, bảo vệ

CHƯƠNG 5:

BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY

1 Khái niệm chung về bảo vệ đường dây

2 Bảo vệ quá dòng cực đại [51] kết hợp với bảo vệ kém áp [27]

2.1 Nguyên tắc hoạt động

2.2 Dòng điện và điện áp khởi động 3 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50)

3.1 Nguyên tắc hoạt động 3.2 Dòng khởi động

CHƯƠNG 5:

BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY

4 Phối hợp bảo vệ quá dòng 2 cấp [50] và [51]

4.1 Nguyên tắc hoạt động 4.2 Phối hợp nhiều cấp 5 Bảo vệ thứ tự không

6 Bảo vệ thứ tự không trung tính có nối đất 6.1 Nguyên tắc hoạt động

6.2 Chọn dòng khởi động 6.3 Chọn thời gian làm việc

7 Bảo vệ thứ tự không trung tính không nối đất 6.1 Yêu cầu của bảo vệ chạm đất

6.2 Nguyên tắc hoạt động

6.3 Chọn dòng khởi động ²

CHƯƠNG 5:

BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY

8. Bảo vệ dòng có hướng:

8.1 Nguyên tắc hoạt động 8.2 Dòng khởi động

8.3 Chọn thời gian làm việc của bảo vệ 8.4 Đấu BU,BI

9. Bảo vệ khoảng cách [21]

9.1 Nguyên tắc tác động 9.2 Đặc tính khởi động 9.3 Đặc tính thời gian 9.4 Đấu BU,BI

CHƯƠNG 5:

BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY

10. Bảo vệ so lệch:

10.1 Nguyên tắc hoạt động của bảo vệ so lệch dọc 10.2 Nguyên tắc hoạt động của bảo vệ so lệch ngang 10.3 Đấu BI cho bảo vệ so lệch dọc

10.4 Đấu BI cho bảo vệ so lệch ngang 10.5 Đặc điểm

10.6 Dòng không cân bằng và biện pháp nâng cao độ nhay bảo vệ 10.7 Bảo vệ so lệch ngang có hướng

10.8 Chọn dòng khởi động

4

1 Khái niệm chung về bảo vệ đường dây

2 Bảo vệ quá dòng cực đại [51]

1.1 Nguyên tắc hoạt động

1.2 Thời gian làm việc của bảo vệ 1.3 Dòng khởi động

1.4 Đấu BI

6



Để bảo đảm tính chọn lọc, thời gian chậm trễ của các bảo vệ được chọn: t

>t

>t

, bảo vệ

càng gần nguồn thì có thời gian làm việc càng lớn hơn.

o

Khi ngắn mạch ở N, dòng điện ngắn mạch I

qua các bảo vệ A, B, C, các bảo vệ đều khởi động, nhưng chỉ bảo vệ ở C tác động cắt [52C]

sau t

giây

8



Nếu bảo vệ ở C hỏng hay máy ngắt [52C]

hỏng, bảo vệ ở B tác động cắt [52B] sau t

giây, (bảo vệ ở A không được tác động).

 Chọn t nhỏ nhất để giảm thời gian làm việc của bảo vệ nói chung, nhưng phải đủ lớn để bảo đảm chắc chắn tính chọn lọc của bảo vệ.

o

t = t

+ t

+ t

+ t

, với t

là thời gian tác động cắt của máy ngắt [52C], tùy loại máy ngắt; t

và t

là tổng thời gian sai số của bảo vệ C và bảo vệ B; t

là thời gian dự trữ.

10



Ta có: t = 0,15 + 0,125 + 0,125 + 0,1 = 0,5s



Thông thường t = 0,35 ~ 0,36 s (tùy rơ le và

máy cắt).

Ví dụ: rơ le có t

= 0,125s Máy ngắt có t

= 0,15s

Tự chọn t

= 0,1s

Ở hình vẽ 2, nếu t

> t

, thì t

= t

+ t.

o

Từ đặc tính t=f(I) và đặc tính I=f(l), suy ra đặc tính t=f(l) như hình vẽ 3 .

12



Khi ngắn mạch ở N

(đầu khu vực bảo vệ B ở hình 4) dòng I

=I

qua bảo vệ B và qua bảo vệ A. Khi ngắn mạch ở N

(xa hơn

N

) thì dòng I

<I

và thời gian làm việc của bảo vệ sẽ lâu hơn.

Đối với 2 rơ le cùng loại, chỉnh định khác nhau, chênh lệch t càng lớn khi I

càng bé.

13

14

 chọn dòng điện khởi động I_kđ của bảo vệ quá dòng phải thỏa hai điều kiện sau:

 I_kđ>I_lvmax

 I_tv>I_mm

 Vì luôn luôn Itv<Ikđ, nên khi Itv>kmm.Ilvmax thì cũng thỏa điều kiện Ikđ>Ilvmax

 Có thể tính Itv=Kat.kmm.Ilvmax (với hệ số an toàn K_at=1,1~1,2).

