Bảo vệ chạm đất có độ nhạy cao đ−ợc dùng ở mạng trung tính cách điện hay mạng dập hồ quang (bù Petecxen) để xác định, phát hiện một sự cố chạm đất, xác định các pha chạm đất và phân biệt h−ớng chạm đất. ở mạng nối đất và nối đất quá trở kháng nhỏ, việc phát hiện sự cố chạm đất có điện trở cao với dòng điện sự cố rất nhỏ có thể thực hiện đ−ợc.
Nó cần có một thời gian để thông báo kết quả cũng nh− thông báo đi cắt.
Bảo vệ chạm đất có độ nhạy cao không phù hợp để phát hiện dòng điện chạm đất lơn shơn (từ 1 A trở lên ở Rơ le). Đối với loại này áp dụng bảo vệ quá dòng có thời hạn cho dòng chạm đất nh− mô tả ở phần 2 và 3.
3.4.1. Cấp điện áp.
Chức năng bảo vệ chạm đất bao gồm phát hiện sự cố chạm đất bằng sự kiểm chứng điện áp dịch chuyển UE> và sự nhận biết, đoán biết pha chạm đất. Điện áp dịch chuyển có thể nối trực tiếp đến hàng boóc của Rơ le hay có thể đ−ợc tính toán từ tổng điện áp pha - đất.
Trong tr−ờng hợp sau điện áp dịch chuyển chỉ có thể đ−ợc phát hiện khi Rơ le đ−ợc nối tới biến điệnn áp pha - đất, điểm nối sao phải nối đất. Nếu Rơ le đ−ợc nối tới điện áp pha – pha, thì sự phát hiện chạm đất không thực hiện đ−ợc do điện áp dịch chuyển không đ−ợc tính toán. Trong cấu hình, Rơ le đ−ợc hình thành cùng với việc đấu nối biến điện áp (VT).
Điện áp dịch chuyển UE hiển thị sự phát hiện sự cố chạm đất và nó là một điều kiện để xác định h−ớng . UE là điện áp của cuộn tam giác hở của biến điện áp VT đ−ợc đặt vào đầu vào của Rơ le. Nếu đầu vào này không dùng thì Rơ le sẽ tính:
UE = √3 Uo = (UL1 + UL2 + UL3 )/ √3
Để đảm bảo chắc chắn đo đ−ợc trị số ổn định, phát hiện chạm đất phải có một thời gian duy trì đến 1 giây (bằng hiệu chỉnh) sau khi xuất hiện điện áp dịch chuyển.
Sau khi nhận biết điều kiện điện áp dịch chuyển, đối t−ợng thứ nhất của Rơ le đ−ợc xác định chọn lọc pha sự cố chạm đất (nếu có thể). Để đạt mục đích đó, các điện áp pha - đất riêng rẽ đ−ợc đo, pha bị ảnh h−ởng (pha chạm đất) là pha mà điện áp thấp hơn ng−ỡng đặt Uph <, khi mà hai điện áp khác tức thời v−ợt quá ng−ỡng đặt cực đại Uph>.
Rơ le tác động bằng điện áp dịch chuyển đ−ợc dùng cho lệnh đi cắt có thời gian. L−u ý rằng tổng thời gian lệnh cắt bao gồm thời gian đo l−ờng vốn có (xấp xỉ 60 ms) công với thời gian tác động và thời gian đi cắt. Sơ đồ lôgíc của bảo vệ cấo điện áp chạm đất cho ở hình vẽ 3.4.1.
Hình 3.4.1
3.4.2. Cấp dòng điện chạm đất độ nhạy cao.
C−ờng độ dòng điện chạm đất quyết định sự tác động của cấp dòng điện chạm đát độ nhạy cao. Chúng đựoc dùng trong tr−ờng hợp khi mà c−ờng độ dòng điện chạm đất là tiêu chuẩn chính của sự cố chạm đất, đ−ợc dùng phù hợp với hệ thống cách điện
hay nối đất qua tổng trở nhỏ hay ở máy điện có thanh caí nối với hệ thống cách điện, ở đó dòng điện điện dung cao của hệ thống có đ−ợc.
