LỜI TỰA Giáo trình “Bảo vệ rơle trong hệ thống điện” được dùng để giảng dạy cho sinh viên ngành Hệ thống điện trường Đại học Điện lực và làm tài liệu tham khảo cho những người làm công tác kỹ thuật và vận hành các thiết bị bảo vệ trong hệ thống điện. Giáo trình đưa ra một số vấn đề cơ bản của kỹ thuật bảo vệ hệ thống điện bằng rơle, các nguyên tắc tác động và cách thực hiện các loại bảo vệ thường gặp. Đối với mỗi phần tử trong hệ thống điện, giáo trình trình bày tóm tắt các chế độ làm việc, tình trạng hư hỏng và làm việc không bình thường, mô tả nguyên lý làm việc và chức năng các phần tử chính trong sơ đồ bảo vệ. Giáo trình giới thiệu và xem xét việc bảo vệ các phần tử chính trong hệ thống điện bao gồm: đường dây truyền tải, máy phát điện, máy biến áp, thanh góp, động cơ điện, tụ điện, kháng điện, cáp điện. Toàn bộ cuốn sách chia làm 8 chương. Đây là lần tái bản thứ nhất, các tác giả đã cố gắng chỉnh sửa những thiếu sót của lần xuất bản trước và cập nhật thêm một số kiến thức mới, nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Những nhận xét và góp ý của bạn đọc xin gửi cho Khoa Hệ thống điện – Trường Đại học Điện lực – 235 Hoàng Quốc Việt - Hà Nội
CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ
KHÁI NIỆM CHUNG
1.1 NHIỆM VỤ BẢO VỆ RƠ LE
Khi thiết kế và vận hành hệ thống điện (HTĐ), mục tiêu chính là đảm bảo an toàn, tin cậy và hiệu quả kinh tế HTĐ thường có quy mô lớn, bao gồm nhiều thiết bị khác nhau từ phát điện đến truyền tải và phân phối điện năng Trong quá trình hoạt động, các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường có thể xảy ra ở các phần tử của HTĐ Nguyên nhân gây ra các sự cố này rất đa dạng.
Do các hiện tượng thiên nhiên: như giông bão, động đất, lũ lụt, núi lửa…
Do con người: sai sót trong tính toán thiết kế, sai lầm trong công tác vận hành, thiếu sót trong bảo dưỡng thiết bị điện…
Các yếu tố ngẫu nhiên khác: già cỗi cách điện, thiết bị quá cũ, những hư hỏng ngẫu nhiên, tình trạng làm việc bất thường của HTĐ…
Các sự cố nguy hiểm nhất trong hệ thống điện thường là các dạng ngắn mạch, dẫn đến dòng điện tăng cao tại điểm sự cố và gây ra tác động nhiệt, cơ nguy hiểm cho các phần tử Nếu hồ quang ngắn mạch tồn tại lâu, nó có thể đốt cháy thiết bị và gây hỏa hoạn Bên cạnh đó, ngắn mạch làm giảm điện áp tại chỗ sự cố và khu vực lân cận, ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của các hộ tiêu dùng điện Trong trường hợp nghiêm trọng, ngắn mạch có thể gây mất ổn định và tan rã hoàn toàn hệ thống điện.
Các dạng ngắn mạch thường gặp trong HTĐ:
Ngắn mạch ba pha chiếm khoảng 5%
Ngắn mạch hai pha chiếm khoảng 10%
Ngắn mạch hai pha nối đất chiếm khoảng 20%
Ngắn mạch một pha chiếm khoảng 65%
Phân loại hư hỏng theo thiết bị trong HTĐ, với tỷ lệ hư hỏng: Đường dây tải điện trên không chiếm khoảng 50% Đường dây cáp chiếm khoảng 10%
Máy cắt điện chiếm khoảng 15%
Máy biến áp chiếm khoảng 12%
Máy biến dòng điện, biến điện áp chiếm khoảng 2%
Thiết bị đo lường, điều khiển, bảo vệ chiếm khoảng 3%
Các loại khác chiếm khoảng 8%
Trong hệ thống điện, ngoài các loại ngắn mạch, còn tồn tại các tình trạng làm việc không bình thường, phổ biến nhất là hiện tượng quá tải Khi quá tải xảy ra, dòng điện tải tăng cao, dẫn đến nhiệt độ của các phần dẫn điện cũng tăng theo Nếu tình trạng này kéo dài, thiết bị điện có thể bị nóng quá mức cho phép, làm cho cách điện bị lão hóa và có nguy cơ bị phá hỏng, từ đó gây ra các sự cố nguy hiểm như ngắn mạch Do đó, việc tính toán thiết kế và vận hành hệ thống điện là rất quan trọng để tránh những rủi ro này.