 Ta có:

16

Để tính dòng khởi động của rơ le:

Với hệ số an toàn K_at=1,1~1,2.

Hệ số sơ đồ K_sđ: tùy loại sơ đồ bảo vệ.

Tỷ số biến dòng của dòng điện K_I tùy loại biến dòng.

Hệ số mở máy K_mm=2~3.

Hệ số trở về K_tv=0,8~0,85.

 Sau khi tính toán và chọn dòng khởi động I_kđ, ta kiểm tra độ nhạy của bảo vệ:

o

Gọi I

là dòng ngắn mạch nhỏ nhất ở cuối khu bảo vệ ta có độ nhạy: K

=I

/I

.

o

Nếu K

 1,5 là đạt

18

 Các BI đặt sau máy ngắt, đấu nối theo sơ đồ hình sao, thông số dòng điện I_tải qua BI được đưa vào rơ le.

o Nếu lưới điện trung tính không nối đất: thường dùng sơ đồ sao thiếu

20

2 Bảo vệ quá dòng cực đại [51] kết hợp với bảo vệ kém áp [27]

2.1 Nguyên tắc hoạt động

2.2 Dòng điện và điện áp khởi động

 Mục đích để nâng cao độ nhạy của bảo vệ quá dòng điện cực đại.

o Khi quá tải dòng điện tăng bảo vệ không tác động.

o Khi ngắn mạch, dòng điện tăng và điện áp

giảm, bảo vệ tác động cắt máy ngắt.

22

- Khi ngắn mạch, dòng điện tăng nên [51] tác động, và điện áp giảm nên [27] tác động, mạch VÀ (AND) truyền đến rơ le trung gian [51X]

cắt [52].

a. Dòng điện khởi động.



Dòng điện khởi động của các rơ le dòng điện được chọn theo công thức I

=I

.K

/K

,

Với I

là dòng điện làm việc bình thường.

Hệ số an toàn K

=1,1~1,2.

Hệ số trở về K

=0,8~0,85.

Thực tế dòng điện làm việc cực đại

I

=(2~1,5).I

 độ nhạy của bảo vệ khi

ngắn mạch luôn luôn đạt yêu cầu.

b. Điện áp khởi động.



Chọn điện áp khởi động U

sao cho rơ le [27]

không khởi động khi điện áp làm việc nhỏ nhất và rơ le trở về ngay sau khi cắt ngắn mạch.

với Kat=(1,1~1,2).

Từ đó ta có điện áp khởi động:

24



Độ nhạy của rơ le kém điện áp phải kiểm tra theo điện áp ngắn mạch cực đại khi ngắn

mạch ở cuối khu vực bảo vệ và phải lớn hơn 1,5.



Bộ phận khởi động kém điện áp luôn luôn

dùng 3 rơ le kém điện áp và nối vào điện áp

dây để bảo đảm làm việc khi ngắn mạch 2

pha (không phụ thuộc số lượng rơ le dòng

điện).

3.1 Nguyên tắc hoạt động 3.2 Dòng khởi động

26

o Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh [50] khởi động khi thông số dòng điện đầu vào lớn hơn tham số dòng điện khởi động, và tác động tức thời hoặc sau thời gian rất bé (t=0,3~0,6s).

27

o Dòng điện tải I_tải qua BI cho dòng thứ cấp là I.

o Thông số dòng điện I đưa đến đầu vào [50], nếu I>Ikđ50 thì [50]

truyền đến rơ le trung gian [50X] cắt [52].

Theo điều kiện chọn lọc: khu vực tác động của bảo vệ cắt nhanh phải giới hạn trong phạm vi cần được bảo vệ

Dòng ngắn mạch: dòng điện ngắn mạch tính tại 1 điểm bất kỳ

với:

E_ht : Sức điện động tương đương của hệ thống.

X_ht : Điện kháng của hệ thống.

X_d : Điện kháng của đường dây tính đến điểm ngắn mạch.

28

 Khi ngắn mạch ở xa: chiều dài l tăng, X_d tăng làm cho dòng ngắn mạch I_N giảm (đường cong biểu diễn số 1) dòng ngắn mạch tại M gọi là dòng ngắn mạch ngoài cực đại I_Nngmax.

Nếu ta chọn dòng khởi động I_kđ=K_at.I_Nngmax thì bảo vệ cắt nhanh chỉ tác động khi ngắn mạch trong phạm vi cần bảo vệ

(K_at=1,2~1,3: là hệ số an toàn, nếu rơ le cảm ứng thì

K =1,4~1. ²⁹

30

Thực tế ta chọn I_Nngmax tại điểm N thay vì M.

 Kết luận: Bảo vệ cắt nhanh bao giờ cũng có khu chết (không được bảo vệ), không thể bảo vệ toàn bộ đường dây.

32

 Khi có nguồn cung cấp từ hai phía, bảo vệ cắt nhanh phải đặt cả hai đầu đường dây. Dòng điện khởi động Ikđ của cả hai bảo vệ phải giống nhau và được tính theo dòng INngmax nào lớn hơn.