Trong tr−ờng hợp sự cố chạm đất của máy điện nh−ng chỉ là một dòng điện chạm đất của một hệ thống chạm đất bởi vì điện dung của máy điện nhỏ. Để phát hiện dòng điện chạm đất, đặc tính thời gian dòng điện 2 cấp đ−ợc đặt, mỗi cấp có thể tác động theo có h−ớng hay không có h−ớng.
Cấp trị số cao đ−ợc thiết kế IEE>>
Cấp trị số thấp tác động với đặc tính thời gian xác định. Thêm vào đó một đặc tính sử dụng đặc biệt, cấp quá dòng chạm đất có thời gian xác định th−ờng đ−ợc dùng nh− bảo vệ dự phòng sau cùng cho sự cố chạm đất điện trở cao trong hệ thống nối đất hay nối đất qua điện trở nhỏ, trong đó bảo vệ ngắn mạch chính không tác động đối với loại sự cố đó. Xác định h−ớng đ−ợc tạo thành bởi các thành phần thứ tự không: IE= -3Io và UE=√3Uo nh− miêu tả ở phần 9.3. Sơ đồ lôgíc các cấp dòng điện bảo vệ chạm đất chỉ ở hình 3.4.2.
3.4.3. Xác định h−ớng của độ nhạy cao:
Việc xác định h−ớng của sự cố chạm đất độ nhạy cao không phải xử lý theo c−ờng độ dòng điện chạm đất mà là thành phần ở góc phải tới mức đặt h−ớng trục đối xứng.
Điều kiện đầu tiên để xác định h−ớng của sự cố là điện áp thứ tự không v−ợt quá trị số đặt của cấp điện áp.
Hình vẽ 3.4.3.1 đ−a ra một thí dụ trong đồ thị góc pha phức mà trong đó UE tạo thành trục thực. Trong thí dụ đó thành phần dòng điện tác dụng IEa của dòng điện chạm đất IE có liên quan đến điện áp chuyển dịch UE, nó đ−ợc quyết định và đ−ợc so sánh với trị số đặt ng−ỡng IEE.DIREC trong thí dụ này nó có giá trị trong hệ thống dập hồ quang để xác định h−ớng sự cố chạm đất, trong đó giá trị IE . cos ϕ là yếu tố quyết định. Trong hệ thống trục đối xứng nó đ−ợc hiển thị bằng trục IEa.
Trong trục đối xứng nó bị lệch 1 góc ±45o (mức đặt)
Thí dụ để đạt độ nhạy cực đại trong hệ thống nối đất, dòng điện điện cảm lệch 1 góc chuyển dịch – 45o (điện cảm), hoặc để đạt độ nhạy cực đại dùng trong máy điện nối trực tiếp với mạng cách điện dòng điện điện dung lệch 1 góc +45o (điện dung) hoặc góc lệch là 90o để phát hiện sự cố chạm đất ở hệ thống cách điện.
H−ớng sự cố chạm đất và c−ờng độ dòng điện trong h−ớng đó đ−ợc xác định bằng cách tính chính xác công suất tác dụng và phản kháng nh− sau:
Công suất tác dụng:
Công suất phản kháng:
Trong đó T là chu kỳ tích phân.
Do dùng thuật toán tính toán có hiệu quả và bộ lọc số tức thời cho phép xác định h−ớng đặt đến độ chính xác cao, hạn chế ng−ỡng xác định (hình vẽ 3.4.3.2) và làm kém nhạy của ảnh h−ởng sóng hài, mà thực tế th−ờng xuyên các sóng hài bậc 3 và bậc 5 xuất hiện trong dòng điện chạm đất.
Kết quả sự xác định h−ớng phụ thuộc vào dấu của công suất tác dụng và phản kháng. Từ thành phần tác dụng và phản kháng của dòng điện, không phải công suất, xác định sự tác động của h−ớng sự cố chạm đất, các thành phần dòng điện này đ−ợc tính toán từ thành phần công suất. Để xác định h−ớng của sự cố chạm đất thành phần tác dụng và phản kháng của dòng điện chạm đất cuãng nh− h−ớng của công suất tác dụng và phản kháng đ−ợc tính toán.
