Giáo trình: Bảo vệ Rơ le trong hệ thống điện Nguyễn Văn Đạt

LỜI TỰA Giáo trình “Bảo vệ rơle trong hệ thống điện” được dùng để giảng dạy cho sinh viên ngành Hệ thống điện trường Đại học Điện lực và làm tài liệu tham khảo cho những người làm công tác kỹ thuật và vận hành các thiết bị bảo vệ trong hệ thống điện. Giáo trình đưa ra một số vấn đề cơ bản của kỹ thuật bảo vệ hệ thống điện bằng rơle, các nguyên tắc tác động và cách thực hiện các loại bảo vệ thường gặp. Đối với mỗi phần tử trong hệ thống điện, giáo trình trình bày tóm tắt các chế độ làm việc, tình trạng hư hỏng và làm việc không bình thường, mô tả nguyên lý làm việc và chức năng các phần tử chính trong sơ đồ bảo vệ. Giáo trình giới thiệu và xem xét việc bảo vệ các phần tử chính trong hệ thống điện bao gồm: đường dây truyền tải, máy phát điện, máy biến áp, thanh góp, động cơ điện, tụ điện, kháng điện, cáp điện. Toàn bộ cuốn sách chia làm 8 chương. Đây là lần tái bản thứ nhất, các tác giả đã cố gắng chỉnh sửa những thiếu sót của lần xuất bản trước và cập nhật thêm một số kiến thức mới, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Những nhận xét và góp ý của bạn đọc xin gửi cho Khoa Hệ thống điện – Trường Đại học Điện lực – 235 Hoàng Quốc Việt - Hà Nội

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC GIÁO TRÌNH ĐẠI HỌC BẢO VỆ RƠLE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Tài liệu tham khảo nội dùng Khoa Hệ thống điện TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CÁC TÁC GIẢ THs TS Nguyễn Văn Đạt Nguyễn Đăng Toản Khoa Hệ thống điện Khoa Hệ thống điện Hà nội 2010 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ii CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt LỜI TỰA Giáo trình “Bảo vệ rơle hệ thống điện” dùng để giảng dạy cho sinh viên ngành Hệ thống điện trường Đại học Điện lực làm tài liệu tham khảo cho người làm công tác kỹ thuật vận hành thiết bị bảo vệ hệ thống điện Giáo trình đưa số vấn đề kỹ thuật bảo vệ hệ thống điện rơle, nguyên tắc tác động cách thực loại bảo vệ thường gặp Đối với phần tử hệ thống điện, giáo trình trình bày tóm tắt chế độ làm việc, tình trạng hư hỏng làm việc khơng bình thường, mơ tả ngun lý làm việc chức phần tử sơ đồ bảo vệ Giáo trình giới thiệu xem xét việc bảo vệ phần tử hệ thống điện bao gồm: đường dây truyền tải, máy phát điện, máy biến áp, góp, động điện, tụ điện, kháng điện, cáp điện Toàn sách chia làm chương Đây lần tái thứ nhất, tác giả cố gắng chỉnh sửa thiếu sót lần xuất trước cập nhật thêm số kiến thức mới, chắn tránh khỏi thiếu sót Những nhận xét góp ý bạn đọc xin gửi cho Khoa Hệ thống điện – Trường Đại học Điện lực – 235 Hoàng Quốc Việt - Hà Nội Email Tel : iii CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt LỜI CẢM ƠN iv CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt MỤC LỤC LỜI TỰA iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH MỤC HÌNH VẼ ix DANH MỤC BẢNG xv PHẦN I: CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ xvi CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG 1.1 NHIỆM VỤ BẢO VỆ RƠ LE 1.2 YÊU CẦU CỦA BẢO VỆ RƠ LE 1.2.1 Tính tin cậy 1.2.2 Tính chọn lọc 1.2.3 Tính tác động nhanh 1.2.4 Độ nhạy 1.2.5 Tính kinh tế 1.3 CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE 1.4 MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN (BI, CT) 1.4.1 Khái niệm máy biến dòng điện 1.4.2 Sơ đồ thay ký hiệu máy biến dòng điện 1.4.3 Sai số máy biến dịng u cầu độ xác 1.4.4 Tính tốn phụ tải máy biến dòng điện 10 1.4.5 Chế độ hở mạch thứ cấp máy biến dòng điện 10 1.4.6 Các sơ đồ nối máy biến dòng điện 11 1.5 MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU, VT, PT) .14 1.5.1 Khái niệm máy biến điện áp 14 1.5.2 