Bài giảng Bảo vệ rơle và tự động hóa: Chương 8 - Đặng Tuấn Khanh (2014)

Bài giảng "Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 8: Bảo vệ khoảng cách" cung cấp cho người học các kiến thức: Nguyên tắc hoạt động và vùng bảo vệ, đặc tuyến khởi động, cách chọn UR và IR đưa vào rơle để phản ánh ngắn mạch giữa các pha, cách chọn UR và IR đưa vào rơle để phản ánh ngắn mạch chạm đất,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Trang 1

LOGO

BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

GV : ĐẶNG TUẤN KHANH

Đại học quốc gia Tp.HCM Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

1 Bảo vệ rơ le và tự động hóa

8.1 Nguyên tắc hoạt động và vùng bảo vệ 8.2 Đặc tuyến khởi động

8.3 Cách chọn URvà IRđưa vào rơle để phản ánh ngắn mạch giữa các pha

8.4 Cách chọn URvà IRđưa vào rơle để phản ánh ngắn mạch chạm đất

8.5 Bảo vệ khoảng cách 3 cấp 8.6 Các ảnh hưởng làm sai lệch 8.7 Đánh giá bảo vệ khoảng cách

Chương 8: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

21

Bảo vệ khoảng cách cần các tín hiệu là dòng điện, điện áp và góc lệch φ giữa chúng

BVKC xác định tổng trở từ chỗ đặt BV đến điểm NM từ các tín hiệu trên, tác động khi:

R kd

Khi bình thường, điện áp rơle gần điện áp định mức và dòng qua rơle là dòng tải cho nên tổng trở rơle đo có giá trị lớn và rơle không tác động

Khi NM điện áp giảm còn dòng tăng cao cho nên tổng trở rơle đo được nhỏ nên rơle tác động.

8.1 Nguyên tắc hoạt động

Từ phương trình ta thấy miền tác động làhình tròntâm O bán kính Zkd Đặc tính tác động vô hướng

R kd

Rơle tổng trở có hướng dùng phổ biến là loại thêm cuộn dây cường độ phụ quấn lên trên lõi thép Từ thông phụ ngược chiều với

từ thông do cuộn áp sinh ra khi dòng điện đi theo hướng dương – hướng tác động Khi đó nó khữ bớt Momen do điện áp sinh ra và cho phép tiếp điểm đóng lại Khi dòng điện ngược lại thì từ thông phụ cùng chiều từ thông điện áp nên khóa lại.

Tùy theo tương quan giữa từ thông phụ và từ thông điện áp

mà tâm hình tròn di chuyễn khỏi góc tọa độ Loại phổ biến là có cung tròn đi qua góc tọa độ đặc tính MHO Góc nhạy nhất khoảng 60 0 đến 85 0

8.2 Đặc tuyến khởi động

Trang 2

Hình tròn:

Mho:

Elip:

Lệch tâm:

Điện kháng:

Đa giác:

kd

R

j kd

Z z e 

Z  z   

CR1 CR2 CR1 CR2

Z Z  Z Z  a z

Z  jx  jz   jx  const

Thực tế thường dùng, dùng kỹ thuật vi xử lý

Hình tròn:

kd

R

j kd

Z z e 

jX

R

DZ

L





Hình MHO:

jX

R

Z  z   

Hình Elip:

jX

R

Z Z  Z Z  a z

Trang 3

Hình Điện Kháng:

jX

R

Z  jx  jz   jx  const

Hình Elip:

jX

R

8.3 Chọn U R và I R

Phân tích sự cố NM ba pha:

(3)

3

(3)

R R

R

U

I

Khi N (3) tất cả 3 rơle đều tác động đúng

Trang 4

Bảo vệ rơ le và tự động hóa13

A B C

25A

A NM A

B NM B



 

Phân tích sự cố NM hai pha B-C:

( 2) 2

( 2)

2 .

RB BC NM

RB RB

RB

U

I

Rơle B tác động đúng

Rơ le B :

Bảo vệ rơ le và tự động hóa 15

A B C

25A

A NM A

B NM B



 

Phân tích sự cố NM hai pha B-C:

( 2)

I  I  I  I

RA BC

RC BC



R RA

R R RC

R

U

I U

I

Rơle A, C không tác động

Rơ le A, C :

( 2)

I  I  I  I

Tương tự khi có sự cố NM hai pha chạm đất.

