III. Bảo vệ khoảng cõch
b/ ĐẶC TÍNH KHOẢNG CÂCH-THỜI GIAN
Nếu thanh cõi ở cuối đường dđy được bảo vệ căng cú nhiều đường dđy nối văo thỡ số lần cắt khụng chọn lọc trước tựđộng đúng lặp lại của cõc mõy cắt căng lớn, chẳng hạn mõy cắt C2 sẽ cắt khụng chọn lọc khi sự cố xuất hiện trớn cõc đường dđy DE, DF, DG vă gần thanh cõi D (N4, N5 N6). Mặt khõc khi ngắn mạch xuất hiện trớn một đường dđy bất kỳ vă gần thanh cõi thỡ cõc mõy cắt ởđầu đối diện với thanh cõi đú của cõc đường dđy cũn lại cũng sẽ cắt khụng chọn lọc, vớ dụ khi ngắn mạch xuất hiện tại N3 trớn đường dđy CD gần thanh cõi D, thỡ cõc mõy cắt E1, F1 vă G1đối diện với thanh cõi D cũng sẽ bị cắt khụng chọn lọc.
Phđn tớch sự hoạt động của sơđồ:
Khi đường dđy cú nguồn cung cấp từ hai phớa bị sự cố, hai mõy cắt ở hai đầu đường dđy sẽ cắt ra. Nếu cõc mõy cắt năy cú trang bị thiết bị tựđộng đúng lặp lại một lần, thụng thường chỳng sẽ lần lượt được đúng lại theo sự phối hợp như sau:
Mõy cắt ở đầu thứ nhất của đường dđy được đúng lặp lại trước theo điều kiện điện õp đường dđy khụng tồn tại: U = 0 L
Mõy cắt ởđầu cũn lại của đường dđy được đúng lặp lại sau theo điều kiện tồn tại điện õp đường dđy UL = 1, nhưng phải thớm một trong hai điều kiện sau:
Điện õp đường dđy đồng bộ với điện õp thanh cõi: S = 1. Điện õp thanh cõi khụng tồn tại: U = 0. B
Theo điều kiện phối hợp tõc động của cõc mạch tựđộng đúng lặp lại nớu trớn, thỡ mõy cắt được đúng lại theo điều kiện UL = 0, sẽ cú số lần đúng cắt nhiều hơn. Để cđn bằng số lần đúng cắt mõy cắt sau một thời gian vận hănh được định trước, điều kiện tõc động của thiết bị tựđộng đúng lặp lại ở hai đầu đường dđy được đổi ngược lại. Thao tõc năy được thực hiện bởi khõ chuyển mạch K4 vă K5 (hỡnh 4.37a) vă thực ra đối với rơ le số nú lă một mạch lật bằng vi mạch. Cũn khõ K3 chỉ sử dụng đối với lưới điện cú nguồn cung cấp từ một phớa.
Sự phối hợp trớn khi õp dụng trong cõc sơđồ bảo vệ rơ le bỡnh thường hoặc trong sơ đồ tăng tốc độ bảo vệ rơ le sau khi tựđộng đúng lặp lại thỡ khụng cú vấn đề gỡ, bởi vỡ khi cú sự cố xuất hiện trớn một đường dđy thỡ chỉ cú hai mõy cắt ở hai đầu đường dđy sự cố bị cắt ra. Tuy nhiớn đối với sơđồ bảo vệ khoảng cõch cú vựng 1 mở rộng, như phần trớn đờ nớu cú những vị trớ ngắn mạch cú thể cú ba hoặc nhiều mõy cắt cựng cắt. Vỡ vậy vấn đềởđđy lă sự phối hợp của việc thực hiện đúng lặp lại ba mõy cắt trở lớn, nhưng mỗi mõy cắt chỉ cú thể đúng lặp lại theo một trong hai điều kiện nớu trớn vă về nguyớn tắc thỡ hai mõy cắt của một đường dđy cũng phải được phối hợp như trớn. Một vấn đề cũng cần lưu ý lă khi cần thiết, mõy cắt ở một đầu đường dđy cú thể cho phĩp tựđộng đúng lặp lại theo cả hai điều kiện nớu trớn lă UL = 0 hoặc UL = 1 (khõ K4 vă K5 cựng kớn mạch) nhưng mõy cắt đầu ngược lại chỉ được thực hiện tựđộng đúng lặp lại theo điều kiện UL = 1 (khõ K4 phải hở mạch).
