hệthống khi có hỏng hóc trong các sơ đồ bảo vệ và các sơ đồ điều khiển máy cắtđiện cũng như khi bản thân máy cắt điện bị trục trặc v v

Do đó các thiết bị rơle bảo vệ ra đời nằm mục đích ngăn ngừa hạn chếnhững sự cố, hư hỏng Đảm bảo an toàn cho người, thiết bị, không bị phá huỷ,hoặc hạn chế tới mức tối đa có thể được những thiệt hại do sự cố gây ra, duy trì

sự làm việc liên tục, ổn định cho hệ thống sản suất, truyền tải tiêu thụ điện năng

NHỮNG YÊU CẦU VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN

Ngày nay, năng lượng điện được sử dụng rộng rãi trong đời sống kinh tế

xã hội Sự biến đổi về chất lượng điện gây nhiều hậu quả không tốt tới quá trìnhcông nghệ và tỷ lệ hư hỏng các chế phẩm cao Có những trường hợp mất điệnđột xuất, kéo dài gây những thiệt hại rất nghiêm trọng

Một hệ thống điện có chất lượng lý tưởng phải là một hệ thống có :

- Điện áp 3 pha cân bằng và điện áp luôn duy trì ở mức danh định,không phụ thuộc và thời gian và phụ tải

- Tần số luôn ổn định ở mức 50Hz

- Không bị mất điện đột xuất, duy trì được thời gian cung cấp điện màngười sử dụng đồng ý thoả thuận

Ta biết rằng hậu quả của việc tăng hay sụt áp đều gây tác hại Giả sử tần

số ổn định, điện áp bị tụt thì không phát huy được công suất phụ tải, gây tổn thấtcao ; và điện áp tụt tới mức nào đó làm các máy quay công nghiệp ngừng hoạtđộng và dẫn đến hư hỏng má cùng với sản phẩm Các phụ tải khác cũng khôngphát huy được công suất tối thiểu để thực hiện mục đích ban đầu Ngược lại, khiđiện áp tăng cao, các máy quay công nghiệp sẽ phát nóng do bão hòa mạch từ,các phụ tải khác phát huy quá mức cần thiết, vượt công suất chịu đựng của thiết

bị cũng dẫn đến cháy và hư hỏng

Giả sử thông số điện áp ổn định, tần số thay đổi cũng gây tác hại khôngkém Trước hết là hệ thống truyền tải điện, các máy quay rất phụ thuộc vào sựthay đổi tần số Khi tần số tụt, tổng trở truyền tải cũng tụt theo gây tụt về điện áptheo độ dài của các mắt xích hệ thống tăng hạ áp Tụt tần số làm cho các máyquay giảm tốc độ Ngoài ra vô công hẹ thống cũng tăng theo

Khi tần số tăng cao cung làm giảm sức truyền tải, các máy quay có tốc độcao hơn yêu cầu, đều gây phiền toái ở mức độ tăng theo chiều tăng tần số

Tuy nhiên trong thực tế không xảy ra các hiện tượng độc lập như vậy.Trong một giới hạn nào đó thì giữa tần số và điện áp cũng bị ảnh hưởng tănggiảm và gây hậu quả càng nguy hại

Một yếu tố dáng chú ý là sự gian duy trì thời gian cấp điện liên tục.Cácyếu tố về chất lượng điện trong thực tế chấp nhận một dung sai thay đổi

CÁC DẠNG SỰ CỐ XẢY RA TRONG LƯỚI ĐIỆN

Hệ thống điện là một hệ thống có kết cấu phức tạp, có hàng triệu chi tiếtcùng vận hành Tất cả các khâu đều có thể có khả năng xảy ra hư hỏng chạmchập Ngoài ra, môi trường cũng là yếu tố làm giảm tuổi thọ các thiệt bị nên sự

cố có thể xảy ra trên các thiết bị bất cứ lúc nào

Mỗi lần xảy ra sự cố trên lưới điện sẽ gây hậu quả nghiêm trọng : hồquang hủy hoại vật liệu cấu thành rất nhanh và còn gây cháy nghiêm trọng ;dòng điện tăng cao tới điểm ngan mạch sinh ra sức điện động làm biến dạng một