Trang 5

RƠLE I R0 U R0

0 1 C

1

3

L L L

Z Z K

Z





Hệ số bù áp dụng cho đường dây truyền tải đơn

21N

Vùng bảo vệ:

Vùng I: 80 – 90% đường dây được bảo vệ

Vùng II: Hoàn toàn đường dây được bảo vệ và 50% đường dây kề sau có tổng trở nhỏ nhất

Vùng IIIF: 120% (đường dây được bảo vệ + đường dây kề sau có tổng trở lớn nhất)

8.5 Bảo vệ khoảng cách 3 cấp

19

1 Ω

20 Ω

D 100A

150A 100A

100A

60 Ω 21

21 21

Isc = 200A Itc = 1A

Itc = 1 A

k = 0.3

Bảo vệ cấp I Bảo vệ cấp II Bảo vệ cấp III 8.5 Bảo vệ khoảng cách 3 cấp

Trang 6

Tổng trở khởi động:

Thời gian tác động: gần bằng không

Vùng bảo vệ: khoảng (80% - 90%) Z

Cấp I

I

Z  k Z

Tổng trở khởi động:

Độ nhạy:

Cấp II

'

1 2

II at I

kd at

pd

k

1

1.2

II kd nh

Z k Z

Độ nhạy không thỏa phải chọn phối hợp vớicấp II kề saunó

'

1 2

II at II

kd at

pd

k

Thời gian tác động:

Cấp II

t  t   t

II II

t  t   t

Tổng trở khởi động

Thời gian tác động:

Cấp III

min

III lamviec kd

at tv mm

Z Z

k k k



min min min

max

3

lv

U

I

III III

t  t   t

Trang 7

Độ nhạy:

Cấp III

1

1.5

III kd nh

Z k Z

Điện áp vào rơle:

Qui về phía thứ cấp

sdBU R BU

U n



sdBI R BI

k I I

n



Dòng điện vào rơle:

Tổng trở rơle đo: BI sdBU

kdR kd

BU sdBI

n k



Tương tự như chống chạm pha nhưng có thêm hệ số bù kc

Cài đặt BV khoảng cách chống chạm đất

8.6.1 Ảnh hưởng của góc pha đường dây gay vượt tầm 8.6.2 Ảnh hưởng của điện trở quá độ tải điểm NM gay dưới tầm 8.6.3 Ảnh hưởng của phân dòng gay quá tầm hoặc dưới tầm 8.6.4 Ảnh hưởng của điện áp đặt vào rơle

8.6.5 Sai số đo lường 8.6.6 Ảnh hưởng của cách nối dây MBA động lực đặt giữa chỗ đặt bảo vệ và chỗ NM

8.6.7 Ảnh hưởng của dao động điện 8.6.8 Ảnh hưởng tụ bù dọc

8.6 Các yếu tố ảnh hưởng sai lệch

Trang 8

Góc chỉnh định của rơle thường lấy bằng góc pha đường dây Do nhiều nguyên nhân (nhiệt độ, chọn nấc rơle, tính toán) nên 2 góc này

sẽ không bằng nhau Khi đó:

tacdongR kdR kdR duongday

Như vậy ZtacdongR< ZkhoidongRcó nghĩa là vùng tác động bị kéo dài

ra so với trị số đặt và bảo vệ tác động vượt quá vùng chỉnh định, ta gọi đó là quá tầm

Mức độ quá tầm tính theo phần trăm:

1

quatam

kdR duongday

k

 



Ảnh hưởng góc pha đZ

Khi NM ba pha thông qua điện trở quá độ Rqd nên tổng trở đặt vào rơle tăng thêm một lượng Ra: ZR= ZL+ Ra

Khi NM hai pha thông qua điện trở quá độ Rqd nên tổng trở đặt vào rơle tăng thêm một lượng 0.5Ra:

.

2 2

NM L NM a R

NM R

U



Như vậy, vùng tác động bị thu hẹp hay gọi là dưới tầm

Z tacdongR > Z khoidongR

Ảnh hưởng R quá độ

Khi NM hai pha thông qua điện trở quá độ Rqd với mạng 2 nguồn

R L a

Z Z kR

Như vậy, vùng tác động bị thu hẹp hay gọi là dưới tầm

Z tacdongR > Z khoidongR

a

R I k

G

I

k G

I k I



100%( )

kd a duoitam

kd a

kd

Z kR k

Z kR

Z





R L a

Z Z kR

Tổng quát:

Trang 9

Khi mạng điện có nhiều nguồn và nhiều nhánh thì khi một đường dây nhánh rẻ có nguồn, dòng điện NM trên toàn mạng không giống nhau Nó sẽ gay ra quá tầm và dưới tầm

Ví dụ:

Ảnh hưởng sự phân dòng

% 100%( kd pd Lkesau 1) 100%( pd Lsau)

duoitam

k



% 100%( pd Lkesau)

quatam

kd

k Z k

Z



Ví dụ:

~

kA

I

kB

Gay ra hiện tượng dưới tầm

% 100%( kd pd L 1) 100%( pd L )

duoitam

k



Ví dụ:

~

Gay ra hiện tượng quá tầm

kA

I

k

I

2

% 100%( pd L )

quatam

kd

k Z k

Z



Xét hệ thống có điện áp US và tổng trở ZS cấp cho đường dây được bảo vệ ZL, khi xảy ra NM trên đường dây ta có:

.

