Tài liệu bảo vệ role chương 3.pdf

Tài liệu bảo vệ role chương 3.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN CHƯƠNG BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH_ BẢO VỆ SO LỆCH_ BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT 3.1 BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH 3.1.1 Nguyên tắc hoạt động Bảo vệ dòng điện cực đại, có hướng không hướng, có thời gian làm việc chọn theo nguyên tắc cấp, lớn mạng vòng có số nguồn lớn hai, mạng vòng có nguồn có đường chéo không qua nguồn, đảm bảo cắt chọn lọc phần tử hư hỏng Như vậy, cần phải tìm nguyên tắc bảo vệ khác vừa đảm bảo tác động nhanh, vừa chọn lọc có độ nhạy tốt mạng phức tạp Một bảo vệ bảo vệ khoảng cách Bảo vệ khoảng cách loại bảo vệ có phận phận đo khoảng cách, làm nhiệm vụ xác định tổng trở từ chỗ đặt bảo vệ tới điểm NM Thời gian làm việc bảo vệ phụ thuộc vào quan hệ điện áp UR, dòng điện IR đưa vào phần đo lường bảo vệ góc lệch pha ϕR chúng Thời gian tăng lên tăng khoảng cách từ chỗ hư hỏng đến chỗ đặt bảo vệ Bảo vệ đặt chỗ gần hư hỏng có thời gian làm việc bé Vì bảo vệ khoảng cách nguyên tắc bảo đảm cắt chọn lọc đoạn hư hỏng mạng có hình dáng với số lượng nguồn cung cấp tuỳ ý với thời gian tương đối bé Người ta dùng rơle(RL) tổng trở làm phận đo khoảng cách Nó phản ứng & trực tổng trở, điện trở kháng trở đường dây ( Z , R, X) Tuỳ & phận khoảng cách phản ứng theo Z , R, X người ta phân biệt khoảng cách loại tổng trở, điện trở điện kháng Bảo vệ khoảng cách dùng thông dụng loại tổng trở Để bảo đảm tác dụng chọn lọc mạng phức tạp, người ta dùng bảo vệ khoảng cách có hướng, tác động hướng công suất NM từ góp đến đường dây Thời gian tác động bảo vệ theo hướng phối hợp với cho NM phạm vi đường dây bảo vệ, thời gian tác động bảo vệ lớn số cấp so với bảo vệ đoạn bị NM Sự phối hợp xác RL khoảng cách hệ thống điện đạt việc chỉnh định vùng thời gian tác động vùng khác Thông thường bảo vệ khoảng cách bao gồm bảo vệ vùng I có hướng tức thời và nhiều vùng với thời gian trì hoãn Các tầm chỉnh định thời gian tác động cho ba vùng bảo vệ khoảng cách đặt MC hai đầu đường dây B, C cho H.3.1 Thông thường vùng bảo vệ thứ I có thời gian tác động tức thời chiếm khoảng 80% chiều dài đường dây bảo vệ Kết 20% để đảm bảo sai số RL GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 42 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN tránh tác động chọn lọc phần đường dây sai số BU BI, liệu tổng trở đường dây cung cấp không xác chỉnh định đo lường RL Đối với vài ứng dụng, số kết hợp cho phép tầm chỉnh định vùng I tăng đến 90% (khi mà liệu tổng trở đường dây đo xác) Phần lại đường dây không bao phủ vùng I bảo vệ bảo vệ có hướng cấp có thời gian trì hoãn Tầm chỉnh định vùng II bảo vệ thông Hình 3.1 Đặc tính thời gian / khoảng cách cho ba vùng bảo vệ khoảng cách thường bao phủ toàn đường dây bảo vệ, cộng với 50% đường dây kế cận ngắn hay dài 120% đường dây bảo vệ Thời gian trì hoãn vùng II phải chỉnh định để phân biệt với bảo vệ phần đường dây kế tiếp, bao gồm bảo vệ khoảng cách cấp cộng với thời gian cắt máy cắt Hình 3.2 Phối hợp thời gian bảo vệ khoảng cách Bảo vệ dự trữ từ xa cho tất cố đường dây kế cận thường thường GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 43 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN cung cấp bảo vệ cấp có thời gian trì hoãn lớn để phận biệt với bảo vệ vùng II cộng với thời gian cắt máy cắt Vùng III có tầm chỉnh định phải 1,2 lần tổng trở đường dây bảo vệ tổng trở đường dây dài Ở hệ thống điện kết nối với nhau, ảnh hưởng nguồn công suất cố từ xa làm cho tổng trở biểu khiến đo RL lớn nhiều tổng trở thực tới điểm cố điều cần phải xem xét chỉnh định cho vùng III Trong hệ thống phân phối hình tia với đầu cung cấp nguồn không bị ảnh hưởng Bảo vệ dự trữ từ xa cấp có vùng bảo vệ ngược nhỏ (thường khoảng 20% phần đường dây bảo vệ) thêm vào với tầm chỉnh định thuận (đặc tính offset) Vùng bảo vệ dự trữ chỗ cung cấp với thời gian hoãn để bảo vệ cố cố ba pha gần bảo vệ khác không tác động Trong vài sơ đồ, tiếp điểm tức thời khởi động với cố bên đặc tính offset vùng III dùng để cung cấp bảo vệ cho cố gần kiểm tra đường dây để bảo vệ đóng MC vào đường dây bị cố, trường hợp cố ba pha không loại vỏ dao cách li nối đất an toàn từ việc sửa chữa đường dây trước Đối với ứng dụng này, thời gian trì hoãn vùng III nối tắt thời gian ngắn đóng MC tay Giản đồ vùng bảo vệ thời gian phối hợp ba cấp bảo vệ khoảng cách cho H.3.2 Xét ví dụ H.3.2 mạng có hai nguồn bảo vệ đặt hai phía đầu đường dây gải thiết hoạt động có hướng (bảo vệ 1, 2, 3…, 6) Phối hợp thời gian làm việc bảo vệ khoảng cách theo đặc tuyến hình nấc thang (H.3.2b) Khi NM điểm N1 trạm BC, bảo vệ (3, 4) gần chỗ NM (Khoảng cách l3, l4) tác động với thời gian nhỏ cấp tI3, tI4; bảo vệ có khoảng cách l1, l6 khởi động, tác động với thời gian trì hoãn t1III , t6III coi bảo vệ dự trữ trường hợp đoạn BC cách ly Bảo vệ có khoảng cách đến chỗ NM không khởi động không hướng Nếu điểm NM không nằm khoảng đường dây mà nằm phía đường dây (điểm N2), bảo vệ tác động với thời gian cấp II t3II , bảo vệ làm việc với t 4I Trong trường hợp NM góp C, cố cô lập bảo vệ với thời gian cấp II t3II t6II bảo vệ bảo vệ không khởi động Bảo vệ khoảng cách có đặc tính thời gian cấp sử dụng rộng rãi, số lượng vùng bảo vệ cấp thời gian thường Chiều dài vùng bảo vệ thời gian vùng chỉnh định 3.1.2 Chọn tham số bảo vệ Chọn tham số bảo vệ khoảng cách chọn thời gian tác động đặc tuyến làm việc tổng trở khởi động vùng bảo vệ khác Quan sát GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 44 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN mạng điện cho H.3.3 Giả thiết trạm A,B,C,D có đặt bảo vệ khoảng cách có hướng tác động lên máy cắt MC1, MC2,… MC6 Nguyên tắc để tính toán bảo vệ tính chọn lọc, ví dụ NM N1 có MC1 MC2 cắt để cô lập cố Cấp I bảo vệ - Đặc tính làm việc RL tổng trở thường chọn dạng có hướng, đặc tuyến Mho tứ giác elip tuỳ theo đối tượng bảo vệ - Thời gian làm việc bảo vệ cấp I thời gian tác động riêng bảo vệ (tác động tức thời không cần phận thời gian) I -Tổng trở khởi động cấp I Z kd đựơc chọn theo điều kiện cho phận khoảng cách cấp I không tác động có NM phạm vi đường dây bảo vệ B N4 A N1 MC1 MC3 N2 C MC4 MC5 MC6 MC2 FA FC INT1 FB T1 N3 ZIIkña ZIkña tIIA tIIIA tIA Hình 3.3 Chọn tham số bảo vệ khoảng cách I Do Z kd chọn nhỏ tổng trở đường dây bảo vệ với sai số lớn đảm bảo: &I & & Z kd + ∆ Z < Z