III. Bảo vệ khoảng câch
b/ LƯỚI ĐIEƠ N ĐEƠ PHAĐ N TÍCH
A B C D E
F G G
Hình 4.40: Sơđồ tăng tốc độ bảo vệ theo thứ tự bằng vùng 1 mở rộng
Trín hình 4.40a trình băy sơđồ lơgic của sơđồ tăng tốc độ bảo vệ theo thứ tự bằng vùng 1 mở rộng của bảo vệ khoảng câch vă hình 4.40b thể hiện câc bậc thời gian trễ của mạch tựđộng đĩng lặp lại ARC của câc mây cắt điện trín lưới điện khi hệ thống bảo vệ rơ
le hoạt động theo nguyín tắc năy.
Theo nguyín tắc tâc động của sơđồ ta thấy mỗi mây cắt khi cắt khơng chọn lọc (cắt sự cốởđầu của đoạn đường dđy liền kề) đều phải được đĩng lại trước mây cắt cùng chiều ở đường dđy sự cố. Để thực hiện được điều năy mỗi mạch ARC của tất cả câc mây cắt phải cĩ thể tâc động đĩng lặp lại theo điều kiện UL = 0. Điều năy địi hỏi thời gian trễ của mạch ARC của câc mây cắt trín một đường dđy hoặc của câc mây cắt cĩ khả năng cùng cắt khơng chọn lọc được căi đặt khâc nhau để trânh nguồn từ hai phía cùng đĩng lại một lúc.
Khi ngắn mạch trín một đường dđy, chẳng hạn ngắn mạch đường dđy BC. Hai mây cắt ở hai đầu đường dđy lă B vă C2 1 sẽ cắt ra. Vì cả hai mây cắt đều cĩ thểđĩng lại theo điều kiện UL = 0, nín mây cắt cĩ thời gian trễ của mạch ARC nhỏ hơn sẽđĩng lại trước (giả sử
mây cắt B ). N2 ếu B 2đĩng lại thănh cơng (sự cố lă thông qua) thì mây cắt đầu cịn lại lă C1 cĩ thời gian trễ của mạch ARC lớn hơn phải cĩ thím khả năng tự động đĩng lại theo điều kiện kiểm tra đồng bộ (UL = 1, S = 1) mới cĩ thểđĩng lại được để khơi phục lại sự lăm việc của đường dđy BC. Nếu B2đĩng lại khơng thănh cơng (sự cố duy trì hoặc bân duy trì), sau
đĩ mây cắt C v1 ẫn tiếp tục đĩng lại theo điều kiện UL = 0. Nếu sự cố lă duy trì thì C1 đĩng lại khơng thănh cơng. Cịn nếu sự cố lă bân duy trì thì C1 sẽđĩng lại thănh cơng. Tuy nhiín sựđĩng lại thănh cơng của mây cắt C1 lúc năy khơng cĩ ý nghĩa, bởi vì mạch ARC của mây cắt B2 đê bị khô. Điều năy cĩ nghĩa sựđĩng lại đường dđy lần thứ hai của mây cắt C1 chỉ
lăm tăng chi phí bảo dưỡng mây cắt.
Nhận xĩt:
Ưu điểm cơ bản của sơđồ năy lă khơng những loại bỏ nhanh câc sự cố thông qua mă kể cả câc sự cố duy trì. Tuy nhiín sơđồ cĩ một số khuyết điểm lă câc mây cắt căng xa nguồn (xĩt theo từng chiều một) cĩ thời gian đĩng lại mây cắt căng lớn. Điều năy ảnh hưởng
đến tốc độ khơi phục sự cung cấp điện
Đối với lưới điện cĩ nguồn cung cấp từ một phía thì câc sự cố thông qua căng gần nguồn, thời gian khơi phục lại sự mang điện của câc phần tử căng nhanh.