 Khi hệ thống làm việc cực tiểu và ngắn mạch không trầm trọng, có thể có một vùng không được bảo vệ (hình a).

 Trường hợp hình b khi ngắn mạch ở khoảng giữa cả hai bảo vệ đều tác động.

4.1 Nguyên tắc hoạt động 4.2 Phối hợp nhiều cấp

34

 Thông số dòng điện I được đưa vào [50] và [51]

cùng một lúc, đầu ra của [50] và [51] truyền đến mạch HOẶC (OR) và truyền đến rơ le trung gian [50X] cắt [52].

4.1 Nguyên tắc tác động.

 Đặc tuyến của bảo vệ: Tùy tham số dòng điện I.

- Khi I I≤ kđ51: bảo vệ không tác động.

- Khi I_kđ51<I I≤ _kđ50: bảo vệ tác động với t=f(I) - Khi I_kđ50<I: bảo vệ tác động với t=0 hoặc t0.

36

4.1 Nguyên tắc tác động.

 Khu vực bảo vệ và thời gian tác động của bảo vệ [51] sẽ phối hợp với khu vực bảo vệ và thời gian tác động tức thời của bảo vệ [50]: t₅₁ = t₅₀ + t; thực tế: t₅₁(0,5~0,6)s.

- Dòng điện khởi động của bảo vệ [51] được chọn lớn hơn dòng điện khởi động của bảo vệ [50] kế bên ở phía xa nguồn:

I_kđ51A=K_at.I_kđ50B, với K_at=(1,1~1,15).

4.1 Nguyên tắc tác động.

 Đối với một số đường dây quan trọng, có thể phối hợp nhiều cấp.

Ví dụ phối hợp 3 cấp:

1.Cấp I dùng [51] thời gian phụ thuộc dòng điện t=f(I).

2. Cấp II dùng [51] thời gian độc lập t=const.

3. Cấp III dùng [50] cắt nhanh t0.

38

4.2 phối hợp nhiều cấp

 Trên thực tế, đặc tính thời gian không “rõ ràng” như trên hình vẽ đặc tuyến của bảo vệ, mà là một “miền”, “miền” được thể hiện trên hình vẽ là vùng gạch chéo ///. Rơ le tác động trong miền này.

4.2 phối hợp nhiều cấp

 Sự cố ngắn mạch 1 pha hay ngắn mạch 2 pha chạm đất là sự cố không đối xứng, sinh ra hệ thống đối xứng thứ_tự_không.

 Để phát hiện và bảo vệ sự cố ngắn mạch 1 pha hay ngắn

mạch 2 pha chạm đất, thường dùng sơ đồ bộ lọc thứ_tự_không

40

5. Bảo vệ thứ tự không

6.Bảo vệ thứ tự không v i lớ ướ đ ệi i n có trung tính n i ố đất

6.1 Nguyên tắc tác động 6.2 Chọn dòng khởi động.

6.3 Chọn thời gian làm việc

 Đấu nối 3 biến dòng thành bộ lọc dòng thứ_tự_không, bộ lọc dòng thứ_tự_không cho ra dòng I₀ được đưa vào [51N].

 Khi có sự cố ngắn mạch 1 pha hay ngắn mạch 2 pha chạm đất, xuất hiện I₀, và [51N] cắt [52].

42

6.1 Nguyên tắc tác động

 Dòng điện khởi động I_kđ=K_at.I_kcbmax. Với I_kcbmax là dòng điện không cân bằng cực đại, K_at=1,3~1,5.

 Nếu thời gian tác động của bảo vệ thứ_tự_không lớn hơn thời gian tác động của bảo vệ khác thì

I_kđ=0,5~1A.

 Nếu thời gian tác động của bảo vệ thứ_tự_không bé hơn thời gian tác động của bảo vệ khác. Thường chọn dòng khởi động I_kđ=2~4A.

6.2 Chọn dòng khởi động

 Độ nhạy: K_nh=3I_0min/I_kđ.

Với I_0min là dòng thứ_tự_không bé nhất khi ngắn mạch 1 pha (hay ngắn mạch 2 pha chạm đất).

Lưu ý: Ở cuối khu bảo vệ dự bị Knh phải  1,5 mới bảo đảm.

44

6.2 Chọn dòng khởi động

 Thời gian tác động của bảo vệ thứ_tự_không cũng theo nguyên tắc bậc thang, nhưng áp dụng riêng cho từng cấp điện áp.

 Nếu lưới có máy biến áp nối Y/ hay Y/Y bảo vệ thứ_tự_không đặt ở máy biến áp, có thể chọn tác

động tức thời (vì bảo vệ sẽ không tác động khi ngắn mạch nối đất sau máy biến áp).

 Như vậy thời gian tác động của các bảo vệ

thứ_tự_không sẽ nhỏ hơn so với các bảo vệ quá dòng chống ngắn mạch giữa các pha.