L Tổng trở khởi động bảo vệ khoảng cách cấp I chống NM nhiều pha: I & & Z kd = k1 Z L1 = k1 Z 11 GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ (3.1) Trang 45 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN đó: Z1 tổng trở thứ tự thuận km đường dây bảo vệ l chiều dài đường dây bảo vệ; ZL1 tổng trở thứ tự thuận đường dây bảo vệ k1 = 0,8 ÷ 0,9 hệ số xét đến sai số BI, BU, điện trở trạm trung gian… I & & Z kd = k Z L = k Z 11 (3.2) với: k0 = 0,75÷0,85 ; k0 thường chọn nhỏ k1 điện trở chạm đất trung gian pha với đất thường lớn chạm pha Hệ số bù cho sơ đồ bảo vệ chống chạm đất: kc = Z L0 − Z L1 3Z L1 (3.3) & & với: Z L , Z L - tổng trở thứ tự thuận không đường dây bảo vệ Hệ số bù biểu thức (3.3) dùng cho đường dây đơn Trong trường hợp bảo vệ đường dây song song, dùng hệ số bù (3.3) có tượng hỗ cảm, vùng bảo vệ cấp I chống chạm đất pha bị tình trạng tầm, nhiều trường hợp cần thiết hiệu chỉnh hệ số bù Cấp II bảo vệ Tổng trở khởi động cấp II (ZIIkđ) chọn theo điều kiện cho vùng bảo vệ cấp II phải bao phủ toàn đường dây cách chắn, để bảo vệ phần lại đường dây phải bao vệ cấp II có vùng bảo vệ phải vượt phạm vi đường dây bảo vệ (theo yêu cầu độ nhạy, vùng cấp II phải bao phủ 120% đường dây bảo vệ knh = ZIkđ/ ZL1 ≥ 1,2) Để đảm bảo tính chọn lọc thời gian tác động nhanh, độ dài vùng II thời gian làm việc phải tính toán phối hợp với bảo vệ phần tử nối với đường dây (chẳng hạn đường BC, máy biến áp T1 sơ đồ H.3.3) Thông thường thời gian làm việc bảo vệ cấp II máy cắt lân cận (3.4) chọn nhau: tII = tI + ∆t I với: t thời gian tác động nhanh cấp I phần tử tiếp theo; ∆t = 0.3÷0,5s Để thoả mãn chọn lọc điều kiện yêu cầu độ dài vùng II không vượt phạm vi bảo vệ cắt nhanh cấp I phần tử nối vào cuối đường dây có tổng trở nhỏ Từ điều kiện tổng trở khởi động cấp II tính: II I Z A = k11 ( Z11AB + k1Z B ) (3.5) với: k1 = 0,85 ÷ 0,9 hệ số phối hợp với bảo vệ cấp I tiếp sau kể đến sai số bảo vệ k11 = 0,8 ÷ hệ số tính đến sai số bảo vệ cấp II; 1AB chiều dài đường dây bảo vệ Z1 tổng trở đường dây bảo vệ km Z1B tổng trở khởi động cấp I nhỏ phần tử xuất phát từ cuối đường dây bảo vệ GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 46 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN Khi tính toán chọn giá trị ZIkđ cần lưu ý trường hợp dòng NM chỗ ngắn mạch khác với dòng NM qua vị trí đặt RL đưa đến sai số đo lường tổng trở RL Trong trường hợp cần hiệu chỉnh giá trị khởi động hệ số gọi hệ số phân dòng (kpd) Ví dụ hệ thống điện (H.3.3) có nguồn B nên dòng NM bảo vệ khác với dòng điểm NM N2 Trong trường hợp giá trị tổng trợ khởi II & động cấp II vị trí MC1 cần tính theo: Z A = k11 ( Z11 AB + Với: k pd = k1 & I ZB ) k pd (3.6) I NAD : heä số phân dòng tỉ số dòng NM qua điểm đặt RL INAB so I NBN với dòng NM điểm NM INBN2 điểm cuối vùng II bảo vệ A(N2) Tương tự cần hiệu chỉnh giá trị tổng trở khởi động cấp II theo điều kiện NM sau MBA T1: II & Z A = k11 ( Z 11 AB + k1 & ZT ) k T1 (3.7) & với: ZT tồng trở MBA có công suất lớn trạm B KT = INAB/ INIT1 : hệ số phân dòng tỷ số dòng NM qua vị trí đặt bảo vệ INAB dòng NM qua MBA T1 NM sau MBA Giaù trị tổng trở cấp II máy cắt trạm A chọn giá trị nhỏ (3.5), (3.6), (3.7) Giá trị chọn phải