PHẦN II: THIẾT KẾ MẠNG ĐIỆN PHÂN PHỐI 22 KV, BẢO VỆ RELAY CHO ĐƯỜNG DÂY VÀ TRẠM BIẾN ÁP, ỨNG DỤNG TRÊN PHẦN MỀM PSS/ADEPT59 CHƯƠNG 9: LỰA CHỌN DÂY DẪN CHO LƯỚI 22KV
CHƯƠNG 12: LÝ THUYẾT BẢO VỆ RELAY
12.1. Bảo vệ quá dòng điện
12.1.1. Nguyên tắc tác động
Bảo vệ quá dòng điện (BVQDĐ) là loại BV tác động khi dòng điện qua chỗ đặt thiết bị BV tăng quá giá trị định trước. Có thể chọn BVQDĐ thành BV dòng điện cực đại hoặc BV dòng điện cắt nhanh.Hai loại BV này khác nhau ở việc đảm bảo yêu cầu tác động chọn lọc và vùng BV tác động.Để đảm bảo tính chọn lọc cho BV dòng điện cực đại, người ta phải cài đặt cho nó thời gian trì hoãn thích hợp. Để đảm bảo chính xác chọn lọc cho BVCN cần chọn dòng khởi động thích hợp.Vùng bảo vệ của BVDCĐ gồm cả phần tử BV và các phần tử lân cận, vùng bảo vệ của BVCN chỉ gồm một phần của phần tử được bảo vệ.
12.1.2. Bảo vệ dòng quá dòng cực đại
Ta khảo sát một đường dây hình tia, có một nguồn cung cấp, được đặt BVDCĐ tại phía nguồn mỗi đoạn đường dây. Như vậy mỗi đoạn đường dây được bảo vệ bởi một BV riêng.Khi có ngắn mạch N4 sẽ có dòng sự cố chạy qua cả 4 BV, tức là cả 4 BV sẽ khởi động.Tuy nhiên để đảm bảo tính chọn lọc thì chỉ có một mình BV 4 tác động cắt phần tử sự cố ra khỏi mạng.Để làm được điều này, BVDCĐ phải có đặc tính thời gian trì hoãn tác động, thời gian này sẽ giảm dần khi càng xa nguồn. Chính vì vậy khi có sự cố N4 thì BV4 sẽ tác động đầu tiên, loại bỏ đoạn đường dây bị sự cố, các BV còn lại tuy khởi động nhưng không tác động, sau đó sẽ trở về trạng thái bình thường.
a. Dòng điện khởi động
Ta đã biết BVDCĐ sẽ khởi động khi dòng điện chạy qua BV lớn hơn dòng khởi động
phụ tải cực đại qua chỗ đặt BV: Ikđ> Ilv,max. Trong thực tế để tránh tác động nhầm người ta xác định dòng khởi động Ikđ theo công thức sau:
Đây là dòng khởi động sơ cấp của BV. Dòng thứ cấp của BV được xác định bởi:
Trong đó: kat – Hệ số an toàn.
ktv – Hệ số trở về.
kmm – Hệ số mở máy.
Ilv,max – Dòng làm việc cực đại qua thiết bị được bảo vệ.
nBI – Tỷ số biến dòng.
ksđ – Hệ số sơ đồ.
b. Độ nhạy của BV.
Vùng bảo vệ của BVDCĐ bao gồm phần tử được bảo vệ và của phần tử lân cận. Phần tử lân cận được BV thuộc vùng BV dự trữ. Để đánh giá độ nhạy của BV người ta dùng hệ số nhạy:
knh =
INM,min là dòng ngắn mạch cực tiểu khi NM xảy ra ở cuối vùng BV.
Với vùng BV chính, độ nhạy yêu cầu knh ≥ 1.5 Với vùng BV dự trữ, độ nhạy yêu cầu knh ≥ 1.2
c. Thời gian tác động của BV.
