Việc kết hợp giữa bảo vệ dòng cực đại (BVI>) và bảo vệ cắt nhanh(BV>>) cho phép nâng cao hiệu quả của các bảo vệ. Bảo vệ cắt nhanh làm nhiệm vụ cắt nhanh dòng ngắn mạch trong vùng bảo vệ, ở ngồi vùng bảo vệ việc cắt dịng ngắn mạch do bảo vệ dòng điện cực đại thực hiện với một thời gian trễ.
Mỗi bảo vệ được trang bị hai rơle dòng mắc nối tiếp và một rơle thời gian. Một trong số hai rơle dòng làm nhiệm vụ của bảo vệ cắt nhanh còn rơle kia làm nhiệm vụ bảo vệ dòng điện cực đại.
Khi sử dụng bảo vệ cắt nhanh kết hợp với bảo vệ dịng cực đại, bảo vệ sẽ có đặc tính thời gian nhiều cấp: cấp thứ nhất cắt nhanh tác động tức thời; cấp thứ hai và thứ ba bảo vệ dịng cực đại với thời gian duy trì. Sơ đồ ngun lý của bảo vệ dịng có đặc tính thời gian nhiều cấp trên hình 2.14.
Hình 2.14. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dịng cực đại có đặc tính thời gian nhiều cấp. Ngun tắc làm việc của bảo vệ được thể hiện trên sơ đồ cung cấp từ một phía mạng hình tia (hình 2.14).
Cấp thứ nhất của bảo vệ (RI1, RG1, Th1 trên hình 2.14) là cấp cắt nhanh
(tI≤0,1s). Để đảm bảo tính chọn lọc, dịng khởi động IcdAI và IIcdBđược lựa chọn lớn hơn dịng ngắn mạch ngồi cực đại. Phần LIAvà LIBcủa đường dây (xác định bằng đồ thị trên hình 2.15) là vùng thứ nhất của bảo vệ A và B, chúng chỉ chiếm một phần chiều dài của đường dây AB và BC.
40 ) II ( cdA I ) I ( cdA I ) I ( A L ) I ( B L L(BII) ) II ( B t ) II ( A L (III) A L ) I ( cdB I ) I ( B t ) III ( A t ) I ( A t (II) A t ) L ( f I(n3)
Cấp thứ hai của bảo vệ (RI2, RT1, RG2, Th2) là cấp bảo vệ dịng cực đại có
thời gian duy trì nhỏ. Dòng chỉnh định của cấp thứ hai IIIcdA và IIIcdB đựơc lựa chọn lớn hơn dòng chỉnh định của bảo vệ cắt nhanh đặt ở phần tử liền kế phía trước:
IcdB cdB at II cdA k .I I (2.20)
Trong đó: kat= 1,1- 1,15- hệ số an tồn kể đến sai số của rơle và máy biến dòng. Vùng bảo vệ của cấp thứ hai bao gồm phần cuối đường dây, thanh cái của trạm và một phần các phần tử liền kề nối vào thanh cái (phần đầu đường dây BC).
Độ nhạy cấp thứ hai của bảo vệ A và B được kiểm tra trực tiếp theo dòng ngắn mạch ở cuối đường dây bảo vệ AB và BC tương ứng. Yêu cầu hệ số nhạy kIIn không được nhỏ hơn 1,5.
Cấp thứ ba bảo vệ dịng cực đại (RI3, RT2,RG3, Th3) có thời gian duy trì lớn
hơn cấp thứ hai một cấp t, dịng định của bảo vệ IIIItdA và IIIItdB lớn hơn dòng làm việc cực đại.
Hình 2.15. Sơ đồ nguyên lý và đặc tính bảo vệ dịng cực đại có đặc tính thời gian nhiều cấp
41 Vùng bảo vệ của cấp thứ ba III
A
L và III B
L bắt đầu từ cuối vùng bảo vệ thứ hai. Nhiệm vụ bảo vệ của cấp thứ ba làm dự trữ cho sự cố hỏng hóc của máy cắt hoặc bảo vệ ở các phần tử liền kề. Độ nhạy của cấp thứ ba được kiểm tra theo dòng ngắn mạch ở cuối phần tử liền kề. Yêu cầu về hệ số nhạy III
n
k không được nhỏ hơn 1,2.
Ưu điểm cơ bản của bảo vệ dòng điện cực đại có đặc tính thời gian nhiều cấp là bảo đảm cắt khá nhanh ngắn mạch ở tất cả các phần của mạng điện.
Nhược điểm chính là độ nhạy thấp, chiều dài vùng bảo vệ phụ thuộc vào tình trạng làm việc của hệ thống và dạng ngắn mạch, chỉ đảm bảo tính chọn lọc trong mạng hở có nguồn cung cấp từ một phía.
Bảo vệ cắt nhanh thường được lắp đặt để bảo vệ các động cơ công suất dưới 5000kW, máy biến áp công suất dưới 6300 kVA, các trạm bù bằng tụ điện công suất trên 400 kVAr.
Bảo vệ cắt nhanh với một rơle được sử dụng để bảo vệ các động cơ có cơng suất dưới 2000 kW và các thiết bị điện khác, nếu thoả mãn yêu cầu về độ nhạy. Bảo vệ cắt nhanh với 2 rơle được lắp đặt để bảo vệ các động cơ điện công suất từ 2000 kW trở lên và được lắp đặt ở các hệ thống điện khác khi hệ thống bảo vệ với 1 rơle không thoả mãn yêu cầu về độ nhạy.
Bảo vệ cắt nhanh được lắp đặt từ phía nguồn cung cấp. Khơng phụ thuộc vào số lượng rơle, các máy biến dòng phải được lắp đặt vào các pha cùng tên để chỉ ngắt một điểm sự cố khi ngắn mạch hai pha qua đất.