Sai số máy biến điện áp yêu cầu độ xác 15 1.5.3 Các sơ đồ nối máy biến điện áp .16 1.6 NGUỒN ĐIỆN THAO TÁC 18 1.6.1 Nguồn điện thao tác chiều 18 1.6.2 Nguồn điện thao tác xoay chiều 19 1.7 KÊNH THƠNG TIN TRUYỀN TÍN HIỆU .21 1.7.1 Các loại kênh truyền tín hiệu 21 1.7.2 Yêu cầu kênh truyền tín hiệu .23 1.7.3 Mơi trường truyền tín hiệu nhiễu 23 1.8 THÔNG TIN CẦN THIẾT PHỤC VỤ TÍNH TỐN BẢO VỆ RƠLE 25 1.8.1 Nguyên lý lường dùng mục đích bảo vệ .25 1.8.2 Tính tốn ngắn mạch/sự cố .27 v CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 1.9 CÂU HỎI ÔN TẬP 28 CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT CHẾ TẠO RƠLE .29 2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA RƠLE .29 2.2 PHÂN LOẠI RƠLE 30 2.3 RƠLE ĐIỆN CƠ .34 2.3.1 Rơle dòng điện kiểu điện từ 34 2.4 RƠLE DÒNG ĐIỆN KIỂU CẢM ỨNG 37 2.4.1 Nguyên tắc tác động 37 2.4.2 Lĩnh vực ứng dụng: 39 2.4.3 Rơle điện áp .39 2.4.4 Rơle thời gian 40 2.4.5 Rơle trung gian 40 2.4.6 Rơle tín hiệu .41 2.5 RƠLE ĐIỆN TỬ .41 2.6 RƠLE KỸ THUẬT SỐ 44 2.7 CÂU HỎI ÔN TẬP 46 CHƯƠNG 3: CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ RƠ LE HỆ THỐNG ĐIỆN 47 3.1 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN 47 3.1.1 Nguyên tắc tác động 47 3.1.2 Bảo vệ dòng điện cực đại .47 3.1.3 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh 49 3.1.4 Bảo vệ dòng điện cực đại có kiểm tra điện áp .49 3.1.5 Bảo vệ dòng điện ba cấp 50 3.1.6 Đánh giá bảo vệ dòng điện 52 3.2 BẢO VỆ QUÁ DỊNG ĐIỆN CĨ ĐỊNH HƯỚNG CƠNG SUẤT 53 3.2.1 Nguyên tắc tác động 53 3.2.2 Phần tử định hướng công suất 54 3.2.3 Lựa chọn thời gian cho bảo vệ dòng điện có định hướng cơng suất 54 3.2.4 Lựa chọn dòng điện khởi động 55 3.2.5 Bảo vệ dịng điện có hướng ba cấp 56 3.2.6 Đánh giá bảo vệ dịng điện có định hướng công suất 56 3.3 NGUYÊN LÝ BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH .57 3.3.1 Nguyên tắc tác động 57 3.3.2 Các đặc tính khởi động bảo vệ khoảng cách 59 3.3.3 Nguyên tắc thực rơle khoảng cách .60 3.3.4 Lựa chọn giá trị khởi động 60 3.3.5 Những yếu tố làm sai lệch đến làm việc rơle khoảng cách 61 3.3.6 Đánh giá bảo vệ khoảng cách .62 vi CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 3.4 BẢO VỆ SO LỆCH .62 3.4.1 So lệch dòng điện .62 3.4.2 So sánh pha dòng điện 65 3.4.3 Đánh giá bảo vệ so lệch 66 3.5 CÂU HỎI ÔN TẬP 66 PHẦN II: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 67 CHƯƠNG 4: BẢO VỆ CÁC ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 68 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG 68 4.2 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN 69 4.2.1 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh 69 4.2.2 Bảo vệ q dịng điện có thời gian 70 4.2.3 Bảo vệ q dịng có khố điện áp thấp 71 4.2.4 Bảo vệ q dịng điện có hướng 72 4.2.5 Bảo vệ q dịng cắt nhanh có hướng 74 4.3 BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN 75 4.3.1 Bảo vệ so lệch dịng điện có hãm 75 4.3.2 Bảo vệ so lệch dùng dây dẫn phụ 77 4.3.3 Bảo vệ so sánh pha dòng điện 78 4.4 BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH 81 4.4.1 Chọn giá trị khởi động thời gian làm việc rơ le khoảng cách 81 4.4.2 Bảo vệ khoảng cách đường dây có đặt tụ điện bù dọc : 83 4.5 BẢO VỆ SO SÁNH HƯỚNG 85 4.6 NGUYÊN LÝ BẢO CHỐNG CHẠM ĐẤT 87 4.6.1 Nguyên tắc tác động 87 4.6.2 Bảo vệ dòng điện thứ tự không 88 4.6.3 Bảo vệ dòng điện thứ tự khơng có hướng 88 4.6.4 Bảo vệ chống chạm đất “chập chờn” 91 4.7 CÂU HỎI ÔN TẬP 92 CHƯƠNG 5: BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ 93 5.1 CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC KHƠNG BÌNH THƯỜNG CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN .93 5.2 BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT CUỘN DÂY STATO 94 5.3 BẢO VỆ CHỐNG NGẮN MẠCH GIỮA CÁC PHA 98 5.3.1 Bảo vệ so lệch hãm 99 5.3.2 Bảo vệ khoảng cách 101 5.3.3 Bảo vệ dòng điện .102 5.4 BẢO VỆ CHỐNG CHẠM CHẬP CÁC VÒNG DÂY TRONG MỘT PHA CỦA CUỘN STATO .103 vii CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 5.5 BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT CUỘN DÂY RÔ TO 105 5.6 BẢO VỆ CHỐNG DÒNG ĐIỆN THỨ TỰ NGHỊCH 109 5.7 BẢO VỆ CHỐNG MẤT KÍCH TỪ .110 5.8 BẢO VỆ CHỐNG QUÁ TẢI CHO CUỘN DÂY STATO VÀ RÔTO MÁY PHÁT ĐIỆN 112 5.9 BẢO VỆ CHỐNG QUÁ ĐIỆN ÁP 113 5.10 BẢO VỆ CHỐNG TẦN SỐ GIẢM THẤP 114 5.11 BẢO VỆ CHỐNG LUỒNG CÔNG SUẤT NGƯỢC 115 5.12 CÂU HỎI ÔN TẬP .116 CHƯƠNG 6: BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 117 6.1 CÁC HƯ HỎNG VÀ NHỮNG LOẠI BẢO VỆ THƯỜNG DÙNG .117 6.2 BẢO VỆ SO LỆCH DỌC 117 6.3 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN 119 6.4 BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH 120 6.5 BẢO VỆ BẰNG RƠ LE KHÍ (BUCHHOLZ) 121 6.6 BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT CỦA MÁY BIẾN ÁP 122 6.7 BẢO VỆ QUÁ NHIỆT CHO MÁY BIẾN ÁP .123 6.8 LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ MÁY BIẾN ÁP 126 6.9 CÂU HỎI ÔN TẬP .127 CHƯƠNG 7: BẢO VỆ CÁC HỆ THỐNG THANH GÓP 115 7.1 CÁC DẠNG HƯ HỎNG .115 7.1.1 Những trường hợp không cần đặt bảo vệ riêng 115 7.1.2 Những trường hợp cần đặt bảo vệ riêng cho góp 116 7.2 CÁC LOẠI SƠ ĐỒ THANH GÓP 116 7.2.1 Sơ đồ hệ thống góp .116 7.2.2 Sơ đồ hai hệ thống góp có máy cắt mạch 117 7.2.3 Sơ đồ góp mạch điện nối với hệ thống góp qua hai máy cắt điện 119 7.3 BẢO VỆ SO LỆCH TỒN PHẦN THANH GĨP .120 7.3.1 Những đặc điểm thực bảo vệ so lệch tồn phần góp 120 7.3.2 Bảo vệ so lệch dịng điện có hãm 122 7.3.3 Bảo vệ so lệch góp dùng rơ le tổng trở cao 124 7.3.4 Bảo vệ góp dùng nguyên lý so sánh pha dòng điện 126 7.4 BẢO VỆ SO LỆCH KHƠNG TỒN PHẦN THANH GÓP 127 viii CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt DANH MỤC HÌNH VẼ Hình vẽ 1-1: Ví dụ tính chọn lọc bảo vệ rơle Hình vẽ 1-2: Cấu trúc tổng quát hệ thống bảo vệ Hình vẽ 1-3: Vì dụ cấu trúc hệ thống bảo vệ Hình vẽ 1-4: Sơ đồ cấu trúc hệ thống bảo vệ có dự phòng để tăng cường độ tin cậy Hình vẽ 1-5: Máy biến dịng cao áp, hạ áp sơ đồ nguyên lý máy biến dòng Hình vẽ 1-6: Sai số BI sơ đồ thay BI dùng bảo vệ Hình vẽ 1-7: Nối tiếp hai máy biến dịng 10 Hình vẽ 1-8: Đường cong từ hố (a) quan hệ dịng điện sơ cấp iS, từ thơng F, .11 Hình vẽ 1-9: Các nối BI rơle theo sơ đồ hình 11 Hình vẽ 1-10: Sơ đồ nồi rơle vào hiệu dòng điện hai pha sơ đồ véc tơ dòng điện thứ cấp qua rơle ngắn mạch pha ba pha 12 Hình vẽ 1-11: Các sơ đồ lọc dịng điện thứ tự khơng: a) sơ đồ ngun lý, b) lọc dùng ba máy biến dòng, c) lọc máy biến dòng dùng cho đường dây khơng, d) lọc máy biến dịng dùng cho đường dây cáp ngầm 13 Hình vẽ 1-12: Các sơ đồ lọc dòng điện thứ tự nghịch LI2: a) Sơ đồ cấu trúc, b) mạch điện, c) Đồ thị véc tơ thành phần thứ tự thuận, d) đồ thị véc tơ thành phần thứ tự nghịch 14 Hình vẽ 1-13: Máy biến điện áp cao áp, hạ áp sơ đồ nguyên lý máy biến điện áp 15 Hình vẽ 1-14: Sơ đồ nối BU theo hình sao: a nối vào điện áp dây, b) nối vào điện áp pha, c) điện áp ba pha dây trung tính HTĐ 16 Hình vẽ 1-15: Sơ đồ nối BU theo hình V/V 16 Hình vẽ 1-16: Các sơ đồ lọc thứ tự không, a) cuộn tam giác hở, b) lọc điện áp thứ tự khơng trung tính máy phát điện 17 Hình vẽ 1-17: Sơ đồ nguyên lý lọc điện áp thứ tự nghịch 18 Hình vẽ 1-18: Sơ đồ dùng rơle dịng điện có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn làm việc với dịng điện thao tác chiều 19 Hình vẽ 1-19: Sơ đồ bảo vệ dòng điện dùng nguồn thao tác xoay chiều theo phương pháp khử nối tắt cuộn cắt máy cắt 20 Hình vẽ 