Đối với lưới điện cĩ nguồn cung cấp từ hai phía vấn đề tương đối khâc. Khi sự cố
thông qua câc đoạn đường dđy ở giữa thì thời gian khơi phục lại sự lăm việc của đoạn
đường dđy tương đối lớn. Nhưng khi sự cố thông qua ở câc đoạn căng gần nguồn (kể cả hai phía) thì thời gian khơi phục lại sự mang điện của nĩ căng chậm. Bởi vì đối với câc đoạn
Khi sự cố thông qua, câc mây cắt cĩ thời gian trễ lớn được đĩng lại theo điều kiện hoă đồng bộ. Khi thời gian trễ căng lớn căng ảnh hưởng đến sựđĩng lại của mây cắt năy vì khi đĩ khả năng mất đồng bộ giữa hai nguồn tăng lín.
Chi phí bảo dưỡng của câc mây cắt trong sơđồ năy lớn hơn so với sơđồ bảo vệ
khoảng câch cĩ vùng 1 mở rộng ở mục (III.5.2). Nguyín nhđn của nĩ lă khi sự cố cĩ tính duy trì hoặc bân duy trì thì đường dđy được đĩng lại 2 lần. Nhưng việc đĩng lại đường dđy lần thứ hai khơng cĩ ý nghĩa khơi phục lại sự lăm việc của đường dđy dù sự cố lă bân duy trì. Nguyín nhđn của hiện tượng năy lă do đường dđy được đĩng lại hai lần bằng hai mây cắt
ở hai đầu đường dđy vă mỗi đầu chỉ cĩ khả năng đĩng lặp lại một lần.
Cĩ thể âp dụng phương thức căi đặt thời gian trễ vă điều kiện tâc động níu trín cho
sơđồ bảo vệ khoảng câch cĩ vùng 1 mở rộng. Giải phâp năy sẽ khắc phục được hiện tượng mất điện khơng chọn lọc của một số thanh câi đối với một số ngắn mạch nhưđê níu trong mục (III.5.2). Tuy nhiín lúc đĩ sơđồ bảo vệ khoảng câch cĩ vùng 1 mở rộng gặp phải những khuyết điểm tương tự nhưđê níu trín của sơđồ tăng tốc theo tuần tự bằng vùng 1 mở rộng, ngoăi ra nĩ cịn kĩm hơn sơđồ tăng tốc theo tuần tự bằng vùng 1 mở rộng lă khơng loại bỏ nhanh được câc sự cố duy trì. Nếu sơđồ bảo vệ khoảng câch cĩ vùng 1 mở
rộng trang bị thím mạch TOR để cắt nhanh câc ngắn mạch duy trì thì nĩ chính lă sơđồ tăng tốc theo thứ tự vì mạch trở về chậm của vùng 1 mở rộng cũng chính lă một mạch TOR.
III.5.4. Sơđồ tăng tốc vùng 2 kết hợp với RAR vă DAR:
Trong mục (III.5.3) ta thấy khi sự cố xuất hiện ởđoạn đầu của câc đường dđy thì câc mây cắt của nĩ vă mây cắt của đường dđy liền kề phía trước đều được cắt bằng vùng 1 mở
rộng. Do đĩ sau khi cắt lần thứ nhất vẫn khơng biệt được sự cốđang ởđường dđy năo, vì vậy để thăm dị vị trí sự cố buộc phải đĩng lại câc mây cắt theo thứ tự mây cắt gần nguồn
được đĩng lặp lại trước. Chính vì điều năy nín câc mây cắt căng xa nguồn cĩ thời gian trễ
của chu trình tựđộng đĩng lặp lại căng lớn.
Trong trường hợp níu trín, nếu ta dùng vùng 2 để tăng tốc bảo vệ thì mây cắt gần vị
trí sự cố sẽ cắt bằng vùng 1, cịn mây cắt của đường dđy liền kề phía trước sẽ cắt bằng vùng 2 vă vùng 1 của nĩ khơng tâc động. Lợi dụng đặc điểm năy của sơđồ bảo vệ khoảng câch để
phât hiện vị trí sự cố sau lần cắt thứ nhất bằng câch trang bị mỗi mây cắt hai bộ tựđộng
đĩng lặp lại: bộ thứ nhất tựđộng đĩng lặp lại nhanh RAR cĩ thời gian chết nhỏđược khởi
động theo tín hiệu vùng 2 vă bị khô khi cĩ tín hiệu vùng 1, bộ thứ hai tựđộng đĩng lặp lại chậm DAR cĩ thời gian chết lơn hơn chu trình RAR một cấp vă được khởi động theo tín hiệu vùng 1 vă/hoặc vùng 2.
