III. Bảo vệ khoảng cõch
b/ LệễÙ I ẹIEễ N ẹEƠ PHAĐN TÍCH
A B C D E
F
G
Hỡnh 4.40: Sơđồ tăng tốc độ bảo vệ theo thứ tự bằng vựng 1 mở rộng
Trớn hỡnh 4.40a trỡnh băy sơđồ lụgic của sơđồ tăng tốc độ bảo vệ theo thứ tự bằng vựng 1 mở rộng của bảo vệ khoảng cõch vă hỡnh 4.40b thể hiện cõc bậc thời gian trễ của mạch tựđộng đúng lặp lại ARC của cõc mõy cắt điện trớn lưới điện khi hệ thống bảo vệ rơ
le hoạt động theo nguyớn tắc năy.
Theo nguyớn tắc tõc động của sơđồ ta thấy mỗi mõy cắt khi cắt khụng chọn lọc (cắt sự cốởđầu của đoạn đường dđy liền kề) đều phải được đúng lại trước mõy cắt cựng chiều ở đường dđy sự cố. Để thực hiện được điều năy mỗi mạch ARC của tất cả cõc mõy cắt phải cú thể tõc động đúng lặp lại theo điều kiện UL = 0. Điều năy đũi hỏi thời gian trễ của mạch ARC của cõc mõy cắt trớn một đường dđy hoặc của cõc mõy cắt cú khả năng cựng cắt khụng chọn lọc được căi đặt khõc nhau để trõnh nguồn từ hai phớa cựng đúng lại một lỳc.
Khi ngắn mạch trớn một đường dđy, chẳng hạn ngắn mạch đường dđy BC. Hai mõy cắt ở hai đầu đường dđy lă B vă C2 1 sẽ cắt ra. Vỡ cả hai mõy cắt đều cú thểđúng lại theo điều kiện UL = 0, nớn mõy cắt cú thời gian trễ của mạch ARC nhỏ hơn sẽđúng lại trước (giả sử
mõy cắt B ). N2 ếu B 2đúng lại thănh cụng (sự cố lă thõng qua) thỡ mõy cắt đầu cũn lại lă C1
cú thời gian trễ của mạch ARC lớn hơn phải cú thớm khả năng tự động đúng lại theo điều kiện kiểm tra đồng bộ (UL = 1, S = 1) mới cú thểđúng lại được để khụi phục lại sự lăm việc của đường dđy BC. Nếu B2đúng lại khụng thănh cụng (sự cố duy trỡ hoặc bõn duy trỡ), sau
đú mõy cắt C v1 ẫn tiếp tục đúng lại theo điều kiện UL = 0. Nếu sự cố lă duy trỡ thỡ C1 đúng lại khụng thănh cụng. Cũn nếu sự cố lă bõn duy trỡ thỡ C1 sẽđúng lại thănh cụng. Tuy nhiớn sựđúng lại thănh cụng của mõy cắt C1 lỳc năy khụng cú ý nghĩa, bởi vỡ mạch ARC của mõy cắt B2 đờ bị khõ. Điều năy cú nghĩa sựđúng lại đường dđy lần thứ hai của mõy cắt C1 chỉ
lăm tăng chi phớ bảo dưỡng mõy cắt.
Nhận xĩt:
Ưu điểm cơ bản của sơđồ năy lă khụng những loại bỏ nhanh cõc sự cố thõng qua mă kể cả cõc sự cố duy trỡ. Tuy nhiớn sơđồ cú một số khuyết điểm lă cõc mõy cắt căng xa nguồn (xĩt theo từng chiều một) cú thời gian đúng lại mõy cắt căng lớn. Điều năy ảnh hưởng
đến tốc độ khụi phục sự cung cấp điện
Đối với lưới điện cú nguồn cung cấp từ một phớa thỡ cõc sự cố thõng qua căng gần nguồn, thời gian khụi phục lại sự mang điện của cõc phần tử căng nhanh.