số chi tiết đồng thời sinh ra nhiệt năng làm suy thoái cách điện dẫn tới cháy cáchđiện Mỗi lần sự cố như vậy làm hệ thống điện mất ổn định, tần số bị thay đổi,điện áp bị tụt xuống và làm những máy quay điện 3 pha tê liệt, tất cả các quátrình sử dụng điện đều bị ảnh hưởng kèm theo những thiệt hại không lường

Ngày nay người ta đã có nhiều biện pháp hữu hiệu để hạn chế hậu quả do

sự cố trên lưới điện gây ra Trong đó biện pháp trang bị và lắp đặt các thiết bị tựđộng điều chỉnh, rơle bảo vệ để bảo vệ cũng như nhanh chóng bình ổn các thông

số định mức về tần số và điện áp đang được sự dung rộng rãi kết hợp với việctăng cường kiểm tra định kỳ các thiết bị vận hành

1 Các khái niệm cơ sở về rơle bảo vệ

Về mặt kinh tế, rơle bảo vệ là thiết bị TĐH được sdùng trong hệ thốngđiện với mục đích phòng ngừa, ngăn chặn các thiệt hại kinh tế có thể xảy ra chochủ đầu tư khi có các sự cố Các thiệt hại này thường rất lớn, đôi khi vượt quánhiều lần chi phí cho hệ thống bảo vệ rơle Vì vậy hiện nay các thiết bị bảo vệnày có vai trò không thể thay thế trong quá trình vận hành hệ thống điện Vềphần mình, rơle bảo vệ ngày càng phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe hơn về độtin cậy như tính chọn lọc, tốc độ thao tác, độ nhạy và tính bảo đảm

Về mặt kỹ thuật, rơle bảo vệ là các thiết bị tự động đóng vai trò ngườicanh gác không biết mệt mỏi, liên tục theo dõi tình trạng làm việc của đối tượngđược bảo vệ bằng cách đo lường các tham số điện và không điện của nó và phát

ra các tín hiệu cảnh báo khi đối tượng chuyển sang trạng thái làm việc bấtthường Với sự tiến bộ của KHKT và công nghệ, các chức năng bảo vệ của các

tủ rơle điện cơ cồng kềnh đang được thay thế dần bằng các bộ rơle số đa năngnhỏ gọn, và đây chính là đoói tượng được xem xét chính trong nội dung bản báocáo này

2 Những yêu cầu cơ bản về rơle bảo vệ

Hệ thống rơle bảo vệ có mục đích ngăn ngừa các sự cố, đảm bảo cho thiết

bị lực không bị phá hủy hoặc được hạn chế mức hư hỏng ; duy trì sự làm việc ổnđịnh của hệ thống đồng thời bảo đảm tách chọn lọc phần tử sự cố mà không gâyảnh hưởng tới các hộ tiêu thụ điện

• Tính chọn lọc của bảo vệ rơle chính là năng lực của bảo vệ chỉ cắt

những máy cắt nằm sát trực tiếp nơi xảy ra sự cố để tách riêng phàn sự cố rakhỏi hệ thống điện, duy trì nguồn cấp cho những phần không sự cố

Cắt chọn lọc là điều kiện cơ bản của bảo vệ rơle vì hiệu quả của nó là duytrì sự cấp điện bình thường cho các hộ tiêu thụ điện, trừ các hộ nằm trong phạm

vi trực tiếp của sự cố

• Hệ thống rơle phải tác động nhanh

Ngắn mạch giẫư các pha trên hệ thống điện là sự cố nguy hiểm nhất.Dòng ngắn mạch rất lớn có thể làm hư hỏng cách điện hoặc thậm chí hư hỏngcác thiết bị dẫn tới những hậu quả nghiêm trọng gây thiệt hại lớn vè kinh tế và

kỹ thuật Vì thế dập tắt nhanh sự cố là yêu cầu quan trọng của bảo vệ

Tuy nhiên trong thực tế vẫn có một khoảng thời gian trễ khi cắt điện, đó làkhoảng thời gian tác động của rơle và máy cắt

