Power line protection

Ví dụ : AC400, trong đó AC để chỉ dây nhôm lõi thép Aluminum Conductor, ACSR là dây nhôm có lõi thép tăng cư ờ ng Aluminum Conductor Steel Reinforced và 400 là để chỉ tiế t diệ n 400mm2

Mụ c lụ c

CHƯ Ơ NG I GIỚ I THIỆ U CHUNG 2

1.1 GIỚ I THIỆ U CHUNG 2

1.2 GIỚ I THIỆ U VỀ CÁC ĐƯ Ờ NG DÂY ĐẠ I NINH 3

CHƯ Ơ NG II CÁC NGUYÊN LÝ BẢ O VỆ ĐƯ Ờ NG DÂY 5

2.1 GIỚ I THIỆ U VỀ CÁC RƠ LE SỐ Ở ĐẠ I NINH ĐƯ Ợ C DÙNG ĐỂ BẢ O VỆ ĐƯ Ờ NG DÂY 5

2.1.1 Ngăn đư ờ ng dây 220kV 5

2.1.2 Ngăn đư ờ ng dây 110kV 5

2.2 CÁC NGUYÊN LÝ BẢ O VỆ RƠ LE CHO ĐƯ Ờ NG DÂY Ở ĐẠ I NINH 5

2.2.1 Bả o vệ so lệ ch đư ờ ng dây (87L) 5

2.2.2 Bả o vệ khoả ng cách (21) 10

2.2.3 Bả o vệ quá dòng điệ n (50/51, 50/51N) 21

2.2.4 Bả o vệ quá dòng điệ n có hư ớ ng (67) 40

2.2.5 Bả o vệ chố ng hư hỏ ng máy cắ t (50BF) 49

2.2.6 Bả o vệ quá điệ n áp (59) 49

2.2.7 Tự độ ng đóng lặ p lạ i (79) 50

CHƯ Ơ NG III XỬ LÝ SỰ CỐ 56

3.1 CÁC SỰ CỐ TRÊN ĐƯ Ờ NG DÂY TẢ I ĐIỆ N 56

3.2 XỬ LÝ SỰ CỐ NGẮ N MẠ CH TRÊN ĐƯ Ờ NG DÂY 56

CHƯ Ơ NG III CÁC PHỤ LỤ C 56

1) PHỤ LỤ C 1: BẢ NG KÝ HIỆ U RƠ LE THEO TIÊU CHUẨ N ANSI 56

2) PhỤ LỤ C 2: TRỊ SỐ CÀI ĐẶ T RƠ LE BẢ O VỆ ĐƯ Ờ NG DÂY CỦ A TRẠ M BIẾ N ÁP ĐẠ I NINH 60

3) PHỤ LỤ C 3: XỬ LÝ CÁC SỰ CỐ TRÊN ĐƯ Ờ NG DÂY ĐẠ I NINH 64

CHƯ Ơ NG I GIỚ I THIỆ U CHUNG

1.1 GIỚ I THIỆ U CHUNG

Các phầ n tử cơ bả n củ a hệ thố ng điệ n là nhà máy điệ n, các máy biế n áp, các

trạ m phân phố i điệ n, và đư ờ ng dây Hiệ n nay hệ thố ng điệ n Việ t Nam có cấ p điệ n áp

từ 6,3kV đế n 500kV Tuy đư ờ ng dây có cấ u tạ o đơ n giả n hơ n so vớ i các phầ n tử khác

trong hệ thố ng như (máy phát điệ n, máy biế n áp…), như ng do đư ờ ng dây thư ờ ng đặ t

ngoài trờ i, trả i dài trên mộ t khoả ng không gian đị a lý tư ơ ng đố i lớ n và đi qua nhiề u

vùng miề n khác nhau, nên xác suấ t xả y ra sự cố là rấ t lớ n Nên đồ i hỏ i cầ n có các thiế t

bị bả o vệ rơ le có đủ độ nhạ y để cầ n thiế t cắ t ngay đư ờ ng dây ra khỏ i hệ thố ng khi nó

bị sự cố Cũng do cấ u trúc củ a đư ờ ng dây như vậ y, nên 75% các sự cố trên đư ờ ng dâythư ờ ng là sự cố thoáng qua, do vậ y các đư ờ ng dây thư ờ ng đư ợ c trang bị thiế t bị tự