Với góc đo l−ờng sinϕ (đối với hệ thống cách điện) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Sự cố chạm đất h−ớng thuận khi PEr >0 và IEr > trị số đặt - Sự cố chạm đất ng−ợc h−ớng khi PEr <0 và IEr > trị số đặt Với góc đo l−ờng cosϕ (đối với hệ thống đ−ợc bù)
- Sự cố chạm đất h−ớng thuận khi PEa >0 và IEa > trị số đặt - Sự cố chạm đất ng−ợc h−ớng khi PEa <0 và IEa > trị số đặt
Trong mọi tr−ờng hợp khác, trục đối xứng đ−ợc tạo ra bởi xử lý tổng các thành phần công suất tác dụng và phản kháng.
Trong mạng điểm đấu sao (điểm trung tính) cách điện, dòng điện sự cố chạm đất là dòng điện điện dung chạy trên đ−ờng dây mang điện từ điểm đo đến điểm sự cố. Các dòng điện điện dung này xác định h−ớng.
Trong mạng có cuộn dập hồ quang, cuộn Petecxen, dòng điện điện cảm t−ơng ứng với dòng điện chạm đất kiểu điện dung khi xuất hiện sự cố chạm đất, vì rằng dòng điện điện dung ở điểm sự cố đ−ợc bù.
Phụ thuộc vào điểm đo ở mạng mà dòng đo kết quả có thể là điện cảm hay điện dung và do đó dòng điện phản kháng không phù hợp để xác định h−ớng. Trong tr−ờng hợp này chỉ có dòng điện thứ tự không lấy từ cuộn Petecxen để xác định h−ớng. Dòng điện chạm đất chỉ bằng vài phần trăm dòng điện điện dung chạm đất.
Trong tr−ờng hợp sau nữa, cần phải chú ý rằng nó phụ thuộc vào vị trí nơi đặt của Rơ le bảo vệ, thành phần phản kháng xác định có thể bị xếp chồng, trong tr−ờng hợp bất lợi nhất, nó có thể đạt gấp 50 lần thành phần tác dụng.
Ngay cả thuật toán tính chính xác nhất nó có thể không đầy đủ nếu các biến dòng điện không biến đoỏi chính xác các hệ số sơ cấp.
Mạch đầu vào đo l−ờng của Rơ le phát hiện sự cố chạm đất có độ nhạy cao đ−ợc thiết kế đặc biệt cho mục đích đó và cho phép có độ nhạy cực cao để xác định h−ớng của dòng điện thứ tự không. Để sử dụng đ−ợc loại có độ nhạy này, giới thiệu loại biến dòng điện dùng cho việc phát hiện sự cố chạm đất trong mạng điện có bù. Ngay cả lõi thép cân bằng của biến dòng có sai số góc, hệ thống bảo vệ cho phép có hệ số điều chỉnh mức đặt phụ thuộc vào dòng phản kháng sẽ có sai số góc đúng.
Hình 3.4.3.2
3.4.4. Xác định điểm sự cố chạm đất:
Bằng Rơ le chỉ h−ớng của l−ới điện , đ−ờng dây bị sự cố chạm đất có thể đ−ợc xác định. Trong l−ới hình tia, việc xác định đ−ờng dây bị sự cố rất đơn giản. Mọi đ−ờng dây đấu vào thanh cái (hình 3.4.4.1) đều có dòng điện dung riêng, điểm đo ở đ−ờng dây sự cố trong mạng điện cách điện hoàn toàn dựa vào dòng điện “ điều tra” “ thăm dò” ra sự cố chạm đất ở l−ới điện đ−ợc bù là dòng điện bù trừ còn lại (bù trừ giữa dòng điện điện dung của đ−ờng dây với dòng điện điện cảm của cuộn kháng Petecxen) của cuộn Petecxen chạy qua điểm đo. Đối với một đ−ờng dây hay cáp bị sự cố việc xác định h−ớng đúng là dựa vào kết quả cái chỉ “ ng−ợc h−ớng” của mọi đ−ờng dây còn lại (đ−ờng dây không bị sự cố) trừ khi dòng chạm đất quá nhỏ không thể đo đ−ợc. Trong bất kỳ cáp bị sự cố đều xác định đ−ợc rõ ràng.