kiểm tra độ nhạy có NM trạm B Với đường dây ngắn, tổng trở đường dây nhỏ (5 ÷ 10Ω) yêu cầu độ II nhạy cao k nh ≥ 1,5 bảo vệ đường dây NM xảy hồ quang II Trong trường hợp độ nhạy vùng II không đảm bảo ( k nh < 1,2 ) đường dây sau ngắn tổng trở phần tử tiếp sau nhỏ tổng trở khởi động cấp II phối hợp chỉnh định theo bảo vệ cấp II phần tử từ góp cuối đường dây Theo điều kiện thời gian cấp II phần tử tieáp sau: II II t A = t B + ∆t (3.8) k & II II & Z A = k11 ( Z 11 AB + Z B ) k pd (3.9) Việc phối hợp với vùng bảo vệ thời gian minh hoạ H.3.4 Đối với bảo vệ cấp II chống chạm đất pha cho đường dây đơn, điều kiện tính toán chọn giá trị đặt tương tự chống NM nhiều pha hệ số bù tính theo (3.3) Trong trường hợp bảo vệ cho đường dây có hỗ cảm cần lưu ý tượng vùng bảo vệ có hiệu cấp II nới rộng giá trị chỉng định (hiện tượng tầm) vận hành đường dây với chế độ khác Cần thiết hiệu chỉnh hệ số bù GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 47 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN t ZIIA ∆t tIIA ZIA t IA A tIIB ZIB B Khoảng cách D C Hình 3.4 Phối hợp bảo vệ khoảng cách cấp II cho đường dây tiếp sau ngắn Cấp III bảo vệ Mục đích vùng bảo vệ cấp II dự trữ cho đường dây bảo vệ phần tử nối vào cuối đường dây bảo vệ Tổng trở khởi động cấp III chọn hai điều kiện: - Vùng bảo vệ cấp III bao phủ toàn đường dây bảo vệ nối từ cuối III III & & & & đường dây bảo vệ Ví dụ, theo sơ đồ H.3.3: Z A > Z AB + Z BC ; Z A > Z AB + Z T Tổng trở chọn: Z III A { { & & & = 1,2 Z AB + max Z BC ; Z T1 } (3.10) Thời gian làm việc cấp III: t = t + ∆t Đường liền nét H.3.5 biểu diễn minh hoạ vùng bảo vệ thời gian làm việc cấp III bảo vệ A chọn theo điều kiện - Bảo vệ cấp III không tác động tải làm việc cực đại: III A II B GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 48 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN t ∆t ZIIIA ZIIA ZIA A ∆t ZIB ZIIB ZIIIB tIIIB Khoảng cách tIIB B C Hình 3.5 Vùng bảo vệ thời gian làm việc bảo vệ khoảng cách cấp III D & III Z A ≤ Z với: Zmin – giá trị tổng trở nhỏ nhìn từ vị trí rơle phụ tải hệ thống chế độ cực đại: Z pt max = U I pt max đó: Umin điện áp nhỏ phụ tải cực đại (0,9÷0,95 m) Iptmax dòng điện làm việc lớn qua bảo vệ Vùng bảo vệ cấp III chọn theo điều kiện thường rộng nên thời gian III cấp III phải phối với thời gian cấp III phần tử tiếp sau: t 'III = t B + ∆t A Đường đứt nét H.3.5 biểu diễn vùng bảo vệ thời gian làm việc cấp III chọn theo điều kiện tải cực đại Đối với bảo vệ khoảng cách cấp III chống chạm đất pha đường dây đơn điều kiện tính toán tương tự chống NM nhiều pha với hệ số bù dòng theo biểu thức (3.3) Trong trường hợp bảo vệ đường dây có hỗ cảm cần lưu ý tượng tầm để chọn thời gian tác động cấp III hợp lý Bảo vệ khoảng cách cấp III chức dự trữ cho đường dây dự trữ cho NM gần vị trí đặt bảo vệ Để thực chức người ta dùng đặc tính tổng trở có hướng ngược (offset-MHO) Giá trị tổng trở đặt hướng ngược khoảng 10 ÷ 25% tổng trở khởi động cấp I (là cấp IV bảo vệ0 Trong trường hợp không sử dụng đặc tính offset-Mho, người ta dùng thêm cấp bảo vệ thứ tư bảo vệ phần ngược đường dây Tổng trở khởi động hướng ngược 25% tổng khởi động cấp I đường dây bảo vệ ngắn (< 30 km) hay ZII = 10% ZI