Đối với lưới điện cú nguồn cung cấp từ hai phớa vấn đề tương đối khõc. Khi sự cố
thõng qua cõc đoạn đường dđy ở giữa thỡ thời gian khụi phục lại sự lăm việc của đoạn
đường dđy tương đối lớn. Nhưng khi sự cố thõng qua ở cõc đoạn căng gần nguồn (kể cả hai phớa) thỡ thời gian khụi phục lại sự mang điện của nú căng chậm. Bởi vỡ đối với cõc đoạn
Khi sự cố thõng qua, cõc mõy cắt cú thời gian trễ lớn được đúng lại theo điều kiện hoă đồng bộ. Khi thời gian trễ căng lớn căng ảnh hưởng đến sựđúng lại của mõy cắt năy vỡ khi đú khả năng mất đồng bộ giữa hai nguồn tăng lớn.
Chi phớ bảo dưỡng của cõc mõy cắt trong sơđồ năy lớn hơn so với sơđồ bảo vệ
khoảng cõch cú vựng 1 mở rộng ở mục (III.5.2). Nguyớn nhđn của nú lă khi sự cố cú tớnh duy trỡ hoặc bõn duy trỡ thỡ đường dđy được đúng lại 2 lần. Nhưng việc đúng lại đường dđy lần thứ hai khụng cú ý nghĩa khụi phục lại sự lăm việc của đường dđy dự sự cố lă bõn duy trỡ. Nguyớn nhđn của hiện tượng năy lă do đường dđy được đúng lại hai lần bằng hai mõy cắt
ở hai đầu đường dđy vă mỗi đầu chỉ cú khả năng đúng lặp lại một lần.
Cú thể õp dụng phương thức căi đặt thời gian trễ vă điều kiện tõc động nớu trớn cho
sơđồ bảo vệ khoảng cõch cú vựng 1 mở rộng. Giải phõp năy sẽ khắc phục được hiện tượng mất điện khụng chọn lọc của một số thanh cõi đối với một số ngắn mạch nhưđờ nớu trong mục (III.5.2). Tuy nhiớn lỳc đú sơđồ bảo vệ khoảng cõch cú vựng 1 mở rộng gặp phải những khuyết điểm tương tự nhưđờ nớu trớn của sơđồ tăng tốc theo tuần tự bằng vựng 1 mở rộng, ngoăi ra nú cũn kĩm hơn sơđồ tăng tốc theo tuần tự bằng vựng 1 mở rộng lă khụng loại bỏ nhanh được cõc sự cố duy trỡ. Nếu sơđồ bảo vệ khoảng cõch cú vựng 1 mở
rộng trang bị thớm mạch TOR để cắt nhanh cõc ngắn mạch duy trỡ thỡ nú chớnh lă sơđồ tăng tốc theo thứ tự vỡ mạch trở về chậm của vựng 1 mở rộng cũng chớnh lă một mạch TOR.
III.5.4. Sơđồ tăng tốc vựng 2 kết hợp với RAR vă DAR:
Trong mục (III.5.3) ta thấy khi sự cố xuất hiện ởđoạn đầu của cõc đường dđy thỡ cõc mõy cắt của nú vă mõy cắt của đường dđy liền kề phớa trước đều được cắt bằng vựng 1 mở
rộng. Do đú sau khi cắt lần thứ nhất vẫn khụng biệt được sự cốđang ởđường dđy năo, vỡ vậy để thăm dũ vị trớ sự cố buộc phải đúng lại cõc mõy cắt theo thứ tự mõy cắt gần nguồn
được đúng lặp lại trước. Chớnh vỡ điều năy nớn cõc mõy cắt căng xa nguồn cú thời gian trễ
của chu trỡnh tựđộng đúng lặp lại căng lớn.
Trong trường hợp nớu trớn, nếu ta dựng vựng 2 để tăng tốc bảo vệ thỡ mõy cắt gần vị
trớ sự cố sẽ cắt bằng vựng 1, cũn mõy cắt của đường dđy liền kề phớa trước sẽ cắt bằng vựng 2 vă vựng 1 của nú khụng tõc động. Lợi dụng đặc điểm năy của sơđồ bảo vệ khoảng cõch để
phõt hiện vị trớ sự cố sau lần cắt thứ nhất bằng cõch trang bị mỗi mõy cắt hai bộ tựđộng
đúng lặp lại: bộ thứ nhất tựđộng đúng lặp lại nhanh RAR cú thời gian chết nhỏđược khởi
động theo tớn hiệu vựng 2 vă bị khõ khi cú tớn hiệu vựng 1, bộ thứ hai tựđộng đúng lặp lại chậm DAR cú thời gian chết lơn hơn chu trỡnh RAR một cấp vă được khởi động theo tớn hiệu vựng 1 vă/hoặc vựng 2.