Để cú cơ sở lựa chọn sự phối hợp của việc đúng lặp của nhiều mõy cắt (trớn 2 mõy cắt), dưới đđy ta sẽ phđn tớch sự hoạt động của sơđồ theo phương thức căi đặt điều kiện tõc động của sơđồ tựđộng đúng lặp lại cõc mõy cắt của lưới điện trớn hỡnh (4.37b) như sau:
Phương thức thứ nhất: cõc mạch ARC của cõc mõy cắt được căi đặt giống nhau theo thanh cõi.
Phương thức thứ hai: cõc mạch ARC của cõc mõy cắt được căi đặt giống nhau theo chiều đường dđy.
Phương thức thứ nhất: A B C D G F E a/ A B b/ C D G F E
Hỡnh 4.38: Căi đặt phương thức hoạt động của mạch ARC theo thanh cõi
Theo phương thức năy cõc mõy cắt cựng đấu nối văo một thanh cõi cú điều kiện tõc động của sơđồ tựđộng đúng lặp lại được chọn giống nhau. Khi thanh cõi thứ nhất cú cõc mõy cắt được tựđộng đúng lặp lại khi UL = 0 thỡ cõc mõy cắt của thanh cõi tiếp theo sẽđược tựđộng đúng lặp lại khi UL= 1 (kỉm theo S = 1 hoặc UB = 0). Phương thức phối hợp năy hợp năy được trỡnh băy trớn hỡnh (4.38a) vă sau thời gian vận hănh theo định kỳ, cõc mõy cắt cú thể thay đổi phương thức vận hănh ngược lại như trớn hỡnh (4.38b).
Dưới đđy ta xĩt sự hoạt động của sơđồ bảo vệ khoảng cõch cú vựng 1 mở rộng ở những vị trớ ngắn mạch điển hỡnh lă N1 vă N2ở 2 đầu của đường dđy BC theo phương thức căi đặt như trớn hỡnh (4.38a). Sau đú ta sẽ thớm sự hoạt động của sơđồ tại điểm ngắn mạch N3 gần thanh cõi D (thanh cõi cú nhiều xuất tuyến) theo cả hai phương thức hoạt động ARC như trớn hỡnh (4.38a) vă (4.38b).
Ngắn mạch tại N1:
Giả thiết N n1 ằm trong phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại A2 vă khụng nằm trong phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại mõy cắt D1. Khi đú sẽ cú ba mõy cắt cựng cắt ngắn mạch do vựng 1 mở rộng tõc động lă A , B vă C . Sau 2 2 1 đú cõc mõy cắt A vă C2 1 cú điều kiện đúng lại lă UL = 0 sẽđúng lại trước.
Nếu sự cố cũn tồn tại thỡ mõy cắt C s1 ẽ cắt ra lại bằng vựng 2 với thời gian trễ t2, cũn mõy cắt A s2 ẽ khụng cắt ra bởi vỡ mõy cắt B2 chưa đúng lại nớn khụng cú dũng sự cố chạy qua mõy cắt năy. Mõy cắt B2 trong trường hợp năy cũng khụng đúng lại được do khụng thoả mờn điều kiện đúng lại (khụng cú tớn hiệu điện õp đường dđy).
Nếu sự cố lă thõng qua, mõy cắt A vă C2 1 sẽđúng lại thănh cụng, lỳc năy tại mõy cắt B 2đờ cú tớn hiệu UL = 1 vă nú sẽđúng lại thănh cụng theo điều kiện kiểm tra đồng bộ (S =1).