Với giải phâp níu trín, ta thấy mây cắt ởđường dđy liền kề với đường dđy sự cố bị
cắt bằng vùng 2 tăng tốc sẽđược đĩng lại trước bằng chu trình RAR (do vùng 1 của nĩ khơng lăm việc), đồng thời mạch tăng tốc của nĩ cũng được mạch tựđộng đĩng lặp lại khô lại sau một thời gian trễ năo đĩ (để mây cắt cĩ thể cắt nhanh trở lại khi sự cố xuất hiện ở
cuối đường dđy). Mây cắt trín đường dđy sự cốđược cắt bằng vùng 1 sẽđược đĩng lại sau bằng chu trình DAR. Giải phâp năy cho phĩp câc mây cắt căi đặt thời gian chết của câc chu trình đĩng lặp lại như nhau, ngoăi ra với việc trang bị mỗi mây cắt hai bộ tựđộng đĩng lặp lại cũng cho phĩp khơi phục lại sự lăm việc của đường dđy đối với câc sự cố bân duy trì.
Sơđồ níu trín cĩ thể gọi lă “sơđồ tăng tốc vùng 2 kết hợp với RAR vă DAR” vă
a/ SƠ ĐOĂ LOĐGIC
b/ LƯỚI ĐIEƠN ĐEƠ PHAĐN TÍCH
A B C D E
F G G
Hình 4.41: Sơđồ tăng tốc vùng 2 kết hợp với RAR vă DAR
Nguyín lý tâc động:
Theo sơđồ trín hình 4.41a, mỗi mây cắt ởđầu mỗi đường dđy được trang bị: 1 bộ
bảo vệ khoảng câch 3 cấp, 1 bộ tựđộng đĩng lặp lại nhanh RAR cĩ thời gian chết lă tRAR vă 1 bộ tựđộng đĩng lặp lại chậm cĩ thời gian chết tDAR > tRAR.
Bảo vệ khoảng câch 3 cấp cĩ vùng 1 (Z1) tâc động tức thời, vùng 2 ( tâc động với thời gian trễ t2 vă vùng 3 (Z3) tâc động với thời gian trễ t3 theo đúng sơđồ bảo vệ khoảng câch 3 cấp thơng thường. Ngoăi ra vùng 2 cịn cĩ tín hiệu đi cắt tức thời mây cắt (khô K1 vă K2 trín hình 4.41a kín mạch) hoặc với thời gian trễ nhỏ (khô K1 kín mạch cịn K2 hở
mạch) vă nĩ bị sẽ khô lại sau khi mây cắt được đĩng lặp lại lần đầu với thời gian trễ lă tK
để đảm bảo vùng 2 cắt nhanh lại mây cắt một lần nữa nếu sự cố duy trì xuất hiện ở cuối
đường dđy của nĩ. Mạch tăng tốc vùng 2 bị khĩa trong khoảng thời gian tDTđểđảm bảo nĩ khơng hoạt động nếu sự cố vẫn cịn duy trì sau khi mây cắt của đường dđy bị sự cố được
đĩng lại bằng chu trình DAR. Mạch RAR:
Mạch RAR được khởi động khi sự cố nằm trong phạm vi tâc động của vùng 2 vă ngoăi phạm vi tâc động của vùng 1, tức Z2 = 1 vă Z1 = 0. Mặc dù sơđồ RAR đê được khởi
động vă duy trì theo tín hiệu trín nhưng mạch tạo thời gian trễ (tRAR) của nĩ chỉ lăm việc khi cĩ tín hiệu điện âp thanh câi UB (khi khơng cần thiết thì nối tắt mạch năy lại). Khi mây cắt
được cắt bằng mạch tăng tốc vùng 2, nĩ sẽđược đĩng lặp lại nhanh theo chu trình RAR khi
điều kiện đĩng lại sau đđy của nĩ được thoả mên (hình 4.41a):
B
Đĩng trực tiếp sau khi khởi động (khô K5 kín mạch).