Với giải phõp nớu trớn, ta thấy mõy cắt ởđường dđy liền kề với đường dđy sự cố bị
cắt bằng vựng 2 tăng tốc sẽđược đúng lại trước bằng chu trỡnh RAR (do vựng 1 của nú khụng lăm việc), đồng thời mạch tăng tốc của nú cũng được mạch tựđộng đúng lặp lại khõ lại sau một thời gian trễ năo đú (để mõy cắt cú thể cắt nhanh trở lại khi sự cố xuất hiện ở
cuối đường dđy). Mõy cắt trớn đường dđy sự cốđược cắt bằng vựng 1 sẽđược đúng lại sau bằng chu trỡnh DAR. Giải phõp năy cho phĩp cõc mõy cắt căi đặt thời gian chết của cõc chu trỡnh đúng lặp lại như nhau, ngoăi ra với việc trang bị mỗi mõy cắt hai bộ tựđộng đúng lặp lại cũng cho phĩp khụi phục lại sự lăm việc của đường dđy đối với cõc sự cố bõn duy trỡ.
Sơđồ nớu trớn cú thể gọi lă “sơđồ tăng tốc vựng 2 kết hợp với RAR vă DAR” vă
a/ Sễ ẹOĂ LOĐGIC
b/ LệễÙI ẹIEễN ẹEƠ PHAĐN TÍCH
A B C D E
F
G
Hỡnh 4.41: Sơđồ tăng tốc vựng 2 kết hợp với RAR vă DAR
Nguyớn lý tõc động:
Theo sơđồ trớn hỡnh 4.41a, mỗi mõy cắt ởđầu mỗi đường dđy được trang bị: 1 bộ
bảo vệ khoảng cõch 3 cấp, 1 bộ tựđộng đúng lặp lại nhanh RAR cú thời gian chết lă tRAR vă 1 bộ tựđộng đúng lặp lại chậm cú thời gian chết tDAR > tRAR.
Bảo vệ khoảng cõch 3 cấp cú vựng 1 (Z1) tõc động tức thời, vựng 2 ( tõc động với thời gian trễ t2 vă vựng 3 (Z3) tõc động với thời gian trễ t3 theo đỳng sơđồ bảo vệ khoảng cõch 3 cấp thụng thường. Ngoăi ra vựng 2 cũn cú tớn hiệu đi cắt tức thời mõy cắt (khõ K1 vă K2 trớn hỡnh 4.41a kớn mạch) hoặc với thời gian trễ nhỏ (khõ K1 kớn mạch cũn K2 hở
mạch) vă nú bị sẽ khõ lại sau khi mõy cắt được đúng lặp lại lần đầu với thời gian trễ lă tK
để đảm bảo vựng 2 cắt nhanh lại mõy cắt một lần nữa nếu sự cố duy trỡ xuất hiện ở cuối
đường dđy của nú. Mạch tăng tốc vựng 2 bị khúa trong khoảng thời gian tDTđểđảm bảo nú khụng hoạt động nếu sự cố vẫn cũn duy trỡ sau khi mõy cắt của đường dđy bị sự cố được
đúng lại bằng chu trỡnh DAR. Mạch RAR:
Mạch RAR được khởi động khi sự cố nằm trong phạm vi tõc động của vựng 2 vă ngoăi phạm vi tõc động của vựng 1, tức Z2 = 1 vă Z1 = 0. Mặc dự sơđồ RAR đờ được khởi
động vă duy trỡ theo tớn hiệu trớn nhưng mạch tạo thời gian trễ (tRAR) của nú chỉ lăm việc khi cú tớn hiệu điện õp thanh cõi UB (khi khụng cần thiết thỡ nối tắt mạch năy lại). Khi mõy cắt
được cắt bằng mạch tăng tốc vựng 2, nú sẽđược đúng lặp lại nhanh theo chu trỡnh RAR khi
điều kiện đúng lại sau đđy của nú được thoả mờn (hỡnh 4.41a):
B
Đúng trực tiếp sau khi khởi động (khõ K5 kớn mạch).