HTĐ cần chú ý đến các tình trạng làm việc không bình thường, vì đây là nguyên nhân chính dẫn đến những sự cố nguy hiểm.
Thiết bị bảo vệ rơle có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ nhanh chóng các phần tử bị sự cố trong hệ thống điện, nhằm ngăn chặn và giảm thiểu hậu quả của sự cố Bên cạnh đó, thiết bị này còn ghi nhận và phát hiện các tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện Tùy thuộc vào mức độ quan trọng của thiết bị, bảo vệ rơle có thể gửi tín hiệu cảnh báo hoặc thực hiện cắt máy cắt điện.
Rơle là thiết bị tự động phổ biến nhất được sử dụng để bảo vệ các hệ thống điện hiện đại Ngày nay, khái niệm rơle không chỉ đơn thuần là một thiết bị, mà còn là một tổ hợp thực hiện nhiều chức năng bảo vệ và tự động hóa hệ thống điện Rơle đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật cần thiết cho việc bảo vệ từng phần tử cụ thể cũng như toàn bộ hệ thống.
1.2 YÊU CẦU CỦA BẢO VỆ RƠ LE
Độ tin cậy của thiết bị bảo vệ là yếu tố quan trọng đảm bảo hoạt động chính xác trong các tình huống khác nhau Có hai khái niệm cần phân biệt: Độ tin cậy khi tác động, tức là khả năng rơle hoặc hệ thống bảo vệ thực hiện đúng chức năng khi có sự cố trong phạm vi bảo vệ đã xác định; và độ tin cậy không tác động, tức là khả năng rơle hoặc hệ thống bảo vệ không hoạt động sai trong điều kiện vận hành bình thường hoặc khi xảy ra sự cố ngoài phạm vi bảo vệ.
Độ tin cậy tác động có thể được kiểm tra dễ dàng qua tính toán thực nghiệm, trong khi độ tin cậy không tác động lại khó kiểm tra do sự phức tạp của các trạng thái vận hành và tình huống bất thường Để nâng cao độ tin cậy, nên sử dụng rơle và hệ thống rơle có cấu trúc đơn giản, chắc chắn và đã được kiểm nghiệm thực tế Đồng thời, cần tăng cường mức độ dự phòng trong hệ thống bảo vệ Thống kê cho thấy, hệ thống bảo vệ trong các hệ thống điện hiện đại có xác suất làm việc tin cậy khoảng 95% đến 99%.
Bảo vệ hệ thống điện có khả năng phát hiện và loại trừ chính xác các phần tử gặp sự cố, đảm bảo an toàn cho toàn bộ mạng điện Ví dụ minh họa cho khả năng này có thể thấy trong Hình vẽ 1-1.
Khi xảy ra sự cố ngắn mạch tại điểm N1 trên đường dây BC, hệ thống bảo vệ cần cắt máy cắt 5 để đảm bảo tính chọn lọc Điều này cho phép tất cả các hộ tiêu thụ điện, ngoại trừ những hộ nối vào thanh góp C, tiếp tục hoạt động bình thường sau khi máy cắt 5 được cắt.
Hình vẽ 1-1: Ví dụ về tính chọn lọc của bảo vệ rơle
Khi xảy ra ngắn mạch tại điểm N2, để đảm bảo tính chọn lọc, cần cắt điện từ máy cắt 1 và 2 ở hai đầu đường dây hư hỏng, trong khi vẫn duy trì cung cấp điện cho trạm B.