Nếu N1 nằm trong phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại mõy cắt D1 (do đường dđy CD qũ dăi so với đường dđy BC), trong trường hợp năy cú bốn mõy cắt cựng cắt lă A2, B2, C1 vă D1. Sau đú chỉ cú mõy cắt A2 vă C1đúng lại theo điều kiện UL = 0, nhưng cả hai đường dđy BC vă CD vẫn khụng cú điện do hai mõy cắt B2, D1đang hở mạch vă hai mõy cắt năy cũng khụng đúng lại được do điều kiện đúng lại của nú lă UL = 1 khụng thoả mờn. Kết quả lă thanh cõi C bị mất điện khụng chọn lọc.
Ngắn mạch tại N2:
Giả thiết N2 nằm trong phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại mõy cắt D1. Khi đú sẽ cú cõc mõy cắt cựng cắt ngắn mạch bởi vựng 1 mở rộng lă B2, C1 vă D1 (cú thể mõy cắt A2 cũng cắt). Sau đú chỉ mõy cắt C1 (A2) đúng lại theo điều kiện UL = 0 nhưng đường dđy BC vă DC vẫn khụng cú điện, do đú mõy cắt B2 vă D1 cũng khụng đúng lại được vă thanh cõi C bị mất điện khụng chọn lọc.
Ngắn mạch tại N3:
Trường hợp thứ nhất:
Giả sử phương thức tõc động của cõc mạch ARC được căi đặt như trớn hỡnh 4.38a vă N3 nằm trong phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại E1, F1 vă G1. Lỳc đú cõc mõy cắt C2, D1, E1, F1, D1 cựng cắt bởi vựng 1 mở rộng. Sau đú cõc mõy cắt C2, E1, F1, D1 sẽ cựng đúng lại theo điều kiện UL = 0 nếu như cõc mạch ARC của cõc mõy cắt năy cú cựng thời gian tõc động. Điều năy chỉ cho phĩp khi cõc mõy cắt nớu trớn được đúng lặp lại đủ nhanh để cho cõc nguồn từ thanh cõi E, F vă G cú thể tựđồng bộ với nhau sau khi đúng lại. Nếu thời gian đúng lặp lại của cõc mõy cắt trớn khụng đõp ứng cho cõc nguồn tựđồng bộ thỡ cõc mõy cắt E1, F1, G1 vă kể cả mõy C2 phải cú mạch ARC được căi đặt để cú thể tựđộng đúng lại theo cả hai điều UL = 0 hoặc cú điện õp đường dđy UL = 1 (kỉm theo S = 1 hoặc UB = 0), đồng thời chỳng phải cú thời gian tõc động khõc nhau (điều năy hoăn toăn cho phĩp vỡ mạch ARC của cõc mõy cắt đối diện với cõc mõy cắt năy chỉ tõc động theo điều kiện UL = 1):
Nếu sự cố lă thõng qua thỡ cõc mõy cắt C , E , F vă G2 1 1 1 sẽ cựng lỳc hoặc lần lượt đúng lại thănh cụng vă sau đú mõy cắt D1 cũng sẽđúng lại thănh cụng theo điều kiện kiểm tra tớn hiệu đồng bộ (UL = 1 vă S = 1).
Nếu sự cố lă duy trỡ thỡ C s2 ẽ cắt ra bằng vựng 2 với thời gian trễ lă t2, cũn cõc mõy cắt E1, F , vă G c1 1 ũng sẽ lần lượt đúng lại thănh cụng. Riớng mõy cắt D1 khụng đúng lại được do khụng cú tớn hiệu điện õp đường dđy (do C 2đang hở mạch).
Trong trường hợp N3 khụng nằm trong phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại một trong những mõy cắt E1, F1 vă G1. Giả sử nú nằm ngoăi phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại E1, lỳc đú cõc mõy cắt F1, G1đũi hỏi phải cú khả năng đúng lại theo điều kiện kiểm tra bộ (UL = 1, S = 1) mới cú thểđúng lại được vỡ thanh cõi D trong trường hợp năy vẫn cú điện vă đường dđy của cõc mõy cắt F1 vă G1 vẫn tồn tại tớn hiệu điện õp (điều kiện năy cũng đũi hỏi phải õp dụng cho cả mõy cắt E1 vă C2). Riớng mạch ARC của mõy cắt D1 cú tõc động hay khụng phụ thuộc văo sựđúng lại thănh cụng hay khụng của mõy cắt C2, tức phụ thuộc văo sự cố cú tớnh thõng qua hay duy trỡ.