Tồn tại điện õp thanh cõi U = 1 nhB ưng khụng tồn tại điện õp đường dđy UL = 0 (khõ K6 kớn mạch).
Tồn đại điện õp đường dđy UL = 1 vă đồng bộ với điện õp thanh cõi S = 1 (khõ K7 kớn mạch).
Đối với đường dđy cú nguồn cung cấp từ 1 phớa õp dụng điều kiện 1 cho mạch RAR , tức lă K5 kớn mạch, cũn K6 vă K7 hở mạch. Tuy nhiớn cũng cú thể õp dụng điều kiện 2, tức K6 kớn mạch cũn K5 vă K7 hở mạch.
Đối với đường dđy cú nguồn cung cấp từ 2 phớa, mạch RAR luụn đúng trước mạch DAR, do đú phải õp dụng điều kiện 2, tức K6 kớn mạch, K5 vă K7 hở mạch. Đối với cõc mõy cắt đối diện với thanh cõi cú ba xuất tuyến trở lớn (thanh cõi D trớn hỡnh 4.41b), thi khi ngắn mạch ngoăi, nú cú thể bị cắt ra bởi vựng 2 vă mạch RAR khởi động, tuy nhiớn do thanh cõi đối diện cú thể vẫn cú điện (do tồn tại một đường dđy nối văo thanh cõi năy khụng bị cắt) vă như vậy đường dđy cú mõy cắt đang xĩt vẫn cú điện, trong trường hợp năy mạch RAR sẽ tõc động theo điều kiện 3, tức K6 vă K7 phải kớn mạch.
Mạch DAR:
Mạch DAR khởi động theo tớn hiệu khởi động của vựng 1 (Z1 = 1) hoặc/vă vựng 2 (Z2 = 1) thụng qua vị trớ kớn mạch của khõ K3 hoặc/vă K4. Mạch DAR cũng cú cõc điều kiện tõc động như sau:
Đúng trực tiếp sau khi khởi động (khõ K8 kớn mạch).
Tồn tại điện õp thanh cõi UB = 1 nhưng khụng tồn tại điện õp đường dđy UL = 0 (khõ K9 kớn mạch)
Tồn tại điện õp đường dđy UL = 1 vă đồng bộ với điện õp thanh cõi S = 1 (khõ K7 kớn mạch).
Cõc điều kiện tõc động của mạch DAR được õp dụng như sau:
- Đối với đường dđy cú nguồn cung cấp từ 1 phớa õp dụng điều kiện 1, tức lă K8 kớn mạch, cũn K9 vă K10 hở mạch. Tuy nhiớn cũng cú thể õp dụng điều kiện 2, tức K9 kớn mạch cũn K8 vă K10 hở mạch.
- Đối với đường dđy cú nguồn cung cấp từ 2 phớa, vỡ một đầu cú khả năng được đúng lại bởi mạch RAR, nớn mạch DAR luụn phải kiểm tra theo điều kiện 3, tức K10 luụn ở tỡnh trạng kớn mạch. Tuy nhiớn khi ngắn mạch ở đoạn giữa đường dđy thỡ vựng 1 cả 2 đầu đều tõc động, do đú mạch RAR khụng lăm việc, như vậy cần phải cú 1 đầu đúng lại mõy cắt theo
điều kiện 2, tức đầu năy phải cú K9 vă K10 kớn mạch. Phđn tớch sự hoạt động của sơđồ:
Dưới dđy ta sẽ phđn tớch sự hoạt động của sơđồ tăng tốc vựng 2 kết hợp với RAR vă DAR ở những vị trớ ngắn mạch điển hỡnh trớn lưới điện được mụ tả trớn hỡnh 4.41b.