độ ng đóng lặ p lạ i (reclose) nhằ m nâng cao độ tin cậ y cung cấ p điệ n củ a đư ờ ng dây

Nhiệ m vụ chính củ a đư ờ ng dây tả i điệ n là truyề n tả i điệ n năng từ nhà máy điệ n

đế n phụ tả i, ngoài ra đư ờ ng dây còn tham gia truyề n thông tin liên lạ c và truyề n dữ

liệ u rấ t tin cậ y nhờ úng dụ ng củ a tả i ba và cáp quang lắ p trong dây chố ng sét mắ c trên

đỉ nh cộ t điệ n

Mộ t số thuậ t ngữ liên quan đế n đư ờ ng dây tả i điệ n:

- Khả năng tả i củ a đư ờ ng dây: là công suấ t lớ n nhấ t mà đư ờ ng dây có thể truyề n tả i

đư ợ c Khả năng tả i đư ợ c biể u diễ n bằ ng công thứ c sau: 1. 2 sin

L

X

U U

U2là điệ n áp hai đầ u đư ờ ng dây, là góc lệ ch pha giữ a hai điệ n áp, XL là điệ n kháng

củ a đư ờ ng dây

- Loạ i dây dẫ n: hiệ n nay trên lư ớ i điệ n Việ t Nam chủ yế u dùng các loạ i dây dẫ n AC,

ACSR, ACKP Ví dụ : AC400, trong đó AC để chỉ dây nhôm lõi thép (Aluminum

Conductor), ACSR là dây nhôm có lõi thép tăng cư ờ ng (Aluminum Conductor Steel

Reinforced) và 400 là để chỉ tiế t diệ n 400mm2

(chỉ tính phầ n dẫ n điệ n là nhôm)

ACKP là dây dẫ n AC có khả năng chố ng ăn mòn

- Đư ờ ng dây đi chung cộ t: là hai đư ờ ng dây tả i điệ n bố trí trên mộ t trụ điệ n

- Đư ờ ng dây làm việ c song song: là hai đư ờ ng dây có chung điể m đấ u đầ u và điể m

- Đư ờ ng dây kép: là hai đư ờ ng dây làm việ c song song đi chung mộ t cộ t.

- Đư ờ ng dây phân pha: là các dây dẫ n trong cùng mộ t pha đư ợ c tách ra

Chứ c năng củ a bả o vệ rơ le:

- Giám sát lâu dài trạ ng thái làm việ c củ a các thiế t bị điệ n

- Cắ t phầ n tử bị sự cố ra khỏ i hệ thố ng trong trư ờ ng hợ p vư ợ t ngư ỡ ng cài đặ t

- Tác độ ng đế n các phầ n tử khác như tự độ ng đóng lặ p lạ i, tự độ ng đóng dự

phòng… để duy trì chế độ làm việ c bình thư ờ ng củ a phầ n tử hệ thố ng điệ n còn

lạ i

Yêu cầ u củ a bả o vệ rơ le:

- Chọ n lọ c (selectivity): khả năng củ a bả o vệ có thể phát hiệ n và loạ i từ đúng

Bả ng mã số rơ le theo tiêu chuẩ n ANSI/IEEE (xem phụ lụ c 1)

1.2 GIỚ I THIỆ U VỀ CÁC ĐƯ Ờ NG DÂY ĐẠ I NINH

Nhà máy Thủ y điệ n Đạ i Ninh có công suấ t 300MW, đư ợ c nố i vớ i trạ m biế n áp220KV Đạ i Ninh thông qua hai đư ờ ng dây đi chung cộ t Đoạ n đư ờ ng dây này có chiề u

dài 2,8 km, dây dẫ n dùng loạ i dây ACSR330/42, phân pha 2 dây Trạ m biế n áp 220kV

Đạ i Ninh là trạ m kiể u hở , đặ t ngoài trờ i, sơ đồ thanh cái dùng loạ i hai thanh cái có

thanh cái vòng và máy cắ t nố i làm luông chứ c năng máy cắ t vòng Trạ m đư ợ c thiế t kế

vớ i 8 ngăn lộ 220kV ( hiệ n chỉ sự dụ ng 6 ngăn, 2 ngăn dành cho tư ơ ng lai) và 6 ngăn

lộ 220KV ( hiệ n chỉ sự dụ ng 3 ngăn, 3 ngăn dành cho tư ơ ng lạ i) Mộ t đư ờ ng dây kép