1-20: Sơ đồ bảo vệ dịng điện nối vào dòng điện thao tác xoay chiều qua biến dịng bão hồ trung gian 20 Hình vẽ 1-21: Sơ đồ cung cấp liên hợp 21 Hình vẽ 1-22: Sơ đồ nguồn cung cấp tụ nạp sẵn 21 Hình vẽ 1-23: Liên hệ thiết bị làm việc với kênh truyền tín hiệu 22 Hình vẽ 1-24: Nguyên lý so sánh biên độ hai đại lượng đầu vào 26 Hình vẽ 1-25: Nguyên lý so sánh pha (a) biểu đồ so sánh hai tín hiệu đầu vào hình sin lệch pha (b) 27 Hình vẽ 2-1: So sánh rơle số rơle thông thường 30 ix CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hình vẽ 2-2: Phân loại rơle theo đại lượng đầu vào .31 Hình vẽ 2-3: Các loại sơ đồ hệ thống bảo vệ rơle 32 Hình vẽ 2-4: Một số loại rơle điện từ: a) Rơle điện từ có phần động đóng mở, b) Có phần động quay, c) phần chuyển động tịnh tiến 35 Hình vẽ 2-5: Quan hệ trị số tức thời mô men quay Mt thành phần với thời gian rơle dòng điện điện từ 36 Hình vẽ 2-6: Vịng ngắn mạch rơle đồ thị véc tơ 36 Hình vẽ 2-7: Rơle dịng điện: a) có vòng cảm ứng ngắn mạch, b) đồ thị véc tơ 38 Hình vẽ 2-8: Rơ le thời gian 40 Hình vẽ 2-9: Các sơ đồ nối rơ le trung gian: a)Sơ đồ nối rơle RG song song, b) nối tiếp, c) song song có tự giữ cuộn dây nối tiếp .41 Hình vẽ 2-10: Sơ đồ nối dây rơle tín hiệu, a) nối tiếp, b) song song .41 Hình vẽ 2-11: Rơle dịng điện chỉnh lưu: a) Sơ đồ nguyên lý, b) dòng điện chỉnh lưu [I] 42 Hình vẽ 2-12: Các sơ đồ san dòng điện chỉnh lưu, 43 Hình vẽ 2-13: Sơ đồ so sánh dòng điện Iđ với đại lượng chuẩn Ich 44 Hình vẽ 2-14: Sơ đồ khối rơ le số 45 Hình vẽ 2-15: Sơ đồ tự kiểm tra khối chức rơle số .46 Hình vẽ 3-1: Thí dụ cách tính dịng điện khởi động bảo vệ dịng điện cực đại a) Sơ đồ nguyên lý, b) Chọn dòng điện khởi động .48 Hình vẽ 3-2: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh, a) Sơ đồ nguyên lý, b) Cách chọn dòng điện khởi động 49 Hình vẽ 3-3: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dòng điện cực đại có phận kiểm tra điện áp 50 Hình vẽ 3-4: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dòng ba cấp 51 Hình vẽ 3-5: Tính dịng điện thời gian tác động bảo vệ dòng ba cấp 52 Hình vẽ 3-6: Bảo vệ q dịng điện có hướng a) Mạch vịng, b) Đường dây song song, c) Đường dây có hai nguồn cung cấp, 53 Hình vẽ 3-7: Bảo vệ q dịng điện có hướng: a) Sơ đồ ngun lý bảo vệ q dịng, b) Đặc tính pha phận định hướng công suất 54 Hình vẽ 3-8: Phối hợp thời gian tác động bảo vệ q dịng điện có hướng với góp có nhiều mạch đường dây 55 Hình vẽ 3-9: Các cấu hình lưới điện phức tạp bảo vệ q dịng có hướng khơng đảm bảo tính chọn lọc: a) Mạng vịng có nhiều nguồn cung cấp b) Mạng vịng có nguồn cung cấp có liện hệ ngang khơng có nguồn (Đường dây BD) 57 Hình vẽ 3-10: Nguyên lý đo tổng trở, a) Sơ đồ lưới điện; b) Vùng biến thiên tổng trở phụ tải; c)Tổng trở đo điều kiện cố; d) Đặc tính khởi động phận khoảng cách 58 Hình vẽ 3-11: Các đặc tuyến tổng trở khởi động thường gặp: a) Tổng trở khơng hướng (ZKđ=const); b) Tổng trở có hướng (vòng tròn qua gốc toạ độ); c) Vòng tròn lệch tâm; d) Hình thấu kính, e,g) Hình đa giác; h) 7SA513 59 x CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CHƯƠNG 7: BẢO VỆ CÁC HỆ THỐNG THANH GÓP 7.1 CÁC DẠNG HƯ HỎNG Trên góp nhà máy điện trạm biến áp xảy ngắn mạch pha ngắn mạch pha chạm đất Trong hệ thống đại khả phát sinh hư hỏng góp nhiều so với đường dây Tuy nhiên việc loại trừ cố góp thực khơng tốt hậu tồn hệ thống điện tai hại Bởi cần phải thực bảo vệ rơ le bảo đảm cắt nhanh có chọn lọc ngắn mạch pha ngắn mạch pha góp Trong mạng U  35kV sơ đồ bảo vệ thực cho hai pha Khi chạm đất pha mạng này, thiết bị kiểm tra cách điện tác động báo tín hiệu Để bảo vệ góp dùng bảo vệ phần tử nối vào góp bảo vệ dịng điện cực đại, bảo vệ khoảng cách đường dây bảo