Trong l−ới mạch vòng điểm đo ở đầu cuối của cáp bị sự cố đ−ợc coi nh− dòng điện (điện dung hay điện trở) cực đại của sự cố chạm đất. Chỉ ở đ−ờng cáp đó h−ớng “thuận” đ−ợc chỉ ở cả hai đầu cuối của đ−ờng dây (hình 3.4.4.2). Ngay cả các Rơ le chỉ h−ớng của các đ−ờng dây còn lại trong l−ới điện sẽ phụ giúp thêm việc xác định sự cố chạm đất. Có tr−ờng hợp một hay nhiều Rơ le chỉ h−ớng không chỉ đ−ợc do dòng điện
chạm đất nhỏ. Nên tìm hiểu thêm tài liệu in riêng về “ phát hiện sự cố chạm đất trong l−ới điện cao thế trung tính cách điện hay nối đất qua cuộn dập hồ quang”.
Hình 3.4.4.1
Hình 3.4.4.2
3-5. Tự động đóng lại :
3.5.1. Tổng quát:
Kinh nghiệm cho thấy khoảng 85% số lần sự cố gây nên bởi hồ quang ở đ−ờng dây trên không và tự dập tắt đ−ợc sau khi bảo vệ Rơ le làm việc. Do đó đ−ờng dây có thể đ−ợc có điện trở lại. Việc thực hiện này do chức năng tự động đóng lại (AR). Đối với máy phát điện, động cơ, máy biến áp, cuộn điện kháng hay cáp lực tự động đóng lại không đ−ợc chấp nhận và chức năng này phải đ−ợc cấu tạo lại.
Nếu sự ngắn mạch còn tồn tại sau khi tự động đóng lại làm việc (do hồ quang không dập tắt đ−ợc hay ngắn mạch kim thuộc) thì cuối cùng bảo vệ sẽ đi tách khỏi hệ thống điện.
Tự động đóng lại nhiều lần th−ờng có một chu kỳ tự động đóng lại nhanh (RAR) và vài chu kỳ tự động đóng lại có thời gian (DAR) đ−ợc dùng trong một số l−ới điện.
7SJ512 cho phép tự động đóng lại 3 pha 1 lần cũng nh− nhiều lần. Nếu thực hiện tự động đónglại nhiều hơn 1 lần thì chu kỳ tựu động đóng lại lần 2 và các lần tiếp theo
đ−ợc thiết kế theo DAR (tự động đóng laị có thời gian) đốc lập về thời gian tác động và thời gian chờ (Chết) của các chu kỳ.
Các chức năng của bộ AR đ−ợc mô tả ở phần d−ới:
Điều tiên quyết ban đầu của bộ AR là máy cắt điện phải sẵn sàng làm việc khi xuất hiện sự tác động của Rơ le. Những thông tin đó đ−ợc truyền về Rơ le bằng đầu vào nhị phân. Hơn nữa, tự động đóng lại sẽ bị khoá nếu lệnh đi cắt xuất hiện sau thời gian tác động, mà cần phải đặt riêng rẽ cho RAR và DAR.
3-5-2. Cấp bảo vệ và sự chọn lọc trong tự động đóng lại:
Để trình tự tự động đóng lại đạt kết quả, sự cố ở bất kỳ phần nào của đ−ờng dây đều phải đ−ợc cắt bằng thời gian ngắn nhất có thể, thông th−ờng cấp cắt nhanh của bảo vệ Rơ le phải tác động tr−ớc khi đ−ợc đóng lại bởi bộ AR. Hơn nữa nó phải quyết định cho từng cấp bảo vệ cho sự khởi đầu của bộ tự động đóng lại.