Theo nguyên lý làm việc, tính chọn lọc của các bảo vệ được phân ra:
Bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối là hệ thống bảo vệ chỉ hoạt động khi có sự cố xảy ra trong một khu vực nhất định, không thực hiện nhiệm vụ dự phòng cho các thiết bị lân cận Ví dụ, bảo vệ so lệch dọc được sử dụng cho máy phát điện hoặc máy biến áp (MBA) nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành.
Bảo vệ có tính chọn lọc tương đối không chỉ thực hiện nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng mà còn có khả năng bảo vệ dự phòng cho các phần tử lân cận Ví dụ, Bảo vệ 5 có thể hỗ trợ Bảo vệ 6 trong trường hợp cần thiết Để đảm bảo tính chọn lọc này, cần có sự phối hợp chặt chẽ giữa các bảo vệ lân cận trong toàn hệ thống, nhằm duy trì mức độ liên tục cung cấp điện cao nhất và giảm thiểu thời gian ngừng cung cấp điện.
Tác động nhanh của bảo vệ rơle là yếu tố quan trọng để cách ly kịp thời phần tử bị ngắn mạch, từ đó hạn chế mức độ hư hại cho thiết bị và giảm thời gian sụt áp cho người tiêu dùng Điều này không chỉ giảm xác suất hư hỏng nghiêm trọng mà còn nâng cao khả năng ổn định hoạt động của máy phát điện và toàn bộ hệ thống điện Tuy nhiên, để đáp ứng yêu cầu chọn lọc và tác động nhanh, cần sử dụng các loại bảo vệ phức tạp và tốn kém Do đó, yêu cầu về tác động nhanh cần được xem xét dựa trên các điều kiện cụ thể của hệ thống điện và tình trạng làm việc của phần tử được bảo vệ.
Bảo vệ rơle được phân loại thành tác động nhanh và tác động tức thời, với thời gian tác động không vượt quá 50ms (2,5 chu kỳ của dòng điện tần số 50Hz) Tác động nhanh có tốc độ cao, trong khi tác động tức thời không trải qua giai đoạn trễ Hai khái niệm này thường được sử dụng thay thế cho nhau để chỉ các rơle hoặc bảo vệ có thời gian tác động dưới 50ms.
Thời gian cắt sự cố tC gồm hai thành phần: thời gian tác động của bảo vệ tBV và thời gian tác động của máy cắt tMC : t C t BV t MC
CÁC KỸ THUẬT CHẾ TẠO RƠLE
2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA RƠLE
Rơle đầu tiên được phát minh vào những năm 1830, dựa trên nguyên lý điện cơ, phục vụ cho điện báo Hiện nay, rơle được định nghĩa là tập hợp các thiết bị tự động, có chức năng bảo vệ hệ thống điện, điều khiển và điều chỉnh tự động, cũng như chuyển mạch trong các hệ thống thông tin.
Cuối thế kỷ 19, rơle được sử dụng để bảo vệ các phần tử trong hệ thống điện dưới dạng cơ cấu điện từ tác động trực tiếp lắp sẵn ở máy cắt điện Tuy nhiên, chỉ đến thế kỷ 20, khi các hệ thống điện phát triển, kỹ thuật bảo vệ rơle mới được áp dụng rộng rãi Một số mốc thời gian đáng chú ý trong quá trình này đã đánh dấu sự tiến bộ trong công nghệ bảo vệ hệ thống điện.
Năm 1901: Xuất hiện rơle cảm ứng dòng điện
Năm 1908: Bảo vệ so lệch dòng điện
Năm 1910: Rơle hướng công suất và bảo vệ quá dòng có hướng Đầu những năm 1920: Bảo vệ khoảng cách
Cuối những năm 1920: Bảo vệ dùng tín hiệu tần số cao truyền theo dây dẫn của mạch điện được bảo vệ (PLC)
Những năm 1960: Rơle tĩnh (không có tiếp điểm động) điện tử và bán dẫn
Những năm 1970: Rơle số, hệ thống bảo vệ dùng kỹ thuật vi xử lý và máy tính
Ngày nay, các nhà sản xuất rơle trên thế giới đã chuyển sang kỹ thuật số, nhưng tại Việt Nam, rơle điện cơ và rơle điện tử vẫn được sử dụng phổ biến do ảnh hưởng lịch sử Trong các công trình xây dựng mới, rơle số được ưa chuộng hơn nhờ vào những ưu điểm vượt trội của chúng.