2xACSR330/42-2x40km đư ợ c nố i từ trạ m biế n áp 220kV Đạ i ninh (271, 272) đế n

trạ m 500kV Di Linh (273, 274) Mộ t đư ờ ng dây AC185-43km dùng để nố i từ 173 Đạ i

Ninh đế n 172 Phan Rí Mộ t đư ờ ng dây AC150-4,6km dùng để nố i từ 171 Đạ i Ninh

đế n 171 Nhà máy Thủ y điệ n Bắ c Bình

CHƯ Ơ NG II CÁC NGUYÊN LÝ BẢ O VỆ ĐƯ Ờ NG DÂY

2.1 GIỚ I THIỆ U VỀ CÁC RƠ LE SỐ Ở ĐẠ I NINH ĐƯ Ợ C DÙNG ĐỂ BẢ O VỆ

ĐƯ Ờ NG DÂY 2.1.1 Ngăn đư ờ ng dây 220kV

Ở trạ m biế n áp 220kV Đạ i Ninh, các ngăn đư ờ ng dây 220kV đư ợ c bả o vệ bở i 3

rơ le kỹ thuậ t số là 7SD522 chứ a chứ c năng 87L, 7SA522 ( nhà sả n xuấ t SIEMENS)

sử dụ ng chứ c năng 21, 67N, 79, 25, 50/51, 50BF, 59 và P742 (nhà sả n xuấ t AREVA)

kế t hợ p vớ i rơ le bả o vệ thanh cái để thự c hiệ n chứ c năng 50BF

Hình 2.1 Rơ le bả o vệ đư ờ ng dây 7SA522 củ a SIEMENS

2.1.2 Ngăn đư ờ ng dây 110kV

Các ngăn đư ờ ng dây 220kV đư ợ c bả o vệ bở i 2 rơ le kỹ thuậ t số 7SA522 ( nhà

sả n xuấ t SIEMENS) chứ a chứ c năng 21, 67N, 79, 25, 50/51, 50BF, 21 (rơ le thứ hai)

2.2 CÁC NGUYÊN LÝ BẢ O VỆ RƠ LE CHO ĐƯ Ờ NG DÂY Ở ĐẠ I NINH

Hình 2.2 Nguyên lý bả o vệ so lệ ch đư ờ ng dây.

Nguyên lý: Tạ i hai đầ u đư ờ ng dây A và B đặ t hai bả o vệ so lệ nh, dòng điệ n tạ i

mỗ i đầ u đư ợ c truyề n về đầ u bên kia nhờ dây dẫ n phụ hoặ c đư ờ ng truyề n thông (có thể

thông tin vi ba, PLC (Power Line Carrier) hoặ c cáp quang) Tạ i mỗ i đầ u củ a đư ờ ng

dây, thự c hiệ n việ c so sánh dòng điệ n pha hai đầ u đư ờ ng dây Nế u tạ i đầ u nào đó dòngđiệ n sai lệ ch lớ n hơ n giá trị đặ t thì bả o vệ tạ i đầ u đó sẽ trip máy cắ t tạ i đầ u đó

Hoạ t độ ng: Khi đư ờ ng dây làm việ c bình thư ờ ng hoặ c khi có ngắ n mạ ch ngoài

đư ờ ng dây AB ( ví dụ như tạ i phía đầ u B): dòng điệ n sơ cấ p CT (Curren Transformer)

ở hai đầ u đư ờ ng dây đi từ A đế n B, dòng điệ n thứ cấ p CT đi từ B đế n A nên không có

dòngđiệ n đư a vào rơ le so lệ ch, do đó bả o vệ không tác độ ng Khi có ngắ n mạ ch trong

khoả ng đư ờ ng dây AB, dòng điệ n sơ cấ p CT tạ i A, B đi đế n điể m ngắ n mạ ch F, dòngđiệ n thứ cấ p CT đi theo chiề u ngư ợ c lạ i hư ớ ng từ D tớ i A, B Do đó sẽ có mộ t dòngđiệ n I = I1 + I2 vào rơ le theo chiề u từ C đế n D, do đó bả o vệ tác độ ng trip máy cắ t