Từng cấp bảo vệ gồm:
- Cấp dòng điện các pha I>> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Cấp dòng điện các pha có thời gian độc lập I> hay thời gian phụ thuộc Ip. - Cấp dòng điện pha có h−ớng thời gian độc lập I> hoặc phụ thuộc Ip - Cấp dòng điện chạm đất IE>>
- Cấp dòng điện chạm đất có thời gian độc lập IE> hay phụ thuộc IEp.
- Cấp dòng điện chạm đất có h−ớng thời gian độc lập IE> hoặc phụ thuộc IEp> - Cấp dòng điện chạm đất có độ nhạy cao có h−ớng IEE>>
- Cấp dòng điện chạm đất có độ nhạy cao có h−ớng thời gian độc lập IEE> hoặc phụ thuộc IEEp>
Các chức năng còn lại của bảo vệ – bảo vệ quá tải nhiệt ,bảo vệ chống h− hỏng máy cắt dùng chức năng cắt độc lập, luôn luôn tác động không có tự động đóng lại, do đó nó không có cấp AR. Tự động đóng lại luôn luôn bị khoá khi mà bảo vệ h− hỏng máy cắt làm việc.
Bộ tự động đóng lại có thời gian hoạt động cho từng bộ RAR và DAR đ−ợc đặt riêng biệt. Thời gian hoạt động đ−ợc khởi động khi bất kỳ sự cố nào mà cấp bảo vệ phát hiện mà nó đi khởi động bộ AR. Nếu thời gian hoạt động bị trôi qua tr−ớc khi có bất kỳ một tín hiệu đi cắt nào thì chứng tỏ sự cố không có ở trên đ−ờng dây đ−ợc bảo vệ hay trên đ−ờng dây khác tự động đóng lại không có khởi động.
3-5-3. Thời gian tác động và thời gian phục hồi:
Nó th−ờng dùng để ngăn cản sự không nhận biết đ−ợc (sự không đọc đ−ợc) của bộ tự động đóng lại khi sự cố kéo dài đến một thời gian đặc biệt, thí dụ có thể xẩy ra hồ quang tự cháy kéo dài, không thay đổi của sự dập tắt hồ quang tự nhiên trong thời gian chờ (thời gian chết).
Bộ AR của 7SJ512 đ−ợc trang bị một bảng dặt thời gian hoạt động riêng biệt cho RAR và DAR, mà nó đ−ợc khởi động bởi tín hiệu phát hiện sự cố. Nếu sau thời gian làm việc cho phép, không có tín hiệu cắt thì tự động đóng lại sẽ bị khoá.
Bộ AR của 7SJ512 cung cấp 3 thời gian phục hồi mà nó không phân biệt giữa RAR và DAR. Tổng quát thời gian phục hồi là khoảng thời gian mọi việc tự động đóng lại đ−ợc phép.
Thời gian phục hồi T-RECLAIM đ−ợc khởi động ở mỗi một lệnh tự đóng. Nếu tự động đóng lại mà thành công, thì sau thời gian T-RECLAIM mọi chức năng đặt trả về vị trí ban đầu (đ−ợc đặt lại), bất kỳ một sự cố nào xuất hiện sau thời gian phục hồi (ở thời gian kết thúc phục hồi) đ−ợc coi là một sự cố mới của hệ thống. Khi có một lệnh cắt mới đ−ợc gửi cùng với thời gian phục hồi, nếu AR nhiều lần đ−ợc phép thì chu kỳ tự động đóng lại đ−ợc khởi động, nếu chu kỳ AR đ−ợc phép mà một lệnh cắt mới cùng thời gian phục hồi đã kết thúc. AR không thành công.
Thời gian khoá T-LOCK là khoảng thời gian mà bất kỳ lệnh đóng bởi bộ tự động đóng lại bị khoá sau khi kết thúc việc tách ra.
Nếu thời gian ấy đ−ợc đặt ∞ thì việc đóng lại bị khoá cho đến khi bộ AR đ−ợc đặt