Giáo trình Bảo vệ role và tự động hóa

Nội dung text: Giáo trình Bảo vệ role và tự động hóa

1. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Chöông 1 KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN 1.1 NHIEÄM VUÏ CUÛA BAÛO VEÄ . Trong quaù trình vaän haønh heä thoáng ñieän coù theå xuaát hieän trình traïng söï coá vaø cheá ñoä laøm vieäc khoâng bình thöôøng cuûa caùc phaàn töû. Phaàn lôùn caùc söï coá thöôøng keøm theo hieän töôïng doøng ñieän taêng khaù cao vaø ñieän aùp giaûm khaù thaáp. Caùc thieát bò coù doøng ñieän taêng cao chaïy qua bò ñoát noùng quaù möùc cho pheùp daãn ñeán hö hoûng. Khi ñieän aùp giaûm thaáp thì caùc hoä tieâu thuï khoâng theå laøm vieäc bình thöôøng, tính oån ñònh cuûa caùc maùy phaùt laøm vieäc song song vaø cuûa toaøn heä thoáng bò giaûm. Caùc cheá ñoä laøm vieäc khoâng bình thöôøng cuõng laøm cho aùp, doøng vaø taàn soá leäch khoûi giôùi haïn cho pheùp vaø neáu ñeå keùo daøi trình traïng naøy coù theå xuaát hieän söï coá. Coù theå noùi, söï coá laøm roái loaïn caùc hoaït ñoäng bình thöôøng cuûa heä thoáng ñieän noùi chung vaø cuûa caùc hoä tieâu thuï ñieän noùi rieâng. Cheá ñoä laøm vieäc khoâng bình thöôøng coù nguy cô xuaát hieän söï coá laøm giaûm tuoåi thoï cuûa caùc maùy moùc thieác bò. Muoán duy trì hoaït ñoäng bình thöôøng cuûa heä thoáng vaø cuûa caùc hoä tieâu thuï ñieän thì khi xuaát hieän söï coá caàn phaùt hieän caøng nhanh caøng toát choã söï coá ñeå caùch ly noù khoûi phaàn töû khoâng bò hö hoûng, coù nhö vaäy phaàn töû coøn laïi môùi duy trì ñöôïc hoaït ñoäng bình thöôøng, ñoàng thôøi giaûm möùc ñoä hö hoûng cuûa söï coá. Nhö vaäy chæ coù caùc thieát bò töï ñoäng baûo veä môùi coù theå thöïc hieän toát ñöôïc caùc yeâu caàu neâu treân. Caùc thieát bò naøy hôïp thaønh heä thoáng baûo veä. Caùc maïng ñieän hieän ñaïi khoâng theå laøm vieäc thieáu caùc heä thoáng baûo veä, vì noù theo doõi lieân tuïc trình traïng laøm vieäc cuûa taát caû caùc phaàn töû trong heä thoáng ñieän. ♣ Khi xuaát hieän söï coá, baûo veä phaùt hieän vaø cho tín hieäu khi caét caùc phaàn töû hö hoûng thoâng qua caùc maùy caét ñieän (MC). ♣Khi xuaát hieän cheá ñoä laøm vieäc khoâng bình thöôøng, baûo veä seõ phaùt hieän vaø tuyø thuoäc theo yeâu caàu coù theå taùc ñoäng ñeå khoâi phuïc cheá ñoä laøm vieäc bình thöôøng hoaëc baùo tín hieäu cho nhaân vieân tröïc. Heä thoáng baûo veä laø toå hôïp cuûa caùc phaàn töû cô baûn laø caùc rôle, neân coøn ñöôïc goïi laø baûo veä rôle. 1.2 CAÙC YEÂU CAÀU CÔ BAÛN ÑOÁI VÔÙI HEÄ THOÁNG BAÛO VEÄ. 1.2.1 Caùc yeâu caàu ñoái vôùi choáng ngaén maïch. a) Tính choïn loïc . Khaû naêng cuûa baûo veä chæ caét phaàn töû bò söï coá khi söï coá xaûy ra ñöôïc goïi laø tính choïn loïc. Ñoái vôùi ví duï hình 1.1, yeâu caàu naøy ñöôïc thöïc hieän nhö sau: Khi ngaén maïch (NM) taïi ñieåm N 1, maùy caét 3(MC 3 ) laø maùy caét ôû gaàn choã söï coá nhaát ñöôïc caét ra, nhôø vaäy caùc phuï taûi khoâng noái vaøo ñöôøng daây hö hoûng vaãn ñöôïc nhaän ñieän. Khi ngaén maïch taïi ñieåm N 2 ñöôøng daây söï coá II ñöôïc caét ra töø GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 1
2. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN hai phía nhôø MC 1 vaø MC 2, coøn ñöôøng daây I vaãn laøm vieäc, vì vaäy toaøn boä caùc hoä tieâu thuï vaãn nhaän ñöôïc ñieän. Yeâu caàu taùc ñoäng choïn loïc laø yeâu caàu cô baûn nhaát ñeå ñaûm baûo cung caáp ñieän an toaøn cho caùc hoä tieâu thuï ñieän. Neáu baûo veä taùc ñoäng khoâng choïn loïc thì söï coá coù theå lan roäng. Hình 1.1 Caét choïn loïc phaàn töû bò hö hoûng khi NM trong maïng ñieän b) Taùc ñoäng nhanh . Tính taùc ñoäng nhanh cuûa baûo veä laø yeâu caàu quan troïng khi coù ngaén maïch beân trong cuûa thieát bò. Baûo veä taùc ñoäng caøng nhanh thì: ♣ Ñaûm baûo tính oån ñònh laøm vieäc song song cuûa caùc maùy phaùt trong heä thoáng, laøm giaûm aûnh höôûng cuûa ñieän aùp thaáp leân caùc phuï taûi. ♣ Giaûm taùc haïi doøng ngaén maïch tôùi caùc thieát bò. ♣ Giaûm xaùc suaát daãn ñeán hö hoûng naëng hôn. ♣ Naâng cao hieäu quaû thieát bò töï ñoùng laïi. Thôøi gian caét hö hoûng t bao goàm thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä (t bv ) vaø thôøi gian caét cuûa maùy caét (t mc ), t mc laø haèng soá cuûa maùy caét. t= t bv + t mc Ñoái vôùi caùc heä thoáng ñieän hieän ñaïi, thôøi gian caét NM lôùn nhaát cho pheùp theo yeâu caàu ñaûm baûo tính oån ñònh laø raát nhoû. Ví duï ñoái vôùi ñöôøng daây taûi ñieän 300 ÷ 500 kV, caàn phaûi caét söï coá trong voøng 0.1 ÷ 0.12 giaây (s) sau khi NM xuaát hieän, coøn trong maïng töø 110 ÷ 220 kV thì trong voøng 0.15 ÷ 0.3s. Muoán giaûm thôøi gian caét NM caàn giaûm thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä vaø thôøi gian caét cuûa maùy caét. Hieän nay duøng phoå bieán caùc MC coù t mc = 0.15 ÷ 0.06 s. Neáu caàn caét NM vôùi thôøi gian t = 0.12 s baèng MC coù t mc = 0.08 s thì thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä khoâng ñöôïc vöïôt quaù 0.04s (2 chu kyø cuûa soùng doøng ñieän coù taàn soá 50Hz). Baûo veä coù taùc ñoäng döôùi 0.1s ñöôïc xeáp vaøo loaïi taùc ñoäng nhanh. Loaïi baûo veä taùc ñoäng nhanh hieän ñaïi coù t bv = 0.01 ÷ 0.04s. ♣ Vieäc cheá taïo baûo veä vöøa coù taùc ñoäng nhanh, vöøa coù tính choïn loïc laø vaán ñeà raát khoù. Caùc baûo veä naøy phöùc taïp vaø ñaét tieàn. Ñeå ñôn giaûn, coù theå thöïc hieän GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 2
3. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN caét nhanh NM khoâng choïn loïc, sau ñoù duøng thieát bò töï ñoùng laïi phaàn bò caét khoâng choïn loïc. c) Ñoä nhaïy . Treân hình 1.1 ta thaáy moãi baûo veä caàn taùc ñoäng khi söï coá xaûy ra trong vuøng baûo veä cuûa mình (ñeå baûo ñaûm thì vöøa coù baûo veä chính vaø vöøa coù baûo veä döï tröõ taïi choã). Ví duï baûo veä 1 vaø 2 caàn taùc ñoäng khi NM xaûy ra trong ñoaïn DE. Ngoaøi ra baûo veä 1 vaø 2 coøn caàn taùc ñoäng khi söï coá xaûy ra trong ñoaïn BC cuûa baøo veä 3 (baûo veä 1 vaø 2 goïi laø baûo veä döï tröõ cho baûo veä 3). Ñieàu naøy caàn thieát ñeå döï phoøng tröôøng hôïp NM treân ñoaïn BC maø BV3 hoaëc MC 3 khoâng laøm vieäc. Taùc ñoäng cuûa BV ñoái vôùi ñoaïn keá tieáp ñöôïc goïi laø döï phoøng xa. Moãi baûo veä caàn taùc ñoäng khoâng chæ vôùi tröôøng hôïp NM tröïc tieáp maø caû khi NM qua ñieän trôû trung gian cuûa hoà quang ñieän. Ngoaøi ra noù coøn taùc ñoäng khi NM xaûy ra trong luùc heä thoáng laøm vieäc ôû cheá ñoä cöïc tieåu (ôû cheá ñoä naøy, moät soá nguoàn ñöôïc caét ra vaø do ñoù doøng NM coù gía trò nhoû). Ñoä nhaïy cuûa baûo veä thöôøng ñöôïc ñaùnh giaù baèng heä soá nhaïy k nh . Ñoái vôùi baûo veä cöïc ñaïi taùc ñoäng, ñaïi löôïng theo doõi taêng khi coù söï coá hö hoûng (ví duï quaù doøng ñieän) thì k nh ñöôïc xaùc ñònh: I N min knh = I kdbv vôùi I Nmin – doøng NM nhoû nhaát; I kdbv – giaù trò doøng nhoû nhaát maø BV coù theå taùc ñoäng. Ñoái vôùi baûo veä cöïc tieåu taùc ñoäng khi ñaïi löôïng theo doõi giaûm khi hö hoûng (ví duï ñieän aùp cöïc tieåu) heä soá k nh ñöôïc xaùc ñònh ngöôïc laïi baèng trò soá ñieän aùp khôûi ñoäng chia cho ñieän aùp dö coøn laïi lôùn nhaát khi hö hoûng. Baûo veä caàn coù ñoä nhaïy sao cho noù taùc ñoäng chaéc chaén khi NM qua ñieän trôû hoà quang ôû cuoái vuøng ñöôïc giao baûo veä trong cheá ñoä cöïc tieåu cuûa heä thoáng. d) Ñoä tin caäy . Ñoä tin caäy theå hieän yeâu caàu baûo veä phaûi taùc ñoäng chaéc chaén khi NM xaûy ra trong vuøng ñöôïc giao baûo veä vaø khoâng ñöôïc taùc ñoäng ñoái vôùi caùc cheá ñoä maø noù khoâng coù nhieäm vuï taùc ñoäng. Ñaây laø yeâu caàu raát quan troïng. Moät baûo veä naøo ñoù hoaëc khoâng taùc ñoäng hoaëc taùc ñoäng nhaàm raát coù theå daãn ñeán haäu quaû laø soá phuï taûi bò maát ñieän nhieàu hôn hoaëc laøm cho söï coá lan traøn. Ví duï khi NM taïi ñieåm N 2 treân hình 1.1 maø baûo veä khoâng taùc ñoäng caét MC 1 vaø MC 2 ñöôïc thì caùc baûo veä döï phoøng xa caét nguoàn II MC 4, MC 5 vaø traïm B nhö vaäy baûo veä khoâng tin caäy, laøm maát ñieän nhieàu gaây thieät haïi cho kinh teá. ♣ Ñeå baûo veä coù ñoä tin caäy cao caàn duøng sô ñoà ñôn giaûn, giaûm soá rôle vaø tieáp xuùc, caáu taïo ñôn giaûn, cheá ñoä laép raùp ñaûm baûo chaát löôïng, ñoàng thôøi kieåm tra thöôøng xuyeân trong quaù trình vaän haønh. 1.2.2 Yeâu caàu ñoái vôùi caùc baûo veä choáng caùc cheá ñoä laøm vieäc khoâng bình thöôøng. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 3
4. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Töông töï baûo veä choáng NM, caùc baûo veä naøy cuõng caàn taùc ñoäng choïn loïc, nhaïy vaø tin caäy. Yeâu caàu taùc ñoäng nhanh khoâng ñeà ra. Thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä loaïi naøy cuõng ñöôïc xaùc ñònh theo tính chaát vaø haäu quaû cuûa cheá ñoä laøm vieäc khoâng bình thöôøng. Thoâng thöôøng caùc cheá ñoä naøy xaûy ra choác laùt vaø töï tieâu taùn, ví duï nhö hieän töôïng quaù taûi ngaén haïn khi khôûi ñoäng ñoäng cô khoâng ñoàng boä. Tröôøng hôïp naøy neáu caét ngay seõ laøm phuï taûi maát ñieän. Trong nhieàu tröôøng hôïp, nhaân vieân vaän haønh coù nhieäm vuï loaïi tröø cheá ñoä khoâng bình thöôøng vaø nhö vaäy chæ caàn yeâu caàu baûo veâ baùo tín hieäu. 1.3 CAÙC BOÄ PHAÄN CUÛA HEÄ THOÁNG BAÛO VEÄ . Trong tröôøng hôïp toång quaùt, sô ñoà baûo veä goàm hai phaàn chính : phaàn ño löôøng vaø phaàn loâgic (hình 1.2). - Phaàn ño löôøng(PÑL) lieân tuïc thu nhaäp tin töùc veà tình traïng cuûa phaàn töû ñöôïc baûo veä, ghi nhaän söï xuaát hieän söï coá vaø tình traïng laøm vieäc khoâng bình thöôøng ñoàng thôøi truyeàn tín hieäu ñeán phaàn loâgic. PÑL nhaän nhöõng thoâng tin cuûa ñoái töôïng ñöôïc baûo veä qua caùc boä bieán ñoåi ño löôøng sô caáp maùy bieán doøng (BI)vaø caùc maùy bieán ñieän aùp (BU). - Phaàn loâgic tieáp nhaän tín hieäu töø PÑL. Neáu giaù trò, thöù töï vaø toång hôïp caùc tín hieäu phuø hôïp vôùi chöông trình ñònh tröôùc noù seõ phaùt tín hieäu ñieàu khieån caàn thieác (caét MC hoaëc baùo tín hieäu ) qua boä phaän thöïc hieän . 1.3.1 Ño löôøng sô caáp . Maùy bieán doøng (BI), maùy bieán ñieän aùp (BU) duøng ñeå: - Giaûm doøng ñieän vaø ñieän aùp cuûa ñoái töôïng baûo veä ñeán giaù trò thaáp ñuû ñeå heä thoáng baûo veä laøm vieäc an toaøn (doùng thöù caáp BI ñònh möùc laø 5A hoaëc 1A, aùp thöù caáp BU ñònh möùc laø 100V hoaëc 120V). - Caùch ly baûo veä vôùi ñoái töôïng ñöôïc baûo veä . GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 4
5. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN - Cho pheùp cuøng doøng vaø aùp chuaån thích öùng vôùi heä thoáng baûo veä . Toång trôû thöù caáp cuûa BI raát thaáp , ngöôïc laïi toång trôû cuûa BU raát cao. Loõi cuûa BI coù theå cheá taïo baèng theùp hay khe hôû khoâng khí, BI coù loõi theùp coù coâng suaát ra lôùn nhöng coù nhieàu sai soá caû trong cheá ñoä laøm vieäc bình thöôøng hay quaù ñoä. BI coù loõi khoâng khí coù coâng suaát ra thaáp thöôøng khoâng ñuû cho rôle, vi maïch. Chuùng coù ñaëc tính laøm vieäc tuyeán tính vaø khoâng coù sai soá trong cheá ñoä quaù ñoä. Tieâu chuaån choïn tæ soá BI laø theo doøng ñieän taûi cöïc ñaïi. Caùc ñoái töôïng baûo veä coù ñieän theá cao, coù theå söû duïng BU qua boä chia ñieän theá baèng tuï ñieän, ñeå ñieän theá BU chæ baèng 10% ñieän theá heä thoáng (hình 1.3). U h t UT =(U ht. .C 1)/(C 1+C 2). Uht –ñieän theá heä thoáng. C ,C –ñieän dung cuûa C 1 1 2 boä phaân theá. L 1 L1 – khaùng trôû. UT – ñieän theá thöù caáp cuûa BU. C 2 U 2 U T Hình 1.3 Maïch phaân theá baèng tuï ñieän MAÙY BIEÁN DOØNG ÑIEÄN (kyù hieäu BI, TI ,CT). Tæ soá bieán ñoåi doøng ñieän cuûa BI theo lyù thuyeát laø nghòch vôùi soá voøng cuoän sô caáp vaø thöù caáp cuûa BI. Nhöng thöïc teá doøng thöù caáp ñöôïc xaùc ñònh baèng : NI.I T =I S -Iµ Trong ñoù : I T , I S , I µ laàn löôït laø doøng ñieän thöù caáp, doøng ñieän sô caáp vaø doøng ñieän töø hoaù. N I : heä soá bieán ñoåi doøng ñieän . Doøng töø hoaù tæ leä vôùi toång trôû cuûa maïch thöù caáp, vì theá sai soá cuûa BI tæ leä vôùi toång trôû thöù caáp (phuï taûi cuûa BI). Caùc BI coù theå ñaûm baûo ñöôïc ñoä chính xaùc khi chuùng laøm vieäc ôû tình traïng gaàn vôùi tình traïng noái taét phía thöù caáp BI, nghóa laø phuï taûi thöù caáp BI beù thì luùc ñoù doøng töø hoaù (I µ ) beù. Ví duï, khi phuï taûi 30VA vaø doøng ñieän ñònh möùc 5A, ta coù ñieän theá thöù caáp U T = 6V. Khi ñieän trôû cuûa phuï taûi thay ñoåi trong moät phaïm vi giôùi haïn, doøng ñieän thöù caáp I T thöïc teá haàu nhö khoâng bieán ñoåi vì I µ raát beù so vôùi doøng ñieän sô caáp I S . Vì theá phuï taûi cuûa BI luoân luoân noái tieáp, khaùc vôùi phuï taûi cuûa BU luoân luoân gheùp song song . Noái taét thöù caáp laø tröôøng hôïp laøm vieäc bình thöôøng cuûa BI. Khoâng cho GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 5
6. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN pheùp maùy bieán doøng laøm vieäc ôû tình traïng hôû maïch thöù caáp khi doøng ñieän sô caáp ôû ñònh möùc. Ñaëc bieät khi ngaén maïch, doøng sô caáp raát lôùn, söùc ñieän ñoäng phía thöù caáp (neáu hôû maïch) coù theå ñaït ñeán haøng chuïc KV. Cuõng caàn chuù yù raèng neáu ñieän trôû cuûa phuï taûi ôû maïch thöù caáp lôùn cuõng coù theå gaây ra quaù ñieän aùp nguy hieåm. Ñoä chính xaùc cuûa BI ñöôïc tính baèng tyû soá: N I − I % sai soá = ( I T S *) 100 I S Ñoái vôùi moät soá loaïi rôle ñoä chính xaùc cuûa bieán doøng töø 10% ñeán 15% khi NM coù theå chaáp nhaän ñöôïc, ví duï rôle doøng ñieän coù thôøi gian. Coøn nhöõng rôle khaùc nhö khoaûng caùch, so leäch yeâu caàu ñoä chính xaùc cuûa bieán doøng cao hôn laø töø 2% ñeán 3%. Trong tröôøng hôïp toång quaùt coù theå duøng ñoä chính xaùc laø 5%. Sai soá cho pheùp veà goùc pha laø δ ≤ 7 0. 1 .Caùch xaùc ñònh phuï taûi cuûa BI trong sô ñoà baûo veä. Trong sô ñoà BV phuï taûi cuûa BI bao goàm ñieän trôû cuûa caùc rôle, daây noái phuï vaø ñieän trôû tieáp xuùc. Giaù trò tính toaùn cuûa phuï taûi BI xaùc ñònh nhö sau: U& T Z& pt = I&T Ñoái vôùi doøng ñieän thöù caáp ñaõ cho, ñieän aùp ñaàu ra ôû cuoän thöù caáp cuûa BI phuï thuoäc vaøo sô ñoà noái giöõa BI vaø phaàn ño löôøng, daïng NM vaø söï phoái hôïp caùc pha hö hoûng. Trong moät soá tröôøng hôïp ñeå giaûm phuï taûi cuûa BI, ngöôøi ta giaûm U T baèng caùch noái tieáp hai (hay ñoâi khi laø ba hoaëc laø boán) maùy bieán doøng coù heä soá bieán ñoåi gioáng nhau(nhö hình 1.4). I Hình 1.4 Noái tieáp hai maùy R bieán doøng Luùc ñoù: U& T Z& pt = = (5.0 Z R + 2Z dd ) I&T vôùi Z R – toång trôû cuûa rôle; Z dd – toång trôû cuûa daây daãn. 2 .Caùch ñaùnh daáu cuoän daây. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 6
7. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Hình 1.5 Caùch ñaùnh daáu caùc ñaàu cuoän daây BI Trong caùc sô ñoà baûo veä caàn phaûi noái ñuùng ñaàu caùc cuoän daây cuûa BI vaø phaàn ño löôøng cuûa BV, vì theá caàn phaûi bieát caùch ñaùnh daáu caùc cuoän daây sô caáp vaø thöù caáp cuûa BI. Caùc ñaàu cuûa cuoän sô caáp chuùng ta ñaùnh daáu S1 vaø S 2. Caùc ñaàu cuûa cuoän thöù caáp ta ñaùnh daáu T 1 vaø T 2. Xaùc ñònh ñaàu daây theo quy taéc sau: choïn ñaàu daây S 1 cuûa cuoän sô caáp tuyø yù, ñaàu coøn laïi cuûa cuoän sô caáp laø S 2. Ñaàu T 1 cuûa cuoän thöù caáp ñöôïc xaùc ñònh theo ñaàu S 1 cuûa cuoän sô caáp vôùi qui öôùc laø khi giaù trò töùc thôøi cuûa doøng ñieän sô caáp I S ñi töø ñaàu S 1 ñeán S 2 doøng ñieän thöù caáp I T seõ ñi töø T 2 ñeán T 1. ÔÛ caùc ñaàu S 1 vaø T 1 ñoâi khi ngöôøi ta ñaùnh daáu baèng ngoâi sao (*). Neáu choïn ñaàu daây theo qui öôùc vöøa neâu thì haàu nhö laø doøng ñieän ñi thaúng töø maïch sô caáp qua rôle khoâng bò ñoåi chieàu. Vì theá treân caùc baûn veõ thöôøng ngöôøi ta khoâng ñaùnh daáu ngoaøi caùc ñoaïn daây maø chæ hieåu ngaàm raèng caùc ñaáu cuøng teân S 1 vaø T 1 naèm caïnh nhau. Ñoái vôùi BI loõi theùp, ñaëc tính baõo hoaø töø cuûa noù raát quan troïng. Khi doøng ñieän NM lôùn laøm loõi theùp baõo hoaø, ñieàu naøy seõ gaây aûnh höôûng nhieàu hay ít ñeán caùc baûo veä, möùc ñoä aûnh höôûng tuyø thuoäc vaøo nguyeân taéc baûo veä, chaúng haïn khoâng aûnh höôûng nhieàu ñeán baûo veä moät tín hieäu ñaàu vaøo nhö baûo veä doøng ñieän. Möùc ñoä chính xaùc cuûa BI aûnh höôûng raát lôùn ñeán sô ñoà baûo veä so leäch vì caàn so saùnh söï khaùc nhau giöõa caùc doøng ñieän. Söï baõo hoaø cuûa BI coù theå ñöôïc tính phoûng ñoaùn baèng ba phöông phaùp sau: - Phöông phaùp ñöôøng cong töø hoaù hay coøn goïi ñöôøng cong baûo hoaø. - Phöông phaùp coâng thöùc. - Phöông phaùp moâ phoûng treân maùy vi tính. (Caùc phöông phaùp treân ñöôïc trình baøy roõ trong giaùo trình baûo veä rôle vaø töï ñoäng hoaù cuûa taùc giaû Ts Nguyeãn Hoaøng Vieät.) 3 .Boä bieán ñoåi doøng ñieän quang . Ñeå khaéc phuïc hieän töôïng baõo hoaø cuûa loõi theùp BI, ta coù theå duøng boä bieán ñoåi doøng ñieän quang. Nguyeân taéc laøm vieäc cuûa caùc boä bieán ñoåi naøy laø ño löôøng vuøng töø tröôøng laân caän cuûa daây daãn mang doøng ñieän. Öu ñieåm cuûa phöông phaùp naøy laø: GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 7
8. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN - Khoaûng laøm vieäc cuûa boä phaän quang lôùn hôn nhieàu so vôùi loaïi BI ñieän töø. - Boä bieán ñoåi quang goïn nheï. Khuyeát ñieåm : Loaïi naøy laø tín hieäu ñaàu ra nhoû khoaûng vaøi microwatt so vôùi vaøi watt cuûa loaïi coå ñieån. Phaàn cöùng cuûa boä bieán ñoåi doøng ñieän quang ngaøy caøng phaùt trieån vaø coù 5 daïng khaùc nhau nhö sau: - Loaïi 1: BI coå ñieån keát hôïp vôùi boä bieán ñoåi ñieän - quang. - Loaïi 2: duøng maïch töø quang daây daãn keát hôïp vaø ño töø tröôøng beân trong loõi theùp qua khe hôû khoâng khí. - Loaïi 3: duøng ñöôøng ñi aùnh saùng beân trong khoûi vaät lieäu quang bao boïc daây daãn ñieän. - Loaïi 4: duøng moät daây quang quaán quanh daây daãn. - Loaïi 5: ño töø tröôøng ôû taïi moät ñieåm gaán daây daãn. Hình 1.6 Caùc loaïi boä bieán ñoåi doøng ñieän quang MAÙY BIEÁN ÑIEÄN AÙP( kyù hieäu BU, TU, PT). Maùy bieán ñieän aùp ñöôïc cheá taïo chuaån hoaù hôn maùy bieán doøng ñieän. Ñieän theá thöù caáp giöõa caùc pha thöôøng laø 100V (115V). Thöôøng coù 2 loaïi laø töø vaø ñieän dung( duøng tuï phaân theá). Khi ñieän theá heä thoáng lôùn 500 kV maùy bieán aùp ñieän dung ñöôïc duøng. BU khaùc vôùi maùy bieám aùp ñieän löïc ôû choã laøm nguoäi, côû daây daãn vaø ñoä yeâu caàu laøm vieäc chính xaùc. Trò soá sai cuûa BU ñöôïc ñònh theo heä soá: N U −U % sai soá = U T S *100 U S GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 8
9. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN vôùi: N U – laø heä soá bieán ñoåi ñieän aùp; U T, U S : laàn löôït laø ñieän aùp thöù vaø sô caáp. Sai soá laø moät phaàn do ñieän theá sô caáp taïo doøng ñieän töø hoaù vaø moät phaàn do taûi phía thöù caáp. Ñeå duøng cho baûo veä, BU ñöôïc cheá taïo thöôøng laø ba pha coù loõi truï. Moãi pha coù 2 cuoän thöù caáp, moät cuoän noái sao ñeå cho ñieän theá ba pha caàn thieát cho baûo veä vaø cuoän coøn laïi noái tieáp thaønh tam giaùc hôû duøng ñeå loïc thaønh Hình 1.7 Maùy bieán ñieän aùp phaàn thöù töï khoâng (H.1.7a). BU moät pha cuõng ñöôïc duøng nhöõng nôùi khoâng caàn ñieän aùp thöù töï khoâng, luùc ñoù chæ caàn ñieän aùp moät pha noái theo kieåu tam giaùc thieáu (H.1.7b). Sô ñoà noái BI, BU vôùi phaàn ño löôøng cuûa maïch baûo veä. Phaàn ño löôøng cuûa maïch baûo veä nhaän thoâng tin cuûa ñoái töôïng baûo veä töø cuoän daây thöù caáp cuûa BI, BU. Traïng thaùi, cheá ñoä ñaày ñuû cuûa ñoái töôïng baûo veä ñöôïc xaùc ñònh baèng doøng vaø aùp ba pha taïi choã ñaët baûo veä. Trong vaøi tröôøng hôïp, ñeå cho baûo veä taùc ñoäng chæ caàn doøng hai pha hay chæ caàn doøng ñieän aùp giöõa caùc pha (ñieän aùp daây), trong tröôøng hôïp nhö theá chæ caàn ñaët BI ôû hai pha vaø hai bieán aùp moät pha. Thaønh phaàn thöù töï khoâng coù theå nhaän ñöôïc baèng caùch noái thích hôïp giöõa caùc cuoän daây thöù caáp BI vaø BU. Thaønh phaàn naøy cuõng coù theå nhaän ñöôïc qua boä loïc cuûa caùc thaønh phaàn thöù töï töø phaàn ño löôøng cuûa baûo veä. Ñoái vôùi baûo veä ñöôïc thöïc hieän baèng baùn daãn, vi maïch, caùc thaønh phaàn thöù töï cuûa doøng sô caáp ñöôïc taïo baèng phaàn ño löôøng cuûa baûo veä, sau khi phaàn naøy nhaän ñöôïc U T, I T töø BU, BI. Vaán ñeà keá tieáp ñöôïc ñaët ra laø caàn duøng theâm nhöõng BI, BU, boä phaân theá, phaân doøng trung gian ñeå chuyeån doøng vaø aùp ñònh möùc töø BI, BU (5A hay 1A vaø 100V) xuoáng doøng vaø aùp thích hôïp cho phaàn ño löôøng vaø baùn daãn hay vi maïch. Ñôùi vôùi baûo veä thöïc hieän baèng vi xöû lyù, caùc thaønh phaàn vaø hoaï taàn coù theå nhaän ñöôïc baèng caùch tính toaùn khi ñaõ bieát doøng vaø aùp pha. Maùy bieán doøng thöù töï khoâng (BI 0). Trong maïng ñieän coù trung tính khoâng noái ñaát, thöôøng doøng chaïm ñaát raát beù, neáu duøng boä loïc 3 BI seõ khoâng ñuû ñoä nhaïy ñeå BV taùc ñoäng, doøng khôûi ñoäng sô GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 9
10. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN caáp cuûa BV naøy khoâng nhoû hôn 20 ñeán 25A, trong tröôøng hôïp naøy duøng BI 0 coù ñoä nhaïy cao hôn. Öu ñieåm chính cuûa BI 0 laø I kc (doøng khoâng caân baèng)raát beù vaø coù khaû naêng choïn soá voøng cuoän thöù caáp tuyø ñieàu kieän baûo ñaûm cho ñoä nhaïy lôùn nhaát maø khoâng bò giôùi haïn bôûi phuï taûi. Nhôø vaäy BI 0 coù khaû naêng laøm cho BV taùc ñoäng vôùi doøng sô caáp 3 ñeán 5 A. Hình 1.8 Maùy bieán doøng thöù töï khoâng BI 0 Neáu duøng BI 0 keát hôïp vôùi rôle coù ñoä nhaïy cao coù theå taïo neân BV taùc ñoäng vôùi doøng sô caáp 1 ñeán 2A. Treân hình 1.8a giôùi thieäu caáu taïo cuûa BI 0 khung töø (1) goàm caùc laø theùp bieán aùp coù daïng hình vaønh khaên hoaëc chöõ nhaät oâm laáy caû ba pha cuûa ñöôøng daây ñöôïc BV, caùc daây daãn pha A, B, C chui qua loã cuûa BI 0, coøn cuoän thöù caáp (2) thì quaán treân khung töø. Caùc doøng I A, I B, I c taïo trong khung töø caùc töø thoâng töông öùng φA, φB, φC. Töø thoâng toång cuûa cuoän sô caáp: φΣ = φA + φB + φc Neáu φΣ ≠ 0 : trong cuoän thöù caáp coù söùc ñieän ñoäng e 2 taïo neân doøng trong ÑL. Giaù trò töø thoâng vaø doøng taïo ra coù lieân heä qua φ = ωI/R = KI. Khi caùc daây daãn caùc pha coù vò trí nhö nhau ñoái vôùi khung töø vaø cuoän thöù caáp, coù theå coi heä soá k cuûa caùc pha nhö nhau, khi ñoù: φΣ = φA + φB + φc = k ( I&A + I&B + I&C ) vì toång caùc doøng I&A + I&B + I&C = 3I 0 neân coù theå noùi laø töø thoâng toång taïo neân bôûi doøng sô caáp cuûa BI 0 tæ leä vôùi thaønh phaàn thöù töï khoâng φΣ = k3I 0. Töø thoâng toång φΣ vaø caùc ñaïi löôïng maø noù taïo neân laø SÑÑ thöù caáp e 2 vaø doøng thöù caáp I R chæ coù theå coù khi toång doøng caùc pha khaùc khoâng, hay noùi caùch khaùc khi maø trong caùc doøng pha ñi qua BI 0 coù chöùa thaønh phaàn thöù töï khoâng. Trong thöïc teá vò trí caùc daây daãn pha ñoái vôùi cuoän thöù khoâng nhö nhau. Heä soá hoã caûm caùc pha ñoái vôùi cuoän thöù caáp k coù giaù trò khaùc nhau, vì vaäy ngay caû khi doøng sô caáp hoaøn toaøn caân baèng, töø thoâng toång vaãn khaùc khoâng. Ñoù laø töø thoâng khoâng caân baèng taïo neân trong cuoän thöù caáp SÑÑ vaø doøng khoâng caân baèng. Doøng khoâng caân baèng trong BI 0 nhoû hôn raát nhieàu so vôùi boä loïc duøng GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 10
11. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN 3BI. Trong BI 0 thöïc hieän coäng töø thoâng caùc doøng I kc chæ phuï thuoäc vaøo möùc ñoä khoâng ñoái xöùng cuûa vi trí doøng sô caáp caùc pha. Ñeå baûo veä ñöôøng daây, ñoäng cô ñieän, hieän nay ngöôøi ta cheá taïo BI 0 loaïi caùp. Khi caàn thieát BV ñöôøng daây treân khoâng ngöôøi ta laøm theâm ñoaïn caùp vaø ñaët BI 0 treân ñoaïn ñoù. Khi coù doøng I v chaïy trôû veà trong voû caùp cuûa ñöôøng daây khoâng söï coá maø coù ñaët BI 0, BV ñöôøng daây coù theå taùc ñoäng sai. Kinh nghieäm vaän haønh cho bieát laø theo voû caùp baèng theùp hay baèng chì coù theå coù doøng I v chaïy voøng qua ñaát. Caùc doøng naøy xuaát hieän khi chaïm ñaát gaàn choã ñaët caùp. Doøng I v chaïy theo voû caùp cuûa ñöôøng daây khoâng hö hoûng chaïy qua BI 0 vaø do ñoù BV taùc ñoäng sai. Ñeå loaïi tröø ñieàu neâu treân, trieät tieâu aûnh höôûng cuûa doøng ñoù nhö sau: voû ñoaïn caùp töø pheåu cho ñeán BI 0 ñaët caùch ñieän vôùi ñaát, daây noái ñaát noái pheãu caùp luoàn qua loã BI 0 (H1.8b). Nhôø vaäy khi coù I v chaïy theo voû caùp, Doøng naøy qua daây noái ñaát chaïy ngöôïc trôû veà. Töø thoâng trong khung cuûa BI 0 do doøng chaïy trong voû vaø doøng noái ñaát trieät tieâu nhau, neân baèng khoâng. Khung töø cuûa BI 0 cuõng caàn phaûi ñaët caùch ñieän ñoái vôùi voû caùp. b. Sô ñoà noái BU vôùi phaàn ño löôøng cuûa BV Sô ñoà cô baûn noái cuoän daây caùc BU laø noái hình sao, tam giaùc, loïc aùp thöù töï khoâng. - Sô ñoà hình sao (coù theå duøng 3 BU moät pha hay BU ba pha). Sô ñoà ba MBA thöôøng duøng cho maïng töø 35KV trôû leân. BU ba pha 5 truï thöôøng duøng cho maïng döôùi 15KV, khi cuøng moät luùc caàn laáy ñieän aùp thöù töï khoâng. Trong sô ñoà naøy cuoän daây sô caáp BU ñöôïc noái hình sao, trung tính noái ñaát. Boä phaän ño löôøng cuûa baûo veä coù theå nhaän ñieän aùp daây (H.1.9a), ñieän aùp pha (H.1.9b) cuõng coù theå nhaän aùp pha vôùi trung tính giaû (H.1.9c), giaûn ñoà veùctô cho ô û(H1.10). ABC U&ba ÑL Ñ L Ñ L Ñ L ÑL Ñ L ÑL ÑL ÑL U& ca a ` c N b U& c) cb a) b) Hình 1.10 Ñieän aùp pha cuûa heä thoáng coù trung tính giaû Hình 1.9 Sô ñoà hình sao Trong tröôøng hôïp c, khi toång trôû cuûa caùc ÑL baèng nhau thì: U +U U +U U +U U = ab ac ;U = bc ba ;U = ca cb a 3 b 3 c 3 GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 11
12. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Neáu trung tính cuûa sô caáp BU khoâng noái ñaát thì ñieän aùp trong sô ñoà Hình 1.9b seõ nhö trong tröôøng hôïp c maø trung tính sô caáp coù noái ñaát. _Sô ñoà tam giaùc khuyeát. Sô ñoà ñöôïc thöïc hieän baèng hai ñieän aùp daây (hình 1.11). Boä phaän ño löôøng cuûa BV coù theå noái ñeå nhaän ñieän aùp daây vaø ñieän aùp pha coù trung tính giaû. Sô ñoà naøy ñöôïc duøng khi khoâng caàn nhaän ñieän theá pha vôùi ñaát. ABC ÑL ÑL ÑL ÑL ÑL ÑL ` Hình 1.11 Sô ñoà tam giaùc khuyeát (sô ñoà noái hình chöõ V) Boä loïc aùp thöù töï khoâng: ñeå nhaän thaønh phaàn ñieän aùp thöù töï khoâng thöôøng duøng ba BU moät pha, hay ba pha naêm truï. Cuoän sô caáp noái hình sao, trung tính noái ñaát, cuoän thöù caáp noái tam giaùc hôû, ñeå noái boä phaän ÑL vaøo(hình 12a). Maùy phaùt Hình 1.12 Sô ñoà noái BU ABC nhaän aùp thöù töï khoâng a b ÑL ÑL c a) b) Ñieän aùp nhaän ñöôïc ôû ÑL laø: U& A +U& B +U& C 3U& 0 U& R = U& a +U& b +U& c ≈ = . KU KU Ñieän aùp nhaän ñöôïc tyû leä vôùi ñieän aùp thöù töï khoâng neân sô ñoà naøy ñöôïc goïi laø boä loïc aùp thöù töï khoâng. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 12
13. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Ñieän aùp thöù töï khoâng coøn coù theå nhaän töø trung tính cuûa heä thoáng. Ví duï trung tính maùy phaùt (Hình 1.12b) noái ñaát qua moät maùy bieán aùp moät pha. Khi coù chaïm ñaát moät pha, trung tính coù doøng I 0 vaø do ñoù thöù caáp BU xuaát hieän thöù töï khoâng. Ñeå cung caáp aùp thöù töï khoâng cho caùc rôle ñöôïc caáu taïo baèng baùn daãn hay vi maïch, ngöôøi ta coù theå nhaän aùp thöù töï khoâng qua trung gian caùc boä loïc ABC R ÑL ÑL ÑL a)a) b) c) Hình 1.13 Boä loïc thöù caáp aùp thöù töï khoâng thöù caáp noái vaøo ñieän aùp pha cuûa cuoän thöù caáp BU (hình 1.13). Boä loïc duøng ñieän trôû (Hình 1.13a) BU trung gian tam giaùc hôû (Hình 1.13b)hay tuï ñieän. 1.3.2 Phaàn logic cuûa baûo veä Phaàn logic nhaän tín hieäu phaûn aûnh tình traïng cuûa ñoái töôïng BV töø phaàn ño löôøng. Phaàn logic coù theå laø toå hôïp cuûa caùc rôle trung gian (rôle ñieän cô, baùn daãn ) hay maïch logic tín hieäu (0 – 1), rôle thôøi gian, phaàn töû ñieàu khieån maùy caét. Phaàn naøy hoaït ñoäng theo chöông trình ñaõ ñònh saün ñi ñieàu khieån maùy caét. Nhö treân ñaõ khaûo saùt phaàn ño löôøng ñaõ dieãn ra so saùnh caùc ñaïi löôïng ño löôøng vôùi nhau hay vôùi ñaïi löôïng chuaån. Tröôøng hôïp toång quaùt coù theå bieåu dieãn phaàn ño löôøng baèng n haøm soá chöùc naêng coù daïng: 1khiA i ≤ B j  φi (Ai , B j ) =   0khiA i > B j  trong ñoù: A i = f 1 (U R, I R ), B j = f 2 (U R, I R ) Ñoái vôùi phaàn logic coù theå bieåu dieãn baèng haøm: 1 L(φ1,φ2 ,φ3 , , φn ) =   0 GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 13
14. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Haøm soá L lieân heâ caùc phaàn töû logic chuaån, phaàn töû thôøi gian, tín hieäu. Traïng thaùi cuûa L phuï thuoäc vaøo phaàn ño löôøng. Ñeå thöïc hieän chöông trình laøm vieäc cuûa phaàn logic coù theå duøng tieáp ñieåm cuûa caùc rôle trung gian hay phaàn töû logic cô baûn. Vôùi ba toaùn töû logic cô baûn OR (y = x 1 ÷ x 2 ÷ x 3), AND (y = x 1 . x 2 . x 3) vaø NO (y = x ) vaø caùc phaàn töû thôøi gian, baùo tín hieäu ta coù theå thöïc hieän phaàn logic cuûa baát kyø maïch BV naøo. Hình 1.14 giôùi thieäu caùc toaùn töû logic cô baûn thöïc hieän baèng tieáp ñieåm rôle vaø kyù hieäu. Trong soá maïch BV, phaàn logic coù theâm phaàm töû CAÁM (khoaù) hay caàn tín hieäu thôøi gian cuøng phaàn töû giöõ ( NHÔÙ). Kyù hieäu vaø caùch thöïc hieän cho ôû Hình 1.15. Caùch laøm vieäc cuûa maïch töï giöõ nhö sau: khi x1 = 1 (cuoän x 1 coù ñieän) thì y=1 (y coù ñieän do doøng ñi qua tieáp ñieåm x 1 vaø tieáp ñieåm ñoùng x 2 ). Traïng thaùi y=1 vaãn ñöôïc tieáp tuïc giöõ ( maëc duø x 1 trôû veà 0) nhôø tieáp ñieåm y vaø y trôû veà khoâng khi x 2 hôû ra, nghóa laø x 2=1. Trong thöïc teá coù nhöõng sô ñoà maïch BV phöùc taïp. Ñeå coù theå ñôn giaûn hoaù maïch logic, tuyø theo coâng cuï cheá taïo BV ngöôøi ta coù X1 X1 Y Y X1 X Y S X1 X2 T X2 X2 R Y X2 A X3 1 N X3 &D + Y X1 Y Y Y X X1 X2 X1 X2 X1 X2 X3 X2 X3 a) b) c) a) b) Hình 1.14 Nhöõng toaùn töû logic cô baûn Hình 1.15 a) Maïch khoaù x 1, x 2 a) y=x1+x2+x3; b) y=x1.x2.x3; c) y= x b) Maïch töï giöõ y=(x1+y) x 2 theå duøng caùc quy luaät bieán ñoåi ñaïi soá logic cô baûn. 1.3.3 Maïch thöïc hieän ñieàu khieån maùy caét. Heä thoáng maïch ñieàu khieån maùy caét phaûi ñaûm baûo laøm vieäc tin caäy. Hình 1.16 giôùi thieäu sô ñoà khoái daïng heä thoáng ñieàu khieån thöôøng ñöôïc duøng trong heä thoáng BV. - Daïng 1: Heä thoáng hai rôle nhaän ñieän töø 1 nguoàn thao taùc moät chieàu vaø caùc maùy bieán ñieän. - Daïng 2: ñöôïc laøm tin caäy hôn baèng caùch duøng hai boä bieán ñieän rieâng bieät cung caáp cho hai rôle. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 14
15. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN - Daïng 3: duøng maùy caét coù hai cuoän caét, moãi rôle ñöa tín hieäu ñeán moät cuoän caét rieâng bieät. - Daïng 4: hai heä thoáng BV rieâng bieät ñieàu khieån moät maùy caét. Nhaän xeùt: daïng 2 ñöôïc tin caäy hôn vì coù 2 boä bieán ñieän rieâng bieät cung caáp cho 2 rôle. Daïng 4 laø daïng ñaét tieàn nhaát vaø tin caäy nhaát vì coù hai heä thoáng BV rieâng bieät ñieàu khieån moät maùy caét. BI accu BU BI1 BU1 accu BI2 BU2 BI1 BU1 accu BI2 BU2 BI1 BU1 Accu Accu BI2 BU2 1 2 rôle1 rôle2 rôle1 rôle2 rôle1 rôle2 rôle1 rôle2 Cuoän caét1 Cuoän caét2 Cuoän caét1 Cuoän caét2 Cuoän caét Cuoän caét Maùy caét Maùy caét Maùy caét Maùy caét 1) 2) 3) 4) Hình 1.16:Sô ñoà khoái heä thoáng ñieàu khieån maùy caét tieâu bieåu 1.3.4 Caùc nguoàn thao taùc. Doøng ñieän thao taùc duøng ñeå cung caáp cho caùc rôle trung gian, thôøi gian, tín hieäu, phaân cöïc caùc linh kieän ñieän töû, ñoùng caét ñieàu khieån caùc maùy caét ñieän vaø moät soá muïc ñích khaùc. Nguoàn doøng ñieän thao taùc caàn phaûi ñaûm baûo cho BV laøm vieäc moät caùch chaéc chaén trong tröôøng hôïp NM, khi maø ñieän aùp choã hö hoûng coù theå giaûm ñeán khoâng. Vì vaäy caùc maùy bieán aùp töï duøng vaø caùc maùy bieán ñieän aùp khoâng theå laø nguoàn cung caáp duy nhaát cho BV ñöôïc. Hieän nay thöôøng duøng caùc nguoàn thao taùc moät chieàu do accu cung caáp vaø nguoàn xoay chieàu do maùy bieán doøng, bieán aùp maïng ñieän aùp thaáp cung caáp. a) Nguoàn thao taùc moät chieàu . Accu ñieän aùp 110 ÷ 220 V, ôû caùc traïm bieán aùp nhoû thì accu ñieän aùp 24 ÷ 48 V ñöôïc duøng laøm nguoàn moät chieàu. Accu ñaûm baûo cung caáp naêng löôïng ñieän caàn thieát cho caùc maïch thao taùc ôû thôøi ñieåm baát kyø, khoâng phuï thuoäc vaøo traïng thaùi cuûa maïng ñöôïc BV, vì vaäy noù laø nguoàn cung caáp baûo ñaûm nhaát. Tuy nhieân nguoàn accu ñaét hôn nhieàu so vôùi caùc nguoàn thao taùc khaùc, noù ñoøi hoûi thieát bò naïp, phoøng rieâng vaø söï baûo trì thöôøng xuyeân. b) Nguoàn thao taùc xoay chieàu. Ñoái vôùi BV choáng NM, maùy bieán doøng laø nguoàn cung caáp raát ñaûm baûo cho caùc maïch thao taùc. Khi coù NM doøng vaø aùp ôû ñaàu cöïc cuûa maùy bieán doøng taêng leân ñaûm baûo cung caáp naêng löôïng caàn thieát cho caùc maïch thao taùc. Tuy nhieân ñoái vôùi caùc söï coá vaø cheá ñoä khoâng bình thöôøng maø doøng qua phaàn töû BV khoâng taêng leân thì maùy bieán doøng khoâng ñaûm baûo coâng suaát caàn thieát. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 15
16. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Maùy bieán ñieän aùp vaø maùy bieán aùp töï duøng khoâng theå duøng ñeå cung caáp cho maïch thao taùc cuûa BV choáng NM khi aùp cuûa maïng ñieän giaûm. Nhöng ñoái vôùi caùc söï coá vaø cheá ñoä khoâng bình thöôøng aùp khoâng giaûm nhieàu thì chuùng coù theå laøm vieäc toát. Tuï naïp saün. Thoäng thöôøng tuï ñöôïc naïp ñieän saün töø maïng trong cheá ñoä bình thöôøng. Khi aùp cuûa traïm bò maát, naêng löôïng trong tuï vaãn ñöôïc duy trì, vì vaäy tuï naïp saün ñöôïc duøng ñeå cung caáp naêng luôïng cho caùc BV vaø thieát bò töï ñoäng laøm vieäc khi maát aùp cuûa traïm. Toå cung caáp lieân hôïp, cung caáp cho ta doøng ñieän thao taùc baèng caùch toång hôïp caùc doøng ñieän chænh löu töø caøc doøng ñieän (coù maùy bieán doøng) vaø ñieän aùp (maùy bieán aùp). Trong caùc toå lieân hôïp caàn phaûi chuù yù ñeán vieäc choïn caùc pha doøng ñieän vaø ñieän aùp nhö theá naøo ñeå coù theå nhaän ñöôïc coâng suaát lôùn nhaát. c) Nguoàn moät chieàu cho caùc phaàn töû thöïc hieän baèng ñieän töû, vi macïh . Heä thoáng BV baèng baùn daãn, vi maïch caàn nguoàn ñieän aùp moät chieàu oån ñònh. Trò soá ñieän aùp phuï thuoäc vaøo transistor, hay vi maïch. Nhöõng ñieän aùp thoâng duïng cung caáp cho caùc maïch naøy laø ± 5 V, ± 9 V, ± 15 V. Ñeå cung caáp nguoàn moät chieàu caùc linh kieän ban daãn, vi maïch ngöôøi ta thöôøng duøng hai phöông phaùp sau: - Duøng boä chia theá töø maïng 110 V hay 220 V - Boä bieán ñoåi moät chieàu 110 V (220 V DC) thaønh ñieän moät chieàu coù ñieän theá ra thích hôïp. Phöông phaùp ñaàu tieân thöôøng duøng cho caùc maïch rôle rieâng bieät (rôle trung gian, doøng ñieän, thôøi gian ) naêng löôïng tieâu thuï töøng phaàn khoâng lôùn. Sô ñoà nguyeân lyù ñôn giaûn cuûa phöông phaùp naøy ôû Hình1.17. BU CL + _ CL Hình 1.17:Toå cung caáp lieân hôïp Trong tröôøng hôïp nguoàn cung caáp cho BV phöùc taïp, cuøng moät luùc cung caáp cho phaàn ño löôøng vaø logic caàn thieát duøng phöông phaùp thöù hai. 1.3.5 Caùc kyù hieäu thöôøng gaëp trong sô ñoà BV rôle. a) Cuoän daây rôle (ngoõ vaøo cuûa rôle). GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 16
17. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN 50 50 50 50 a b c d b) Tieáp ñieåm rôle (ngoõ ra cuûa rôle). Tieáp ñieåm thöôøng môû(“a”) cho bieát tieáp ñieåm naøy môû khi cuoän daây cuûa noù khoâng coù ñieän ( rôle chöa taùc ñoäng). Tieáp ñieåm thöôøng ñoùng (“b”) cho bieát khi tieáp ñieåm naøy ñoùng khi cuoän daây khoâng coù ñieän. Khi rôle taùc ñoäng thì traïng thaùi cuûa tieáp ñieåm seõ thay ñoåi. 1.4 CAÙC DAÏNG RÔLE 1.4.1 Caùc rôle ñieän cô. Rôle ñieän cô ñöôïc söû duïng ñeå thöïc hieän caùc phaàn chöùc naêng cuûa BV. Rôle ñieän cô laøm vieäc treân cô sôû löïc cô döôùi taùc duïng cuûa doøng ñieän chaïy trong rôle; rôle ñieän cô tín hieäu ñieän ñaàu vaøo thaønh tín hieäu traïng thaùi laø söï ñoùng, môû cuûa tieáp ñieåm. Trong rôle ñieän cô, naêng löông ñieän töø ñöôïc chuyeån ñoåi thaønh naêng löôïng cô, laøm chuyeån ñoåi phaàn ñoäng cuûa rôle. 1.4.2 Baûo veä thöïc hieän baèng ñieän töû (Söû duïng linh kieän baùn daãn, vi maïch trong caùc sô ñoà BV hay coøn goïi laø rôle baùn daãn) . Giai ñoaïn ñaàu tieân, linh kieän baùn daãn duøng trong heä thoáng BV raát ít vaø chuû yeáu laø trong rôle ñieän cô, nhöng caøng veà sau tyû leä söû duïng caùc phaàn töû baùn daãn, vi maïch trong caùc heä thoáng BV taêng daàn leân, vaø trong nhieàu tröôøng hôïp chæ coù phaàn töû cuoái cuøng môùi duøng rôle ñieän cô. Trong nhöõng sô ñoà BV baèng ñieän töø, hieän nay ngöôøi ta ñaõ duøng nhöõng linh kieän baùn daãn khaùc nhau. Ñoù laø GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 17
18. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN diod, transistor, thyristo, phaàn töû Hall, khuyeách ñaïi thuïaât toaùn . Caùc linh kieän naøy ñöôïc duøng ñeå taïo thaønh nhöõng phaàn töû chöùc naêng khaùc nhau cuûa BV. Caáu truùc vaø söï laøm vieäc cuûa töøng linh kieän neâu treân ñöôïc trình baøy trong haøng loaït nhöõng taøi lieäu kyõ thuaät. Vì vaäy vieäc giôùi thieäu naøy seõ goùp phaàn thieát keá vaø giaûi thích deã daøng söï laøm vieäc cuûa caùc boä phaän chöùc naêng cuûa heä thoáng BV. 1.4.3 Baûo veä duøng kyõ thuaät soá vi xöû lyù (Rôle kyõ thuaät soá). Trong thôøi gian gaàn ñaây, ngöôøi ta coù khaû naêng xöû lyù moät khoái löôïng lôùn thoâng tin trong moät thôøi gian raát ngaén ñoái vôùi cheá ñoä laøm vieäc cuûa trang thieát bò ñieän ñöôïc BV. Hieän nay trong heâ thoáng ñieän nhöõng thoâng tin naøy ñöôïc xöû lyù baèng maùy vi tính. Do ñoù ñaõ taïo neân moät söï thay ñoåi quan troïng trong vieäc thöïc hieän cuûa heä thoáng BV. Vieäc söû duïng heä thoáng vi tính thieát keá, thöïc hieän caùc phaàn cuûa BV ñang laø vaán ñeà cuûa thôøi söï. Cuõng töông töï nhö caùc BV thöïc hieän baèng ñieän cô, ñieän töû, BV baèng vi tính kyõ thuaät soá cuõng coù nhöõng phaàn chöùc naêng ño löôøng, taïo thôøi gian, phaàn logic hoaït ñoäng theo chöông trình ñònh tröôùc ñeå ñi ñieàu khieån caùc maùy caét. Vôùi khaû naêng linh ñoäng cuûa caùc rôle duøng kyõ thuaät soá, ngoaøi chöùc naêng phaùt hieän NM, coøn laøm nhieäm vuï ño löôøng, ñònh vò trí söï coá, löu tröõ caùc hieän töôïng tröôùc vaø sau thôøi ñieåm NM, phaân tích döõ lieäu heä thoáng, deã daøng giao tieáp vôùi caùc BV khaùc, hieån thò thoâng tin roõ raøng cho ngöôøi söû duïng. Sau ñaây giôùi thieäu sô löôïc nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa moät rôle kyõ thuaät soá. Moät rôle kyõ thuaät soá coù theå bao goàm caùc boä phaän: Boä bieán ñoåi doøng sang aùp, boä loïc, boä chænh löu chính xaùc, boä dòch pha, boä phaùt hieän ñi qua ñieåm zero, boä choïn keânh, maïch laáy maãu vaø giöõ, boä bieán ñoåi ADC, boä xöû lyù, boä xuaát nhaäp, caùc tieáp ñieåm rôle ñieàu khieån . Tín hieäu töø maùy bieán ñieän aùp vaø tín hieäu töø maùy bieán doøng sau khi ñaõ ñöôïc bieán ñoåi thaønh tín hieäu aùp töông öùng ñöôïc cho qua boä loïc ñeå traùnh loãi giaû. Sau khi qua boä loïc caùc tín hieäu naøy seõ ñöôïc cho qua (hay khoâng cho qua) boä chænh löu chính xaùc vaø ñaàu ra seõ ñöôïc ñöa vaøo boä choïn keânh. Boä vi xöû lyù trung taâm seõ göûi leänh ñeán boä choïn keânh ñeå môû ra keânh mong muoán. Ñaàu ra cuûa boä choïn keânh seõ ñöa vaøo boä bieán ñoåi A/D, ñeå bieán töông töï thaønh tín hieäu daïng soá. Nguyeân lyù bieán ñoåi tín hieäu phaûi qua maïng laáy maãu vaø giöõ cho tín hieäu ñieän aùp töùc thôøi khoâng thay ñoåi trong chu kyø bieán ñoåi. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 18
19. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Ñaàu ra cuûa boä bieán ñoåi AD laø tín hieäu soá töông öùng vôùi tín hieäu töông töï ñaàu vaøo vaø ñöôïc ñöa vaøo boä vi xöû lyù . Taùc ñoäng lieân thoâng giöõa boä vi xöû lyù trung Hình 1.18 Sô ñoà khoái cuûa baûo veää baèng vi xöû lyù taâm vôùi boä nhôù ( chöông trình phaàn meàm) cho pheùp ño chæ soá ñaët, xaùc ñònh ñaëc tuyeán khôûi ñoäng cuûa BV theo chöông trình ñònh tröôùc, xaùc ñònh thôøi gian laøm vieäc, logic taùc ñoäng, töï ñoäng thay ñoåi söï quan heä trong phaàn logic phuï thuoäc vaøo caùc tín hieäu töø caùc ñoái töôïng ñöôïc BV, vaø sau cuøng cho quyeát ñònh ñi ñieàu khieån maùy caét, thoâng qua boä xuaát nhaäp, DAC , tieáp ñieåm rôle ñoái vôùi rôle caàn xaùc ñònh coâng suaát, thì caùc boä dòch pha, vaø boä phaùt tín hieäu ñi qua ñieåm zero coù theå ñöôïc duøng. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔ LE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 19
20. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN CHÖÔNG 2 BAÛO VEÄ QUAÙ DOØNG ÑIEÄN 2.1 BAÛO VEÄ QUAÙ DOØNG ÑIEÄN KHOÂNG HÖÔÙNG. 2.1.1 Nguyeân taéc taùc ñoäng. BV quaù doøng ñieän laø loaïi BV taùc ñoäng khi doøng ñieän qua choã ñaët thieát bò baûo veä taêng quaù giaù trò ñònh tröôùc. Coù theå choïn BV quaù doøng ñieän thaønh BV doøng ñieän cöïc ñaïi hay BV doøng ñieän caét nhanh. Chuùng khaùc nhau ôû choã caùch ñaûm baûo yeâu caàu taùc ñoäng choïn loïc vaø vuøng baûo veä taùc ñoäng. Ñeå BV doøng cöïc ñaïi taùc ñoäng choïn loïc, ngöôøi ta taïo cho noù thôøi gian trì hoaõn thích hôïp. Ñeå ñaûm baûo chính xaùc choïn loïc BV caét nhanh caàn choïn doøng khôûi ñoäng thích hôïp. Vuøng BV cuûa BV doøng cöïc ñaïi goàm caû phaàn töû ñöôïc BV vaø caùc phaàn töû laân caän. Vuøng BV caét nhanh chæ moät phaàn cuûa phaàn töû ñöôïc BV. 2.1.2 Baûo veä doøng ñieän cöïc ñaïi. Hình 2.1 Baûo veä doøng ñieän cöïc ñaïi cho ñöôøng daây hình tia moät nguoàn cung caáp Khaûo saùt moät ñöôøng daây hình tia, coù moät nguoàn cung caáp, coù ñaët BV doøng cöïc ñaïi (DCÑ) ôû ñaàu phía nguoàn moãi ñoaïn ñöôøng daây (Hình 2.1a). Nhö vaäy moãi ñoaïn ñöôøng daây coù BV rieâng bieät. Khi NM xaûy ra taïi N 1, doøng söï coá chaïy treân caû boán ñoaïn, vì vaäy caùc BV 1, 2, 3, 4 ñeàu khôûi ñoäng . Tuy nhieân theo yeâu caàu choïn loïc, chæ coù BV 4 ñöôïc taùc ñoäng caét phaàn töû hö hoûng. Muoáng vaäy, baûo veä DCÑ caàn coù ñaëc tính thôøi gian trì hoaõn taùc ñoäng, thôøi gian naøy taêng daàn tính töø hoä tieâu thuï ñeán nguoàn (Hình 2.1b). Nhôø caùch choïn naøy, khi NM taïi N 1, baûo veä 4 taùc ñoäng sôùm nhaát caét ñoaïn söï coá ra khoûi maïng. Sau ñoù caùc BV 1, 2, 3 trôû veà vò trí ban ñaàu maø khoâng taùc ñoäng. Töông töï nhö treân, khi NM taïi N 2 baûo veä 3 seõ taùc ñoäng tröôùc baûo veä 2 vaø 1. Nguyeân taéc choïn thôøi gian trì hoaõn taùc ñoäng (thôøi gian taùc ñoäng) neâu treân goïi laø nguyeân taéc töøng caáp. 2.1.2.1 Doøng ñieän khôûi ñoäng cuûa baûo veä . GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 20
21. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Theo nguyeân taéc taùc ñoäng, doøng ñieän khôûi ñoäng cuûa BV phaûi lôùn hôn doøng ñieän phuï taûi cöïc ñaïi qua choã ñaët baûo veä, tuy nhieân trong thöïc teá vieäc choïn doøng khôûi ñoäng coøn phuï thuïoâc vaøo nhieàu ñieàu kieän khaùc. Ikñ > I lv max Ví duï: choïn doøng khôûi ñoäng cuûa BV 1 treân ñöôøng daây (H.2.1). Baûo veä DCÑ khôûi ñoäng chaéc chaén khi NM, nhöng ñoàng thôøi khoâng ñöôïc khôûi ñoäng ñoái vôùi doøng ñieän phuï taûi cöïc ñaïi cuõng nhö ñoái vôùi nhöõng bieán ñoäng ngaén haïn do caùc ñoäng cô töï khôûi ñoäng Ñoái vôùi baûo veä treân ta xeùt hai tröôøng hôïp sau khi NM treân moät trong nhöõng phaàn töû noái vôùi traïm B (N 3, N 5, N 6) vaø khi NM treân ñoaïn AB (N 4) neáu coù ñaët thieát bò töï ñoùng laïi taïi MC1. Khi NM taïi N 3 (H.2.1a) caùc rôle doøng cuûa baûo veä 1, 2 ñeàu khôûi ñoäng. Sau khi baûo veä 2 caét ñoaïn söï coá thì BV 1 khoâng coøn doøng NM nhöng coøn doøng phuï taûi cuûa caùc ñoaïn daây coøn laïi. Yeâu caàu BV 1 phaûi trôû veá vò trí ban ñaàu trong ñieàu kieän coù doøng phuï taûi chaïy qua neáu khoâng trôû veà BV caét sai ñöôøng daây khoâng hö hoûng, maëc duø söï coá ñaõ ñöôïc loaïi tröø. Khi NM do ñieän aùp tuït xuoáng, toác ñoä caùc ñoäng cô bò haõm laïi. Sau khi NM caùc ñoäng cô naøy töï khôûi ñoäng laïi cuøng moät luùc vôùi doøng khaù lôùn I TK (H.2.2a). Doøng naøy giaûm tôùi giaù trò I lv (I lv I TK = k mm I lvmax ; I tv = K at . K mm . I lvmax Quan heä giöõa doøng ñieän khôûi ñoäng I kñ vaø doøng ñieän trôû veà cuûa rôle ñöôïc ñaëc Itv tröng baèng heä soá trôû veà: Ktv = p1 Ikd Töø ñoù doøng ñieän khôûi ñoäng cuûa baûo veä baèng: GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 21
22. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Kat .Kmm Ikd = Ilv max (2.1) Ktv Trong moät soá sô ñoà noái daây, doøng ñieän I T ôû cuoän thöù caáp cuûa BI khaùc vôùi doøng ñieän I R chaïy vaøo baûo veä. ÔÛ tình traïng ñoái xöùng, chuùng ta coù: (3) (3) (3) IR = K sñ . I T Trong ñoù: K sñ – laø heä soá sô ñoà. Neáu keå ñeán sô ñoà noái daây vaø heä soá bieán ñoåi K .K .K I = at mm sd I nBI cuûa bieán doøng thì: kd R lv max (2.2) Ktv .nBI Trong tröôøng hôïp coù ñaët thieát bò töï ñoäng ñoùng trôû laïi taïi vò trí MC1 doøng khôûi ñoäng phaûi lôùn hôn doøng töï môû maùy sau khi töï ñoùng laïi ñöôøng daây neáu coù NM taïi N 4. Sau khi caét ñoaïn AB, doøng qua baûo veä khoâng coù vaø baûo veä trôû veà traïng thaùi ban ñaàu (H.2.2b). Sau khi töï ñoùng laïi ñoaïn AB baèng MC1 doøng vaøo baûo veä 1 laø doøng töï khôûi ñoäng cuûa caùc ñoäng cô I kñ . Doøng naøy ñöôïc xaùc ñònh: I’ TK = K’ mm . I lvmax (2.3) Trong ñoù doøng khôûi ñoäng ñöôïc tính: I kñ = K at . K’ mm . I lvmax Doøng khôûi ñoäng cuûa BV1 ñöôïc choïn baèng giaù trò lôùn hôn cuûa (2.1) vaø (2.3). Heä soá K’ mm > K mm . Ta thaáy doøng khôûi ñoäng cuûa baûo veä phuï thuoäc vaøo K tv vaø I lvmax ; muoán giaûm doøng khôûi ñoäng ñeå taêng ñoä nhaïy ngöôøi ta duøng rôle coù heä soá trôû veà cao ( gaàn baèng 1). Khi xaùc ñònh doøng laøm vieäc cöïc ñaïi caàn tính ñeán tröôøng hôïp taêng lôùn nhaát nhöng coù theå xaûy ra cuûa doøng phuï taûi khi xaûy ra cheá ñoä khoâng bình thöôøng cuûa maïng. Ví duï ñoái vôùi hai ñöôøng daây song song (H.2.3a), caàn tính ñeán tröôøng hôïp moät ñöôøng daây ñöôïc caét ra vaø phuï taûi taäp trung treân ñöôøng daây coøn laïi laøm taêng gaáp ñoâi. Khi coù thieát bò töï ñoùng nguoàn döï tröõ, caàn tính ñeán tröôøng Hình 2.3 Caùc tröôøng M hôïp caàn chuù yù khi M tính I lvmax a) b AT hôïp moät ñöôøng daâynhaän theâm taûi cuûa ñöôøng daây kia (H 2.3b). 2.1.2.2 Ñoä nhaïy cuûa baûo veä. Vuøng taùc ñoäng cuûa baûo veä goàm phaàn töû ñöôïc baûo veä (ví duï ñoaïn AB cuûa baûo veä 1 (H.2.1a) vaø cuûa phaàn töû laân caän (caùc phaàn töû noái vôùi traïm B ). Phaàn töû GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 22
23. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN laân caän ñöôïc baûo veä thuoäc vuøng baûo veä döï tröõ. Ñoä nhaïy ñöôïc ñaùnh giaù baèng heä soá nhaïy: I N min Knh = I kd vôùi: I Nmin – doøng NM cöïc tieåu khi NM ôû cuoái vuøng baûo veä. - Khi NM ôû cuoái phaàn töû ñöôïc baûo veä ( vuøng chính) yeâu caàu K nh > 1,5 - Khi NM taïi cuoái vuøng döï tröõ yeâu caàu K nh > 1,2. 2.1.2.3 Thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä. a. Baäc thôøi gian. Ñeå ñaûm baûo tính choïn loïc, thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä doøng cöïc ñaïi ñöôïc choïn theo nguyeân taéc baäc thang (H.2.1b). Ñoä cheânh leäch giöõa thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä keà nhau ñöôïc goïi laø baäc thôøi gian hay baäc choïn loïc: ∆t = t 1-t2 Giaù trò cuûa baäc thôøi gian ∆t ñöôïc choïn sao cho khi NM taïi N 3, baûo veä 1 khoâng kòp taùc ñoäng maëc duø ñaõ khôûi ñoäng. Ta haõy xem xeùt giaù trò ∆t phuï thuoäc vaøo yeáu toá naøo. Khi NM treân ñoaïn daâyBC BV1 laøm vieäc trong khoaûng thôøi gian NM chaïy qua: tN + t BV + t SS + t MC vôùi: t BV laø thôøi gian taùc ñoäng cuûa BV; t ss laø sai soá cuûa caùc rôle thôøi gian t MC laø thôøi gian caét cuûa MC2. Nhö vaäy muoán BV1 khoâng kòp taùc ñoäng khi NM trong ñoaïn BC so vôùi BV2 thì thôøi gian taùc ñoäng cuûa noù phaûi: t1 > t 2 + t BV + t MC , ∆t = t BV + t SS + t MC Khi choïn ∆t phaûi phaân bieät loaïi rôle coù ñaëc tính thôøi gian ñoäc laäp hay phuï thuoäc . b. Rôle doøngñieän coù ñaëc tính thôøi gian ñoäc laäp. t Ñaëc tính phuï thuoäc Ñaëc tính phuï thuoäc coù giôùi haïn 1 3 Ñaëc tính ñoâïc laäp 2 tkñ Ikñ IN Hình 2.4 Ñaëc tuyeán laøm vieäc doøng ñieän Thôøi gian trì hoaõn taùc ñoäng cuûa baûo veä ñöôïc taïo neân nhôø rôle thôøi gian vaø khoâng phuï thuoäc vaøo doøng ngaén maïch, vì vaäy baûo veä naøy ñöôïc goïi coù ñaëc tính GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 23
24. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN thôøi gian ñoäc laäp. Ñaëc tuyeán naøy cuûa rôle doøng coù daïng ñöôøng thaúng 1 (H.2.4), thôøi gain taùc ñoäng khoaûng 0.1s hay nhoû hôn. c) Rôle coù ñaëc tuyeán thôøi gian phuï thuoäc. Rôle laøm vieäc vôùi thôøi gian xaùc ñònh naøo ñoù khi doøng ñieän vöôït quaù giaù trò khôûi ñoäng ñaëc tính naøy goïi laø phuï thuoäc, ñöôøng cong 3 vaø 2 (H.2.4). Rôle coù ñaëc tính phuï thuïoâc khôûi ñoäng khi doøng vöôït quaù giaù trò khôûi ñoäng; thôøi gin taùc ñoäng cuûa rôle phuï thuoäc vaøo trò soá doøng ñieän qua rôle. Thôøi gian laøm vieäc giaûm khi doøng ñieän taêng cao. Ñaëc tính thôøi gian phuï thuoäc coù giôùi haïn nhoû nhaát (ñoä doác chuaån). Loaïi naøy laøm vieäc theo ñaëc tính doøng ñieän – thôøi gian phuï thuoäc vaøo caùc giaù trò cuûa doøng ñieän ngaén maïch nhoû vaø ñaëc tính phuï thuoäc coù giôùi haïn khi doøng ñieän ngaén maïch lôùn . Noùi caùch khaùc, khi doøng ñieän ngaén maïch nhoû hôn 10 laàn doøng ñònh möùc thì rôle laøm vieäc theo ñaëc tính phuï thuoäc. Khi tæ soá doøng NM treân doøng ñònh möùc 10 ñeán 20 laàn thì ñaëc tính laø ñöôøng thaúng, nghóa laø ñaëc tính thôøi gian giôùi haïn. Ñöôøng cong 1 (H.2.5) cho daïng ñaëc tính ñoä doác chuaån. Loaïi ñaëc tính naøy ñöôïc duøng roäng raõi ñeå baûo veä maïng phaân phoái. Ñaëc tính thôøi gian raát doác ( ñöôøng cong 2 (H.2.5)). Loaïi naøy cho ñoä doác phuï thuoäc nhieàu hôn loaïi ñoä doác chuaån ñaëc tính phuï thuoäc cuûa noù naèm giöõa ñaëc tính ñoä doác chuaån vaø loaïi cöïc doác nhö ñöôøng cong 3 ôû hình 2.5. Ñaëc tính phuï thuoäc nhieàu coù ñaëc tính chon loïc toát hôn loaïi doác chuaån. Vì theá ñaëc tính naøy ñöôïc duøng khi ñaëc tính doác chuaån khoâng ñaûm baûo tính choïn loïc. Ñaëc tính thôøi gian cöïc doác. Loaïi naøy cho ñaëc tính doác nhieàu hôn loaïi raát doác vaø doác chuaån nhö H.2.5. Ñaëc tính naøy thích hôïp duøng ñeå maùy phaùt, maùy bieán aùp ñoäng löïc, maùy bieán aùp noái ñaát,caùp, ñeå choáng quaù nhieät. Ñoái vôùi rôle coù ñaëc tính thôøi gian ñoäc laäp baäc choïn loïc t thöôøng ñöôïc choïn töø 0,35 ÷ 0,6 s. Thôøi gian taùc ñoäng baûo veä vôùi ñaëc tuyeán ñoäc laäp ñöôïc choïn theo nguyeân taéc baäc thang: t1 = t 2 + ∆t (2.4) Ñoái vôùi rôle ñaëc tính phuï thuoäc thöôøng choïn ∆t = (0,3 ÷ 0,6)s; neáu duøng rôle caûm öùng caàn phaûi theâm thôøi gian quaùn tính cuûa baûo veä maø rôle tieáp tuïc laøm vieäc khi doøng NM ñaõ ñöôïc caét ra neân ngöôøi ta thöôøng choïn: ∆t = (0,6 ÷ 1)s GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 24
25. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä vôùi ñaëc tính phuï thuoäc hoaëc phuï thuoäc coù giôùi haïn cuõng caàn phaûi thoaõ maõn (2.4), nhöng vì thôøi gian taùc ñoäng cuûa rôle naøy Hình 2.5 Caùc daïng ñaëc tính thôøi gian phuï thuoäc phuï thuoäc vaøo doøng neân caàn phaûi xaùc ñònh giôùi haïn thay ñoåi doøng maø ñieàu kieän naøy caàn ñöôïc thoaõ maïn. Giaû thieát treân ñöôøng daây (H.2.6a) ñöôïc trang bò baûo veä vôùi ñaëc tuyeán phuï thuoäc coù giôùi haïn, caàn choïn ñaëc tuyeán phuï thuoäc A vaø phoái hôïp vôùi ñaëc tuyeán cuûa baûo veä B. Giaû thuyeát ñaëc tuyeán cuûa baûo veä B ñaõ ñöôïc choïn tröôùc. Trong suoát vuøng maø caû hai baûo veä A vaø B cuøng laøm vieäc (ñöôøng daây E H.2.6a), baûo veä A caàn coù taùc ñoäng lôùn hôn baûo veä B ít nhaát laø ∆t. Giaû thieát I N2 laø doøng NM ñi qua baûo veä A vaø B khi NM ôû ñaàu ñöôøng daây B. Roõ raøng laø khi NM ôû sau ñieån ñoù, doøng seõ nhoû hôn. Nhö vaäy ñieàu kieän (2.4) caàn ñöôïc thoaû vôùi I N2max . Khi NM treân ñöôøng daây A, chæ coù baûo veä A laøm vieäc, neân noù khoâng caàn phoái hôïp vôùi B, maëc duø khi NM treân ñöôøng daâyA, doøng coù giaù trò lôùn, thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä A coù theå khaù nhoû. Töø nhöõng ñieàu kieän neâu treân coù theå daãn ra qui taéc choïn ñaëc tuyeán phuï thuïoâc nhö sau: - Veõ ñaëc tuyeán cho tröôùc cuûa baûo veä B 1 = f(I) (H.2.6b). Ñaëc tuyeán naøy ñöôïc xaây döïng töø ñieàu kieän phoái hôïp baûo veä B vôùi baûo veä tröôùc noù (baûo veä cuûa caùc ñöôøng daây, hoaëc phaàn töû ñi ra töø traïm ñaët ôû cuoái ñöôøng daây B) - Xaùc ñònh giaù trò cöïc ñaïi cuûa doøng NM I N2max laø doøng ñi qua caùc baûo veä A vaø B khi NM taïi ñaàu ñöôøng daây B (N 2) GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 25
26. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN - Theo ñaëc tuyeán cho tröôùc cuûa baûo veä B öùng vôùi giaù trò I N2max tìm thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä B: t B1 . Nhö vaäy t B1 laø thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä B khi NM taïi N 2 - Ñeå ñaûm baûo yeâu caàu choïn loïc, thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä A khi NM taïi ñieåm N 2 phaûi thoaû maõn ñieàu kieän: tΑ1 ≥ tΒ1 + ∆t (2.5) Hình 2.6 Choïn thôøi gian taùc ñoäng cuûa BV coù ñaëc tính thôøi gian phuï thuoäc Nhö vaäy ta ñaõ xaùc ñònh ñöôïc ñieåm A 1 treân H.2.6c ñaëc tuyeán cuûa boaû veä A. Döïa vaøo ñaëc tuyeán chuaån cho trong taøi lieäu höôùng daãn cuûa rôle, choïn moät ñöôøng cong trong hoï ñaëc tuyeán cuûa rôle sao cho ñieàu kieän (2.5) ñöôïc thoaû maõn ñoái vôùi moïi doøng I N ≤ I N2max . Neáu baûo veä caàn phoái hôïp ôû caùc cuûa maùy bieán aùp thì caàn phaûi xaây döïng caùc ñaëc tuyeán öùng vôùi doøng ñaõ qui ñoái veà cuøng moät caáp ñieän aùp. Öu ñieåm cuûa baûo veä coù ñaëc tuyeán thôøi gian phuï thuoäc laø: - Coù theå phoái hôïp vôùi thôøi gian laøm vieäc cuûa BV caùc ñoaïn gaàn nhau ñeå laøm giaûm thôøi gian caét NM cuûa caùc baûo veä ñaët gaàn nguoàn. - Coù theå giaûm heä soá môù maùy K mm khi choïn doøng ñieän khôûi ñoäng cuûa baûo veä. Ñieàu naøy caét nghóa nhö sau: sau khi caét ngaén maïch, doøng ñieän môû maùy qua caùc ñoaïn coøn laïi seõ giaûm xuoáng raát nhanh vaø baûo veä seõ khoâng kòp laøm vieäc vì giaù trò cuûa doøng ñieän môû maùy nhoû(thöôøng baèng doøng ñieän khôûi ñoäng vaø baûo veä), thôøi gian laøm vieäc cuûa baûo veä töông ñoái lôùn laø: Khuyeát ñieåm cuûa loaïi baûo veä naøy laø: _Thôøi gian caét NM taêng khi doøng ñieän NM coù giaù trò gaàn baèng doøng ñieän khôûi ñoäng _ Ñoâi khi söï phoái hôïp caùc ñaëc tính thôøi gian töông ñoái phöùc taïp. 2.1.3 Baûo veä doøng ñieän caét nhanh. Baûo veä doøng ñieän caét nhanh laø loaïi baûo veä ñaûm baûo tính choïn loïc baèng caùch: choïn doøng ñieän khôûi ñoäng lôùn hôn doøng ñieän ngaén maïch lôùn nhaát qua choã ñaët baûo veä khi ngaén maïch ôû ngoaøi phaàn töû ñöôïc baûo veä (cuoái vuøng baûo veä cuûa GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 26
27. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN phaàn töû ñöôïc baûo veä). Khi ngaén maïch trong vuøng baûo veä doøng ñieän ngaén maïch seõ lôùn hôn doøng ñieän khôûi ñoäng vaø baûo veä seõ taùc ñoäng. Baûo veä doøng ñieän caét nhanh thöôøng laøm vieäc töùc thôøi hoaëc vôùi thôøi gian raát beù. 2.1.3.1 BV caét nhanh cuûa ñöôøng daây coù moät nguoàn cung caáp. A B HT A N a) IN b) Ikñ INB Vu øng baûo veä Hình 2.7 Choïn I kñ cuûa baûo veä caét nhanh Xeùt ví duï H.2.7. Doøng NM chaïy treân ñöôøng daây: EH EH I N = = (2.6) xH + xN xH + xl N trong ñoù: E H laø söùc ñieän ñoäng töông ñöông cuûa heä thoáng; x laø ñieän trôû treân 1 km ñöôøng daây. x H, x N laàn löôït laø ñieän trôû cuûa heä thoáng vaø ñöôøng daây tôùi choã NM. l N laø chieàu daøi ñöôøng daây tính töø ñaàu ñeán choã NM. Ñöôøng cong bieåu dieãn quan heä I N = f(I N) theo (2.6) ñöôïc trình baøy ôû H.2.7b. Muùoân baûo veä caét nhanh, khoâng taùc ñoäng khi NM treân caùc phaàn töû ñi ra töø traïm B, caàn choïn doøng khôûi ñoäng cuûa baûo veä caét nhanh: Ikñ > I NB (2.7) Nhö vaäy vuøng baûo veä cuûa baûo veä caét nhanh chæ bao goàm moät phaàn chöù khoâng phaûi toaøn boä ñöôøng daây ñöôïc baûo veä (H.2.7b). a)Doøng khôûi ñoäng cuûa baûo veä. Muoán baûo veä khoâng taùc ñoäng khi NM ngoaøi ñöôøng daây baûo veä AB, caàn choïn doøng khôûi ñoäng phuø hôïp vôùi (2.7): Ikñ = K at .I NBmax trong ñoù: I NBmax laø doøng ñieän NM lôùn nhaát taïi cuoái vuøngbaûo veä (taïi thanh caùi traïm B). Kat = (1,2 ÷ 1,3) laø heä soá an toaøn tính ñeán sai soá trong khi tính toaùn doøng NM vaø sai soá rôle. Ñeå coù I NBmax caàn phaûi choïn cheá ñoä vaän haønh cuûa heä thoáng cuõng nhö daïng NM thích hôïp (ngaén maïch 3 pha (N3)). Vì thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûn thaân baûo veä GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 27
28. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN khoaûng vaøi phaàn traêm cuûa giaây, neân doøng NM ñöôïc tính öùng vôùi thôøi ñieåm ñaàu cuûa NM (t=0). b) Vuøng taùc ñoäng cuûa baûo veä. Vuøng baûo veä caét nhanh coù theå xaùc ñònh baèng phöông phaùp ñoà thò (H.2.8). Ta xaây döïng caùc ñöôøng cong quan heä I N = f (I N) ñoái vôùi cheá ñoä cöïc ñaïi (ñöôøng cong 1) vaø cöïc tieåu (ñöôøng cong 2, H.2.8). Ñieåm caét giöõa ñöôøng thaúng I kñ vôùi ñöôøng cong 1 (ñieåm L 1) ta xaùc ñònh ñöôïc ñieåm cuoái vuøng baûo veä trong cheá ñoä cöïc ñaïi vaø ñieåm caét giöõa ñöôøng thaúng Ikñ ñoái vôùi ñöôøng cong 2 (ñieåm L 2) laø ñieåm cuoái vuøng baûo veä trong cheá ñoä cöïc tieåu. Vuøng taùc ñoäng cuûa baûo veä caét nhanh coøn phuï thuoäc vaøo ñoä doác cuûa ñöôøng cong I N = f (I N). Doøng I N khi NM ôû ñaàu vaø cuoái ñöôøng daây caøng khaùc nhau nhieàu, thì vuøng taùc ñoäng cuûa baûo veä caøng lôùn. Ngöôøi ta cho pheùp duøng baûo veä caét nhanh neáu nhö vuøng taùc ñoäng cuûa noù khoâng nhoû hôn 20% chieàu daøi ñöôøng daây ñöôïc baûo veä (ñaûm baûo ñoä nhaïy). Neáu ñöôøng daây laøm vieäc thaønh khoái MBA (H.2.9) thì baûo veä CN chæ caàn traùnh taùc ñoäng khi NM sau MBA taïi N. Trong tröôøng hôïp naøy, baûo veä CN raát coù hieäu quaû vì vuøng baûo veä coù theå bao goàm toaøn boä ñöôøng daây. Vì baûo veä caét nhanh taát ñôn giaûn neân trong tröôøng hôïp vuøng taùc ñoäng cuûa baûo veä nhoû hôn 20%, noù ñöôïc duøng boå sung cho baûo veä chính cuûa ñöôøng daây, neáu baûo veä naøy coù vuøng cheát ôû ñaàu ñöôøng daây. IN A B cn N 1 2 IN L2 L1 IN Ikñ Vuøng caét nhanh l A Ikñ L2 L1 lmin X INl l l XB lmax Hình 2.9 Tröôøng hôïp ñöôøng daây laøm Hình 2.8 Vuøng taùc ñoäng vieäc thaønh khoái vôùi maùy bieán aùp cuûa baûo veä caét nhanh c) Thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 28
29. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä CN laø töùc thôøi goàm thôøi gian laøm vieäc cuûa phaàn ño löôøng vaø phaàn logic. Thôøi gian taùc ñoäng BV khoaûng 0,02 ÷ 0,06 s. Ñoái vôùi caùc ñöôøng daây treân khoâng coù ñaët choáng seùt oáng ñeå choáng quaù ñieän aùp, khi caùc choáng seùt naøy laøm vieäc chuùng taïo neân ngaén maïch taïm thôøi treân caùc ñöôøng daây trong khoaûng 0,5 ÷ 1,5 chu kyø ñieän (0,01 ÷ 0,03 s). Muoán cho baûo veä CN khoâng taùc ñoäng trong tröôøng hôïp naøy coù theâm phaàn töû trì hoaûn thôøi gian t = 0,06 ÷ 0,08 s. 2.1.3.2 Baûo veä caét nhanh ñöôøng daây coù hai nguoàn cung caáp. Giaû thieát treân hai ñaàu ñöôøng daây coù hai nguoàn cung caáp AB(H.2.10) coù ñaët baûo veä caét nhanh CN A vaø CN B . Ñeå chuùng khoâng taùc ñoäng sai khi ngaén maïch taïi ñieåm N 1 vaø N 2 thì doøng khôûi ñoäng cuûa chuùng caàn ñöôïc choïn lôùn hôn doøng töø nguoàn A khi NM taïi N 2 (I AN 2 )vaø doøng töø nguoàn B khi NM taïi N 1 (I BN1 ). Giaû thieát I AN 2 >I BN1 . Doøng khôûi ñoäng cuûa CN A vaø CN B choïn theo ñieàu kieän neâu treân seõ coù giaù trò baèng nhau: IkñA =I kñB =K at .I AN 2 . (2.8) 3 N N 4 A 1 2 B CN CN 1 2 N 1 1 IAN1 IBN2 IA IB Hình 2.10 Baûo veä caét nhanh treân ñöôøng daây coù hai nguoàn cung caáp Ngoaøi ra, doøng khôûi ñoäng cuûa baûo veä caét nhanh coøn caàn phaûi choïn lôùn hôn doøng khoâng caân baèng chaïy giöõa hai nguoàn A vaø B khi noù dao ñoäng : IkñA =I kñB =K at .I dñmax . (2.9) Doøng khôûi ñoäng cuûa baûo veä laáy baèng giaù trò lôùn nhaát trong hai giaù trò nhaän ñöôïc töø (2.8) vaø (2.9). Ñieåm caét cuûa caùc ñöôøng cong NM vôùi ñöôøng thaúng naèm ngang I kñ taïi ñieåm 1 vaø 2, ta xaùc ñònh ñöôïc vuøng baûo veä nhö hình 2.10b). Tuyø GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 29
30. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN thuoäc vaøo söï khaùc nhau giöõa tham soá caùc nguoàn A vaø B, vuøng baûo veä caét nhanh A vaø B khaùc nhau nhieàu hay ít.Tröôøng hôïp öùng vôùi hình 2.10 ta thaáy, khi NM trong vuøng giöõa ñieåm 1 vaø 2thì khoâng coù baûo veä naøo laøm vieäc. Vuøng giöõa ñieåm 1 vaø 2 goïi laø vuøng cheát. 2.1.4 Baûo veä doøng ñieän ba caáp. Baûo veä doøng ñieän 3 caáp goàm caét nhanh töùc thôøi (caáp 1), caét nhanh coù thôøi gian (caáp 2) vaø doøng ñieän cöïc ñaïi (caáp 3). Ta quan saùt ví duï hình 2.11, giaû thieát BV ñaët treân ñöôøng daây laø BV doøng ñieän 3 caáp. Thôøi gian taùc ñoäng cuûa caáp 1 laø thôøi gian laøm vieäc cuûa BV vaø thôøi gian caét cuûa MC. Ñoái vôùi ñöôøng daây cao aùp t1 ≤ 0.01s hay coù khi töø 0.01 ñeán 0.02s. Hình 2.11 Baûo veä doøng ñieän ba caáp 1 -Vuøng BV caáp 1 cuûa ñoaïn ñöôøng daây AB (kyù hieäu lA ). Doøng khôûi ñoäng caáp 1 1 laø IkñA =k at .I NBmax . 2 -Vuøng baûo veä caáp 2 (lA ) laø ñoaïn AB vaø moät phaàn caùc ñoaïn keá noái vaøo traïm 2 1 B, caáp 2 laø BV döï tröõ cho caáp 1. Thôøi gian cuûa caáp 2 laø t A =t A + ∆t, ∆t cuûa baûo veä caét nhanh thöôøng ñöôïc choïn nhoû hôn ∆t theo töøng caáp cuûa BV doøng 2 cöïc ñaïi. Thöôøng choïn : t A =(0.3 ñeán 0.5)s. Doøng khôûi ñoäng caáp 2 ñöôïc choïn theo söï phoái hôïp vôùi doøng khôûi ñoäng caáp 1 2 1 cuûa BV keá tieáp noái vaøo traïm B: I kñA =k’ at .I kñB (k’ at = 1.1 ñeán 1.2) hay theo 2 ñieàu kieän ngaén maïch sau maùy bieán aùp noái vaøo traïm B: I kñA =k at IN2 max Doøng khôûi ñoäng coù giaù trò lôùn hôn hai ñieàu kieän neâu treân. BV caáp 2 naøy laø BV caét nhanh taùc ñoäng theo thôøi gian. BV caáp 3 laø BV doøng cöïc ñaïi. Thôøi gian taùc ñoäng choïn theo nguyeân taéc baäc 3 2 thang: t A =t A + ∆t. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 30
31. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Doøng khôûi ñoäng ñöôïc choïn nhö (2.1). Nhö vaäy BV doøng ñieän 3 caáp baûo ñaûm caét nhanh ñöôøng daây ñöôïc BV, ñoàng thôøi döï tröõ cho chính ñöôøng daây mình BV vaø caùc traïm hay ñöôøng daây phía sau. 2.1.5 Ñaùnh giaù baûo veä quaù doøng . Öu ñieåm cuûa BV doøng ñieän cöïc ñaïi laø ñôn giaûn, ñoä tin caäy cao. BV taùc ñoäng choïn loïc trong maïng hình tia vôùi 1 nguoàn cung caáp. Khuyeát ñieåm laø thôøi gian caét ngaén maïch khaù lôùn, nhaát laø caùc ñoaïn ôû gaàn nguoàn trong khi ñoù NM ôû gaàn nguoàn caàn ñöôïc caét nhanh ñeå ñaûm baûo oån ñònh heä thoáng, vaø coù ñoä nhaïy keùm trong maïng phaân nhieàu nhaùnh vaø coù phuï taûi lôùn . AÙp duïng : BV ñöôïc duøng roäng raõi nhaát trong maïng hình tia cuûa taát caû caùc caáp ñieän aùp .Trong maïng thaáp hôn 15KV noù laø BV chính, coøn trong maïng ñieän aùp cao hôn noù thöôøng laø BV döï tröõ . BV caét nhanh coù öu ñieåm laø taùc ñoäng nhanh, ñôn giaûn, ñoä tin caäy cao. Nhöôïc ñieåm cuûa chuùng laø vuøng taùc ñoäng cuûa BV khoâng bao goàm toaøn boä ñöôøng daây. AÙp duïng: BV doøng ñieän 3 caáp keát hôïp vôùi BV caét nhanh vaø doøng ñieän cöïc ñaïi trong nhieàu tröôøng hôïp noù duøng ñeå thay theá BV phöùc taïp. 2.2 BAÛO VEÄ DOØNG ÑIEÄN COÙ HÖÔÙNG. 2.2.1 Nguyeân taéc hoaït ñoäng . a) b) Hình 2.12 Maïng hình tia coù hai nguoàn cung caáp (a) vaø maïng voøng (b) Ñeå taêng cöôøng tính ñaûm baûo cung caáp ñieän cho caùc hoä tieâu thuï, hieän nay ngöôøi ta thöôøng thieát keá caùc maïng hình voøng vaø maïng coù 2 ñaàu cung caáp. Ñoái vôùi loaïi maïng ñieän naøy, BV doøng ñieän cöïc ñaïi coù thôøi gian laøm vieäc choïn theo nguyeân taéc töøng caáp khoâng theå ñaûm baûo caét NM moät caùch choïn loïc ñöôïc. Ví duï trong maïng hình tia (hình 2.12), giaû thieát ôû moãi ñaàu ñöôøng daây ñaët caùc BV quaù doøng ñieän thoâng thöôøng ñaùnh soá thöù töï töø 1 ñeán 6. Muoán thöïc hieän caét choïn loïc NM taïi N 1 caàn thoaû maõn t 3 <t 2. Nhöng muoán caét choïn loïc NM taïi N2 thì yeâu caàu ngöôïc laïi t 2 < t 3. Trong thöïc teá khoâng theå ñoàng thôøi thoaû maõn 2 yeâu caàu ñoù. Ta coù theå khaéc phuïc khoù khaên treân baèng caùch chæ cho BV taùc ñoäng khi coâng suaát NM ñi töø thanh goùp ñeán ñöôøng daây. Muoán vaäy moãi boä BV caàn coù theâm boä ñònh höôùng coâng suaát, boä phaän naøy chæ cho pheùp BV taùc ñoäng khi coâng suaát NM ñi töø thanh caùi ñeán ñöôøng daây. Treân hình 2.12 caùc muõi teân chæ höôùng taùc ñoäng cuûa BV. Nhôø vaäy khi NM taïi N 1 BV 2 khoâng taùc ñoäng, coøn GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 31
32. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN NM taïi N 2 BV 3 khoâng taùc ñoäng. Khi duøng BV doøng ñieän coù höôùng chæ caàn caùc BV cuøng höôùng taùc ñoäng t 5 <t 3 <t 1 vaø t 2 <t 4 < t 6 . Trong baûo veä doøng ñieän coù höôùng, rôle coâng suaát laøm nhieäm vuï cuûa boä ñònh höôùng coâng suaát, treân hình 2.13. Cho sô ñoà caáu truùc cuûa BV doøng ñieän coù höôùng: RI laø rôle doøng ñieän, AND laø maïch logic “VAØ”, RW laø phaàn ñònh höôùng coâng suaát . BI RT RI AND BU IR RW UR Hình 1.13 Sô ñoà caáu truùc cuûa baûo veä doøng ñieän coù höôùng 2.2.2 Phaàn töû ñònh höôùng coâng suaát . Ñeå phaân tích caùch laøm vieäc cuûa rôle ñònh höôùng coâng suaát, chuùng ta seõ khaûo saùt caùc ñoà thò veùctô töông öùng vôùi nhöõng chieàu khaùc nhau cuûa coâng suaát NM ñi qua BV soá 2 treân hình 2.13. Laáy ñieän aùp ñöa vaøo rôle RW laø ñieän aùp ôû thanh goùp traïm B, laáy U B laøm goác. Goùc leäch pha ϕ giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp coù giaù trò döông neáu veùc tô doøng ñieän chaäm sau ñieän aùp vaø aâm neáu ngöôïc laïi . U& B U& B IRN2 U& R U& R ϕ1 a) IRN1 b) Hình 1.14 Ñoà thò vectô cuûa ñieän aùp vaø doøng ñieän, khi chieàu coâng suaát ngaén maïch thay ñoåi -Khi NM taïi ñieåm N 2 (h 2.12) giaû thieát coâng suaát NM qua BV 2 ñi töø thanh goùp vaøo ñöôøng daây I R =I N2 vaø ϕR =(U R , I R ). -Khi ngaén maïch taïi ñieåm N 1 coâng suaát NM qua BV 2 ñi töø ñöôøng daây vaøo thanh goùp B, doøng rôle I R (vôùi chieàu döông chaáp nhaän tröôùc ) baèng –IN1 vaø ϕ2 0 =ϕ1 –180 . Nhö vaäy khi dôøi ñieåm NM töø vuøng BV sang vuøng khoâng ñöôïc BV, 0 pha cuûa doøng ñieän I R ñoái vôùi ñieän aùp U R ñaõ thay ñoåi 180 gioáng nhö chieàu cuûa coâng suaát NM. Nhö theá rôle ñònh höôùng coâng suaát laøm vieäc treân cô sôû goùc pha GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 32
33. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN töông ñoái giöõa doøng vaø aùp taïi choã ñaët BV. Rôle ñònh höôùng coâng suaát coù theå laøm vieäc theo doøng vaø aùp toaøn phaàn hay doøng vaø aùp thaønh phaàn thöù töï. Ñeå cho rôle laøm vieäc ñuùng theo höôùng mong muoán, ta quan saùt söï phaân boá aùp vaø thaønh phaàn thöù töï khi coù NM treân hình 2.14, ta nhaän xeùt : coâng suaát NM toaøn phaàn vaø thöù töï thuaän ñi töø nguoàn ñeán choã NM, coâng suaát thöù töï nghòch ñi töø choã NM ñeán nguoàn, coøn coâng suaát thöù töï khoâng ñi töø choã NM ñeán thanh goùp .(trung tính noái ñaát cuûa maùy bieán aùp ). Do ñoù khi choïn vaø noái sô ñoà cuûa rôle ñònh höôùng coâng suaát phaûi löu yù theo chieàu coâng suaát cuûa doøng toaøn phaàn hay theo caùc thaønh phaàn thöù töï, neáu phaàn töû ñònh höôùng coâng suaát laøm vieäc theo doøng vaø aùp toaøn phaàn vaø thöù töï thuaän thì chieàu coâng suaát NM laø töø thanh goùp vaøo choã NM, coøn laøm vieäc theo thaønh phaàn thöù töï nghòch vaø thöù töï khoâng thì chieàu coâng suaát NM ñi töø choã NM ñeán thanh goùp Hình 1.15 Söï phaân boá caùc thaønh phaàn thöù töï khi coù ngaén maïch 2.2.3 Baûo Veä doøng ñieän coù höôùng 3 caáp. 2.2.3.1Baûo veä doøng ñieän coù höôùng caáp 1. C D A B 1 2 I N Hình 2.16 I I kñ1 I I kñ2 GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 33
34. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Baûo veä coù höôùng caáp 1 laø BV caét nhanh thoâng thöôøng vaø keøm theo boä phaän ñònh höôùng coâng suaát. Quan saùt hình 2.16 doøng khôûi ñoäng cuûa BV caét nhanh thoâng thöôøng ñöôïc ñöôøng daây cung caáp töø 2 phía caàn ñöôïc choïn lôùn hôn doøng lôùn nhaát ñi qua BV ñang xeùt khi NM taïi thanh goùp caùc traïm ñoái dieän vôùi nguoàn. Doøng khôûi ñoäng ñöôïc choïn nhö vaäy nhieàu khi quaù lôùn vaø baûo veä khoâng ñuû ñoä nhaïy. Rôle ñònh höôùng coâng suaát trong baûo veä caét nhanh coù höôùng khoâng cho pheùp taùc ñoäng khi coâng suaát NM höôùng tôùi thanh goùp. Vì vaäy khôûi ñoäng cuûa baûo veä naøy chæ caàn choïn lôùn hôn doøng NM ñi ra töø thanh goùp cuûa traïm ñoù, ñaây laø ñieåm khaùc nhau cô baûn giöõa baûo veä caét nhanh coù höôùng vaø baûo veä caét nhanh khoâng höôùng. Doøng khôûi ñoäng cuûa baûo veä caét nhanh coù höôùng nhoû hôn. Vì vaäy vuøng taùc ñoäng cuûa noù lôùn hôn nhieàu so vôùi baûo veä caét nhanh thoâng thöôøng. Doøng khôûi ñoäng ñöôïc choïn:I kñ = K at . I Nngmax vôùi: I Nngmax laø doøng NM cöïc ñaïi ñi töø thanh goùp traïm ñang xeùt. 1 Ví duï: ñoái vôùi baûo veä 1 vaø 2 ôû hình 2.16: I kñ2 = K at . I NAmax Khi coù dao ñoäng doøng khoâng caân baèng I kcb coù theå lôùn hôn doøng NM ngoaøi cöïc ñaïi. Nhöõng tröôøng hôïp naøy khoâng cho pheùp baûo veä laøm vieäc. Phaân töû ñònh höôùng coâng suaát coù theå taùc ñoäng sai khi dao ñoäng. Do ñoù doøng khôûi ñoäng caáp I 1 keùm theo ñieàu kieän: I kñ = K at . I kcbmax . 2.2.3.2 Baûo veä doøng ñieän coù höôùng caáp 2 . A B C INA 2 3 INB 4 1 A B C 3 4 1 2 INA INB INT 2 1 I kñ1 I kñ1 Hình 2.17 Choïn doøng khôûi ñoäng Hình 2.18 Choïn doøng khôûi ñoäng caáp 2 khi coù reõ nhaùnh caáp 2 khi taïi traïm B coù nguoàn Baûo veä doøng ñieän coù höùông caáp 2 laø baûo veä caét nhanh coù höôùng. Vieäc choïn 2 2 thôøi gian t vaø doøng khôûi ñoäng I kñ ñöôïc tính töông töï nhö trong tröôøng hôïp caáp 2 khoâng coù höôùng nhöng ñeå yù ñeán heä soá phaân doøng K pd . Tröôøng hôïp taïi traïm B coù reõ nhaùnh (H.2.18), doøng khôûi ñoäng caáp 2 ñaët taïi 2 traïm A ñöôïc choïn I kd 1 = K at . K pñT . I NT GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 34
35. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN I NA K pd = I kñ4 > I kñ2 Ikñ1 > I kñ3 > I kñ5 (2.10) Caàn ñaûm baûo cho doøng khôûi ñoäng cuûa caùc baûo veä keà nhau theo cuøng moät höùông phaûi khaùc nhau ít nhaát 10%. Ñieàu kieän neâu treân coù theå giaûi thích ñöôïc nhö sau: Trong maïng voøng coù moät nguoàn cung caáp (H.2.12b) quan saùt giöõa caùc doøng '' ' I N Z N I’ N vaø I” S ngöôïc vôùi quan heä toång trôû cuûa caùc nhaùnh töông öùng: ' = " I N Z N ’ ” ” Nhö vaäy khi NM gaàn nguoàn (ñieåm N 2), Z N nhoû hôn vôùi Z N, do ñoù I N nhoû hôn ’ ’ I N. Neáu I N nhoû hôn ñeán möùc gaàn baèng I kñ2 , thì khi ñoù baûo veä 1 seõ taùc ñoäng tröôùc (maëc daàu t 1>t 2) maùy caét ñaët ôû phía ñaàu nguoàn cuûa ñöôøng daây söï coá. Chæ GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 35
36. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN sau ñoù doøng taêng voït leân vaø baûo veä 2 môùi taùc ñoäng caét maùy caét ñaáu kia cuûa ñöôøng daây söï coá. Hieän töôïng taùc ñoäng chôø vaø noái tieáp nhau nhö vaäy goïi laø hieän töôïng khôûi ñoäng khoâng ñoàng thôøi . Khi NM xaûy ra ôû bieân giôùi cuûa vuøng naøy, ’ I N = I kñ2 vaø neáu khoâng thöïc hieän phoái hôïp theo (2.10) (ví duï ta coù I kñ4 > I kñ2 ) thì baûo veä 4 seõ taùc ñoäng vöôït caáp, vaø keát quaû ñöôøng daây AB vaø BC bò maát ñieän. Thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä caáp III choïn theo nguyeân taéc baäc thang. Theo höôùng taùc ñoäng, coù theå chia caùc baûo veä thaønh 2 nhoùm (H.2.19): - Caùc baûo veä 1, 3, 5 vaø 7 taùc ñoäng theo höùông coâng suaát NM theo chieàu töø traùi sang phaûi. - Caùc baûo veä 0, 2, 4 vaø 6 taùc ñoäng khi höôùng coâng suaát NM theo chieàu ngöôïc laïi. A B C D 1 2 3 4 5 6 7 t1 t3 t5 t7 t0 t2 t4 t6 Hình 2.19 nguyeân taéc baäc thang ñeå choïn thôøi gian cuûa baûo veä Theo yeâu caàu taùc ñoäng choïn loïc, thôøi gian taùc ñoäng cuûa caùc baûo veä trong cuøng nhoùm caàn thoaû maõn: t 7 t 2 do ñoù baûo veä 3 khoâng caàn ñònh höùông coâng suaát maø vaãn khoâng taùc ñoäng sai. Qui taéc chung ñeå xeùt vaán ñeà naøy nhö sau: boä phaän ñònh höôùng coâng suaát caàn ñaët cho baûo veä naøo maø khi höôùng coâng suaát NM töø ñöôøng daây ñeán thanh goùp baûo veä ñoù coù theå taùc ñoäng sai. Ñeå xeùt xem baûo veä naøo caàn ñaët boä phaän ñònh höùông coâng suaát tröùôc tieân phaûi choïn thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä theo nguyeân taéc baäc thang ngöôïc chieàu nhau. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 36
37. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN 2.2.4 Moät soá lónh vöïc vaø löu yù khi aùp duïng boä phaän ñònh höôùng coâng suaát cho baûo veä doøng ñieän. 2.2.4.1 Hai ñöôøng daây song song . 1 2 ES EU 3 4 Hình 2.20 Baûo veä doøng ñieän coù höôùn g hai ñöôøng daây song song Khi duøng rôle doøng ñieän baûo veä hai ñöôøng song song, caàn thieát phaûi ñaët boä phaän ñònh höôùng coâng suaát ôû taát caû caùc vò trí maùy caét nhö H.2.20. 2.2.4.2 Ñöôøng daây coù 2 nguoàn cung caáp töø hai phía . Vieäc quyeát ñònh choïn boä phaän ñònh höùông thöøông ñöôïc xaùc ñòng baèng tyû soá doøng ñieän chaïy qua rôle hai ñaàu ñöôøng daây. Ilv thuaän Ilv thuaän G H R ES EU 1 2 3 4 A B C D N N N1 2 3 IN1 IN2 Hình 2.21 Baûo veä doøng ñieän coù IN3 höôùng ñöôøng daây coù hai nguoàn Töø H.2.21, theo yeâu caàu thöïc teá, caàn boä phaän ñònh höôùng coâng suaát ñaët ôû vò trí 1, neáu baát kyø doøng taûi vaø doøng NM taïi N 1, N 2, N 3 thoaû: IN1max ≥ 0,25 I N2min ; I N1max ≥ 0,25 I N3min ; I lvmax ngöôïc ≥ 0,25 I lvmax thuaän vôùi: I N1 ; I N2 ; I N3 ; I lvmax ngöôïc ; I lvmax thuaän – laø doøng ñieän NM taïi N 1, N 2, N 3 vaø doøng ñieän taûi ra vaø vaøo thanh caùi A. Doøng NM taïi N 1 chaïy ngöôïc töø ñöôøng daây vaøo thanh caùi trong khi doøng NM taïi N 2, N 3 chaïy töø thanh caùi ra ñöôøng daây. Neáu doøng NM hay doøng taûi chaïy veà phía traùi vaø vöôït quaù doøng khôûi ñoäng rôle doøng ñieän thì caàn thieát phaûi ñaët boä phaän ñònh höôùng coâng suaát. Neáu doøng taûi töø B tôùi A (I lv max ngöôïc ) lôùn hôn doøng taûi töø A tôùi B (I lv max thuaän ) thì duøng boä phaän ñònh höôùng coâng suaát seõ cho pheùp chænh ñònh trò soá ñaët doøng ñeå coù ñoä nhaïy cao hôn. Giaû söû raèng rôle baûo veä döï tröõ töø xa cho rôle 1 khi coù söï coá taïi ñöôøng daây BC. 2.2.4.3Maïng voøng kín hai nguoàn . GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 37
38. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN Töø maïng voøng kín moät nguoàn nhö ôû H.2.22 ta nhaän thaáy: taïi vò trí 1 vaø 10 khoâng caàn ñaët RW, vì khi NM treân thanh caùi A khoâng coù doøng ngaén maïch qua vò trí 1 vaø 10. Trong maïng khi coù baàt kyø moät maùy caét naøo môû, maïng seõ trôû thaønh sô ñoà hình tia moät nguoàn. Ñoái vôùi caùc rôle phía phaûi cuûa B vaø E, doøng ñieän taûi coù theå chaûy theo hai höôùng tuyø thuoäc vaøo taûi vaø ñieàu naøy phaûi ñöôïc löu yù khi tính toaùn trò soá khôûi ñoäng cuûa taát caû rôle, doøng ñieän qua rôle 2 vaø 9 cuõng coù caû hai höôùng. A B C 1 2 3 4 5 ES D E 10 9 8 7 6 Hình 2.22 Baûo veä doøng ñieän coù höôùng maïng voøng kín coù moät nguoàn Khi ngaén maïch taïi thanh caùi A seõ khoâng coù doøng söï coá treân ñöôøng daây AB. Khi ñieåm NM dôøi veà phía phaûi, doøng ñieän ngaén maïch trong rôle 2 taêng leân ñeán trò soá khi NM taïi B. Vì trò soá doøng ngaén maïch qua rôle 2 töø 0 neân rôle coù theå chænh ñònh taùc ñoäng töùc thôøi cuûa doøng khôûi ñoäng raát nhoû. Ñieàu naøy coù theå rôle 2 seõ laø rôle caét nhanh khoâng coù boä phaän thôøi gian. Töông töï cho rôle soá 9. Khi ñieåm NM di chuyeån töø A ñeán B, doøng ñieän NM taïi 2 baét ñaàu taêng töø 0, coøn trong rôle 1 töø chæ soá doøng NM cöïc ñaïi vaø giaûm daàn khi ñieåm söï coá gaàn tôùi thanh caùi B. Vì doøng NM taïi 1 thì lôùn neân rôle naøy seõ ñöôïc chænh ñeå caét ñaàu tieân, do ñoù maïng voøng seõ hôû vaø taïo maïng hình tia ngöôïc chieàu kim ñoàng hoà töø rôle 10 ñeán 2. Ñieàu naøy laøm taêng doøng NM qua rôle 2, 4, 6, 8, 10. Chuùng ta löu yù phoái hôïp caùc rôle naøy gioáng nhö maïng hình tia. Ví duï sau seõ laøm roõ doøng phaán boá trong maïng voøng (H.2.22), chuùng ta giaû söû taát caû caùc ñöôøng daây coù toång trôû töông ñoái laø 0,1 ñvtñ (chæ tính khaùng trôû), vaø khang trôû maùy phaùt töông ñöông 0,1 ñvtñ. Töø ñaây tính ñöôïc doøng NM toång thanh caùi B vaø C söï phaân boá doøng NM vaø söï thay ñoåi doøng treân ñöôøng daây khi rôle khoâng höôùng 1 vaø 10 ñaõ caét. Giaûi : Keát quaû tính doøng NM ôû baûng döôùi ñaây. Daàu tieân khaûo saùt NM taïi B. Doøng trong rôle 1 treân ñöôøng daây AB taêng töø 4,44 khi voøng kín tôùi 5,0 ñvtñ GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 38
39. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN neáu ñöôøng daây AB môûù (taïi maùy caét 3). Doøng trong rôle 4 treân ñöôøng daây BC taêng töø 1,11 tôùi 2 neáu ñöôøng daây AB môû (taïi maùy caét 1) nhaän thaáy raèng rôle 1 vaø 4 sau khi maïng hôû. Thanh Khaùng trôû Doøng NM Voøng maïch Doøng ñöôøng Maïch hôû cuûa Doøng ñöôøng caùi söï coá NM toång toång kín rôle daây cuûa rôle ñöôøng daây daây cuûa rôle B 0,180 5,555 AB (1) 4,444 BC AB(1)=5,00 CB (4) 1,111 AB CB(4)=2.00 C 0,220 4,545 BC (3) 2,727 DC BC(3)=3,33 DC (6) 1,818 BC DC(6)=2,50 Ñoái vôùi rôle doøng ñieän ñaëc tính thôøi gian phuï thuoäc ñieàu kieän phoái hôïp luoân luoân ôû tình traïng doøng ñieän lôùn nhaát, do ñoù ñieàu kieän phoái hôïp cuûa rôle doøng trong maïng voøng moät nguoàn nhö sau: - Khaûo saùt tình traïng cöïc ñaïi. - Chænh rôle ñaàu maïng voøng (2 hay 9) caét töùc thôøi. - Môû voøng ôû moät ñaàu (2 hay 9). - Tính doøng cöïc ñaïi ôû thanh caùi B hay A. - Phoái hôïp rôle khi maïng hôû. - Laäp laïi cho höôùng khaùc nhau. Löu yù raèng rôle (RL) khoâng thôøi gian 1 vaø 9 khoâng theå taùc ñoäng sai vì doøng ñieän chaïm taïi A laø zero. Do ñoù caùc rôle naøy coù theå chænh ñònh doøng khôûi ñoäng raát nhoû, ngay caû nhoû hôn doøng taûi. Ñeå xaùc ñònh doøng khôûi ñoäng: tính doøng ñieän taûi cöïc ñaïi löu yù ñeá caùc heä soá an toaøn; tính doøng khôûi ñoäng khi maïng voøng hôû. Vì NM cöïc ñaïi chaûy qua baát kyø vò trí RL khaûo saùt maïng voøng hôû, cho pheùp ta neân phoái hôïp RL trong ñieàu kieän naøy, nghóa laø maïng môû moät ñaàu. Söï phoái hôïp ôû ñieàu kieän doøng cöïc ñaïi ñeå chaéc chaén baät thôøi gian phoái hôïp taùc ñoäng giöõa hai baûo veä gaàn nhau laø lôùn nhaát ( ∆t). Trong maïng hình tia, RL ñöôïc phoái hôïp töøng caëp nhö thaá khi maùy caét 1 môû, chuùng ta phoái hôïp 2 vôùi 4, 6 vôùi 4, 8 vôùi 6 vaø 10 vôùi 8, töông töï chuùng ta phoái hôïp höôùng coøn laïi. 2.2.4.4Maïng voøng coù nhieàu nguoàn cung caáp . Phoái hôïp maïng loaïi naøy phöùc taïp hôn nhieàu. Taát caû caùc RL doøng ñieän caàn coù boä phaän RW vaø töøng caëp RL phaûi phoái hôïp vôùi nhau xoay voøng cho caû hai höôùng. Hôn nöõa ôû taïi caùc nuùt coù nguoàn lieân keát vôùi maïng voøng, RL cuûa nguoàn cuõng ñöôïc phoái hôïp RL cuûa maïng voøng. Quaù trình phoái hôïp RL doøng ñieän trong maïng nhieàu nguoàn raát phöùc taïp. Thöôøng trong caùc maïng voøng ngöôøi ta duøng caùc RL laøm vieäc theo caùc nguyeân taéc choïn loïc toát hôn nhö baûo veä khoaûng caùch hay so leäch. 2.2.5 Ñaùnh giaù baûo veä doøng ñieän coù höôùng . Baûo veä doøng ñieän coù höôùng ñôn giaûn vaø ñaûm baûo taùc ñoäng choïn loïc ñoái vôùi maïng ñieän ñöôïc cung caáp töø hai phía. Söû duïng keát hôïp caét nhanh coù höôùng, GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 39
40. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN vôùi baûo veä doøng ñieän coù höôùng ta nhaän ñöôïc baûo veä trong nhieàu tröôøng hôïp coù ñoä nhaïy cuõng nhö thôøi gian taùc ñoäng thoaû maõn yeâu caàu. Kinh nghieäm vaän haønh cho thaáy baûo veä naøy laøm vieäc chaéc chaén. Baûo veä coù nhöôïc ñieåm nhö sau: - Thôøi gian taùc ñoäng khaù lôùn nhaát laø ñoái vôùi baûo veä gaàn nguoàn. - Coù ñoä nhaïy keùm trong maïng vôùi phuï taûi lôùn vaø boäi soá doøng NM nhoû. - Coù vuøng cheát khi NM 3 pha. Baûo veä quaù doøng ñieän coù höôùng duøng roäng raõi laøm baûo veä chính trong maïng ñieän coù ñieän aùp laø 35 kV trôû xuoáng vaø ñöôïc cung caáp töø hai phía. Trong maïng ñieän 110 kV vaø 220 kV, noù chuû yeáu laø baûo veä döï tröõ vaø ñoâi khi noù ñöôïc söû duïng keát hôïp vôùi caét nhanh coù höùông laøm baûo veä chính. Baøi taâp  Cho maïng ñieän nhö hình veõ. Caùc soá lieäu nhö ôû baûng 1,2,3,4. a)Choïn thôøi gian taùc ñoäng vaø doøng khôûi ñoäng cuûa baûo veä doøng ñieän cöïc ñaïi coù ñaëc tính thôøi gian ñoäc laäp ñaët taïi caùc vò trí maùy caét 1,2,3,4,5,6. Cho ∆∆∆t= 0,5. 2 3 4 XIII 1 XIV 5 IX XI I XII III X II IV 6 VI V VII VIII Baûng 1 GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 40
41. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN P/A tI tII tII tIV tV tVI tVII tVIII tIX tX tXI tXII tXIII tXIV 1 1 1 0,5 2,5 0,5 1 0 0 1 1,5 0,5 1 0,5 1,5 2 1,5 2 2 1,5 1 2,5 1 1,5 1 1,5 1 1,5 1 0,5 2 4 1 3 1,5 2 1 1 1,5 1,5 2 1 1 0,5 1 Baûng 2 Doøng taûi cöïc ñaïi(A) Phöông II+I II IIII +I IV IV+I VI IVII +I VIII IIX +I X IXI +I XII IXIII +I XIV aùn 1 215 37 80 39 78 24 68 2 315 68 19 51 25 36 24 3 135 71 63 48 70 29 41 Doøng ngaén maïch nhoû nhaát taïi thanh goùp coù phuï taûi (I N min TG ). Phöông I+II III+IV V+VI VII+VIII IX+X XI+XII XIII+XIV aùn 1 2110 1550 1100 770 1200 1080 950 2 1100 840 740 590 780 680 600 3 1430 1090 890 680 930 790 640 Baûng 4 Doøng ngaén maïch taïi cuoái ñöôøng daây (I N cuoái ñöôøng daây ). Phöông I+II III+IV V+VI VII+VIII IX+X XI+XII XIII+XIV aùn 1 1500 730 930 670 1100 690 710 2 850 550 650 510 640 510 530 3 1100 630 760 570 710 600 610 GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 41
42. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN CHÖÔNG 3 BAÛO VEÄ KHOAÛNG CAÙCH_ BAÛO VEÄ SO LEÄCH_ BAÛO VEÄ DOØNG ÑIEÄN CHOÁNG CHAÏM ÑAÁT . 3.1 BAÛO VEÄ KHOAÛNG CAÙCH. 3.1.1 Nguyeân taéc hoaït ñoäng. Baûo veä doøng ñieän cöïc ñaïi, coù höôùng vaø khoâng höôùng, coù thôøi gian laøm vieäc choïn theo nguyeân taéc töøng caáp, ñoâi khi quaù lôùn vaø trong maïng voøng coù soá nguoàn lôùn hôn hai, hoaëc maïng voøng coù moät nguoàn nhöng coù nhöõng ñöôøng cheùo khoâng qua nguoàn, khoâng theå ñaûm baûo caét choïn loïc nhöõng phaàn töû hö hoûng. Nhö vaäy, caàn phaûi tìm caùc nguyeân taéc baûo veä khaùc vöøa ñaûm baûo taùc ñoäng nhanh, vöøa choïn loïc vaø coù ñoä nhaïy toát ñoái vôùi maïng phöùc taïp baát kyø. Moät trong caùc baûo veä ñoù laø baûo veä khoaûng caùch. Baûo veä khoaûng caùch laø loaïi baûo veä coù boä phaän cô baûn laø boä phaän ño khoaûng caùch, laøm nhieäm vuï xaùc ñònh toång trôû töø choã ñaët baûo veä tôùi ñieåm NM. Thôøi gian laøm vieäc cuûa baûo veä phuï thuoäc vaøo quan heä giöõa ñieän aùp U R, doøng ñieän IR ñöa vaøo phaàn ño löôøng cuûa baûo veä vaø goùc leäch pha ϕR giöõa chuùng. Thôøi gian naøy taêng leân khi taêng khoaûng caùch töø choã hö hoûng ñeán choã ñaët baûo veä. Baûo veä ñaët choã gaàn hö hoûng nhaát coù thôøi gian laøm vieäc beù nhaát. Vì theá baûo veä khoaûng caùch veà nguyeân taéc baûo ñaûm caét choïn loïc ñoaïn hö hoûng trong caùc maïng coù hình daùng baát kyø vôùi soá löôïng nguoàn cung caáp tuyø yù vôùi thôøi gian töông ñoái beù. Ngöôøi ta duøng rôle(RL) toång trôû laøm boä phaän ño khoaûng caùch. Noù phaûn öùng tröïc tieáp theo toång trôû, ñieän trôû hoaëc khaùng trôû cuûa ñöôøng daây ( Z& , R, X). Tuyø boä phaän khoaûng caùch phaûn öùng theo Z& , R, X ngöôøi ta phaân bieät khoaûng caùch loaïi toång trôû, ñieän trôû hoaëc ñieän khaùng. Baûo veä khoaûng caùch ñöôïc duøng thoâng duïng nhaát laø loaïi toång trôû. Ñeå baûo ñaûm taùc duïng choïn loïc trong maïng phöùc taïp, ngöôøi ta duøng baûo veä khoaûng caùch coù höôùng, chæ taùc ñoäng khi höôùng coâng suaát NM ñi töø thanh goùp ñeán ñöôøng daây. Thôøi gian taùc ñoäng cuûa caùc baûo veä theo cuøng moät höôùng ñöôïc phoái hôïp vôùi nhau sao cho khi NM ngoaøi phaïm vi ñöôøng daây ñöôïc baûo veä, thôøi gian taùc ñoäng cuûa baûo veä lôùn hôn moät soá caáp so vôùi baûo veä cuûa ñoaïn bò NM. Söï phoái hôïp chính xaùc giöõa caùc RL khoaûng caùch treân heä thoáng ñieän ñaït ñöôïc bôûi vieäc chænh ñònh caùc vuøng vaø thôøi gian taùc ñoäng cuûa caùc vuøng khaùc nhau. Thoâng thöôøng baûo veä khoaûng caùch seõ bao goàm baûo veä vuøng I coù höôùng töùc thôøi vaø moät vaø nhieàu vuøng vôùi thôøi gian trì hoaõn. Caùc taàm chænh ñònh vaø thôøi gian taùc ñoäng cho ba vuøng baûo veä khoaûng caùch ñaët taïi MC ôû hai ñaàu ñöôøng daây B, C ñöôïc cho treân H.3.1. Thoâng thöôøng vuøng baûo veä thöù I coù thôøi gian taùc ñoäng töùc thôøi chieám khoaûng 80% chieàu daøi ñöôøng daây baûo veä. Keát quaû laø coøn 20% ñeå ñaûm baûo sai soá RL GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 42
43. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN traùnh taùc ñoäng maát choïn loïc ñoái vôùi phaàn ñöôøng daây tieáp theo do nhöõng sai soá cuûa caùc BU vaø BI, döõ lieäu veà toång trôû ñöôøng daây cung caáp khoâng chính xaùc khi chænh ñònh vaø ño löôøng cuûa RL. Ñoái vôùi moät vaøi öùng duïng, trong ñoù caùc soá keát hôïp naøy cho pheùp taàm chænh ñònh cuûa vuøng I coù theå ñöôïc taêng ñeán 90% (khi maø döõ lieäu toång trôû cuûa ñöôøng daây ñöôïc ño chính xaùc). Phaàn coøn laïi cuûa ñöôøng daây khoâng ñöôïc bao phuû bôûi vuøng I thì ñöôïc baûo veä bôûi baûo veä coù höôùng caáp 2 coù thôøi gian trì hoaõn. Taàm chænh ñònh vuøng II cuûa baûo veä thoâng Hình 3.1 Ñaëc tính thôøi gian / khoaûng caùch cho ba vuøng baûo veä khoaûng caùch thöôøng bao phuû toaøn boä ñöôøng daây baûo veä, coäng vôùi 50% cuûa ñöôøng daây keá caän ngaén nhaát hay daøi hôn 120% ñöôøng daây baûo veä. Thôøi gian trì hoaõn cuûa vuøng II phaûi ñöôïc chænh ñònh ñeå phaân bieät vôùi baûo veä chính cuûa phaàn ñöôøng daây keá tieáp, bao goàm baûo veä khoaûng caùch caáp 1 coäng vôùi thôøi gian caét cuûa maùy caét. Hình 3.2 Phoái hôïp thôøi gian cuûa baûo veä kho aûng caùch Baûo veä döï tröõ töø xa cho taát caû caùc söï coá treân ñöôøng daây keá caän thöôøng thöôøng GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 43
44. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN ñöôïc cung caáp bôûi baûo veä caáp 3 coù thôøi gian trì hoaõn lôùn hôn ñeå phaän bieät vôùi baûo veä vuøng II coäng vôùi thôøi gian caét cuûa maùy caét. Vuøng III coù taàm chænh ñònh phaûi ít nhaát baèng 1,2 laàn toång trôû ñöôøng daây baûo veä vaø toång trôû ñöôøng daây keá tieáp daøi nhaát. ÔÛ caùc heä thoáng ñieän ñöôïc keát noái vôùi nhau, aûnh höôûng cuûa nguoàn coâng suaát söï coá ôû caùc thanh caùi töø xa seõ laøm cho toång trôû bieåu khieán ño ñöôïc cuûa RL lôùn hôn nhieàu toång trôû thöïc tôùi ñieåm söï coá vaø ñieàu naøy caàn phaûi ñöôïc xem xeùt khi chænh ñònh cho vuøng III. Trong caùc heä thoáng phaân phoái hình tia vôùi moät ñaàu cung caáp nguoàn khoâng bò aûnh höôûng naøy. Baûo veä döï tröõ töø xa caáp 3 ñoâi khi coù moät vuøng baûo veä ngöôïc nhoû (thöôøng khoaûng 20% phaàn ñöôøng daây ñöôïc baûo veä) theâm vaøo vôùi taàm chænh ñònh thuaän cuûa noù (ñaëc tính offset). Vuøng baûo veä döï tröõ taïi choã naøy ñöôïc cung caáp vôùi thôøi gian thì hoaõn ñeå baûo veä nhöõng söï coá thanh caùi vaø nhöõng söï coá ba pha gaàn thanh caùi khi caùc baûo veä khaùc khoâng taùc ñoäng ñöôïc. Trong vaøi sô ñoà, moät tieáp ñieåm töùc thôøi khôûi ñoäng vôùi nhöõng söï coá beân trong ñaëc tính offset cuûa vuøng III ñöôïc duøng ñeå cung caáp baûo veä cho söï coá gaàn hoaëc kieåm tra ñöôøng daây ñeå baûo veä khi ñoùng MC vaøo ñöôøng daây ñang bò söï coá, nhaát laø tröôøng hôïp söï coá ba pha do khoâng loaïi voû dao caùch li noái ñaát an toaøn töø vieäc söûa chöõa ñöôøng daây tröôùc ñoù. Ñoái vôùi öùng duïng naøy, thôøi gian trì hoaõn vuøng III ñöôïc noái taét trong thôøi gian ngaén khi ñoùng MC baèng tay. Giaûn ñoà vuøng baûo veä vaø thôøi gian phoái hôïp ba caáp cuûa baûo veä khoaûng caùch cho ôû H.3.2. Xeùt ví duï H.3.2 laø maïng coù hai nguoàn baûo veä ñaët caû hai phía ñaàu ñöôøng daây vaø gaûi thieát hoaït ñoäng coù höôùng (baûo veä 1, 2, 3 , 6). Phoái hôïp thôøi gian laøm vieäc cuûa caùc baûo veä khoaûng caùch theo ñaëc tuyeán hình naác thang (H.3.2b). Khi NM taïi ñieåm N 1 giöõa traïm BC, baûo veä (3, 4) gaàn choã NM nhaát (Khoaûng I I caùch l 3, l 4) taùc ñoäng vôùi thôøi gian nhoû nhaát caáp 1 t 3, t 4; baûo veä 1 vaø 6 coù khoaûng caùch l 1, l 6 cuõng khôûi ñoäng, nhöng noù chæ coù theå taùc ñoäng vôùi thôøi gian III III trì hoaõn t1 ,t6 vaø ñöôïc coi nhö laø baûo veä döï tröõ trong tröôøng hôïp ñoaïn BC khoâng theå caùch ly. Baûo veä 2 vaø 5 cuõng coù cuøng khoaûng caùch ñeán choã NM nhöng khoâng khôûi ñoäng vì khoâng ñuùng höôùng. Neáu ñieåm NM khoâng naèm ôû khoaûng giöõa ñöôøng daây maø naèm veà moät phía ñöôøng daây (ñieåm N 2), thì baûo veä II I seõ taùc ñoäng vôùi thôøi gian caáp II t3 , baûo veä 4 vaãn laøm vieäc vôùi t4 . Trong tröôøng hôïp NM taïi thanh goùp C, thì söï coá ñöôïc coâ laäp baèng baûo veä 3 vaø 6 vôùi II II thôøi gian caáp II t3 vaø t6 coøn baûo veä 4 vaø baûo veä 5 khoâng khôûi ñoäng. Baûo veä khoaûng caùch coù ñaëc tính thôøi gian töøng caáp nhö treân hieän nay ñöôïc söû duïng raát roäng raõi, soá löôïng vuøng baûo veä vaø caáp thôøi gian thöôøng laø 3. Chieàu daøi vuøng baûo veä vaø thôøi gian cuûa moãi vuøng coù theå chænh ñònh ñöôïc. 3.1.2 Choïn caùc tham soá cuûa caùc baûo veä. Choïn caùc tham soá cuûa baûo veä khoaûng caùch laø choïn thôøi gian taùc ñoäng vaø ñaëc tuyeán laøm vieäc toång trôû khôûi ñoäng cuûa caùc vuøng baûo veä khaùc nhau. Quan saùt GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 44
45. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN maïng ñieän cho nhö H.3.3. Giaû thieát taïi caùc traïm A,B,C,D coù ñaët baûo veä khoaûng caùch coù höôùng taùc ñoäng leân caùc maùy caét MC 1, MC 2, MC 6. Nguyeân taéc cô baûn ñeå tính toaùn baûo veä laø tính choïn loïc, ví duï NM taïi N 1 thì chæ coù MC 1 vaø MC 2 ñöôïc caét ra ñeå coâ laäp söï coá. Caáp I baûo veä - Ñaëc tính laøm vieäc cuûa RL toång trôû thöôøng ñöôïc choïn daïng coù höôùng, coù theå ñaëc tuyeán Mho hoaëc töù giaùc hoaëc elip tuyø theo ñoái töôïng baûo veä. - Thôøi gian laøm vieäc cuûa baûo veä caáp I laø thôøi gian taùc ñoäng rieâng cuûa baûo veä (taùc ñoäng töùc thôøi khoâng caàn boä phaän thôøi gian). I -Toång trôû khôûi ñoäng caáp I Zkd ñöïôc choïn theo ñieàu kieän sao cho boä phaän khoaûng caùch caáp I khoâng taùc ñoäng khi coù NM ngoaøi phaïm vi ñöôøng daây baûo veä. B N4 A N2 C N MC 6 MC 1 1 MC 3 MC 4 MC 5 MC 2 FA FC INT1 FB T1 N3 II Z kña I Z kña III II t A t A I t A Hình 3.3 Choïn tham soá cuûa baûo veä khoaûng caùch I Do ñoù Zkd ñöôïc choïn nhoû hôn toång trôû ñöôøng daây baûo veä vôùi sai soá lôùn nhaát I vaãn ñaûm baûo: Z&kd + ∆ Z& < Z&L Toång trôû khôûi ñoäng baûo veä khoaûng caùch caáp I choáng NM nhieàu pha: Z I = k Z& = k Z& 1 (3.1) kd 1 L1 1 1 GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 45
46. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN trong ñoù: Z 1 laø toång trôû thöù töï thuaän treân moãi km ñöôøng daây baûo veä l laø chieàu daøi ñöôøng daây baûo veä; Z L1 laø toång trôû thöù töï thuaän ñöôøng daây baûo veä. k 1 = 0,8 ÷ 0,9 laø heä soá xeùt ñeán sai soá BI, BU, ñieän trôû traïm trung gian Z I = k Z& = k Z& 1 (3.2) kd 0 L1 0 1 vôùi: k 0 = 0,75 ÷0,85 ; k 0 thöôøng ñöôïc choïn nhoû hôn k 1 vì ñieän trôû chaïm ñaát trung gian moät pha vôùi ñaát thöôøng lôùn hôn chaïm giöõa caùc pha. Z − Z Heä soá buø cho sô ñoà baûo veä choáng chaïm ñaát: k = L0 L1 (3.3) c 3Z L1 vôùi: Z& , Z& - laø toång trôû thöù töï thuaän vaø khoâng cuûa ñöôøng daây baûo veä. L1 L0 Heä soá buø cuûa bieåu thöùc (3.3) ñöôïc duøng cho ñöôøng daây ñôn. Trong tröôøng hôïp baûo veä ñöôøng daây song song, neáu vaãn duøng heä soá buø nhö (3.3) do ñoù coù hieän töôïng hoã caûm, vuøng baûo veä caáp I choáng chaïm ñaát moät pha seõ bò tình traïng döôùi taàm, trong nhieàu tröôøng hôïp caàn thieát coù theå hieäu chænh heä soá buø. Caáp II cuûa baûo veä II Toång trôû khôûi ñoäng caáp II (Z kñ ) ñöôïc choïn theo ñieàu kieän sao cho vuøng baûo veä caáp II phaûi bao phuû toaøn boä ñöôøng daây moät caùch chaéc chaén, ñeå baûo veä phaàn coøn laïi cuûa ñöôøng daây thì phaûi bao veä caáp II coù vuøng baûo veä phaûi vöôït ra phaïm vi ñöôøng daây baûo veä (theo yeâu caàu veà ñoä nhaïy, vuøng caáp II phaûi bao I phuû ít nhaát 120% ñöôøng daây baûo veä k nh = Z kñ / Z L1 ≥ 1,2). Ñeå ñaûm baûo tính choïn loïc vaø thôøi gian taùc ñoäng nhanh, ñoä daøi vuøng II vaø thôøi gian laøm vieäc cuûa noù phaûi ñöôïc tính toaùn phoái hôïp vôùi caùc baûo veä cuûa caùc phaàn töû noái vôùi thanh caùi cuûa caùc ñöôøng daây (chaúng haïn ñöôøng BC, maùy bieán aùp T 1 treân sô ñoà H.3.3). Thoâng thöôøng thôøi gian laøm vieäc cuûa baûo veä caáp II cuûa caùc maùy caét laân caän ñöôïc choïn baèng nhau: t II = t I + ∆t (3.4) vôùi: t I laø thôøi gian taùc ñoäng nhanh caáp I cuûa phaàn töû tieáp theo; ∆t = 0.3 ÷0,5s Ñeå thoaû maõn choïn loïc trong ñieàu kieän treân thì yeâu caàu ñoä daøi cuûa vuøng II khoâng ñöôïc vöôït quaù phaïm vi baûo veä caét nhanh hoaëc caáp I cuûa phaàn töû noái vaøo thanh caùi cuoái ñöôøng daây coù toång trôû nhoû nhaát. Töø caùc ñieàu kieän treân toång trôû khôûi ñoäng caáp II ñöôïc tính: II I Z A = k11 (Z11AB + k1Z B) (3.5) vôùi: k 1 = 0,85 ÷ 0,9 laø heä soá phoái hôïp vôùi baûo veä caáp I tieáp sau khi keå ñeán sai soá cuûa baûo veä. k 11 = 0,8 ÷ 1 laø heä soá tính ñeán sai soá baûo veä caáp II; 1 AB laø chieàu daøi ñöôøng daây baûo veä. Z 1 laø toång trôû ñöôøng daây baûo veä treân moãi km 1 Z B laø toång trôû khôûi ñoäng caáp I nhoû nhaát cuûa phaàn töû xuaát phaùt töø thanh caùi cuoái ñöôøng daây baûo veä. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 46
47. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN I Khi tính toaùn choïn giaù trò Z kñ caàn löu yù caùc tröôøng hôïp doøng NM taïi choã ngaén maïch khaùc vôùi doøng NM qua vò trí ñaët RL seõ ñöa ñeán sai soá ño löôøng toång trôû cuûa RL. Trong caùc tröôøng hôïp naøy caàn hieäu chænh giaù trò khôûi ñoäng baèng caùc heä soá ñöôïc goïi laø heä soá phaân doøng (k pd ). Ví duï heä thoáng ñieän (H.3.3) coù nguoàn taïi thanh caùi B neân doøng NM taïi baûo veä 1 khaùc vôùi doøng taïi ñieåm NM N 2. Trong tröôøng hôïp naøy giaù trò toång trôï khôûi II k1 I ñoäng caáp II taïi vò trí MC1 caàn tính theo: Z A = k11 (Z&11AB + Z& B ) (3.6) k pd I NAD Vôùi: k = : heä soá phaân doøng laø tæ soá doøng NM qua ñieåm ñaët RL INAB so pd I NBN 2 vôùi doøng NM taïi ñieåm NM I NBN2 laø ñieåm cuoái vuøng II cuûa baûo veä A(N 2). Töông töï caàn hieäu chænh giaù trò toång trôû khôûi ñoäng caáp II theo ñieàu kieän NM II k1 sau MBA T 1: Z = k (Z& 1 + Z& ) (3.7) A 11 1 AB k T1 T1 vôùi: Z& laø toàng trôû MBA coù coâng suaát lôùn nhaát traïm B T1 K T = I NAB / I NIT1 : heä soá phaân doøng laø tyû soá doøng NM qua vò trí ñaët baûo veä INAB vaø doøng NM qua MBA T 1 khi NM ngay sau MBA. Giaù trò toång trôû caáp II cuûa maùy caét traïm A ñöôïc choïn laø giaù trò nhoû nhaát cuûa (3.5), (3.6), (3.7). Giaù trò ñöôïc choïn naøy phaûi ñöôïc kieåm tra veà ñoä nhaïy khi coù NM taïi thanh caùi traïm B. Vôùi caùc ñöôøng daây ngaén, toång trôû ñöôøng daây nhoû (5 ÷ 10 Ω) yeâu caàu veà ñoä II nhaïy cao hôn knh ≥ 1,5 vì baûo veä ñöôøng daây NM xaûy ra hoà quang. II Trong tröôøng hôïp ñoä nhaïy vuøng II khoâng ñaûm baûo ( knh < 1,2 ) do ñöôøng daây tieáp theo sau quaù ngaén hoaëc toång trôû phaàn töû tieáp sau quaù nhoû thì toång trôû khôûi ñoäng caáp II coù theå phoái hôïp chænh ñònh theo baûo veä caáp II cuûa phaàn töû töø thanh goùp cuoái cuûa ñöôøng daây. Theo ñieàu kieän naøy thì thôøi gian caáp II cuûa phaàn töû tieáp sau: II II t A = tB + ∆t (3.8) II k1 II Z A = k11 (Z&11AB + Z& B ) (3.9) k pd Vieäc phoái hôïp vôùi vuøng baûo veä vaø thôøi gian ñöôïc minh hoaï baèng H.3.4. Ñoái vôùi baûo veä caáp II choáng chaïm ñaát moät pha cho ñöôøng daây ñôn, ñieàu kieän tính toaùn choïn caùc giaù trò ñaët cuøng töông töï nhö choáng NM nhieàu pha vaø heä soá buø ñöôïc tính theo (3.3). Trong tröôøng hôïp baûo veä cho ñöôøng daây coù hoã caûm caàn löu yù hieän töôïng vuøng baûo veä coù hieäu quaû caáp II ñöôïc nôùi roäng hôn giaù trò chæng ñònh (hieän töôïng quaù taàm) khi vaän haønh ñöôøng daây vôùi caùc cheá ñoä khaùc nhau. Caàn thieát coù theå hieäu chænh heä soá buø. GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 47
48. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC COÂNG NGHIEÄP TP HCM KHOA ÑIEÄN t II Z A II ∆t t A I II Z A I t B I Z B Khoaûng caùch t A A B D C Hình 3.4 Phoái hôïp baûo veä khoaûng caùch caáp II cho ñöôøng daây tieáp sau quaù ngaén . Caáp III cuûa baûo veä Muïc ñích cuûa vuøng baûo veä caáp II laø döï tröõ cho ñöôøng daây baûo veä vaø caùc phaàn töû noái vaøo thanh caùi cuoái ñöôøng daây baûo veä. Toång trôû khôûi ñoäng caáp III coù theå ñöôïc choïn moät trong hai ñieàu kieän: - Vuøng baûo veä caáp III bao phuû toaøn boä ñöôøng daây baûo veä noái töø thanh caùi cuoái ñöôøng daây baûo veä. Ví duï, theo sô ñoà H.3.3: Z III > Z& + Z& ; Z III > Z& + Z& A AB BC A AB T1 Toång trôû ñöôïc choïn: Z III = 2,1 {Z& + max {Z& ;Z& } (3.10) A AB BC T1 III II Thôøi gian laøm vieäc caáp III: t A = tB + ∆t Ñöôøng lieàn neùt H.3.5 bieåu dieãn minh hoaï vuøng baûo veä vaø thôøi gian laøm vieäc caáp III cuûa baûo veä A ñöôïc choïn theo ñieàu kieän naøy. - Baûo veä caáp III khoâng ñöôïc taùc ñoäng khi taûi laøm vieäc cöïc ñaïi: GIAÙO TRÌNH BAÛO VEÄ RÔLE VAØ TÖÏ ÑOÄNG HOAÙ TRONG HTÑ Trang 48