Trong mạng điện kín việc áp dụng các phương pháp bảo vệ thơng thường khó có thể đảm bảo được tính chọn lọc cần thiết. Xét mạng điện hai nguồn cung cấp như hình 2-21a, nếu ta áp dụng bảo vệ dịng điện cực đại thì khi có ngắn mạch tại điểm N1 để đảm bảo tính chọn lọc thời gian tác động của bảo vệ 2 phải nhỏ hơn thời gian tác động của bảo vệ 3, tức là t2<t3, nhưng khi có ngắn mạch tại điểm N2 thì ngược lại t2>t3. Rõ ràng không thể thoả mãn đồng thời cả hai điều kiện. Bởi vậy nếu quan sát kỹ thì ta sẽ thấy khi có ngắn mạch tại điểm N1 dòng ngắn mạch IN2.1 đi từ nguồn A2 qua bảo vệ 2 có chiều từ thanh cái vào đường dây, cịn đối với bảo vệ 3 có chiều từ đường dây vào thanh cái. Từ đặc điểm này người ta trang bị một bộ phận định hướng để bảo vệ chỉ tác động khi dòng ngắn mạch đi từ thanh cái vào đường dây và sẽ không tác động trong trường hợp ngược lại. Đó chính là ngun lý của bảo vệ có hướng (BVCH). Cơ cấu định hướng được thực hiện bởi rơle công suất.
42 INA.1 BV1 2 3 6 A B BV2 BV3 INB.1 INB.1 INB.1 1 N N2 a)
Hình 2.16. Sơ đồ bảo vệ có hướng cho đường dây hai nguồn cung cấp a) Sơ đồ bố trí các thiết bị bảo vệ b) Sơ đồ mạng điện kín
c) Đồ thị véc tơ dòng ngắn mạch và điện áp Bảo vệ có hướng gồm ba bộ phận chính:
Bộ phận khởi động: Rơle dòng điện RI.
Bộ phận xác định chiều công suất: Rơle công suất RW. Bộ phận tạo thời gian trễ: Rơle thời gian Rt.
43
Để phân tích cách làm việc của bảo vệ có hướng ta khảo sát sơ đồ nguyên lý bảo vệ có hướng cho trên hình 2.17.
Máy biến áp BU cung cấp nguồn cho rơle cơng suất RW, máy biến dịng BI cung cấp tín hiệu cho rơle dịng điện RI và rơle cơng suất RW.
Nguyên lý hoạt động của bảo vệ như sau: Khi trong mạng điện xảy ra hiện tượng ngắn mạch thì rơle dịng điện RI sẽ khởi động, đóng tiếp điếp điểm, nếu ngắn mạch xảy ra trong vùng bảo vệ thì rơle dịng điện sẽ có chiều đi từ thanh cái vào đường dây, lúc đó rơle cơng suất RW sẽ khép tiếp điểm gửi tín hiệu đến rơle thời gian Rt, sau một khoảng thời gian trễ nhất định rơle này đóng tiếp điểm đưa tín hiệu đến cuộn cắt CK để cắt máy cắt MC, đồng thời rơle tín hiệu cũng khép tiếp điểm báo cho mạch đèn hoặc còi. Trong trường hợp điểm ngắn mạch xảy ra ở ngoài vùng bảo vệ, khi đó mặc dù rơle RI khép tiếp điểm của mình nhưng do dịng ngắn mạch có chiều từ đường dây vào thanh cái nên rơle cơng suất RW khơng đóng tiếp điểm do đó sẽ khơng có tín hiệu cắt được gửi đi và máy cắt vẫn được làm bình thường.
Bảo vệ có hướng có thể áp dụng theo ngun lý bảo vệ dịng điện cực đại cũng như bảo vệ cắt nhanh. Trong trường hợp dòng phụ tải lớn mà dòng ngắn mạch nhỏ thì rất có khả năng độ nhạy của bảo vệ sẽ không đảm bảo. Để khắc phục, người ta thường áp dụng sơ đồ bảo vệ có hướng với sự tham gia của khoá điện áp cực tiểu.