Rơle hiện đại có chức năng hoạt động đa dạng hơn so với các thế hệ trước, cho phép mở rộng khả năng đo lường, biến đổi tín hiệu, so sánh và tổ hợp lô gíc Hệ thống rơle có thể tích hợp nhiều nguyên lý phát hiện sự cố và bảo vệ, mang lại hiệu quả cao trong việc giám sát và bảo vệ hệ thống.
Ngoài chức năng bảo vệ và cảnh báo, rơle số hiện đại còn có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ quan trọng khác như:
Ghi chép các thông số vận hành và sự cố
Xác định vị trí sự cố
Thực hiện liên động với thiết bị bảo vệ và tự động của phần tử lân cận Đóng trở lại máy cắt điện
Dễ dàng kết nối với các thiết bị bảo vệ, tự động hóa, thông tin và đo lường khác trong hệ thống, cũng như với hệ thống máy tính.
Hình vẽ 2-1: So sánh giữa rơle số và rơle thông thường
Bảo vệ có thể được chỉnh định một cách giản tiện, đảm bảo độ chính xác cao Người dùng có thể thực hiện việc chỉnh định thông số từ xa hoặc tự động theo nguyên lý tự thích nghi, giúp tối ưu hóa quá trình điều chỉnh.
Công suất tiêu thụ bé, kích thước gọn nhẹ, dễ dàng chuẩn hoá kích thước
Giá thành của hệ thống bảo vệ được xác định dựa trên mối quan hệ giữa chi phí và chức năng, trong đó rơle kỹ thuật số và máy tính có chi phí thấp hơn so với hệ thống rơle điện cơ.
Rơle là thiết bị quan trọng trong hệ thống bảo vệ, thực hiện chức năng chuyển mạch và chuyển trạng thái Nó nhận tín hiệu đầu vào (X) hoặc nhiều tín hiệu đầu vào (X1, X2, X3,…) thường là tín hiệu tương tự, sau đó so sánh với ngưỡng tác động để tạo ra tín hiệu đầu ra (Y) dưới dạng xung rời rạc, với hai trạng thái đối lập: có xung (trạng thái 1) và không có xung (trạng thái 0).
(a): Ký hiệu rơle làm việc với một đại lượng đầu vào
(b): Ký hiệu rơle làm việc với nhiều đại lượng đầu vào
(c,d): Đặc tính khởi động, trở về của rơle cực đại với một đại lượng đầu vào
(e,g): Đặc tính khởi động, trở về của rơle cực tiểu với một đại lượng đầu vào
Ngoài cách phân loại theo công nghệ chế tạo, rơle còn được phân loại theo:
Nguyên tắc hoạt động (đối với rơle điện cơ) : Điện từ, cảm ứng Đại lượng đầu vào:
Rơle công suất RW Đầu tư chi phí
Tối thiểu Tiêu chuẩn Đặc thù Mở rộng
Các rơle với các đầu vào vật lý khác: nhiệt độ, tần số, tốc độ …
Chức năng trong sơ đồ
Hình vẽ 2-2: Phân loại rơle theo các đại lượng đầu vào
Tùy thuộc vào loại sơ đồ (cấu trúc, chức năng, tổng hợp hoặc khai triển), cách biểu diễn rơle sẽ khác nhau Trong sơ đồ cấu trúc hoặc chức năng, rơle được thể hiện với các đại lượng vật lý đầu vào rõ ràng Ngược lại, trong sơ đồ tổng hợp, rơle được biểu diễn dưới dạng một hình vuông kết hợp với một nửa hình tròn, trong đó hình vuông chứa cuộn dây và ghi rõ loại rơle, còn nửa hình tròn thể hiện tiếp điểm của rơle.