vệ riêng biệt 7.1.1 Những trường hợp không cần đặt bảo vệ riêng Để bảo vệ đường dây AB đầu A thường đặt bảo vệ dòng điện có nhiều cấp thời gian (Hình vẽ 7-1-a) Khi ngắn mạch góp B, bảo vệ dịng điện cực đại tác động cắt nguồn với thời gian tII Thời gian cho phép ngắn mạch cuối đường dây với khả phát sinh nhiều so với khả ngắn mạch góp, bảo vệ làm việc với thời gian Đối với góp khơng phân đoạn nhà máy điện công suất bé cung cấp điện chủ yếu cho phụ tải cấp điện áp máy phát điện (Hình vẽ 7-1-b) góp phía thứ cấp khơng phân đoạn trạm biến áp (Hình vẽ 7-1-c) khơng cần đặt bảo vệ góp riêng mà dùng bảo vệ chống ngắn mạch máy phát điện máy biến áp để bảo vệ cho góp TG A TG B ~ (a) TG A ~ TG B ~ ~ (b) (c) Hình vẽ 7-1: Thí dụ sơ đồ nối điện không cần đặt bảo vệ góp riêng 115 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 7.1.2 Những trường hợp cần đặt bảo vệ riêng cho góp Đặt bảo vệ riêng cho góp nhằm mục đích sau đây: Đảm bảo yêu cầu tác động nhanh để giữ vững tính ổn định hệ thống Đảm bảo cắt có chọn lọc ngắn mạch góp có phân đoạn (Hình vẽ 7-2-a) hai phân đoạn làm việc máy cắt phân đoạn đóng, hệ thống hai góp làm việc song song với máy cắt nối đóng (Hình vẽ 7-2-b) Để bảo vệ góp dùng bảo vệ dịng điện cực đại, bảo vệ dịng điện có hướng, bảo vệ khoảng cách thơng dụng bảo vệ so lệch bảo vệ bảo đảm cắt nhanh có chọn lọc cố sơ đồ nối điện ~ (a) (b) ~ Hình vẽ 7-2: Thí dụ sơ đồ nối điện cần bảo vệ riêng cho góp 7.2 CÁC LOẠI SƠ ĐỒ THANH GĨP Trong nhà máy điện, trạm biến áp trạm phân phối tuỳ thuộc vào vai trị, vị trí hệ thống điện sử dụng loại sơ đồ góp sau: 7.2.1 Sơ đồ hệ thống góp Các loại sơ đồ góp a Sơ đồ hệ thống góp b Sơ đồ hệ thống góp có phân đoạn dao cách ly c Sơ đồ hệ thống góp có phân đoạn hai dao cách ly d Sơ đồ hệ thống góp có phân đoạn máy cắt điện e Sơ đồ hệ thống góp có góp vịng 116 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt D D D D D CLPđ Pđ1 D D Pđ2 CLPđ1 Pđ1 Pđ2 CLPđ2 N (a) N N N (b) D N D D D D N (c) D CLV MCV MCPđ Pđ1 Pđ2 CLV2 CLV1 Pđ1 Pđ2 MCPđ N (d) (e) N TGV N N Hình vẽ 7-3: Các loại sơ đồ hệ thống góp 7.2.2 Sơ đồ hai hệ thống góp có máy cắt mạch Các sơ đồ hệ thống hai góp cho hình đây: D1 D2 D3 (a) MCn TG1 TG2 N1 N2 117 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt D1 D2 D3 D4 (b) MCn2 MCn TG1 MCPđ TG2 Pđ1 Pđ2 N1 N2 a) Sơ đồ hai hệ thống góp b) Sơ đồ hai hệ thống góp có phân đoạn góp làm việc D D D D TG V MC MCn TG2 (c) TG1 N N c)Sơ đồ hai hệ thống góp có góp vịng D1 D2 D3 TG CL MC TG (d) TG N1 N2 118 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt d) Sơ đồ hai hệ thống góp có góp vịng để tiết kiệm MCV dùng MCN vừa làm nhiệm vụ liên lạc TG1 với TG2 vừa làm nhiệm vụ MCV phải sử dụng thêm DCLV Hình vẽ 7-4: Sơ đồ hai hệ thống góp có máy cắt mạch 7.2.3 Sơ đồ góp mạch điện nối với hệ thống góp qua hai máy cắt điện Sơ đồ hai hệ thống góp có hai máy cắt mạch TG2 TG1 Hình vẽ 7-5: Sơ đồ hai góp mạch nối với hai hệ thống góp qua hai máy cắt điện Sơ đồ hai hệ thống góp có ba máy cắt hai mạch TG2 TG1 Hình vẽ 7-6: Sơ đồ hai hệ thống góp có ba máy cắt hai mạch 119 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Sơ đồ hai hệ thống góp có bốn máy cắt ba mạch TG2 TG1 Hình vẽ 7-7: Sơ đồ hai hệ thống góp có bốn máy cắt ba mạch Sơ đồ đa giác N2 D2 D1 N1 Hình vẽ 7-8: Sơ đồ bố trí hệ thống góp theo hình đa giác 7.3 BẢO VỆ SO LỆCH TỒN PHẦN THANH GĨP 7.3.1 Những đặc điểm thực bảo vệ so lệch tồn phần góp Khi thực bảo vệ so lệch cho góp đơn (hình 6-9) góp có phân đoạn với phần tử phân bố lên hai phân đoạn (hình 6-10) cần phải ý đặc điểm sau đây: Cần đặt biến dòng điện tất phần tử nối vào góp 120 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các biến dòng điện