Để đảm bảo tính chọn lọc, thời gian tác động của BVDCĐ được chọn theo nguyên tắc bậc thang. Độ chênh lệch giữa thời gian tác động của các BV kề nhau được gọi là bậc thời gian hay bậc chọn lọc ∆t = t1 – t2.
Giá trị bậc thời gian ∆t được chọn sao cho khi NM tại N2, BV1 không kịp tác động mặc dù đã khởi động. Khi xảy ra NM, nếu BV cắt được NM thì tổng thời gian NM sẽ là tBV + tss + tMC .
Trong đó: tBV là thời gian tác động của BV.
tss là thời gian sai số của relay thời gian.
tMC là thời gian cắt của MC.
Như vậy để BV1 không kịp tác động khi có NM trong đoạn BC thì thời gian tác động của nó phải thỏa: t1> t2 = tBV + tss + tMC.
d. Relay có đặc tính độc lập.
Đây là dạng relay có thời gian trì hoãn tác động được tạo nên nhờ relay thời gian và không phụ thuộc vào dòng NM. Chính vì vậy nó được gọi là có đặc tính thời gian độc lập.Đặc tuyến này có dạng đường thẳng.
e. Relay có đặc tính thời gian phụ thuộc.
Ngược lại với đặc tính độc lập, relay có đặc tính phụ thuộc sẽ có thời gian tác động phụ thuộc vào dòng NM.Khi giá trị dòng ngắn mạch càng lớn thì thời gian tác động của BV càng nhỏ.
Với đặc tính phụ thuộc, người ta chia ra làm 3 dạng:
Dạng đặc tính có độ dốc chuẩn.(Normal inverse)
Dạng đặc tính rất dốc. ( Very inverse)
Dạng đặc tính cực dốc.( Extremely inverse) 12.1.3. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh.
Bảo vệ dòng điện cắt nhanh là loại BV đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng điện khởi động lớn hơn dòng điện ngắn mạch lớn nhất qua chỗ đặt BV khi ngắn mạch ở ngoài phần tử được BV.Khi có ngắn mạch trong vùng BV, dòng điện NM sẽ lớn hơn dòng khởi động và BV sẽ tác động. BV cắt nhanh thường làm việc tức thời với thời gian rất bé.
Ta khảo sát một tuyến đường dây hình tia có một nguồn cung cấp như sau:
Dựa theo đường cong IN = f(lN), ta thấy rằng để BVCN không tác động khi có ngắn mạch ở ngoài đoạn AB thì dòng khởi động Ikđ phải lớn hơn dòng ngắn mạch INB: Ikđ> INB.
Khi đó vùng bảo vệ của BVCN chỉ là một phần của đoạn AB chứ không phải toàn bộ đoạn AB.
a. Dòng khởi động cắt nhanh.
Ta đã biết để BV không tác động khi có ngắn mạch ở ngoài vùng BV thì cần chọn dòng khởi động Ikđ> INM. Thực tế người ta sẽ chọn Ikđ = kat.INM_max
b. Vùng tác động của bảo vệ.
Vùng bảo vệ của BVCN có thể được xác định bằng phương pháp đồ thị. Bằng cách xây dựng mối quan hệ giữa IN và khoảng cách xảy ra ngắn mạch IN=f(lN) ứng với chế độ ngắn mạch cực đại (đường cong 1) và chế độ ngắn mạch cưc tiểu (đường cong 2) ta sẽ xác định được vùng BV của BVCN. Điểm cắt giữa đường thẳng Ikđ và đường cong số 1 chính là điểm cuối vùng BV trong chế độ NM cực đại và điểm cắt giữa đường thẳng Ikđ với đường cong số 2 chính là điểm cuối vùng BV trong chế độ NM cực tiểu
c. Thời gian tác động của bảo vệ.
Thời gian tác động của BVCN là tức thời, khoảng từ 0.02s – 0.06s.