Ký hiệu tiếp điểm của rơle:
Tiếp điểm thường mở (hở):
Tiếp điểm thường đóng (kín):
Tiếp điểm thường mở đóng có thời gian:
Tiếp điểm thường đóng mở có thời gian (mở chậm):
Trong sơ đồ khai triển hoặc sơ đồ lôgíc, các cực đầu vào và đầu ra của rơle được biểu diễn riêng biệt trên các mảng sơ đồ hoặc sơ đồ khác nhau.
Trạng thái đầu ra của rơle, bao gồm các tiếp điểm thường mở hoặc thường đóng đối với rơle điện cơ, được biểu diễn theo qui ước khi đại lượng đầu vào bằng không.
Hình vẽ 2-3: Các loại sơ đồ của hệ thống bảo vệ rơle
(b) Sơ đồ khai triển mạch dòng điện xoay chiều
(c) Sơ đồ khai triển mạch thao tác
(d) Sơ đồ khai triển mạch tín hiệu
Ký hiệu các loại thiết bị và rơle dùng trong sơ đồ bảo vệ như Bảng 2-1
Bảng 2-1: Các ký hiệu và loại rơle
Bằng số Bằng chữ Loại bảo vệ
2 t Rơle thời gian, rơle đóng hoặc mở chậm
3 KT Rơle khoá liên động hoặc kiểm tra
21 Z< Rơle khoảng cách (tổng trở)
21N Rơle khoảng cách chống chạm đất
25 S Rơle hoà hoặc kiểm tra đồng bộ
Rơle định hướng công suất thuận
Rơle hướng công suất nghịch
37 I< Rơle thiếu dòng điện hoặc thiếu công suất
40 Φ Rơle phát hiện mất kích thích
46 I2 Rơle dòng điện thứ tự nghịch hoặc cân bằng pha
50 I>> Rơle dòng điện cắt nhanh
51 I> Rơle quá dòng có thời gian
51N I0> hoặc I E > Rơle quá dòng điện thứ tự không có thời gian
52a MCa Tiếp điểm phụ thường hở của máy cắt điện
52b MCb Tiếp điểm phụ thường kín của máy cắt điện
60 U hoặc I Rơle cân bằng điện áp hoặc dòng điện
64 I0 Rơle bảo vệ chống chạm đất
Rơle quá dòng xoay chiều có hướng
74 BĐ Rơle báo động (cảnh báo)
76 I=> Rơle quá dòng một chiều
78 δ Rơle lệch pha hoặc bảo vệ mất đồng bộ
79 TĐL (AR) Rơle tự đóng lại
85 P/T Rơle phát và nhận tín hiệu kênh truyền
87 SL (I) Rơle bảo vệ so lệch
87B Rơle so lệch thanh góp
87M Rơle so lệch động cơ điện
2.3.1 Rơle dòng điện kiểu điện từ
Rơle dòng điện kiểu điện từ hoạt động dựa trên nguyên tắc tương tác giữa phần động bằng chất sắt từ và từ trường do cuộn dây mang dòng điện tạo ra.
Về cấu tạo rơle điện từ được chia thành ba loại:
Rơle điện từ có phần động đóng mở (Hình vẽ 2-4- a)
Rơle điện từ có phần động quay (Hình vẽ 2-4-b)
Rơle điện từ có phần động chuyển động tịnh tiến (Hình vẽ 2-4-c )
Mỗi loại đều có lõi sắt 3 trên đó có quấn cuộn dây 5, phần động 1, các tiếp điểm 4 và lò xo cản 2
Dòng điện iR chạy trong cuộn dây gây nên từ thông đi qua lõi sắt và khe hở không khí
Khi hệ thống từ không bão hòa, mô men quay tức thời tỷ lệ thuận với bình phương của trị số tức thời của từ thông (Φt) hoặc dòng điện (iR).
Mô men quay không bị ảnh hưởng bởi dấu của dòng điện, cho thấy rằng các rơle điện từ có khả năng hoạt động hiệu quả với cả dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều.