đường dây bảo vệ dài Bảo vệ cấp IV hướng ngược dùng cho sơ đồ bảo vệ khoảng cách pilot khoá hay cho phép Vùng bảo vệ cấp IV trường hợp tính toán lớn vùng bảo vệ cấp II bảo vệ đầu đường dây, nghóa là: GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 49 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN IV II Z A ≥ 120%.Z B − Z AB Trong thực tế áp dụng tính toán, kiểm tra yếu tố ảnh hưởng đến sai số tổng trở nằm giới hạn cho phép, người ta thường chọn tổng trở ba cấp sau: Cấp I: 85 – 90% tổng trở đường dây bảo vệ Cấp II: tổng trở đường dây bảo vệ + 50% tổng trở phần tử tiếp sau ngắn Cấp III: 1,2x (tổng trở đường dây bảo vệ + tổng trở phần tử tiếp sau dài nhất) Trên H.3.6 giới thiệu dạng đặc tuyến bảo vệ khoảng cách cấp thường gặp: jx jx jx C B A II C C III II R B III B I II R A a) III II I R IV A b) c) Hình 3.6 Các dạng đặc tuyến bảo vệ Trường hợp a: dùng ba RL tổng trở hướng phối hợp RL định hướng công suất để xác định làm việc ba cấp Trường hợp b: dùng ba RL tổng trở có hướng cho ba cấp khác Trường hợp c: dùng đặc tính tứ giác Bảo vệ cấp III, chức dự trữ cho đường dây, dự trữ cho điểm NM gần chỗ đặt bảo vệ Người ta thường dùng đặc tính offset-Mho (H.3.6b) cấp IV (H.3.6c) 3.1.3 Đánh giá lónh vực ứng dụng bảo vệ khoảng cách Nhờ có số ưu điểm định nên bảo vệ khoảng cách ứng dụng rộng rãi mạng điện áp a) Các ưu điểm bảo vệ khoảng cách Đảm bảo tính chọn lọc mạng có cấu trúc có số nguồn cung cấp tuỳ ý Vùng I bảo vệ chiếm gần 80 ÷ 90% độ dài phần tử bảo vệ có thời gian làm việc bé Điều quan trọng điều kiện ổn định hệ GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 50 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN thống phải phải cắt nhanh phần tử cố gần góp nhà máy điện trạm điểm nút công suất lớn Có độ nhạy cao NM b) Các nhược điểm bảo vệ khoảng cách Phức tạp mặt sơ đồ thân RL thuộc sơ đồ bảo vệ Baỏ vệ khoảng cách dùng RL điện loại bảo vệ có nhiều RL cần nhiều tiếp điểm Các sơ đồ bảo vệ không tiếp điểm dùng bán dẫn, vi mạch phức tạp mặt sơ đồ logic có nhiều phần tử chức Không đảm bảo cắt tức thời NM toàn đường dây bảo vệ Phản ứng theo dao động phụ tải, việc tránh phụ tải làm giảm độ nhạy bảo vệ, giảm tác dụng dự trữ cho phần tử kếâ Để chống dao động phải dùng thiết bị khoá bảo vệ trở nên phức tạp Tuy khuyết điểm trên, bảo vệ khoảng cách bảo vệ thông dụng dùng để bảo vệ hay dự trữ cho đường dây cao áp hay trung áp Chú ý:hiện tượng tầm tầm Dưới tầm : Rơle khoảng cách xảy tượng tầm tổng trở biểu kiến đo lường lớn giá trị tổng trở thực cố xảy từ chỗ đặt rơle đến điểm ngắn mạch nh hưởng hạn chế cách sử dụng hệ số bù Quá tầm : Rơle khoảng cách xảy tượng tầm tổng trở biểu kiến đo lường nhỏ giá trị tổng trở thực cố xảy từ chỗ đặt rơle đến điểm ngắn mạch nh hưởng hạn chế cách sử dụng hệ số bù Bài tập l1 l2 l3 l6 l4 l5 T5 l7 T1 t1 T3 T2 t2 t3 t5 T4 t4 Cho sơ đồ hình vẽ bảng phương án , chọn trị số khởi động (Zkđ1I, Zkđ1II, t1II)của bảo vệ khoảng cách hai cấp chống ngắn mạch nhiều pha đặt vị trí máy cắt máy cắt Cho ∆t= 0,5s , hệ số dự trữ cấp 0,85 , cấp 0,8 Tại vị trí đặt bảo vệ khoảng cách cấp, máy biến áp có bảo vệ so lệch tác động tức thời GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 51 