Trường hợp thứ hai:
Xĩt trường hợp ngắn mạch tại N3 mă phương thức tõc động của cõc mạch ARC được căi đặt như trớn hỡnh 4.38b.
Giả sử N3 nằm trong vựng tõc động của của vựng 1 mở rộng tại E1, F1 vă G1 lỳc đú cõc mõy cắt C2, D1, E1, F1, D1 cựng cắt bởi vựng 1 mở rộng Z1E. Sau đú chỉ cú mõy cắt D1 đúng lại. Cũn cõc mõy cắt C2, E1, F1, G1 khụng đúng lại được do khụng cú tớn hiệu điện õp đường dđy (UL = 0). Thanh cõi D sẽ mất điện khụng chọn lọc.
Giả sử N3 nằm ngoăi phạm vi tõc động của E1 thỡ cõc mõy cắt F1 vă G1 sẽ lần đúng lại thănh cụng theo điều kiện kiểm tra điện õp đồng bộ khi mă thanh cõi E cú nối với nguồn cung cấp. Nếu sự cố lă thõng qua thỡ D1 sẽđúng lại thănh cụng vă mõy cắt C2 cũng sẽđúng lại khi điện õp đường dđy vă điện õp thanh cõi của nú cũn đồng bộ với nhau. Nếu sự cố duy trỡ thỡ mõy cắt D1 sẽ cắt nhanh trở lại vă mõy cắt C2 sẽ khụng đúng lại.
Như vậy theo phương thức căi đặt năy, sẽ tồn tại cõc vị trớ sự cố (gần thanh cõi cú điều kiện đúng lặp lại của mõy cắt lă UL = 0) mă tất cả cõc mõy cắt xung quanh vị trớ sự cố cú điều kiện đúng lặp lại lă UL = 1 bị cắt ra cựng lỳc. Điều năy lăm cho cõc mõy cắt núi trớn sau khi cắt ra sẽ khụng cú mõy cắt năo cú tớn hiệu điện õp đường dđy để thực hiện chu trỡnh tựđộng đúng lặp lại vă cuối cựng cõc đường dđy của cõc mõy cắt núi trớn đều bị mất điện khụng chọn lọc dự cho sự cố cú thể lă sự cố thõng qua.
Phương thức thứ hai:
Theo phương thức năy cõc mõy cắt cựng chiều (chiều tõc động của rơ le bảo vệ) trớn đường dđy cú điều kiện tõc động của sơđồ tựđộng đúng lặp lại được chọn giống nhau. Cụ thể trớn hỡnh 4.39a, cõc mõy cắt được đõnh số 1 sẽ tựđộng đúng lại khi UL = 0. Cõc mõy cắt theo chiều ngược lại được đõnh số 2 cú điều kiện tựđộng đúng lặp lại khi UL = 1. Sau thời gian vận hănh theo định kỳ, cõc mõy cắt cú thể thay đổi phương thức vận hănh ngược lại như trớn hỡnh 4.39b.
Dưới đđy ta xĩt sự hoạt động của sơ đồ bảo vệ khoảng cõch cú vựng 1 mở rộng ở những vị trớ ngắn mạch điển hỡnh lă N vă N1 2ở 2 đầu của đường dđy BC theo phương thức căi đặt như trớn hỡnh 4.39a. Sau đú ta sẽ thớm sự hoạt động của sơđồ tại điểm ngắn mạch N3 gần thanh cõi D (thanh cõi cú nhiều xuất tuyến) theo cả hai phương thức hoạt động ARC như trớn hỡnh 4.39a vă 4.39b. A B C D G F E a/ A B b/ C D G F E
Hỡnh 4.39: Căi đặt phương thức hoạt động của mạch ARC theo chiều đường dđy
Ngắn mạch tại N1:
Giả thiết N1 nằm trong phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại mõy cắt A2 vă khụng nằm trong phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại mõy cắt D1. Khi đú sẽ cú ba mõy cắt cựng cắt ngắn mạch bởi vựng 1 mở rộng lă A2, B2 vă C1. Sau đú mõy cắt C1 sẽđúng lại trước theo điều kiện điện õp đường dđy khụng tồn tại (UL = 0).