Tồn tại điện âp thanh câi U = 1 nhB ưng khơng tồn tại điện âp đường dđy UL = 0 (khô K6 kín mạch).
Tồn đại điện âp đường dđy UL = 1 vă đồng bộ với điện âp thanh câi S = 1 (khô K7 kín mạch).
Đối với đường dđy cĩ nguồn cung cấp từ 1 phía âp dụng điều kiện 1 cho mạch RAR , tức lă K5 kín mạch, cịn K6 vă K7 hở mạch. Tuy nhiín cũng cĩ thể âp dụng điều kiện 2, tức K6 kín mạch cịn K5 vă K7 hở mạch.
Đối với đường dđy cĩ nguồn cung cấp từ 2 phía, mạch RAR luơn đĩng trước mạch DAR, do đĩ phải âp dụng điều kiện 2, tức K6 kín mạch, K5 vă K7 hở mạch. Đối với câc mây cắt đối diện với thanh câi cĩ ba xuất tuyến trở lín (thanh câi D trín hình 4.41b), thi khi ngắn mạch ngoăi, nĩ cĩ thể bị cắt ra bởi vùng 2 vă mạch RAR khởi động, tuy nhiín do thanh câi đối diện cĩ thể vẫn cĩ điện (do tồn tại một đường dđy nối văo thanh câi năy khơng bị cắt) vă như vậy đường dđy cĩ mây cắt đang xĩt vẫn cĩ điện, trong trường hợp năy mạch RAR sẽ tâc động theo điều kiện 3, tức K6 vă K7 phải kín mạch.
Mạch DAR:
Mạch DAR khởi động theo tín hiệu khởi động của vùng 1 (Z1 = 1) hoặc/vă vùng 2 (Z2 = 1) thơng qua vị trí kín mạch của khô K3 hoặc/vă K4. Mạch DAR cũng cĩ câc điều kiện tâc động như sau:
Đĩng trực tiếp sau khi khởi động (khô K8 kín mạch).
Tồn tại điện âp thanh câi UB = 1 nhưng khơng tồn tại điện âp đường dđy UL = 0 (khô K9 kín mạch)
Tồn tại điện âp đường dđy UL = 1 vă đồng bộ với điện âp thanh câi S = 1 (khô K7 kín mạch).
Câc điều kiện tâc động của mạch DAR được âp dụng như sau:
- Đối với đường dđy cĩ nguồn cung cấp từ 1 phía âp dụng điều kiện 1, tức lă K8 kín mạch, cịn K9 vă K10 hở mạch. Tuy nhiín cũng cĩ thể âp dụng điều kiện 2, tức K9 kín mạch cịn K8 vă K10 hở mạch.
- Đối với đường dđy cĩ nguồn cung cấp từ 2 phía, vì một đầu cĩ khả năng được đĩng lại bởi mạch RAR, nín mạch DAR luơn phải kiểm tra theo điều kiện 3, tức K10 luơn ở tình trạng kín mạch. Tuy nhiín khi ngắn mạch ở đoạn giữa đường dđy thì vùng 1 cả 2 đầu đều tâc động, do đĩ mạch RAR khơng lăm việc, như vậy cần phải cĩ 1 đầu đĩng lại mây cắt theo
điều kiện 2, tức đầu năy phải cĩ K9 vă K10 kín mạch. Phđn tích sự hoạt động của sơđồ:
Dưới dđy ta sẽ phđn tích sự hoạt động của sơđồ tăng tốc vùng 2 kết hợp với RAR vă DAR ở những vị trí ngắn mạch điển hình trín lưới điện được mơ tả trín hình 4.41b.