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN đó: IR : làm bảo vệ tác động (dòng điện vào rơle) IN :dòng NM tổng chỗ NM Trên H.3.9, đồ thị vectơ đơn giản dòng điện thứ cấp máy biến dòng dòng điện qua RL sơ đồ bảo vệ so lệch tình trạng làm việc bình thường NM (a) NM vùng bảo vệ (b) 3.2.1.2 Sơ đồ loại câng áp Các cuộn thứ cấp biến dòng nối cho NM làm việc bình thường, sđđ chúng ngược chiều mạch RL mắc nối tiếp mạch dây dẫn phụ & & Khi NM ngoài, có dòng phụ tải chạy qua sđđ ETI ETII nhau, ví dụ I&I = I&II nI = nII neân & & E − ETII & I R = TI =0 Z Hình 310 Sơ đồ so lệch loại cân áp Trong đó: Z tổng trở toàn mạch vòng & & Khi NM toàn vùng bảo vệ (h.7.4b) sđđ ETI ETII cộng tạo nên dòng RL làm bảo vệ tác động Hiện bảo vệ so lệâch với dòng tuần hoàn dùng phổ biến 3.2.2 Dòng không cân bảo vệ so lệch Khi khảo sát nguyên tắc tác động bảo vệ so lệch, giả thiết trường hợp lý tưởng trường hợp bình thường NM dòng điện chạy vào RL Thực tế tìm hiểu làm việc BI chương dòng điện thứ cấp BI bằng: & & & & & I TI = I SI − I Iµ ; I TII = I SII − I IIµ dòng RL I&R = I&TI − I&TII = I&IIµ − I&Iµ = I&kcb , dòng điện từ hoá I&IµI I&IIµ thường khác trường hợp BI giống Ngoài dòng điện từ hoá, dòng không cân chịu ảnh hưởng điện trở dây dẫn phụ nhánh mạch bảo vệ Nếu dùng BI có tỷ số biến đổi không giống (cho phần tử MBA 2, dây quấn, tự ngẫu, góp…) dòng không cân tăng lên nhiều, dòng từ hoá khác nhiều GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 54 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN Đặc biệt, dòng I&kcb đạt giá trị lớn có NM ngoài, mạch từ BI bão hoà với mức độ khác ảnh hưởng thành phần không chu kỳ dòng NM lên dòng thứ cấp máy biến dòng khác Chúng ta rút kết luận sau cho dòng I&kcb : - I&kcb tình trạng độ vượt giá trị ổn định gấp nhiều lần lớn dòng làm việc cực đại - I&kcb có giá trị lớn thời điểm đầu NM mà chậm - Có giá trị ổn định I&kcb sau lúc NM lớn nhiều so với trước lúc NM từ cảm thừa lõi thép - I&kcb tắt tương đối nhanh (thời gian tồn giá trị I&kcb không vượt vài phần mươi giây) 3.2.3 Dòng điện khởi động BV so lệch Để bảo vệ so lệch làm việc phải chỉnh định dòng khởi động lớn dòng điện không cần tính toán lớn NM vùng bảo vệ: Ikđ ≥ Kat Ikcbttmax & kcbttmax : dòng không cân tính toán cực đại với: I Ikđ ≥ fi max kkck Ingoài max Trong đó: fi max : sai số cực đại cho phép BI tình trạng ổn định fi max = 10% = 0,1 kdn :là hệ số đồng BI; kdn = ÷ kđn = : BI hoàn toàn giống nhau; kđn = : BI khác hoàn toàn Kkck – hệ số kể đến ảnh hưởng thành phần không chu kỳ dòng NM Ingoài max : thành phần chu kỳ dòng NM lớn Yêu cầu độ nhạy cuûa BVSL: Kn = I N TVBV >2 (TVBV: vùng bảo vệ) I kd Thường dòng điện không cân Ikcb lớn nên không dùng biện pháp đặc biệt để hạn chế bảo vệ khó đảm bảo yêu cầu độ nhạy nêu 3.2.4 Bảo vệ so lệch ngang Bảo vệ so lệch ngang bảo vệ thuộc loại đơn giản tin cậy Bảo vệ không phản ứng theo dao động, tải tác động không thời gian NM xảy điểm vùng bảo vệ Đối với đường dây tải điện dài, nhược điểm bảo vệ việc truyền tín hiệu, tổn phí cho dây dẫn phụ cao Ngoài ra, bảo vệ có tác động sai dây dẫn bị hư hỏng Để bảo vệ cho đường dây song song, dài có điện trở dây nhau, máy phát điện có hai cuộn GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 55 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN dây quấn song song, người ta dùng bảo vệ so lệch ngang Nguyên lí tác động dựa so sánh trực tiếp dòng điện chạy nhánh song song Vì điện trở nhánh làm vịêc song song nên bình thường NM ngoài, vectơ dòng điện nhánh nhau: & & I I = I II (hình 3.11a) Khi NM xảy hai nhánh dòng không Hình 3.11 Phân bố dòng điện đường dây song song a) Khi bình thường ngắn mạch b) Ngắn mạch đường dây Tại đầu A dòng II III trùng pha biên độ khác nhau; B; dòng khác pha lẫn biện độ (H.3.11b) Như cân dòng nhánh song song mặt biên độ góc pha dấu hiệu phản ánh cố hai đường dây Có hai loại bảo vệ so lệch ngang: phần tử có hai nhánh song song, nối vào máy cắt chung dùng bảo vệ so lệch ngang dòng điện Tại đường dây song song có máy cắt riêng đường dây dùng bảo vệ so lệch ngang có hướng Bảo vệ so lệch ngang dòng điện Khi có đầu đường dây cung cấp, BV đặt phía có nguồn, đường dây có nguồn cung cấp hai đầu đặt cảø hai phía đường dây song song Hình 3.12 giới thiệu sơ đồ BV vẽ cho pha Máy biến dòng với hệ số biến đổi n đặt pha tên GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 56 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM Hình 3.12 Bảo vệ so lệch ngang dòng điện KHOA ĐIỆN Hình 3.13 Vùng chết bảo vệ so lệch ngang dòng điện Các cuộn thứ chúng đấu với cực đổi tên, cuộn dây RL đấu song song với chúng Khi bình thường NM ngoài, dòng qua RL: I&R = I&TI + I&TII = BV khoâng tác động Thực tế IR có dòng không cân Ikcb sai số BI điện trở đường dây không hoàn toàn Để RL không tác động nhằm cần chọn Ikđ >Ikcb Khi NM xảy ví dụ đường dây L1 điểm N, ta có II>III, RL có dòng : & & & I R = I TI + I TII ≠ Nếu IR>Ikđ BV tác động cắt MC chung đường dây Dòng II III đến điểm NM N theo hai nhánh song song tỉ lệ nghịch với tổng trở chúng(H3.13) Nếu dịch chuyển điểm N dần tới trạm B II giảm dòng RL: & & & & I R = I TI + I TII giaûm Khi NM góp B I R = Dễ dàng thấy gần góp trạm B có tồn đoạn đường dây mà NM đó, dòng RL nhỏ giá trị khởi động Điểm biên đoạn có IR=IkđR nằm cách góp trạm B đoạn m Như vùng BV bao gồøm toàn đường dây Đoạn m đường dây nằm gần góp trạm đối diện mà NM BV tác động không đủ nhạy gọi vùng chết BV Sự tồn vùng chết nhược điểm quan trọng BV so lệch ngang Để cắt NM vùng chết cần đặt thêm BV khác Chiều dài BV m xác định bằng: m = I kdbv l AB IN Trong :Ikdbv :là dòng khởi động BV; IN dòng NM B; lAB chiều dài đoạn AB BV coi hiệu vùng chết BV không vượt 10% Khi cắt đường dây song song, BV so lệch ngang trở thành BV dòng GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 57 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN tác động tức thời đường dây.Vì vậy, tác động không chọn lọc, để tránh điều cần khoá BV cắt đường dây song song 3.2.5 Đánh giá BV so lệch BV so lệch dọc thuộc loại đơn giản, tin cậy BV không phản ứng theo dao động tải, NM tác động tức thời NM xảy điểm vùng BV Nguyên tắc BV sử dụng rộng rãi để làm BV chống NM bên máy phát, máy biến áp, góp, động cơ, đường dây BV so lệch ngang thuộc loại đơn giản tin cậy, không phản ứng theo dao động, việc chọn tham số đơn giản Nhược điểm vùng chết, tượng tác động không đồng thời làm tăng thời gian cắt NM, có