nguyên tắc nên chọn có dịng điện định mức chọn theo dịng điện làm việc cực đại Ilv max phần tử mang cơng suất lớn Khi dùng biến dịng điện có hệ số biến khác phải cân sức điện động chúng tạo biến dịng bão hồ trung gian Bảo vệ tác động cắt phần tử nối với nguồn, phần tử khơng nối với nguồn khơng cắt để giảm nhẹ việc đóng trở lại nguồn điện Trong sơ đồ bảo vệ thường dùng rơ le có biến dịng bão hồ trung gian để làm giảm ảnh hưởng giá trị q độ dịng điện khơng cân RI Qua RG cắt tất phần tử nối với nguồn Hình vẽ 7-9: Bảo vệ so lệch tồn phần góp đơn Nối đất thực điểm chung (trên bảng bảo vệ) Để giảm số lượng cáp mạch thứ cấp giảm phụ tải biến dòng điện, mạch thứ cấp biến dòng điện thường nối với trạm phân phối Đi cắt PĐI PĐ I RI + RI PĐ II Đi cắt MCPĐ Đi cắt PĐII RI Hình vẽ 7-10: Bảo vệ so lệch tồn phần góp có phân đoạn với phần tử phân bố lên hai phân đoạn Trong sơ đồ bảo vệ góp có phân đoạn (hoặc hệ thống hai góp) phần tử phân bố cố định lên phân đoạn (hoặc góp) dùng rơ le dịng điện: 3RI làm nhiệm vụ phân biệt ngắn mạch làm nhiệm vụ khởi động 1RI 2RI; 1RI 2RI làm nhiệm vụ chọn lọc phân đoạn (hoặc góp) bị hư hỏng 121 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 7.3.2 Bảo vệ so lệch dịng điện có hãm Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm dùng cho hệ thống góp đơn Hình vẽ 7-11 MC1 MC BI1 IT1 BI2 IS1 N IS2 MCn IT2 ITn BIn ISn  I BIG BIG BIG   IH  + ILV R CL CL CL RL   I LV  Đi cắt MC1, MC2 Mạch làm việc Mạch hãm Hình vẽ 7-11: Sơ đồ nguyên lý so lệch dịng điện có hãm để bảo vệ góp đơn Dịng điện làm việc ILV tổng véc tơ dòng điện thứ cấp tất phần tử nối vào góp n I lv   I Ti  I T1  I T   I Tn (7-1) i 1 Dòng điện hãm IH tỉ lệ với tổng đại số dòng điện thứ cấp tất phần tử nối vào góp n  I h  k h  I Ti  k h I T1  I T   ITn  (7-2) i 1 hệ số hãm k h  Ilv Ih Hệ số hãm điều chỉnh (bằng cách thay đổi trị số điện trở R Hình vẽ 7-11) Để đảm bảo hiệu ứng hãm tin cậy có ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ (điểm N), mức độ bão hoà máy biến dịng khơng giống phải điều chỉnh IH > ILV Thông thường chọn kH từ 0,5 đến 0,9 Hình vẽ 7-12 122 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Ilv Ilv=Ih kh=0,8 kh=0,6 kh=0,5 IH Hình vẽ 7-12:Đặc tính bảo vệ góp dùng dòng điện hãm Trường hợp sơ đồ hệ thống góp có phân đoạn (Hình vẽ 7-13) phân đoạn bảo vệ riêng máy cắt phân đoạn MCPĐ coi thuộc hai phân đoạn PĐ1 BIPĐ1 1MC MCPĐ 2MC BI1 PĐ2 3MC BI2 4MC BI3 BI4 ΔIPĐ2 ΔIPĐ1 Cắt MCPĐ 1MC, 2MC BIPĐ2 Cắt MCPĐ 3MC, 4MC Hình vẽ 7-13: Sơ đồ bảo vệ hệ thống góp có phân đoạn Đối với sơ đồ góp phức tạp sơ đồ hai hệ thống góp, hệ thống góp có góp vịng, sơ đồ 1,5 máy cắt, sơ đồ đa giác sơ đồ bảo vệ góp cần bố trí cho tự động thích ứng với thay đổi cấu hình phần tử phía sơ cấp tín hiệu cắt gửi cắt phần tử liên hệ trực tiếp với góp hư hỏng, máy cắt phần tử khác làm việc bình thường Để đảm bảo yêu cầu này, thường sử dụng phương pháp tổ hợp lơ gíc tiếp điểm phụ phản ánh vị trí phần tử (qua dao cách ly) hệ thống góp Sơ đồ nguyên lý bảo vệ hệ thống hai góp liên hệ với qua rơ le phản ánh vị trí dao cách ly nối góp hình 6-14 Thực tế việc chuyển đổi mạch thứ cấp máy biến dòng khơng để hở mạch dịng điện Trong bảo vệ đại, vị trí phần tử phản ánh qua hệ thống tín hiệu điện tử vị trí phần tử ghi nhớ trường hợp nguồn điện thao 123 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt tác Ngồi bảo vệ cịn cảnh báo có hư hỏng mạch thứ cấp (đứt dây, chập mạch) cuộn dây biến dịng sai cực tính chuyển đổi TGI + TGII + CLI CLI CLII CLII - GI HI GII - CLII - CLI 2MC CLI CLII - LVI Cắt TGI ÄI TGI ILVI CLI CLII CLII LVI HI IHI GII CLI IHII GI 1MC  I ÄI TGI ILVI HII BII HII BIII Cắt TGII  I LVII LVII Hình vẽ 7-14: Sơ đồ bảo