Ngắn mạch tại N1:
Khi ngắn mạch tại vị trớ N1ởđoạn giữa của đường dđy BC, hai mõy cắt B2 vă C1
được cắt nhanh bằng vựng 1. Trong trường hợp năy, mạch RAR khụng lăm việc nớn cõc mõy cắt B2 vă C1 chỉ cú thể tựđộng đúng lặp lại theo chu trỡnh DAR. Giả thiết mõy cắt C1 cú khúa K9 trong sơđồ DAR đang kớn mạch, nú sẽđược đúng lặp lại trước theo điều kiện kiểm tra mất điện õp đường dđy (UB = 1 vă UL = 0). Nếu sự cố thõng qua C1đúng lại thănh cụng, sau đú mõy cắt B2 sẽđược đúng lại theo điều kiện kiểm tra đồng bộ (UL = 1 vă S = 1). Nếu sự cố duy trỡ thỡ mõy cắt C1 sau khi đúng lặp lại sẽ bị cắt một lần nữa (bằng vựng 1) vă mõy cắt B2 cũng khụng đúng lại được do khụng cú tớnh hiệu đồng bộ. Trong trường hợp năy, cả mạch RAR của hai mõy cắt C1 vă B2 khụng tham gia lăm việc nớn khụng đúng lặp lại lần thứ hai được.
Nếu vị trớ ngắn mạch tại N, nằm trong phạm vi tõc động của vựng 2 tại cõc mõy cắt A2 vă D1, thỡ hai mõy cắt năy cũng được cắt ra cựng với mõy cắt B2 vă C1. Nhưng hai mõy cắt năy sẽđúng lại thănh cụng bằng chu trỡnh RAR theo điều kiện kiểm tra mất õp đường dđy (UB = 1 vă UL = 0). Tiếp theo hai mõy cắt B2 vă C1 sẽđược đúng lại bằng chu trỡnh DAR nhưđờ nớu ở trớn.
Ngắn mạch tại N2:
Khi sự cố xuất hiện tại vị trớ N2ởđoạn cuối của đường dđy BC vă giả thiết nú nằm ngoăi phạm vi tõc động của vựng 1 của sơđồ bảo vệ tại đầu mõy cắt B2. Tại vị trớ ngắn mạch năy, mõy cắt C1 sẽ cắt nhanh bằng vựng 1 vă mõy cắt B2 sẽđược cắt nhanh bằng vựng 2 tăng tốc. Sau đú, mõy cắt B2 sẽđược đúng lại theo chu trỡnh RAR với điều kiện kiểm tra mất õp đường dđy (UB = 1 vă UL = 0). Nếu sự cố thõng qua thỡ mõy cắt B2 sẽđúng lại thănh
Nếu chu trỡnh DAR tại mõy cắt C1 đang được căi đặt theo điều kiện kiểm tra sự đồng bộ (khõ K10 kớn mạch vă K9 hở mạch) thỡ mõy cắt C1 sẽ khụng đúng lại. Lỳc đú khõ K9 tại mõy cắt B2 đang kớn mạch vă nếu khõ K3 của sơđồ tại mõy cắt B2 cũng kớn mạch thỡ mõy cắt B2 sẽđúng lại lần thứ hai (tựđộng đúng lại hai lần) theo chu trỡnh DAR với điều kiện (U = 1, UB L = 0). Nếu B 2đúng lại thănh cụng thỡ sẽ kĩo theo mõy cắt C1đúng lại thănh cụng. Nếu sự cố cũn duy trỡ thỡ mõy cắt B2 sẽđược cắt nhanh bằng mạch TOR. Mạch TOR
được khởi động theo chu trỡnh DAR vă nếu khụng cú mạch năy thỡ B2 sẽ cắt với thời gian trễ
t2 của vựng 2 cơ bản (vỡ vựng 2 cắt nhanh lỳc năy đờ bị khõ).
Nếu chu trỡnh DAR tại mõy cắt C1 đang được căi đặt theo điều kiện kiểm tra sự
mất điện õp đường dđy (khõ K9 kớn mạch) thỡ mặc dự mõy cắt B2 đờ bị cắt ra lần thứ hai nhưng mõy cắt C v1 ẫn được đúng trở lại theo chu trỡnh DAR. Sau khi mõy cắt C1 đúng lại nếu sự cố vẫn cũn duy trỡ thỡ mõy cắt C1 sẽ được cắt nhanh một lần nữa bằng vựng 1 vă mạch TOR (nếu cú). Nếu mõy cắt C 1 đúng lại thănh cụng thỡ mõy cắt B2 cũng sẽ đúng lại thănh cụng bằng mạch DAR (nếu K3 ở vị trớ kớn mạch) theo điều kiện kiểm tra sựđồng bộ.