tồn vùng chết, phải khoá BV cắt đường dây, cần bổ sung BV cho đường dây làm việc BV dùng BV cho đường dây làm việc song song, máy phát có hai cuộn dây tónh làm việc song song 3.3 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT 3.3.1 Bảo vệ chống chạm đất mạng điện có dòng chạm đất lớn Mạng điện có dòng chạm đất lớn mạng có trung tính nối trực tiếp vơi đất BV phản ứng theo dòng áp thứ tự không I0và U0 Để chống NM chạm đất N1 , N1,1(NM chạm đất thường xảy ra), người ta dùng bộâ BV thứ tự không riêng biệt để chống chạm đất; BV thực đơn giản có nhiều ưu điểm so với Bv phản ứng theo dòng toàn phần xét BV thứ tự không thực dạng BV dòng cực đại, BV cắt nhanh đơn giản có hướng BV khoảng cách, so lệch …(BV thứ tự không dạng khoảng cách so lệch) Để nhận thành phần thứ tự không (TTK), người ta dùng lọc I0 hay U0 trình bày chương 3.3.1.1 Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không Rơle nối vào lọc dòng thứ tự không(H.3.14) Thời gian tác động BV chọn theo nguyên tắc bậc thang tăng dần lên tính từ đầu nhận điện phía có máy biến áp, có trung tính nối đất :t’3 < t’2 1,25 đường dây cáp Knh > 1,5 đường dây không b)Bảo vệ làm việc theo dòng với tần số khác 50Hz Bảo vệ dùng phương pháp xếp chồng dòng có tần số tần số công nghiệp lên dòng cố Dòng lấy từ nguồn riêng đặt mạch cuộn dây DHQ Dòng phụ chạy mạch với dòng cuộn dập hồ quang làm bảo vệ tác động Ta chọn tần số 100Hz hay 25Hz dòng điện dung hoạ tần này: Khi có cố, đường dây không hư hỏng, dòng phụ chạy qua, đường dây hư hỏng có Nhờ bảo vệ tác động chọn lọc Nếu đặt bảo vệ với độ nhạy cao, để bảo vệ tác động cách chắn, cần tạo dòng phụ khoảng 3÷5A Trên hình 3.21 giới thiệu bảo vệ làm việc với tần số 100Hz Cuộn dập hồ quang người ta thêm cuộn thứ cấp Mạch cuộn dây khép kín nhờ tiếp điểm Rơle điện áp thứ tự không Bình thường cuộn dập hồ quang dòng Khi có chạm, cuộn DHQ có dòng, dòng làm cảm ứng qua cuộn thứ cấp Đồng thời RUo làm việc, làm mạch thứ cấp kín Nhờ chỉnh lưu nửa chu kỳ, dòng cuộn phụ chứa thành phần hoạ tần bậc hai (100Hz) Thành phần lại gây trở lại thành phần bậc hai dòng sơ cấp DHQ Vì dòng cuộn dập hồ quang tới chỗ hư hỏng qua BI0 đường dây cố , bảo vệ làm việc với thành phần bậc hai đặt đường dây hư hỏng tác động cách chọn lọc Rơle RI0 nhận thành phần hoạ tần bậc hai qua lọc hoạ tần bậc hai Đối với hoạ tần bậc khác, dòng lọc có điện trở cao GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 67 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN Hình 3.21 Bảo vệ tín hiệu có chọn lọcdùng dòng có tần số 100Hz GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 68 ... vùng bảo vệ) I kd Thường dòng điện không cân Ikcb lớn nên không dùng biện pháp đặc biệt để hạn chế bảo vệ khó đảm bảo yêu cầu độ nhạy nêu 3.2.4 Bảo vệ so lệch ngang Bảo vệ so lệch ngang bảo vệ. .. 0,9 hệ số phối hợp với bảo vệ cấp I tiếp sau kể đến sai số bảo vệ k11 = 0,8 ÷ hệ số tính đến sai số bảo vệ cấp II; 1AB chiều dài đường dây bảo vệ Z1 tổng trở đường dây bảo vệ km Z1B tổng trở khởi... sau ngắn Cấp III bảo vệ Mục đích vùng bảo vệ cấp II dự trữ cho đường dây bảo vệ phần tử nối vào cuối đường dây bảo vệ Tổng trở khởi động cấp III chọn hai điều kiện: - Vùng bảo vệ cấp III bao phủ