vệ so lệch có hãm hệ thống hai góp 7.3.3 Bảo vệ so lệch góp dùng rơ le tổng trở cao Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch góp dùng rơ le tổng trở cao Hình vẽ 7-15 N1 TG MC1 BI1 BI2 N2 Rơ le tổng trở cao MC2 R RL Cắt Hình vẽ 7-15: Bảo vệ góp rơ le tổng trở cao 124 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Để đơn giản xét trường hợp góp có hai phần tử, máy biến dịng có thơng số hồn tồn Dùng sơ đồ thay hình à ta có mạch đẳng trị hình 616 Nếu máy biến dịng có thơng số hồn tồn giống thì: - R1 = R2 (R điện trở cuộn dây máy biến dòng dây nối sơ đồ bảo vệ) - X1 = X2 (X1, X2 điện kháng mạch từ hố) Ở chế độ ngắn mạch ngồi, máy biến dịng khơng bị bão hồ X có giá trị lớn (hình 6-16), dịng điện mạch từ hố bỏ qua Vì dịng điện sơ cấp vào nút cân nên phía thứ cấp dịng điện “Tuần hồn hay so lệch” không chạy qua rơ le, rơ le không tác động MC2 MC1 IT1 R1 IT1 IT2 UR U1 BI1 R2 R X1 IS1 X2 U2 D1 BI2 BI1 U1≈0 (a) R1 R2 IT2 UR R X2 U2 IS2 IS2 UR≈0 N2 D2 BI2 X1≈0 IS1 UR≈0 N2 MC2 MC1 D1 (b) D2 Hình vẽ 7-16: Sơ đồ mạng điện đẳng trị dùng rơ le so lệch ttổng trở cao ngắn mạch ngồi a) Chế độ bình thường ngắn mạch ngồi BI khơng bị bão hồ b) Khi ngắn mạchngồi máy biến dịng phần tử cố bị bão hoà hoàn toàn Trường hợp xấu máy biến dịng đặt phần tử có cố bị bão hồ hồn tồn, xem X1 = (hình 6-16,b) Mạch thứ cấp BI1 coi bị nối tắt phụ tải phía thứ cấp BI2 hai điện trở ghép song song nhau, điện trở cao mạch rơ le R điện trở R1 cuộn dây máy biến dòng bị bão hoà cộng với dây nối từ máy biến dòng đến rơ le Điện trở mạch rơ le R chọn cho điện áp giáng R1 (cũng điện áp đặt rơ le UR) không vượt điện áp khởi động rơ le Điện áp đặt rơ le bằng: UR = ITN.max R1 Trong ITN.max – Dịng điện ngắn mạch ngồi lớn phía thứ cấp máy biến dịng Để cho bảo vệ không tác động nhầm máy biến dịng bị bão hồ, thường chọn: UKđ  2,5ITN.max.(RBI + 2Rdd) Trong RBI điện trở cuộn dây máy biến dòng 125 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Rdd điện trở dây dẫn nối từ máy biến dòng xa đến rơ le Muốn tăng độ nhạy bảo vệ cần chọn máy biến dịng có điện trở cuộn dây RBI bé phải giảm đến mức thấp điện trở dây nối Khi có ngắn mạch góp, tất dịng điện phía sơ cấp chạy vào góp, phía thứ cấp tất dịng điện chạy qua rơ le Để bảo vệ chống điện áp cho rơ le mắc song song với rơ le điện trở phi tuyến 7.3.4 Bảo vệ góp dùng ngun lý so sánh pha dịng điện Sơ đồ ngun lý so sánh pha dịng điện hình 6-17 N1  I S1 TG   I T1 I ~ R1  I  I  T2 I ~ S2 & R2 tC Cắt  I  I S3 N2 D1 D2 T3 ~  I R3 D3 Hình 6-17 Sơ đồ ngun lý so sánh pha dịng điện để bảo vệ góp - Khi có ngắn mạch góp tai điểm N1 dịng điện sơ cấp thứ cấp BI tất phần tử có pha giống (hình 6-18,a), thời gian trùng hợp tín hiệu tC cho nửa chu kỳ (dương âm) lớn (đối với dịng điện có fđm = 50Hz thời gian tCmax = 10ms) đủ cho bảo vệ tác động (tC  tđ) - Khi ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ (điểm N2), dịng điện chạy qua máy biến dịng phần tử bị cố có pha ngược với pha dòng điện máy biến dịng khác, thời gian trùng hợp tín hiệu cực tính 0, bảo vệ khơng làm việc (hình 6-18,b) iT1 iT1 iT2 iT2 iT3 iT3 t (a) t (b) iR1 iR1 iR2 iR2 iR3 iR3 Tín hiệu cắt CuuDuongThanCong.com Hình 6-18 Pha dịng điện ngắn mạch vùng bảo vệ (a); ngắn mạch vùng bảo vệ (b) góp tC t Tín hiệu cắt 126 t tC=0 https://fb.com/tailieudientucntt 7.4 BẢO VỆ SO LỆCH KHÔNG TỒN PHẦN THANH GĨP Sơ đồ bảo vệ so lệch khơng hồn tồn thường dùng để bảo vệ góp điện áp máy phát điện có nhiều phần tử nối vào góp (hình 6-19) Các biến dịng điện đặt phần tử nối góp với nguồn (các mạch máy phát điện, máy biến áp, máy cắt phân đoạn, máy cắt nối) Bảo vệ so lệch khơng hồn tồn thực chất bảo vệ dịng điện cực đại có nhiều cấp thời gian (thường