2.3.1.2 Dòng điện khởi động và dòng điện trở về Để rơle tác động được (phần động bị hút vào lõi sắt và tiếp điểm 4 đóng lại ) phải tăng dòng điện iR đến trị số sao cho mô men quay điện từ Mt thắng được mô men cản cơ khí khởi động Mckđ :
Mô men cản cơ khí khi rơle khởi động gồm mô men cản của lò xo M lx , mô men ma sát
Mms và mô men do trọng lượng của phần động Mp Vậy ở điều kiện khởi động:
Mkđ = Mckđ = Mlx + Mms + Mp
Hình vẽ 2-4: Một số loại rơle điện từ: a) Rơle điện từ có phần động đóng mở, b) Có phần động quay, c) phần chuyển động tịnh tiến
CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ RƠ LE HỆ THỐNG ĐIỆN
3.1 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN
Bảo vệ quá dòng điện là hệ thống bảo vệ hoạt động khi dòng điện vượt quá mức cho phép Để đảm bảo tính chọn lọc trong bảo vệ quá dòng, phương pháp này được phân chia thành hai loại.
Bảo vệ dòng điện cực đại, ký hiệu 51, 51N hoặc I > , I 0>
Bảo vệ dòng điện cắt nhanh, ký hiệu 50, 50N, hoặc I>>, I0>>
3.1.2 Bảo vệ dòng điện cực đại
3.1.2.1 Chọn dòng điện khởi động của bảo vệ dòng điện cực đại
Theo nguyên lý bảo vệ, dòng điện khởi động cần phải lớn hơn dòng điện phụ tải cực đại ILv.max của đường dây được bảo vệ Tuy nhiên, việc lựa chọn dòng điện khởi động còn phụ thuộc vào nhiều điều kiện khác nhau.
Trong trường hợp chọn dòng điện khởi động cho bảo vệ số 1 trên đoạn AB của mạng điện trong Hình vẽ 3-1, hệ thống điện hoạt động với phụ tải cực đại Dòng điện qua bảo vệ trong điều kiện này là yếu tố quan trọng cần được xác định.
Tại thời điểm t1, khi xảy ra ngắn mạch tại điểm N, cả hai bảo vệ 1 và 2 đều khởi động Đến thời điểm t2, bảo vệ 2 tác động để cắt ngắn mạch do t2 < tl, giúp phục hồi điện áp trên thanh góp B Một số động cơ gần đó tự hãm do điện áp sụt trong thời gian ngắn mạch, sau đó tự mở máy Qua bảo vệ 1, dòng điện tự mở máy I m.m.max lớn hơn dòng điện I lvmax.
Hệ số tự mở máy của động cơ (kmm) có giá trị phụ thuộc vào loại động cơ, vị trí tương đối giữa chỗ đặt bảo vệ và động cơ, sơ đồ hệ thống điện và một số yếu tố khác Thông thường, kmm dao động trong khoảng từ 2 đến 3, được áp dụng trong công thức Im.m.max = kmm Ilvmax.
Mặc dù tại thời điểm t2 có dòng điện Imm max chạy qua, nhưng bảo vệ 1 vẫn cần phải trở về Để đạt được điều này, dòng điện trở về của bảo vệ phải lớn hơn dòng điện mở máy cực đại.
Iv = kat kmm Ilvmax (3-2) trong đó: kat là hệ số an toàn, thường lấy kat = 1,1 1,2
Từ quan hệ giữa dòng điện trở về IV và dòng điện khởi động Ikđ: kđ
Từ đó tính được dòng điện khởi động của bảo vệ: lv max v mm at kđ I k k
Hình vẽ 3-1: Thí dụ về cách tính dòng điện khởi động của bảo vệ dòng điện cực đại a) Sơ đồ nguyên lý, b) Chọn dòng điện khởi động
Hệ số trở về kv của rơ le phụ thuộc vào tính chất cơ và điện của cấu tạo rơ le Trong các rơ le lý tưởng, hệ số này là kv = 1; tuy nhiên, thực tế cho thấy do ma sát trong phần động và một số yếu tố khác, các rơ le thường có kv < 1.
Trong một số sơ đồ nối dây của dòng điện thứ cấp IT trong biến dòng điện, có thể xảy ra sự khác biệt với dòng điện IR đi vào rơ le Ở trạng thái đối xứng, sự khác biệt này được đặc trưng bằng hệ số sơ đồ k.