6.3 Chọn thơi gian làm việc

 Nếu lưới có máy biến áp tự ngẫu khi ngắn mạch nối đất, dòng I₀ vẫn qua máy biến áp, như vậy thời gian tác động của bảo vệ thứ_tự_không phải căn cứ vào các bảo vệ của toàn lưới như bảo vệ quá dòng chẳng hạn.

46

6.3 Chọn thơi gian làm việc

7.Bảo vệ thứ tự không v i lớ ướ đ ệi i n không có trung tính n i ố đất

7.1 Yêu cầu của bảo vệ chạm đất 7.2 Nguyên tắc tác động

7.2 Chọn dòng khởi động.

 Trong lưới trung tính

không nối đất hay nối đất qua cuộn dập hồ quang, khi một pha chạm đất,

không gây quá dòng, điện áp dây không đổi. Do đó không cần ngắt mạch điện ngay.

 Tuy nhiên do phát nóng sẽ phá hủy cách điện và dẫn đến ngắn mạch 2 pha.

48

7.1

 Khi chạm đất, sẽ xảy ra hiện tượng quá điện áp và gây ra ngắn mạch 2 pha nối đất.Tuy nhiên do phát nóng sẽ phá hủy cách điện và dẫn đến ngắn mạch 2 pha.

 Bảo vệ chạm đất phải bảo đảm chọn lọc và độ nhạy cao vì dòng điện chạm đất I_G rất bé:

IG=(5~10)A.

7.1

 Đơn giản nhất là dùng 3 rơ le kém điện áp [27]

với điện áp pha, hoặc 1 rơ le quá điện áp [59] với điện áp thứ_tự_không, sẽ cho tín hiệu không chọn lọc, không xác định phần tử chạm đất, khi có tín hiệu, vận hành viên lần lượt cắt từng đường dây để tìm phần tử hư hỏng.

 Muốn bảo vệ làm việc chọn lọc, phải dùng bảo vệ quá dòng thứ_tự_không: có thể dùng sơ đồ bộ lọc dòng điện thứ_tự_không hoặc dùng biến dòng đặc biệt.

Lưu ý là phải đảm bảo độ nhạy cần thiết khi chạm

đất có dòng I_G<10A. ⁵⁰

7.2

7.2

 Nếu dùng 3 biến dòng mắc thành bộ lọc dòng điện thứ_tự_không thì độ nhạy sẽ kém, vì khi

chọn biến dòng, hệ số biến dòng kI được tính theo phụ tải bình thường, nên dòng thứ cấp I2 khi chạm đất sẽ bé (ví dụ kI=800/5, khi chạm đất IG=20A,

 I_2G=0,124A).

 Nếu dùng 1 biến dòng chung thì độ nhạy cao, bảo vệ tác động với cả dòng IG bé (3~5A).

Bình thường hoặc ngắn mạch 3 pha, hoặc ngắn

mạch 2 pha không chạm đất thì I0=0, chỉ khi 1 pha

chạm đất I₀>0 bảo vệ mới tác động. ₅₂

7.2

 Giả sử pha A của đường dây D3 bị chạm đất, từ sự phân bố dòng thứ_tự_không, ta có các kết luận:

 Dòng điện điện dung thứ tự không đi qua tất cả các đường dây (đường dây hư hỏng và đường dây

không hư hỏng).

 Ở những đường dây không hư hỏng dòng qua biến dòng thứ_tự_không là:

3I_od=3U_P..C_d (C_d là điện dung pha của đường dây).

7.3

 đường dây bị hư hỏng, dòng điện qua biến dòng

thứ_tự_không là hiệu số dòng điện điện_dung toàn lưới trừ cho dòng điện điện_dung của đường dây bị hư hỏng:

3I_o–3I_od1=3U_P..(C–C_d1), với:

C: là điện_dung pha của toàn lưới.

C_d1: là điện_dung pha của đường dây bị hư hỏng.

 Nếu có cuộn dập hồ quang thì dòng tổng qua bảo vệ thứ_tự_không của đường dây hư hỏng là:

I =(U_p/X_L)–3U_p..(C–C_d1).

54

7.3





7.3

 I_kđ>3I_od  I_kđ=K_at.K_o.3U_p..C_d

Với hệ số an toàn K_at=1,1~1,2, hệ số kể đến ảnh

hưởng của dòng điện quá độ khi mới vừa chạm đất K_o=4~5, nếu bảo vệ làm việc có thời gian thì chọn K_o=2~3, C_d là điện_dung pha của từng đường dây.

56

7.3

 Để bảo đảm độ nhạy thì: I_kđ≤I /K_nh với K_nh=1,25 nếu bảo vệ đường dây cáp và K_nh=1,5 nếu bảo vệ đường dây trên không.

 Dây nối đất của vỏ cáp phải xuyên qua lõi mạch từ.

Nếu không bảo vệ có thể tác động nhầm khi chạm đất ở một đường dây bất kỳ.