hai cấp) 6.4.1 Cấp thứ bảo vệ Đi cắt 2MC + 13CN N 4BI RI 1MC RT Th 11 PĐII IN+KPt(IPt+IPit ) BTD 6BI  10 RG Th 12 Đi cắt 2MC 1MC PĐI 2MC 3MC 5BI RI KP(IPt+IPit) Hình 6-19 Sơ đồ nguyên lý pha bảo vệ so lệch khơnghồn tồn góp điện áp máy phát điện Bảo vệ dịng điện cắt nhanh gồm rơ le 7RI, 11TH, 10RG cấp chủ đạo để bảo vệ chống ngắn mạch góp đoạn nối phần tử với góp Cấp tác động cắt, máy cắt 1MC nối với hệ thống máy cắt phân đoạn 2MC Máy cắt 3MC đầu cực máy phát điện cắt hay khơng tuỳ thuộc vào vị trí nối 13CN Nếu nối 13NC mở, sau máy cắt 1MC 2MC cắt, ngắn mạch tự giải trừ máy cắt 3MC giữ cung cấp điện cho phụ tải điện áp máy phát điện Nếu ngắn mạch tồn lâu dài cấp thứ hai bảo vệ cắt máy cắt 3MC Dòng điện khởi động bảo vệ cấp thứ nhất: IIKđ = kat [I(3)N ng.max + kPt ( IPt + IPtt )] , đó: I(3)N ng.max - dòng điện ngắn mạch pha lớn ngắn mạch sau kháng điện đường dây sau máy biến áp tự dùng ( phần tử khơng đặt biến dịng điện cung cấp cho bảo vệ ) IPt - dòng điện phụ tải đường dây nối với phân đoạn bảo vệ mà không bị bảo vệ bọc lấy, tất phân đoạn góp điện áp máy phát điện làm việc IPtt - tổng dòng điện phụ tải thêm vào phân đoạn góp điện áp máy phát điện nghỉ bị cắt ra; kat - hệ số an toàn lấy 1,2; 127 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt kPt - hệ số phụ tải tính đến khả tăng dòng điện phụ tải ngắn mạch sau kháng điện đường dây làm cho điện áp góp giảm xuống Thường lấy kPt = 1,2  1,3 6.4.2 Cấp thứ hai bảo vệ Đây bảo vệ dòng điện cực đại gồm rơ le 8RI, 9RI, 12TH, 10RG làm nhiệm vụ dự trữ chống ngắn mạch phần tử nối với góp mà khơng bị bảo vệ bọc lấy bảo vệ phần tử khơng tác động Dòng điện khởi động cấp chọn theo dòng điện phụ tải cực đại phần tử nối vào góp mà khơng bị bảo vệ bọc lấy Để xác định dòng điện phụ tải cần ý đến trường hợp sau: a- Khi phân đoạn góp nghỉ, bảo vệ phải trở sau cắt ngắn mạch sau kháng điện đường dây loại trừ: IIIKđ = kat k Pt ( IPt + IPtt ), kv kv - hệ số trở lấy 0,85 b- Bảo vệ không tác động thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ chuyển phụ tải từ phân đoạn bị cắt sang phân đoạn bảo vệ: IIIKđ = kat ( IPt + kmm IPtt ), kmm - hệ số tự mở máy lấy 2,5  Để bảo vệ làm việc cách chắn có ngắn mạch cần kiểm tra độ nhạy cấp: - Độ nhạy cấp thứ ( cấp cắt nhanh ) xác định theo dòng điện ngắn mạch nhỏ ngắn mạch ba pha trực tiếp góp Yêu cầu kIn  1,5 - Độ nhạy cấp thứ hai xác định theo dòng điện ngắn mạch nhỏ ngắn mạch sau kháng điện đường dây cuối đường dây nối trực tiếp vào góp bảo vệ kIIn  1,2 7.4.1.1 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG VI 1- Nêu dạng hư hỏng góp, loại bảo vệ đặt cho góp? Nêu góp cần phải đặt bảo vệ riêng cho góp? 2- Nêu đặc điểm thực bảo vệ so lệch tồn phần góp? 3- Trình bày nguyên lý làm việc bảo vệ so lệch dịng điện có hãm để bảo vệ cho góp 4- Trình bày ngun lý làm việc bảo vệ so lệch góp dùng rơ le tổng trở cao 5- Hãy nêu nguyên lý làm việc bảo vệ so sánh pha dòng điện để bảo vệ cho góp? 6- Trình bày bảo vệ so lệch khơng hồn tồn góp? 128 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 129 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... vẽ Hình vẽ 1-1 1 Để lọc dịng điện thứ tự khơng cộng trực tiếp dòng điện thứ cấp ba pha ( Hình vẽ 1-1 1- b) cộng từ thơng ba pha dịng điện xoay chiều (Hình vẽ 1-1 1-c,d) 3 o Hình vẽ 1-1 1: Các sơ... điện từ có phần động đóng mở (Hình vẽ 2-4 - a) Rơle điện từ có phần động quay (Hình vẽ 2-4 -b) Rơle điện từ có phần động chuyển động tịnh tiến (Hình vẽ 2-4 -c ) Mỗi loại có lõi sắt có quấn cuộn dây... vẽ 2-6 : Vòng ngắn mạch rơle đồ thị véc tơ 36 Hình vẽ 2-7 : Rơle dịng điện: a) có vịng cảm ứng ngắn mạch, b) đồ thị véc tơ 38 Hình vẽ 2-8 : Rơ le thời gian 40 Hình vẽ 2-9 :