• Độ nhạy của bảo vệ

Khi phát hiện sự cố, rơle phải tác động dứt khoát, bảo đảm tiếp điểm của

nó phải tiếp xúc chắc chắn Bản thân rơle chỉ tác động khi tín hiệu đo được vượtquá ngưỡng đặt khi mà sức từ động lớn hơn hẳn lực cảc của nó

• Độ tin cậy của bảo vệ

Bản thân rơle được cấu thành từ rất nhiều phần tử, bất kể phần tử nào hưhỏng cũng làm te lệi hệ thống bảo vệ Vì vậy, độ tin cậy bảo vệ là khả năng làmviệc hoàn hảo của tất cả các phần tử nằm trong mạng lưới của hệ thống bảo vệ.Mộy hệ thống tin cậy là hệ thống tác động chính xác khi có sự cố nằm trongvùng bảo vẹ của nó.

Độ tin cậy của bảo vệ phụ thuộc vào những yếu ttó sau đây :

- Độ phức tạp của mạng lưới bảo vệ

- Quy chế bảo dưỡng và vận chuyển thiết bị trước khi lắp đặt

- Quy chế bảo dưỡng kỹ thuật

3 Các phần tử tham gia trong hệ thống rơle bảo vệ :

- Máy cắt điện

- Rơ le trung gian đầu ra

- Hệ thống nguồn tự dùng (một, xoay chiều)

- Biến dòng đo lường

- Biến áp đo lường

- Cáp điều khiển cộng với các đầu nối

- Các loại rơle dòng điện

- Các rơle điện áp

- Các rơle trung gian

- Các rơle thời gian

4 Các loại bảo vệ cơ bản

Như ta đã biết, có 4 yêu cầu cơ bản đối với các bảo vệ rơle, đó là :

o Tính chọn lọc

Có thể chia bảo vệ quá dòng điện thành bảo vệ quá dòng điện và bảo vệcắt nhanh dòng điện Chúng khác nhau cơ bản ở cách đảm bảo yêu cầu tác độngchọn lọc Để bảo vệ dòng điện tác động chọn lọc , người ta tạo cho nó thời giantrì hoãn thích hợp , còn để đảm bảo tính chọn lọc cho bảo vệ cắt nhanh cần chọndòng khởi động thích hợp

b) Bảo vệ QDĐ cho đường dây tải điện

Bảo vệ quá dòng điện cho đường dây hình tia có một nguồn cung cấp

Đối với mạng có một nguần cung cấp , bảo vệ QDĐ là chủ yếu Nó đượcđặt phía đầu nguần của đường dây Như vậy mỗi đường dây có bảo vệ riêngbiệt

Khi NM xẩy ra tại N1 , dòng sự cố chạy trên cả đoạn , vì vậy các bảo vệ

1, 2, 3, 4 đều khởi động Tuy nhiên theo yêu cầu chọn lọc , chỉ có bảo vệ 4 đượctác động cắt phần tử sự cố Muốn vậy bảo vệ quá dòng cần thời gian trì hoãn tácđộng thời gian này tăng dần tính từ hộ tiêu thụ tới nguồn ( xem hình trên) Nhờ

cách trọn này khi NM tại N1 , bảo vệ 4 tác động sớm nhất Sau đó các bảo vệ 1,

2, 3 trở về vị trí ban đầu mà không kịp tác động , khi NM tại N2 bảo vệ 3 sẽ tácđộng Nguyên tắc trộn thời gian trì hoãn tác động như trên gọi là nguyên tắc bậcthang

c) Dòng khởi động của bảo vệ

Bảo vệ QDĐ cần phải tác động chắc chắn khi NM nhưng đồng thời khôngđược tác động đối với dòng phụ tải cực đại cũng như đối với những biến độngngắn hạn của dòng này do các động cơ tự khởi động v v Để tránh tác độngđối với dòng phụ tải cực đại cần thực hiện 2 điều kiện sau :