Đặ c điể m: Bả o vệ có tinh chọ n lọ c tuyệ t đố i (không làm bả o vệ dự trữ cho các

phầ n tử khác) Vùng tác độ ng củ a bả o vệ là giữ a hai CT đặ t ở hai đầ u phầ n tử đư ợ c

bả o vệ Bả o vệ tác độ ng cắ t MC ở hai đầ u đư ờ ng dây đư ợ c bả o vệ

2 Dòng không cân bằ ng

Do có tổ ng trở củ a CT và sự bão hòa củ a mạ ch từ CT, nên có sự xuấ t hiệ n củ a

dòng điệ n không cân bằ ng đư a vào rơ le so lệ ch Dòng không cân bằ ng này có đặ cđiể m:

Ikcb

t

Hình 2.3 Dòngđiệ n không cân bằ ng trong bả o vệ so lệ ch

- Dòng không cân bằ ng Ikcb lớ n hơ n dòng làm việ c lớ n nhấ t

- Thờ i điể m xuấ t hiệ n Ikcb≠0

- Thờ i gian tồ n tạ i Ikcb trong khoả ng 0,2 s

- Ikcb chủ yế u là thành phầ n không chu kỳ

kkck >1, hệ số kể đế n thành phầ n không chu kỳ trong dòng ngắ n mạ ch

INngmax thành phầ n chu lỳ củ a dòng điệ n ngắ n mạ ch ngoài lớ n nhấ t

- Thờ i gian củ a bả o vệ t ≈ 0

- Độ nhạ y

kđ

N n

I

I

K min , I Nmin là dòng ngắ n mạ ch nhỏ nhấ t có thể có ( phụ thuộ c vào

loạ i ngắ n mạ ch, chế độ trung tính, phụ tả i) tạ i chổ ngắ n mạ ch khi ngắ n mạ ch

trự c tiế p trong vùng bả o vệ Yêu cầ u: K n >2.

4 Các biệ n phấ p nâng cao độ nhạ y

Tác độ ng có thờ i gian: tbv = [0,3÷0,5]s, để tránh trị số quá độ lớ n củ a dòng

không cân bằ ng Biệ n pháp này thư ờ ng không sử dụ ng, vì mấ t ư u điể m củ a bả o vệ quá

dòng

Sử dụ ng điệ n trở phụ : nố i vào mạ ch rơ le so lệ ch mộ t điệ n trở phụ để giả m

thành phầ n không chu kỳ củ a dòng không cân bằ ng

Sử dụ ng máy biế n dòng bõa hòa trung gian BIG: thành phầ n không chu kỳ chủ

yế u đi trong mạ ch từ hóa, thành phầ n dòng ngắ n mạ ch chu kỳ tạ o ra từ cả m B thay đổ i

lớ n, Ikcb tạ o ra từ cả m B thay đổ i bé Dẫ n đế n việ c làm giả m Ikđ

Sử dụ ng rơ le so lệ ch có hãm:

Hình 2.4 Các biệ n pháp nâng cao độ nhạ y

5 Đánh giá bả o vệ so lệ ch

Bả o vệ so lệ ch dọ c thuộ c loạ i đơ n giả n, tin cậ y, BV không phả n ứ ng theo dao

độ ng, quá tả i, NM ngoài và tác độ ng tứ c thờ i khi NM xả y ra tạ i bấ t cứ điể m nào trong

vùng bả o vệ

6 Rơ le bả o vệ so lệ ch đư ờ ng dây 7SD522

Rơ le bả o vệ so đư ờ ng dây 7SD522 củ a SIEMENS đư ợ c tích hợ p nhiề u chứ cnăng bả o vệ như ng ở Đạ i Ninh chỉ sự dụ ng mộ t chứ c năng đó là chứ c năng bả o vệ so

lệ ch 87L vớ i nhữ ng đặ c điể m sau:

- Giá trị đo đư ợ c thự c hiệ n trên từ ng pha riêng biệ t, từ đó độ nhạ y củ a lệ nh trip là

không phụ thuộ c vào kiể u ngắ n mạ ch

- Khi đư ờ ng dây dài hoặ c cáp đư ợ c đóng điệ n, tả i dòng điệ n nạ p quá độ củ a

đư ờ ng dây Để tránh cài đặ t cao củ a độ nhạ y cấ p trip sai lệ ch, điể m đặ t có thể

tăng lên Điề u này tạ o ra độ nhạ y lớ n hơ n dư ớ i điề u kiệ n tả i bình thư ờ ng