Ngắn mạch tại N1:
Khi ngắn mạch tại vị trí N1ởđoạn giữa của đường dđy BC, hai mây cắt B2 vă C1
được cắt nhanh bằng vùng 1. Trong trường hợp năy, mạch RAR khơng lăm việc nín câc mây cắt B2 vă C1 chỉ cĩ thể tựđộng đĩng lặp lại theo chu trình DAR. Giả thiết mây cắt C1 cĩ khĩa K9 trong sơđồ DAR đang kín mạch, nĩ sẽđược đĩng lặp lại trước theo điều kiện kiểm tra mất điện âp đường dđy (UB = 1 vă UL = 0). Nếu sự cố thông qua C1đĩng lại thănh cơng, sau đĩ mây cắt B2 sẽđược đĩng lại theo điều kiện kiểm tra đồng bộ (UL = 1 vă S = 1). Nếu sự cố duy trì thì mây cắt C1 sau khi đĩng lặp lại sẽ bị cắt một lần nữa (bằng vùng 1) vă mây cắt B2 cũng khơng đĩng lại được do khơng cĩ tính hiệu đồng bộ. Trong trường hợp năy, cả mạch RAR của hai mây cắt C1 vă B2 khơng tham gia lăm việc nín khơng đĩng lặp lại lần thứ hai được.
Nếu vị trí ngắn mạch tại N, nằm trong phạm vi tâc động của vùng 2 tại câc mây cắt A2 vă D1, thì hai mây cắt năy cũng được cắt ra cùng với mây cắt B2 vă C1. Nhưng hai mây cắt năy sẽđĩng lại thănh cơng bằng chu trình RAR theo điều kiện kiểm tra mất âp đường dđy (UB = 1 vă UL = 0). Tiếp theo hai mây cắt B2 vă C1 sẽđược đĩng lại bằng chu trình DAR nhưđê níu ở trín.
Ngắn mạch tại N2:
Khi sự cố xuất hiện tại vị trí N2ởđoạn cuối của đường dđy BC vă giả thiết nĩ nằm ngoăi phạm vi tâc động của vùng 1 của sơđồ bảo vệ tại đầu mây cắt B2. Tại vị trí ngắn mạch năy, mây cắt C1 sẽ cắt nhanh bằng vùng 1 vă mây cắt B2 sẽđược cắt nhanh bằng vùng 2 tăng tốc. Sau đĩ, mây cắt B2 sẽđược đĩng lại theo chu trình RAR với điều kiện kiểm tra mất âp đường dđy (UB = 1 vă UL = 0). Nếu sự cố thông qua thì mây cắt B2 sẽđĩng lại thănh
Nếu chu trình DAR tại mây cắt C1 đang được căi đặt theo điều kiện kiểm tra sự đồng bộ (khô K10 kín mạch vă K9 hở mạch) thì mây cắt C1 sẽ khơng đĩng lại. Lúc đĩ khô K9 tại mây cắt B2 đang kín mạch vă nếu khô K3 của sơđồ tại mây cắt B2 cũng kín mạch thì mây cắt B2 sẽđĩng lại lần thứ hai (tựđộng đĩng lại hai lần) theo chu trình DAR với điều kiện (U = 1, UB L = 0). Nếu B 2đĩng lại thănh cơng thì sẽ kĩo theo mây cắt C1đĩng lại thănh cơng. Nếu sự cố cịn duy trì thì mây cắt B2 sẽđược cắt nhanh bằng mạch TOR. Mạch TOR
được khởi động theo chu trình DAR vă nếu khơng cĩ mạch năy thì B2 sẽ cắt với thời gian trễ
t2 của vùng 2 cơ bản (vì vùng 2 cắt nhanh lúc năy đê bị khô).
Nếu chu trình DAR tại mây cắt C1 đang được căi đặt theo điều kiện kiểm tra sự
mất điện âp đường dđy (khô K9 kín mạch) thì mặc dù mây cắt B2 đê bị cắt ra lần thứ hai nhưng mây cắt C v1 ẫn được đĩng trở lại theo chu trình DAR. Sau khi mây cắt C1 đĩng lại nếu sự cố vẫn cịn duy trì thì mây cắt C1 sẽ được cắt nhanh một lần nữa bằng vùng 1 vă