• Rơle bảo vệ không được tác động đối với dòng làm việc cực đại ILvmax,muốn vậy dòng khởi động của bảo vệ Ikđb cần phải chọn lớn hơn ILvmax

Sơ đồ giải thích cách chọn dòng khởi động bảo vệ

• Rơle dòng cần phải trở về vị trí ban đầu một cách chắc chắn , sau khingắn mạch ngoài được cắt ra Ví dụ khi ngắn mạch tại điểm N của mạng cácrơle dòng của bảo vệ 1 và 2 đều tác động Sau khi bảo vệ 2 cắt đoạn sự cố , quarơle dòng của bảo vệ 1 không còn dòng NM , nhưng có dòng phụ tải của cácđường dây còn lại Rơle dòng của bảo vệ 1 cần phải trở về vị trí ban đầu trongđiều kiện có dòng khi tải này chạy qua Nếu không trở về bảo vệ 1 sẽ cắt haiđường dây hư hỏng , mặc dù sự cố đã được loại trừ

d) Bảo vệ quá dòng bằng rơle áp giảm

Dòng khởi động của bảo vệ QDĐ phải chọn sau cho thoả mãn

Ikđb > ILvnax

Vì có giá trị lớn , bảo vệ nhiều khi có độ nhậy không đạt yêu cầu Đểnâng cao độ nhậy của bảo vệ người ta dùng rơle áp giảm có bộ phận khởi động Bảo vệ chỉ tác động sau khi rơle áp giảm 1 đã tác động Trị số của rơle này

chon sao cho nó tác động khi ngắn mạch , vì áp của mạng giảm nhiều , nhưngkhông tác động đối với áp làm việc nhỏ nhất mặc dù khi có rơle dòng 3 có thểkhép tiếp điểm do quá tải

Rơle dòng 3 làm nhiệm vụ ngăn chặn bảo vệ tác động khi đứt cầu chìmạch điện cung cấp cho các rơle áp Khi đó , tiếp điểm của rơle 1 khép , báo tínhiệu đứt cầu chì

Rơle áp giảm 1 gồm 3 chiếc nối vào áp dây của mạng , nhờ vậy bảo vệchắc chắn dược khởi động khi NM hai pha NHưng khi nối rơle áp giảm 1 vào

áp dây , nó xẽ không nhậy cảm đối với NM một pha Vì vậy trong mạng cótrung điểm nối đất người ta đặt thêm rơle áp tăng 2 Nó làm việc theo thứ tự U0

xuất hiện khi ngắn mạch một pha Trong mạng có trung điểm cách điện , rơledòng chỉ đặt ở hai pha , vì bảo vệ chỉ làm nhiệm vụ trống NM giữa các pha Khi

đó vẫn phải cần ba rơle áp giảm 1, còn rơle áp tăng 2 thì không cần đặt

e) Đánh giá và phạm vi ứng dụng bảo vệ QDĐ

Ưu điểm của bảo vệ QDĐ là đơn gản , độ tin cậy cao , giá thành hạ , bảo

vệ tác động chọn lọc trong mạng hình tia với nguần cung cấp Trong một sốtrường hợp có thể dùng cho mạng phức tạp hơn với hai nguồn cung cấp Sau đây

là một số nhược điểm của bảo vệ :

- Thời gian cắt NM khá lớn, nhất là ở gần nguần trong khi đó NM ở gầnnguồn cần được cắt để đảm bảo ổn định hệ thống

- Có độ nhậy kém đối với mạng phân thành nhiều nhánh, có nhiều nhánhsong song và có dòng phụ tải lớn Bảo vệ được dùng rộng rãi nhất trong cácmạng hình tia của tất cả các cấp điện áp, trong mạng 10kV và thấp hơn, nó làbảo vệ chính

BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CẮT NHANH

a) Nguyên tắc của bảo vệ dòng điện cắt nhanh

Bảo vệ cắt nhanh thuộc loại bảo vệ dòng điện, nhưng đảm bảo cắt nhanhngắn mạch Bảo vệ cắt nhanh gồm loại tác động tức thời và loại tác động có thờigian (khoảng 0,3- 0,6s)

Để đảm bảo yêu cầu tác động chọn lọc cần giới hạn vùng tác động củabảo vệ cắt nhanh sao cho nó không tác động khi ngắn mạch ở những phần tử kề

có bảo vệ với thời gian bằng hoặc lớn hơn bảo vệ cắt nhanh đang xét Muốn vậycần chọn thời gian dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh hơn dòng cực đại điqua bảo vệ khi ngắn mạch ở cuối vùng đang xét

b) Bảo vệ không chọn lọc

Khi cần thực hiện cắt nhanh, toàn bộ đường dây được bảo vệ do yêu cầuđảm bảo ổn định của hệ thống chẳng hạn, có thể dùng bảo vệ cắt nhanh tác độngkhông chọn lọc, sau đó dùng tác động của thiết bị TĐL để sửa lại

c) Bảo vệ dòng điện cắt nhanh tác động có thời gian

Bảo vệ cắt nhanh không thời gian chỉ bảo vệ được một phần của đườngdây Để bảo vệ phần còn lại của đường dây và làm dự trữ cho CN không thờigian, ta có thể dùng cắt nhanh tác động có thời gian Để đảm bảo yêu cầu tácđộng có chon lọc, vùng bảo vệ cũng như thời gian tác động của bảo vệ cần phốihợp với bảo vệ cắt nhanh không thời gian của đoạn kề Để đơn giản ta quy địnhbảo vệ không thời gian là bảo vệ cấp I, còn bảo vệ có thời gian là bảo vệ cấp II

d) Bảo vệ dòng điện ba cấp

Bảo vệ dòng điện ba cấp gồm cắt nhanh tức thời (cấp I), cắt nhanh có thờigian (cấpII) và QDĐ (cấp III) Bảo vệ này đảm bảo cắt nhanh đường dây đượcbảo vệ, đồng thời dự trữ cho đoạn kề sau Khi chế độ làm việc của hệ thống thayđổi, chiều dài của các vùng bảo vệ cũng thay đổi theo

e) Đánh giá bảo vệ dòng điện cắt nhanh

Bảo vệ cắt nhanh tác động tức thời là bảo vệ đơn giản nhất Ưu điểm rấtquan trọng của chúng là tác động nhanh , Sơ đồ đơn giản và do đó bảo quản dễdàng

Nhược điểm của bảo vệ này vùng tác động của bảo vệ không bao gồmtoàn bộ đường dây và phụ thuộc vào trở trung gian tại chỗ NM cũng như chế độlàm việc của hệ thống Tuy nhiên nhược điểm sau không rõ rệt khi hệ thống cócông suất lớn

Trong nhiều trường hợp, nó có thể dùng để thay thế các bảo vệ phức tạp

BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CÓ HƯỚNG

a) Sự cần thiết phải có bảo vệ dòng điện có hướng trong mạng được cung cấp từ hai phía

Trong mạng điện có nguần cung cấp từ hai phía , bảo vệ dòng điện thôngthường không thể đảm bảo cắt ngắn mạch một cách trọn lọc được Sau đây ta sẽnghiệm lại điều đó trong thí dụ trên hình dưới đây

1 2 3 4 5 6

A N2 B N1 C D

Mạng hình tia có ngồn cung cấp từ hai phía Giả thiết ở mỗi đầu đườngdây ta đặt các bảo vệ quá dòng điện thông thường đánh số thứ tự từ 1 đến 6 Muốn thực hiện cắt trọn lọc NM N1 cần thoả mãn

Trong bảo vệ dòng điện có hướng thì rơle công suất làm nhiệm vụ của bộphận định hướng công suất Tiếp điểm của nó khép cho phép bảo vệ tác độngkhi mômen quay của rơle

