2.2.2.1. Dòng điện khởi động của bảo vệ
Bảo vệ dòng cực đại được sử dụng để loại trừ sự cố ngắn mạch nhưng không thể đồng thời sử dụng để bảo vệ quá tải được, vì thời gian duy trì của bảo vệ quá tải thường kéo dài. Việc xác định dòng tác động của bảo vệ cần thoả mãn các yêu cầu sau đây:
1. Không tác động với dòng tải cực đại cho phép;
2. Làm việc tin cậy trong vùng bảo vệ chính với hệ số nhạy từ 1,5 trở lên; 3. Làm việc tin cậy trong vùng bảo vệ dự trữ với hệ số nhạy từ 1,2 trở lên. Để thoả mãn yêu cầu thứ nhất dòng tác động của bảo vệ được xác định theo biểu thức:
Itđ>Itmax (2.1) Trong đó: Itmax - dịng tải cực đại cho phép, A (có thể chọn bằng dịng tải lớn nhất cho phép của cáp dẫn Itmax = Icf).
Dòng điện khởi động của bảo vệ dòng điện cực đại được lựa chọn theo các điều kiện sau:
27
Theo nguyên tắc tác động, dòng điện khởi động của bảo vệ phải lớn hơn dòng điện phụ tải cực đại qua chỗ đặt bảo vệ
Ikđ > Ilvmax (2.2) Trong đó: Ikđ- dịng điện khởi động của bảo vệ rơle;
Ilvmax- dòng điện làm việc cực đại.
Tuy nhiên trong thực tế việc chọn dòng điện khởi động còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác.
Xét một ví dụ cụ thể: Chọn dòng điện khởi động và dòng điện trở về cho bảo vệ số 3 (Hình 2.4).
b)
Hình 2.4. giải thích các chọn dịng khởi động củ bảo vệ của dòng điện cực đại a) Sơ đồ mạch; b) Biểu đồ của dòng điện khi ngắn mạch
Giả sử trong khoảng thời gian từ 0 đến t1 mạng điện làm việc với phụ tải cực đại Ilvmax, dòng điện qua bảo vệ là Ilvmax, ở thời điểm t1 xảy ra ngắn mạch tại điểm N, ở thời điểm t2 bảo vệ 2 cắt ngắn mạch.
Ikđ Itv Ilvmax Immmax Imm IN t 0 I t1 t2 Thời gian dòng ngắn mách đi qua bảo vệ
28
Trong thời gian ngắn mạch điện áp trên thanh góp B giảm thấp, một số động cơ gần đấy tự hãm lại, sau khi bảo vệ 2 đã cắt ngắn mạch điện áp trên thanh góp B trở lại bình thường và các động cơ tự mở máy, dòng điện mở máy Immmax chạy qua bảo vệ 3 lớn hơn dòng điện làm việc cực đại.
Immmax= Kmm.Ilvmax (2.3) Trong đó: Kmm- hệ số mở máy trung bình của các động cơ, Kmm= 1,63,5. Rơle sau khi tác động phải trở về một cách chắc chắn, tại thời điểm t2 bảo vệ 3 phải trở về, dòng điện trở về phải lớn hơn dòng điện mở máy cực đại
Itv= Kat.Immmax= Kat . Kmm.Ilvmax (2.4) Trong đó: Kat- hệ số an tồn thường lấy (kat = 1,1-1,2- đối với rơle PT-40, PT- 80, PT-90; kat=1,2-1,4- đối với rơle PTB; kat= 1,1 - đối với rơle kỹ thuật số).
Quan hệ giữa dòng điện khởi động và dòng điện trở về được đặc trưng bởi hệ số trở về k =
ktv=0,85 đối với rơle có mã hiệu PT- 40, PT- 80, PT - 90; ktv=0,6 - 0,7 đối với rơle có mã hiệu PTB;
ktv=0,98 đối với rơle kỹ thuật số.
Đối với rơle điện từ hệ số trở về có giá trị khoảng 0,70,85 cịn đối với rơle kỹ thuật số thì Ktv= 0,950,99, đơi khi có thể coi gần bằng 1.
Từ đó dịng điện khởi động của bảo vệ bằng:
at kd mm lv max tv k I k I k
(2.5)Các rơle thường được mắc qua máy biến dịng, vì vậy dịng điện khởi động của rơle IkđR được xác định theo biểu thức:
kd at kdR sd sd mm lv max I tv I k I k k k I n k (2.6)
Trong đó: ksd - hệ số sơ đồ, phụ thuộc vào sơ đồ mắc của các rơle nI- hệ số biến dòng
Căn cứ vào giá trị dòng điện khởi động của rơle IkđR cần chọn dòng đặt của rơle IdR theo giá trị gần nhất của thang dịng điện về phía trên
29
IdR IkđR (2.7) Dòng điện khởi động thực sự của bảo vệ dòng điện cực đại được xác định theo biểu thức sau: dR i kdcd sd I .n I K
(2.8)2.2.2.2. Độ nhạy của bảo vệ
Độ nhạy của bảo vệ được đánh giá bởi hệ số nhạy
N. min n kdcd I k I (2.9) Trong đó: IN.min- dịng ngắn mạch nhỏ nhất được tính tại thời điểm cuối vùng bảo vệ chính và bảo vệ dự phịng.
Giá trị cho phép của độ nhạy: kn 1,5 đối với bảo vệ chính kn 1,2 đối với bảo vệ dự phòng
Từ biểu thức (2.9) ta nhận thấy độ nhạy của bảo vệ không chỉ phụ thuộc vảo giá trị dòng ngắn mạch INmin mà còn phụ thuộc vào sơ đồ mắc của các rơle và giá trị dòng điện làm việc, nếu dòng điện làm việc càng lớn thì việc tăng độ nhạy càng khó.
2.2.2.3. Đặc tính thời gian của bảo vệ dịng điện cực đại
Hình 2.5. Đặc tính thời gian của bảo vệ dịng điện cực đại
30
Để đảm bảo tính chọn lọc của bảo vệ, thời gian tác động của cơ cấu bảo vệ càng gần điểm ngắn mạch càng phải nhỏ. Việc phân bố thời gian giữa các bảo vệ như thế nào cho phù hợp. Trước hết ta xét đặc tính thời gian của các bảo vệ rơle. Phân biệt hai loại đặc tính thời gian: Đặc tính thời gian độc lập và đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn.
Đặc tính thời gian độc lập
Là đặc tính mà thời gian tác động của rơle không phụ thuộc vào giá trị dịng điện chạy trong mạch (đường 1 hình 2.5).
Đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn
Được biểu diễn ở (đường 2 hình 2.5) có hai phần: phần thứ nhất gọi là phần phụ thuộc (đường 2 nét liền) có thời gian tác động phụ thuộc vào giá trị dòng điện; phần thứ hai (đường nét đứt) có thời gian tác động khơng phụ thuộc vào giá trị dịng điện. Có nghĩa khi giá trị dịng điện vào rơle IR nhỏ hơn giá trị dòng điện giới hạn Igh thì thời gian tác động của rơle sẽ giảm theo sự tăng dòng điện, còn khi IR> Igh thì thời gian tác động khơng phụ thuộc vào giá trị dòng điện. Phần lớn các rơle kỹ thuật số đều có đặc tính phụ thuộc giới hạn.