4.1/ Nguyên lý của bảo vệ.
Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không dùng để bảo vệ chống sự cố chạm đất trong các máy biến áp lực, cuộn kháng shunt, máy điện quay mà có điểm chung tính trực tiếp nối đất. Nó cũng có thể sử dụng để bảo vệ cho máy biến áp có chung tính cách điện với đất hoặc máy biến áp có cuộn dây nối tam giác, khi đó phải sử dụng các trung tính nhân tạo.
Điều kiện tr−ớc hết là có một biến dòng đặt trên dây trung tính nối đất. Biến dòng trung tính và biến dòng 3 pha xác định chính xác các giới hạn của vùng đ−ợc bảo vệ.
Hình 3 - 11: Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không MBA có nối đất trực tiếp Hình 3 - 10: Ví dụ cho MBA 1 pha
Đồ án tốt nghiệp Trần Văn Quỳnh - Điện 46
Hình 3 - 12: Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không MBA có cuộn dây nối tam giác với điểm trung tính giả
Trong điều kiện vận hành bình th−ờng không có dòng điện đi qua trung tính và điểm đấu sao của các máy biến dòng ở các pha.
Tức: IA + IB + Ic = 0 (3-18)
Và: IL1 + IL2 + IL3 = 0 (3-19) Khi có một sự cố chạm đất trong vùng bảo vệ, sẽ xuất hiện dòng thứ tự không ở trung tính máy biến áp (Io1) và dòng thứ tự không ở các pha (Io2). Các dòng này bằng nhau về độ lớn và cùng chiều.
Khi đó: Isl0 = Io1 + Io2 khác 0 nên bảo vệ sẽ tác động.
Ng−ợc lại khi xảy ra chạm đất ngoài vùng bảo vệ, dòng điện qua dây trung tính máy biến áp (Io1) và dòng điện d− trên dây trung tính của các biến dòng pha (Io2) sẽ bằng nhau về độ lớn và ng−ợc pha với nhau nên:
ISlo =Io1 + Io2 = 0 nên bảo vệ không tác động.
Ngoài ra dòng không cân bằng có thể tồn tại do bão hòa các máy biến dòng không giống nhau, bão hòa này cũng có thể làm cho bảo vệ tác động nhầm.
Để khắc phục hiện t−ợng này bảo vệ chống sự cố chạm đất có bộ phận khóa bảo vệ với dòng thứ tự không khi chạm đất ngoài vùng bảo vệ.
4.2/ Đánh giá các đại l−ợng đo đ−ợc.
Chức năng khóa bảo vệ bằng cách so sánh dòng điện đi qua trung tính nối đất với dòng điện thứ tự không tổng ở các pha.
Ta có: 01 sl I I = (3-20) ) 02 01 02 01 h k .(I I I I I = − − + (3-21) .
Trong đó: Isl0: Dòng điện đặt của bảo vệ.
Ih : Dòng điện hãm (hay dòng điện lấy mẫu) k: Hệ số, tr−ờng hợp chung giả thiết k = 1.
Bảo vệ sẽ tác động cho tín hiệu cắt máy biến áp khi Isl0 > Ih. D−ới đây xét một số tr−ờng hợp sự cố có thể xảy ra:
• Sự cố chạm đất ngoài vùng bảo vệ.
Dòng điện thứ tự không (Io1) và dòng d− trên dây trung tính của các máy biến dòng pha (Io2) cùng độ lớn và ng−ợc chiều nhau.
Io1 = -Io2. (3-22) Do vậy: 01 sl I I = (3-23) 01 02 01 02 01 h (I I I I ) 2I I = − − + = (3-24)
Bảo vệ sẽ tác động khi Isl0 > Ih. Trong tr−ờng hợp này dòng Ih > 2Isl0 nên bảo vệ không tác động.
• Sự cố chạm đất trong vùng bảo vệ phía cuộn dây nối hình sao mà không có nguồn ở phía cuộn dây nối hình sao đó. Khi đó:
Io2=Il1+Il2+Il3=0 (3-25) 01 slo I I = (3-26) Suy ra: 0 I I I I Ih = 01− 02 − 01+ 02 = ) (2-27) Bảo vệ sẽ tác động cắt máy cắt máy biến áp vì Isl0 > Ih.
• Sự cố chạm đất trong vùng bảo vệ ở phía cuộn dây nối hình sao có nguồn đi đến. Trong tr−ờng hợp này ta có:
Io1=Io2 suy ra Isl = I01 (3-28) 01 02 01 02 01 h (I I I I ) 2I I = − − + =− (3-29)
Từ kết quả trên ta thấy khi sự cố chạm đất trong vùng bảo vệ dòng điện hãm (Ih < 0) vẫn thỏa mãn điều kiện Isl0 > Ih và bảo vệ sẽ tác động cắt máy cắt máy biến áp.
Tuy nhiên việc giả thuyết Io1 và Io2 trùng pha nhau trong tr−ờng hợp sự cố chạm đất trong vùng bảo vệ và ng−ợc pha nhau khi xảy ra sự cố chạm đất ở ngoài vùng bảo vệ, điều này chỉ có đ−ợc khi máy biến dòng là lý t−ởng. Thực tế dòng điện Io1 và Io2 ở các phía lệch pha nhau.
Đặc tính hãm đ−ợc đặc tr−ng bằng hệ số k, hệ số này phụ thuộc vào góc lệch pha cho trong bảng d−ới đây.
Đồ án tốt nghiệp Trần Văn Quỳnh - Điện 46
Bảng 3-1
1300 1200 1100 1000 900
k 1 1.4 2 4
D−ới đây minh họa đ−ờng đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch dòng thứ tự không hình 3 - 13.
Hình 3 - 13: Đặc tính làm việc của bảo vệ chống chạm đất phụ thuộc vào góc lệch pha giữa I01 và I02. Đặc tính vẽ cho tr−ờng hợp I01=I02 ( =1800 khi ngắn mạch chạm đất ngoài vùng bảo vệ).
Đồ thị minh họa quan hệ của I01 và I02.
Hình 3 - 14: Đồ thị quan hệ giữa I01 và I02 và góc pha = (I01, I02) Từ đồ thị ta thấy nếu ± khi đó thành phần hãm bằng không.