Mq = KURIRcó(α + β ) > 0 Trong đó UR, IR là áp và dòng đưa vào rơle : β,α là góc lệch pha giữađiện áp và dòng điện

b) Bảo vệ dòng điện CN có hướng

Bảo vệ dòng cắt nhanh có hướng là bảo vệ cắt nhanh thông thường kèmthêm bộ phận định hướng công suất

Dòng bảo vệ của cắt nhanh thông thường đối với đường dây được cungcấp từ hai phía cần được chọn lớn hơn dòng lớn nhất đi qua bảo vệ đang sét khingắn mạch tại thanh góp các trạm điện với nguồn Dòng khởi động chọn nhưvậy nhiều khi quá lớn và bảo vệ không đủ nhậy

Rơle công suất trong bảo vệ cắt nhanh có hướng không chon phép tácđộng khi công suất NM hướng tới thanh góp Vì vậy dòng khởi động của bảo vệnày chỉ cần chọn lớn hơn dòng NM đi từ thanh góp của trạm Đó là điều khácnhau cơ bản giữa bảo vệ căt nhanh có hướng vào bảo vệ thông thường Dòngkhởi động của bảo vệ cắt nhanh có hướng nhỏ hơn , vì vậy vùng tác động của nólớn hơn nhiếu so với bảo vệ cắt nhanh thông thường

c) Đánh giá bảo vệ dòng điện có hướng

Bảo vệ dòng điện có hướng đơn giản và đảm bảo tác động chọn lọc đốivới mạng điện được cung cấp từ hai phía Sử dụng cắt nhanh có hướng với bảo

vệ dòng điện có hướng ta nhận được bảo vệ trong nhiều trường hợp độ nhậycũng như thời gian tác động thoả mãn yêu cầu

Bảo vệ này có một số nhược điểm sau :

- Thời gian tác động khá lớn, nhất là đối với bảo vệ gần nguồn

- Có độ nhậy kém trong mạng với phụ tải lớn và bội số dòng NM nhỏ

- Có vùng chết khi ngắn mạch ba pha

- Rơle công suất có thể tác động sai khi hư mạch cấp điện áp cho rơle Bảo vệ QDĐ có hướng dùng rộng rãi làm bảo vệ chính trong mạng điệntới 35kV được cung cấp từ hai phía Trong mạng 110 và 220kV nó được dùnglàm bảo vệ dự trữ và đôi khi nó được sử dụng với bảo vệ cắt nhanh có hướnglàm bảo vệ chính

BẢO VỆ SO LỆCH

a) Công dụng và các dạng bảo vệ so lệch

Nhiều khi theo yêu cầu ổn địng , cần phảỉ cắt NM không thời gian

(t = 0) trên toàn bộ đường dây được bảo vệ nối với thanh góp nhà máyđiện trạm nút của hệ thống Bảo vệ cắt nhanh không thời gian ở trên không đápứng được yêu cầu này vì chỉ bảo vệ được một phần đường dây Ngoài ra bảo vệcắt nhanh không dùng được cho đường dây ngắn , vì dòng khi NM ở đầu và cuốiđường dây ít khác nhau

Một trong những bảo vệ thoả mãn yêu câu trên là bảo vệ so lệch Nó cắttức thời NM ở bất cứ điểm nào trên đường dây được bảo vệ và không tác độngkhi NM ở ngoài đường dây đó (ngắn mạch ngoài)

Có hai loại bảo về so lêch : so lệch ngang và so lệch dọc Loại đầu dùngcho đường dây song song , còn loại thứ hai dùng cho dây đơn cũng như dây kép

b) Đánh giá bảo vệ so lệch dọc đường dây

Bảo vệ này thuộc loại đơn giản và tin cậy Bảo vệ không phản ứng theodao động , quá tải và tác động không thời gian khi NM xẩy ra tại bất kỳ điểmnào trên đường dây được bảo vệ Nhược điểm của bảo vệ là tốn phí cho cáp nốicao do việc đặt cáp Ngoài ra bảo vệ có thể tác động sai khi dây nối bị hư hỏng