7.3



8. Bảo vệ dịng có hướng 8.1 Nguyên tắc tác động

8.2 Dòng điện khởi động.

8.3 Thời gian làm việc của bảo vệ 8.4 Đấu nối BU,BI

58

 Nguyên tắc tác động: xem chương 2.

 Nếu rơ le dòng điện không đảm bảo nhạy ta dùng thêm rơ le kém áp.

8.1

 Trong lưới trung tính không nối đất có thể dùng sơ đồ sao thiếu để bảo vệ ngắn mạch giữa các pha.

Trong lưới trung tính có nối đất sẽ dùng sơ đồ sao đủ hoặc sao thiếu nếu đã có bảo vệ thứ_tự_không (để bảo vệ ngắn mạch 1 pha). Trong sơ đồ bảo vệ thứ_tự_không thì cuộn dòng của rơ le công suất nối vào bộ lọc dòng điện thứ_tự_không, cuộn áp của rơ le công suất nối vào mạch tam giác hở của biến

điện áp.

60

8.1

 Chọn dòng điện khởi động phải thỏa tất cả các điều kiện:

 Bảo vệ phải trở về sau khi đã cắt mạch bị ngắn mạch: I_kđ=(K_at.K_mm.I_lvmax)/K_v.

Dòng điện làm việc cực đại I_lvmax tính trong trạng thái vận hành bất lợi lớn nhất có thể có.

8.2

 Khi làm việc bình thường bảo vệ không được tác

động sai. Nếu cầu chì ở mạch biến điện áp bị đứt thì rơ le làm việc nhầm, vậy phải chọn : I_kđ=(K_at.I_lv)/K_v (không kể đến hư hỏng và chiều).

62

8.2

 Giữa các bảo vệ kế nhau, dòng điện khởi động thứ n Ikđ(n)=k.Ikđ(n-1), thứ tự được tính theo chiều về nguồn cung cấp. Thí dụ ở hình 28, nếu chọn

I_kđ4<I_kđ2, khi ngắn mạch trên D₁, có thể xảy ra I_N<I_kđ2, đồng thời I_N>I_kđ4 làm cho bảo vệ 2 không cắt mà bảo vệ 4 cắt mặc dù t₂<t₄. Vậy phải chọn Ikđ4>Ikđ2.

 Chênh lệch giữa các dòng điện khởi động của 2 bảo vệ kế nhau thường chọn khoảng 10%.

8.2

 Chọn thời gian làm việc của bảo vệ phải lưu ý:

 Từ điều kiện chọn lọc, thời gian làm việc của bảo vệ có hướng cũng theo nguyên tắc bậc thang, nhưng áp dụng theo cùng một chiều.

 Chênh lệch giữa các dòng điện khởi động của 2 bảo vệ kế nhau thường chọn khoảng 10%.

64

8.3

 Trên hình vẽ mô tả đấu nối BI, BU cho mạch có rơ le kém áp [27], xem thêm chương 2.

8.4

9. Bảo vệ khoảng cách[21]

9.1 Nguyên tắc tác động 9.2 Đặc tính khởi động.

9.3 Đặc tính th i gianờ 9.4 Đấu nối BU,BI

66

 Xem theâm chöông 2.

9.1

 Trên hình 33 mô tả nguyên tắc tác động của mạch điện có 2 phần tử [21] là [211] và [212].

68

9.1

 Rơ le dòng điện [50] làm bộ phận khởi động, ([50]

còn kết hợp với các bộ phận khác làm bảo vệ bậc cuối cùng).

 Các rơ le thời gian [02] để tạo thời gian khác nhau ứng với những khoảng cách đến điểm ngắn mạch khác nhau: t2<t3.

 Rơ le công suất [32] để tránh bảo vệ tác động nhầm khi công suất đi từ đường dây đến thanh góp.

9.1

70

9.1

9.1

72

9.1

đường dây được chia làm 2 vùng: “vùng gần” và

“vùng xa”. Khi ngắn mạch ở “vùng gần” thì [21] tác động, khi ngắn mạch ở “vùng xa” thì [21] không tác động.

Như vậy nếu có 2 rơ le [21] là [21₁] và [21₂], đường dây được chia làm 3 vùng: “vùng a”, “vùng b” và

“vùng c”. Khi ngắn mạch ở “vùng a” thì cả hai [21₁] và [21₂] tác động, khi ngắn mạch ở “vùng b” thì

[21₁] không tác động nhưng [21₂] tác động, khi ngắn mạch ở “vùng c” thì cả hai [21₁] và [21₂] không tác động.

9.1



Khi ngắn mạch ở “vùng a” thì cả hai [21

]

và [21

] tác động, khi ngắn mạch ở “vùng b”

thì [21

] không tác động nhưng [21

] tác

động, khi ngắn mạch ở “vùng c” thì cả hai

[21

] và [21

] không tác động.

74

9.1



đường dây được chia thành 3 vùng bởi 2 rơ le [21

] và [21

], tương ứng sẽ có 3 cấp thời gian cắt là: nhanh, t

và t

.