%

1

S R

S L

U

S L

Z SIR Z

 system impedance ratio

Ảnh hưởng điện áp đặt vào Rơle

Trang 10

Sai số BI và BU có ảnh hưởng đến trị số ZRvà góc pha φRvà do

đó làm thay đổi vùng tác động của rơle

Đối với BI cần kiểm tra đường cong bội số giới hạn (Kiểm tra đường cong sai số 10% khi có NM ba pha trực tiếp tại cuối vùng bảo vệ)

Đối với BU cần chọn dây nối đủ tiết diện để tránh sụt áp lớn làm ảnh hưởng đến giá trị và góc pha của UR

Sai số đo lường

Khi NM sau MBA có tổ đấu dây Y – Y thì rơle tổng trở sẽ làm việc như trường hợp NM trên đường dây, tổng trở đặt vào rơle sẽ bằng tổng số các tổng trở của đường dây và MBA

Nếu tổ đấu dây của MBA Y – Δ hoặc Δ– Y thì rơle tổng trở sẽ làm việc khác đi, vì khi NM hai pha sau MBA dòng điện phía sơ cấp

và thứ cấp của MBA khác nhau về trị số và góc pha

Ảnh hưởng cách đấu dây MBA

Dao động là trạng thái mất đồng bộ giữa hai nguồn điện hoặc hai

bộ phận chứa nguồn trong hệ thống điện Xét hai nguồn G và H có sức điện động EGvà EHthông qua đường dây L có kháng điện xL

Như vậy dòng dao động triệt tiêu khi = 0 độ, cực đại khi = 1800

max

GH

E

X





1

MF

dd

x MC

E2

ΔE

E1

δ

M

Ảnh hưởng dao động điện

Bảo vệ không tác động khi có dao động

Để bảo vệ không tác động ta cần thực hiện:

Chọn đặc tuyến khởi động không chứa tâm dao động (cấp I)

Bảo vệ tác động với thời gian trì hoãn khoảng 1 đến 2 s (khi không gay ảnh hưởng đến tính ổn định hệ thống

Khóa tự động khi có dao động, dựa vào tốc độ thay đổi tổng trở Khi dao động tốc độ thay đổi tổng trở chậm hơn so với ngắn mạch

Tâm dao động là M tại đây áp bằng 0, góc lệch bằng 180 độ

Ảnh hưởng dao động điện

Trang 11

Với đường dây dài cao áp và siêu cao áp người ta thường lắp bộ

tụ nối tiếp vào đường dây (tập trung hoặc phân tán theo chiều dài đường dây) để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn thất

Đặc trưng của mức độ bù dọc là hệ số kC kClà tỷ số của XCbù dọc và XLcủa đường dây (thường vào khoảng 0.25 đến 0.7) Ở Việt Nam thì kC= 0.6

Khi bù dọc thì ảnh hưởng đến rơle khoảng cách vì khi có NM sau

bộ tụ bù dọc thì rơle không thể thấy điểm NM và cả một đoạn đường dây gần đó vì tổng trở đo được nằm sau lưng bảo vệ nên không tác động được Điều này có thể làm cho bảo vệ trước đó tác động sai Thông thường thì tụ bù dọc được đặt tại thanh cái các trạm

Ảnh hưởng tụ bù dọc

Để ngăn việc tác động sai thì khi xảy ra NM ta cần nối tắc tụ điện lại để trở lại bình thường tuy nhiên cần trì hoãn lại tác động khoảng 0.1s – 0.15s

Ở các bộ tụ điện bù dọc hiện đại, người ta sử dụng hệ thống bảo

vệ bằng điện trở phi tuyến, khe phóng điện và máy cắt đấu song song với bộ tụ Khi có NM tùy theo điểm sự cố (độ lớn dòng NM) và thời gian tồn tại sự cố mà các thiết bị này sẽ làm việc và nối tắc bộ tụ

B

B A

A B

,

L L

R X

CA

R

X

1

I

Z

1

II

Z

3

I

Z

1

Ảnh hưởng hỗ cảm

Khi vận hành hai đường dây song song sẽ có hỗ cảm xuất hiện

Hỗ cảm thành phần TTT và TTN nhỏ, hỗ cảm TTK lớn nên không thể bỏ qua thành phần này khi cài đặt rơle

Hỗ cảm gay sai số đo lường nên có thể gay quá tầm hoặc dưới tầm

Trang 12

Ưu điểm:

Đảm bảo tính chọn lọc trong mạng có cấu trúc bất kỳ

Thời gian tác động vùng I nhanh (quan trọng với tính ổn định hệ thống)

Có độ nhạy cao

Khuyết điểm:

Sơ đồ phức tạp

Không tác động tức thời trên toàn bộ vùng bảo vệ

Cần thiết bị khóa khi dao động điện nên càng phức tạp

8.7 Đánh giá

45

Định dạng
Số trang	12
Dung lượng	1,9 MB