Nếu đặt thiết bị tự động kiểm tra hư hỏng của cáp thì trường hợp bảo vệtác động sai do nguyên nhân nêu trên là rất hiếm Bảo vệ được đặt cho đườngdây ngắn 10 – 15 km, áp 110 và 220 kV , khi cần cắt tức thời sự cố xẩy ra trongphạm vi đường dây được bảo vệ

c) Đánh giá bảo vệ so lệch ngang đường dây

Ưu điểm của bảo vệ so lệch ngang có hướng là sơ đồ đơn giản, rẻ hơn bảo

vệ so lệch dọc, tác động không thời gian, không phản ứng theo dao động, việcchọn tham số bảo vệ đơn giản

Nhược điểm của bảo vệ là hiện tượng khởi động không đồng thời làmthời gian cắt NM ở vùng này tăng gấp đôi, có vùng chết điện áp, phải khoá bảo

vệ khi cắt một đường dây, vì vậy cần phải bảo vệ bổ sung cho đường dây trongkhi làm việc, có hiện tượng tác động sai khi đứt dây dẫn kèm chạm đất một pha

BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

a) Nguyên tắc tác động

Trong mạch phức tạp có một số nguồn cung cấp , bảo vệ quá dòng điện cóhướng đã xét ở trên không bảo đảm cắt trọn lọc ngắn mạch Để thấy rõ điểmnày ta xét ví dụ hình dưới đây :

Mạng vòng có hai nguần cung cấp

Bảo vệ quá dòng có hướng

Boả vệ khoảng cách

Khi NM trên dường dây D2 , bảo vệ quá dòng có hướng 3 cần tác độngsớm hơn bảo vệ 1 , còn khi NM trên đường D1 , ngược lại , bảo vệ 1 cần tácđộng sớm hơn 3 Bảo vệ quá dòng có hướng không thể thoả mãn các yêu cấu

mô thuẫn đó Ngoài ra các bảo vệ này thường không thoả mã yêu cầu tác độngnhanh bảo vệ cắt nhanh trong nhiều trường hợp không thể dùng được , còn bảo

vệ so lệch chỉ có thể bảo vệ trên các đoạn đường ngắn

Như vậy , cần phải có các nguyên tắc bảo vệ khác , vứa bảo vệ tác độngnhanh vừa chon lọc có độ nhậy tốt đối với mạng phứ tạp bất kỳ Một trong cácbảo vệ đó là bảo vệ khoảng cách

Thời gian tác động của dảo vệ khoảng cách t phụ thuộc vào khoảng cách

lRN giữa chỗ đặt bảo vệ và điểm NM thời gian đó có thể tăng tỷ lệ hoặc nhẩy bậctheo khoảng cách Theo nguyên tắc tác động loại này , bảo vệ khoảng cách đặtgần chỗ NM hơn luôn luôn có thời gian tác động nhỏ hơn , nhờ vậy việc cắtchọn lọc đoạn hư hỏng được tự động thoả mãn

b) Đánh giá bảo vệ khoảng cách

Nhờ có một só ưu điểm nhất định nên bảo vệ khoảng cách được ứng dụng

rộng rãi trong các mạng điện cao áp và siêu cao áp Các ưu điểm chính của nólà:

+ Đảm bảo tính chon lọc trong các mạng có cấu trúc bất kỳ và có sốnguồn cung cấp tuỳ ý

+ Vùng I của bảo vệ chiếm gần 80 ÷ 85% độ dài phần tử được bảo vệ, cóthời gian làm việc bé Điều này quan trọng đồi với điều kiện ổn định của hệthống là : Phải cắt nhanh phần tử sự cố ở gần thang góp nhà máy điện và cáctrạm điệm nút công suất lớn

+ Có độ nhạy cao hơn nhiều đối với các ngắn mạch loại trừ tốt ảnh hưởngcủa phụ tải và dao động điện so với bảo vệ dòng cực đại :