Khi ngắn mạch: các rơ le [50], [32] khởi động làm cho các rơ le [02

], [02

] khởi động.



Nếu ngắn mạch gần (ở “vùng a”), [21

] tác

động, bảo vệ cắt nhanh

9.1

76

9.1

9.1 Nguyên tắc tác động

78

9.1



Nếu ngắn mạch xa hơn (ở “vùng b”), [21

] không tác động, [21

] tác động, bảo vệ cắt sau thời gian do [02

] xác định.



Nếu ngắn mạch xa hơn nữa (ở “vùng c”),

[21

] và [21

] không tác động, bảo vệ cắt sau

thời gian do [02

] xác định (trường hợp này

như bảo vệ quá dòng có hướng).

9.2



Khi ngắn mạch ở pha A chẳng hạn, tham số dòng điện vào [21] là I=I

/K

và tham số điện áp vào [21] là U=U

/K

.



Gọi Z=U/I là tổng trở đầu vào của [21], và

Z

=U

/I

là tổng trở  (km) đường dây, (Z, Z

tính bằng ).

80

9.2



Vì biểu thức không phụ thuộc dạng ngắn mạch, nên bất kỳ ngắn mạch nào cũng có Z=K.Z

.



Vậy rơ le [21] tác động không tùy vào trị số U

hay I mà tùy thuộc vào Z

tức là khoảng cách từ

chỗ bảo vệ đến chỗ ngắn mạch.

9.3



Hiện nay thường dùng loại đặc tính thời gian độc lập có 3 cấp t

, t

, t

ứng với 3 khu vực tác động của bảo vệ khoảng cách.

(1) Ở cấp thứ nhất bảo vệ làm việc cắt nhanh

t

=(0,1~0,2)s. Vì có xét đến sai số tổng trở và

độ bảo đảm có chọn lọc nên khu bảo vệ này

chỉnh bằng 70%~80% chiều dài đường dây

cần bảo vệ.

82

9.3

(2) Ở cấp thứ hai bảo vệ làm việc với t

=t

+t (t=(0,3~0,5s). Khu vực bảo vệ là đường dây còn lại, nhưng đã tránh sai số thực tế có điều chỉnh cho rộng hơn gồm 30%~40% chiều dài đường dây kế tiếp.

(3) Ở cấp thứ ba: bảo vệ làm nhiệm vụ dự bị

cắt với t

=t

+t. Thời gian t

được chọn theo

nguyên tắc bậc thang như trong bảo vệ quá

dòng.

9.3

84

9.4



Xem ch ng 3 ươ

10. Bảo vệ so l ch [87]ệ

10.1 Ý nghĩa của bảo vệ so lệch

10.2 Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch dọc 10.3 Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch ngang 10.4 Đấu nối BI của so lệch dọc

10.5 Đấu nối BI của so lệch ngang 10.6 Các đặc điểm

10.7 Dòng không cân bằng và biện pháp nâng cao độ nhạy của bảo vệ

10.8 Bảo vệ so lệch ngang có hướng

86

10.1

đ ng vận hành ổn Để ườ

định cần có các yêu cầu bảo vệ sau:

-

Bảo vệ quá dòng cắt nhanh

-

Bảo vệ so lệch dọc

-

Bảo vệ so lệch ngang

-

Bảo vệ có hướng ….

10.2 Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch dọc

88

10.2 Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch dọc



Nguyên tắc tác động: Bảo vệ so lệch dọc tác động dựa trên sự khác nhau của hai dòng

điện ở hai đầu đường dây cần bảo vệ.



Xét các trường hợp:



Khi bình thường hay khi ngắn mạch ngoài

vùng bảo vệ N

, dòng điện đi vào bằng dòng

điện đi ra: |I

|=|I

|, hay I

=–I

(dòng điện đi

vào I

>0, dòng điện đi ra I

<0)  I

=–I

.

10.2 Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch dọc



Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ N

, dòng điện đi vào khác dòng điện đi ra: I

–I

 I

–I

.



Đưa thông số dòng điện vào rơ le [87]

I=I

+I

, do đó khi bình thường hay khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ I

=–I

 I=0 rơ le [87] không tác động, khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ I

–I

 I0 rơ le [87] tác

động.

90

10.2 Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch dọc



Phạm vi bảo vệ: là vùng đường dây giới hạn

bởi các biến dòng chặn ở 2 đầu.

10.3 Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch ngang



Nguyên tắc tác động: Bảo vệ so lệch ngang tác

động dựa trên sự khác nhau của hai dòng điện

ở hai nhánh đường dây song song cần bảo vệ.

92

10.3 Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch ngang



Xét các trường hợp:



Khi bình thường hay khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ N

, dòng điện trên nhánh D

bằng dòng điện trên nhánh D

: I

=I

(nhánh D

và nhánh D

có cấu tạo giống nhau hoàn toàn)  I

=I

.



Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ N

, dòng điện trên nhánh D

khác dòng điện trên

nhánh D

, vì quãng đường l

l

 Z

Z



I

I

 I

I

.

10.3 Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch ngang



Nếu đưa thông số dòng điện vào rơ le [87]

là I=I

+I

, thì khi bình thường I

=I

 I=2.I

rơ le [87] tác động sai. Thông số dòng điện vào rơ le [87] phải là I=I

+(–I

) do đó khi bình thường hay khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ I

=I

 I=0 rơ le [87] không tác

động, khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ I

I

 I0 rơ le [87] tác động.



Phạm vi bảo vệ: là không toàn bộ đường

dây 2 nhánh song song.

94

10.4



Xem như mạch điện có 2 nhánh, đấu nối

biến dòng cho bảo vệ so lệch dọc sao cho

thông số dòng điện vào rơ le [87] là I=I

+I

,

xem thêm chương 2.

10.5



Muốn cho khi bình

thường rơ le không tác động, phải “chéo dây”

như hình 43. Cuối cùng

thông số dòng điện vào rơ le [87] là I=I

–I

.



Thay vì dùng 2 biến dòng

để so sánh 2 dòng điện,

có thể dùng 1 biến dòng

với 2 dây sơ cấp xuyên

qua lõi sắt như hình 44.

96

10.6



Do có sai số của biến dòng, dòng I

và I

khác biệt về trị số và góc pha, sinh ra dòng không cân bằng I

.



Để bảo đảm bảo vệ tác động chọn lọc : I

>I

.

10.6

98

10.6



Với bảo vệ so lệch dọc, thông số dòng điện vào rơ le I=I

/K

, do đó, nếu lưới có nguồn cung cấp ở cả hai phía, độ nhạy của bảo vệ sẽ cao hơn

nhiều so với bảo vệ quá dòng.



Với bảo vệ so lệch ngang, nếu ngắn mạch ở

cuối đường dây, thông số dòng điện vào rơ le

I<I

, bảo vệ không tác động, nghĩa là bảo vệ

có khu chết. Cần phải chọn dòng khởi động I

để khu chết ít hơn 10% toàn chiều dài đường

dây cần bảo vệ.

10.6



Bảo vệ so lệch dùng để bảo vệ ngắn mạch

và không làm được nhiệm vụ dự bị. Muốn

bảo vệ đường dây còn lại phải dùng bảo vệ

phụ.

100

10.6

10.7 Dịng khơng cân bằng và biện pháp nâng cao độ nhạy



Vì các biến dòng không gi ng nhau hoàn ố toàn nên xuất hiện dòng không cân bằng.

Dòng I

càng lớn nếu biến dòng càng bão hòa. Ngoài ra I

còn phụ thuộc vào chênh lệch phụ tải của biến dòng.



Dùng biến dòng không bão hòa, tốt nhất là

chọn biến dòng chính xác dùng riêng cho

bảo vệ so lệch.

102

10.7 Dịng khơng cân bằng và biện pháp nâng cao độ nhạy



Hạn chế sức điện động thứ cấp của biến dòng để giảm mức độ bão hòa, bằng cách giảm phụ tải Z

và tăng tỷ số biến dòng K

.



Cân bằng phụ tải thứ cấp của các biến dòng.

10.8 Bảo vệ so lệch ngang cĩ hướng a. Ý nghĩa.

m b o cho đường dây còn lại tiếp tục làm Đả ả

việc bảo đảm cung cấp điện liên tục cao nhất.

104

10.8 Bảo vệ so lệch ngang cĩ hướng

b. Nguyên tắc tác động.

Rơ le dòng điện [87] để khởi động, rơ le công suất [32] để chọn cắt đường

dây hư hỏng.

Hai đầu đường dây đều có đặt bảo vệ so lệch ngang có hướng giống nhau.

oKhi ngắn mạch ở N: các dòng điện trên các đường dây D1, D2 là II và III

cùng chiều và bằng nhau, do sai số của biến dòng chỉ có dòng không cân bằng, vì Ikcb<Ikđ nên bảo vệ không tác động

10.8 Bảo vệ so lệch ngang cĩ hướng

b. Nguyên tắc tác động.

Khi ngắn mạch ở N₁:

Ở phía A có dòng I₁ và I_II cùng chiều nhưng I_I>I_II nên thông số dòng điện vào rơ le [87] là I=I₁– I2>Ikđ, trên hình vẽ I lệch U một góc φA.

Ở phía B thì I_I=I_II nhưng I_I ngược chiều nên thông số dòng điện vào rơ le [87] là I=I1+I2=2.IN>Ikđ, trên hình vẽ I lệch U một góc φB.

107

10.8 Bảo vệ so lệch ngang cĩ hướng

b. Nguyên tắc tác động.

Khi ngắn mạch ở N₂:

Ở phía A có dòng I₁ và I_II cùng chiều nhưng I_I<I_II nên thông số dòng điện vào rơ le [87] là I=I₁– I₂>I_kđ, trên hình vẽ I lệch U một góc φ_A+ .