Nếu sự cố cũn duy trỡ thỡ mõy cắt C s1 ẽ cắt ra trở lại bởi vựng 2 với thời gian trễ lă t2, đường dđy AB vă BC lỳc đú đều khụng cú điện õp nớn cõc mõy cắt A vă B2 2 khụng khụng thoả mờn điều kiện để tựđộng đúng lặp lại. Điều năy dẫn đến thanh cõi B bị mất điện khụng chọn lọc.
Nếu sự cố lă thõng qua, mõy cắt C1 sẽđúng lại thănh cụng. Sau đú mõy cắt B2 sẽđúng lại được theo điều kiện (UL = 1, U = 0) vă tiB ếp theo mõy cắt A2 cũng sẽđúng lại thănh cụng theo điều kiện (UL = 1, S = 1). Trong trường hợp năy ta thấy nếu khụng căi đặt thớm điều kiện đúng lặp lại (UL = 1, U = 0) cho cõc mõy cB ắt A2 vă B thỡ mõy c2 ắt B2 sẽ khụng tựđộng đúng lại được do điện õp thanh cõi khụng tồn tại nớn khụng cú tớn hiệu đồng bộ vă mõy cắt A2 cũng khụng đúng lại được do điện õp đường dđy khụng tồn tại nớn cũng khụng cú tớn hiệu đồng bộ. Điều năy dẫn đến thanh cõi B bị mất điện khụng chọn lọc.
Ngắn mạch tại N2:
Giả thiết N2 nằm trong phạm vi vựng 1 mở rộng của bảo vệ khoảng cõch tại D1 vă khụng nằm trong phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại A2. Khi đú sẽ cú ba mõy cắt cựng cắt ngắn mạch bởi vựng 1 mở rộng lă B2, C1 vă D1. Sau đú mõy cắt C1 vă D1 sẽ cựng đúng lại theo điều kiện UL = 0 (theo hỡnh 4.38a):
Nếu sự cố cũn duy trỡ, mõy cắt C s1 ẽ cắt với vựng 1, cũn mõy cắt D1 sẽ khụng bị cắt ra do vựng 1 mở rộng đờ bị chuyển về vựng 1 cơ bản. Trong trường hợp năy mõy cắt B2 cũng sẽ khụng đúng lại vỡ điện õp đường dđy khụng tồn tại nớn khụng thoả mờn điều kiện đúng lặp lại.
Nếu sự cố lă thõng qua, C vă D s1 1 ẽđúng lại thănh cụng vă tiếp theo đến mõy cắt B2 cũng sẽđúng lại thănh cụng theo điều kiện (UL = 1, S = 1).
Nếu N4 nằm trong phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại mõy cắt A2 (đường dđy AB qũ dăi so với đường dđy BC), thỡ thanh cõi B cũng sẽ mất điện khụng chọn lọckhi sự cố duy trỡ (tương tự như trường hợp ngắn mạch tại N1).
Ngắn mạch tại N3:
Trường hợp thứ nhất:
Giả sử phương thức tõc động của cõc mạch ARC được căi đặt như trớn hỡnh (4.39a) vă N3 nằm trong phạm vi tõc động của vựng 1 mở rộng tại E1, F1 vă G1. Lỳc đú cõc mõy cắt C2, D1, E1, F1, D1 cựng cắt bởi vựng 1 mở rộng Z1E. Sau đú cõc mõy cắt D1, E1, F1, D1 sẽ cựng đúng lại theo điều kiện mất õp đường dđy (UL = 0) nếu như thời gian chết của mạch