Nếu xét đến hệ số sơ đồ và hệ số biến đổi ni của biến dòng điện thì dòng điện khởi động của IkđR rơ le bằng: max lv v i
I k (3-3) Đối với những hệ thống điện phức tạp thì khi tính toán cần phải quan tâm đến các đặc điểm cụ thể của HTĐ đang xét:
Khi hệ thống đường dây làm việc song song, cần chú ý đến dòng điện làm việc cưỡng bức khi một đường dây bị cắt Đường dây còn lại sẽ phải chịu tải của đường dây bị cắt, do đó cần kiểm tra điều kiện quá tải và dòng điện khởi động để đảm bảo không vượt quá ngưỡng tác động Ngoài ra, nếu đường dây được trang bị thiết bị đóng lặp lại, cần đặc biệt quan tâm đến thời gian cắt ngắn mạch và thời gian trở về.
3.1.2.2 Chọn thời gian làm việc
Trong các lưới điện hở, độ chọn lọc của bảo vệ dòng điện cực đại được đảm bảo bằng cách điều chỉnh thời gian làm việc theo nguyên tắc từng cấp Thời gian làm việc của hai bảo vệ kề nhau cần được chọn cách biệt một khoảng Δt Việc chọn thời gian có thể thực hiện theo nguyên tắc độc lập hoặc phụ thuộc.
3.1.3 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh
Bảo vệ dòng điện cắt nhanh là hệ thống bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc, trong đó dòng điện khởi động của thiết bị bảo vệ được thiết lập lớn hơn giá trị dòng điện ngắn mạch tối đa có thể xảy ra tại vị trí lắp đặt bảo vệ khi có sự cố ở phần tử tiếp theo.
Hình vẽ 3-2: Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh, a) Sơ đồ nguyên lý, b) Cách chọn dòng điện khởi động
Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh: Ikđ = kat.INng.max trong đó:
INng.max là dòng điện ngắn mạch ba pha lớn nhất được xác định tại điểm N trong chế độ làm việc cực đại của hệ thống Hệ số an toàn kat thường được sử dụng trong khoảng từ 1,2 đến 1,3.
Bảo vệ dòng điện cắt nhanh hoạt động trong thời gian rất ngắn (0,1 giây) nhằm tránh tình trạng bảo vệ không chọn lọc khi có giông sét hoặc tác động của thiết bị chống sét Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là không bảo vệ được toàn bộ đối tượng, đặc biệt khi xảy ra ngắn mạch ở cuối phần tử (N 1), bảo vệ cắt nhanh sẽ không hoạt động Hơn nữa, vùng tác động của bảo vệ L CN có thể thay đổi theo chế độ của hệ thống và dạng ngắn mạch Một nhược điểm chung của nguyên lý quá dòng điện là không đảm bảo tính chọn lọc trong lưới điện phức tạp với nhiều nguồn cung cấp.
3.1.4 Bảo vệ dòng điện cực đại có bộ kiểm tra điện áp
Trong nhiều trường hợp, bảo vệ quá dòng điện có thời gian với dòng điện khởi động chọn theo Ilvmax có thể không đủ nhạy Dòng điện làm việc cực đại Ilvmax chạy qua phần tử được bảo vệ thường có trị số quá lớn, đặc biệt khi tách mạch vòng của lưới điện hoặc khi cắt một số đường dây và máy biến áp làm việc song song Đối với một số lưới điện có nguồn công suất ngắn mạch yếu, việc chọn theo dòng điện Ilvmax trong chế độ này có thể dẫn đến việc bất đẳng thức dưới đây không thể thỏa mãn: max lv trv mm at kđ min.
Để nâng cao độ nhạy của bảo vệ quá dòng điện có thời gian và giúp phân biệt giữa ngắn mạch và quá tải, người ta đã bổ sung bộ phận khoá điện áp thấp vào sơ đồ bảo vệ.
Hình vẽ 3-3: Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ dòng điện cực đại có bộ phận kiểm tra điện áp