Các nhược điểm của bảo vệ khoảng cách là :

+ Phức tạp về mặt sơ đồ cũng như bản thân các rơle thuộc sơ đồ bảo vệ Bảo vệ khoảng cách dùng rơle cơ điện là loại có nhiều rơle nhất vì nhiều tiếpđiểm nhất

+ Không bảo đảm cắt tức thời NM trên toàn bộ chiều dài phần tử đượcbảo vệ , do đó bảo vệ khoảng cách không thể là bảo vệ chính đối với nhữngđoạn có yêu cầu trên

+ Có khả năng tác động nhầm khi hỏng mạch điện áp nên phải dùng bộkhoá để trống hịên tượng này làm cho sơ đồ thêm phức tạp và kém tin cậy

BẢO VỆ TẦN SỐ CAO

a) Nhiệm vụ và các dạng của bảo vệ tần số cao

Bảo vệ tần số cao thuộc loại tác động nhanh và được dùng cho các đườngdây trung bình và dài Nó được sử dụng trong trường hợp , theo điều kiện đảmbảo ổn định hoặc các điều kiện khác , yêu cầu cần được cắt nhanh từ hai phíađường dây được bảo vệ khi NM xẩy ra trên bất kỳ điểm nào của nó

Bảo vệ so lệch dọc tuy theo thoả mãn yêu cầu nêu trên nhưng không dùngđược trong đường dây dài vì khi đó giá của nối cáp cao và điện trở các thanhcũng lớn

Bảo vệ tần số các gồm hai bộ đặt ở hai đầu đường dây đựợc bảo vệ Đặcđiểm của chúng là sự có mặt của kênh liên lạc bằng dòng tần số cao truyền ngaytrên dây dẫn của đường dây được bảo vệ tới hai bộ của hai đầu để đảm bảo chobảo vệ tác động chọn lọc khi có NM mạch ngoài

Về nguyên tắc bảo vệ tần số cao không phản ứng theo ngắn mạch ngoàiđường dây được bảo vệ , cũng tương tự như bảo vệ so lệch dọc , vì vậy thời gantác động của nó bằng không Hiện nay có hai loạ bảo vệ tần số được sử dụng :

+ Bảo vệ có hướng dùng khoá tần số cao dựa trên sự so sánh hướng côngsuất ở hai đầu đường dây được bảo vệ

+ Bảo vệ so lệch pha tần số cao dựa trên sự so sánh pha dòng ở các đầuđường dây

b) Đánh giá bảo vệ tần số cao

Nguyên lí tác động của bảo vệ tần số cao có hướng và so lệch pha kháđơn giản và tin cậy Hiện nay chúng là bảo vệ duy nhất đảm bảo tác động tứcthời cắt NM từ hai đầu đường dây dài Nhược điểm của bảo vệ là giá thành cao

và phức tạp so với các bảo vệ khác

Bảo vệ tần số cao được sử dụng rộng rãi làm bảo vệ chính cho các đườngdây 110 - 750 kV Nó đảm bảo cắt nhanh có chọn lọc NM đối với mạng có hìnhdạng bấ kì và là bảo vệ nhậy nhất Vì bảo vệ thộc loại bảo vệ phức tạp nên chỉ

sử dụng nó khi các bảo vệ khác đơn giản hơn không dùng được

Ưu điểm cơ bản là không phản ứng theo dao động điện Ưu điểm nàycàng có giá trị quan trọng khi trong mạng dùng thiết bị tự đóng lại TĐL tác độngnhanh và loại TĐL không đồng bộ Việc sử dụng các thiết bị này kết hợp với cácbảo vệ phản ứng theo dao động gặp khó khăn

TÌM HIỂU CHUNG VỀ RƠLE SỐ

Do sự phát triển của khoa học kỹ thuật với công nghệ cao trên toàn thếgiới , rơle số đang dần có vị thế trong hệ thống rơle bảo vệ Với những ưu điểmhơn hẳn

- Độ tin cậy cao , do sử dụng các linh kiện điện tử công suất bé