Ở phía B thì I_I=I_II nhưng I_II ngược chiều nên thông số dòng điện vào rơ le [87] là I=I₁+I₂=2.I_N>I_kđ, trên hình vẽ I lệch U một góc

φ



Đến 32, 87

I_I I_II

N₂ I₂

I₁ U I

Đến 32, 87

I_I I_II

I₂

I₁ U

I

Hình 48: Giản đồ véc tơ khi ngắn mạch N . A

B

D₂ D₁

52₂ 52₁

52₄ 52₃

l₂ l₁



108

10.8 Bảo vệ so lệch ngang cĩ hướng



Khi ngắn mạch ở N

hoặc N

, cả 2 bảo vệ ở 2 đầu A và B đều tác động, và nhờ có rơ le

công suất [32] nên bảo vệ chọn chỉ cắt đường dây hư hỏng.



Đồ thị vectơ dòng điện và điện áp đặt vào rơ

le công suất [32] như hình 46, 47, 48

10.8 Bảo vệ so lệch ngang cĩ hướng



Ngoài vùng chết do I

I

khi ngắn mạch ở

cuối khu vực bảo vệ, còn có vùng chết do

điện áp đặt vào rơ le công suất U

0 khi

ngắn mạch ở gần điểm nối đất của bảo vệ.

110

10.9 Chọn dịng khởi động

a.

Đố ớ i v i so l ch ngang: ệ Phải thỏa 2 điều kiện:

1. Khi ngắn mạch ngoài, bảo vệ không được tác động: I

>I

 dòng khởi động

I

=K

.I

(I

là dòng không cân bằng tính toán cực đại), I

phụ thuộc vào:



Sai số của biến dòng trong bảo vệ so lệch ngang.



Chênh lệch tổng trở các đường dây song

song.

10.9 Chọn dịng khởi động



Nếu các đường dây có thông số như nhau thì I

=K

.K

.0,1(I

/2).(1/K

), với:

- K

=0,5~1 là hệ số đồng nhất

-

K

=2 là hệ số kể đến ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ của dòng điện ngắn mạch.

-

0,1 là sai số cực đại cho phép của biến dòng.

-

K

là tỷ số biến dòng.

-I

/2 là trị số hiệu dụng dòng điện ngắn

mạch ngoài cực đại đi qua mỗi một đường dây.

112

10.9 Chọn dịng khởi động

2. Khi cắt một đường dây ở phía đối diện, bảo vệ so lệch ngang không được cắt nhầm đường dây còn lại.

Rơ le khởi động phải trở về sau khi đã cắt ngắn

mạch ngoài. Do đó I_kđ>I_lvmax  I_kđ=K_at.I_lvmax/(K_v .K_I), với:

-K_at=1,2 là hệ số an toàn.

-K_I là tỷ số biến dòng.

-K_v= 0,85 là hệ số trở về.

-I_lvmax là tổng dòng điện phụ tải cực đại của cả hai đường dây song song.

10.9 Chọn dịng khởi động

b. Đố ớ ả i v i b o v so l ch d c: ệ ệ ọ



Chọn dòng khởi động chỉ cần theo điều kiện trước, và dòng không cân bằng tính toán cực đại I

I

= K

. K

. 0,1 I

/ K

o

Theo nguyên lý làm việc: bảo vệ so lệch

không tác động khi có ngắn mạch ngoài, do đó

bảo vệ cắt không thời gian nhưng vẫn bảo đảm

chọn lọc.

114

10.10 Độ nhạy của bảo vệ:

-

K

=I

/I

; với I

=|(I

–I

)|

-

Ki m tra đ nh y: K ể ộ ạ

 1,5

BÀI T Pậ

Tính toán b o v so l ch d c cho thanh ả ệ ệ ọ cái 35kV. Bi t dòng ng n m ch 3 pha ế ắ ạ ngay phía sau thanh cái là 1,02 kA,

dòng ng n m ch nh nh t b ng 87% ắ ạ ỏ ấ ằ dòng ng n m ch phía thanh cái) dòng ắ ạ đi n làm vi c c c đ i qua thanh cái ệ ệ ự ạ

258 A, h s tin c y (h s an toàn) là ệ ố ậ ệ ố

1,25 (I

51A)

Ch n BI 300/5 C p chính xác 0,5ọ ấ Dòng kh i đ ng r le:ở ộ ơ

Ch n dòng kh i đ ng r le: Iọ ở ộ ơ _kdR= 1,1 A

Dòng kh i đ ng th c t c a b o v so l ch:ở ộ ự ế ủ ả ệ ệ

Đ nh y c a b o v :ộ ạ ủ ả ệ

max

1, 25

1 51 1.06 60

tc

kdR sd kcb

i

I k k I A

 n      

1,1 60 1 66

dR

kdSL i

sd

I I n A

k

    

.min 0,87 1020

13, 45 2 66

k nhSL

sdSL

K I

I

    