- Vớ i việ c cài đặ t sai số củ a CT, rơ le tự độ ng tính toán dòng ổ n đị nh/khóa và

tư ơ ng ứ ng độ nhạ y có thể đi theo thông số củ a CT trong cấ u hình, tố i ư u độ

nhạ y

- Sự sai lệ ch tỉ số CT tạ i mỗ i đầ u đư ờ ng dây là đư ợ c hiệ u chỉ nh bên trong rơ le

Sự không tư ơ ng thích cho phép 1 đế n 6

- Trip bả o vệ so lệ ch có thể tích hợ p vớ i mộ t đỉ nh quá dòng điệ n Từ đó dòng sai

lệ ch và quá dòng điệ n đứ ng đầ u đư a ra mộ t quyế t đị nh trip cuố i cùng

- Dễ dàng đặ t đặ c tính trip Bở i vì rơ le làm việ c tư ơ ng thích, chỉ cài đặ t điể m đặ t

Idiff> (cấ p độ nhạ y) và Idiff.>> (cấ p dòng sai lệ ch lớ n) phả i đi theo dòng nạ p cho

- Ổ n đị nh cao trong quá trình sự cố ngoài vớ i sai lệ ch cấ p bão hòa củ a CT Ví dụ

khi có sự cố ngoài, chỉ 5 ms thờ i gian bão hòa tự do là cầ n thiế t để đả m bả o ổ n

đị nh củ a cấ u hình so lệ ch

- Vớ i cuộ n dây củ a máy biế n áp hoặ c củ a kháng bù trong vùng bả o vệ , độ nhạ y

trip có thể bị khóa bở i chứ c năng phát hiệ n dòng từ hóa Nó làm việ c vớ i sóng

hài bậ c hai củ a dòng điệ n đo đư ợ c là đư ợ c so sánh vớ i thành phầ n cơ bả n

- Vớ i máy biế n áp trong vùng bả o vệ , việ c đư a vào nhóm véc tơ ( vector group)

và hiệ u chỉ nh tỉ số CT là đư ợ c thự c hiệ n trong rơ le Thêm vào đó, dòng điệ n

thứ tự không thông qua điể m trung tính nố i đấ t đư ợ c loạ i bỏ từ giá trị đo lư ờ ng

Thành ra 7SD522 làm việ c giố ng như mộ t rơ le so lệ ch máy biế n áp, nơ i các

đầ u đư ờ ng dây có thể rấ t xa

- Cấ u túc liên kế t dữ liệ u bả o vệ : Tạ i mỗ i đầ u củ a đư ờ ng dây đặ t hai rơ le 7SD522

và kế t nố i chúng vớ i CT tạ i đầ u đó Có thể lự a chọ n việ c kế t nố i hai rơ le vớ i

nhau bằ ng các phư ơ ng thứ c sau:

+ Dùng hai sợ i cáp quang (transmitter/receiver) 1300nm ( nế u khoả ng cách đế n

60km), hoặ c 1550 nm (nế u khoả ng cách đế n 100 km) để kế t nố i thẳ ng hư ớ nghai rơ le vớ i nhau thông qua giao diệ n bả o vệ củ a rơ le, vớ i tố c độ đạ t 512

kbit/s

+ Dùng mộ t bộ dồ n kênh để nhậ n tín hiệ u bả o vệ từ RS232 và đư a lên kênh

truyề n thông chung vớ i các ứ ng dụ ng truyề n dữ liệ u khác

Hình 2.5 Bả o vệ so lệ ch vớ i hai đầ u đặ t 7SD522, mỗ i rơ le đề u có mộ t giao diệ n dữ

liệ u để dùng cho bả o vệ

Đặ c tính củ a củ a rơ le bả o vệ so lệ ch đư ờ ng dây (hình 2.2):

Dòngđiệ n khóa: Irest = I-DIFF> + (curenr errors)Dòngđiệ n so lệ ch: Idiff = Irest (đư ờ ng phân giác góc phầ n tư thứ nhấ t)Khi cài đặ t cho rơ le số 7SD522, ngoài các thông số co bả n như I-DIFF, còn rấ t

nhiề u thông số phả i cài đặ t như thờ i gian trip, dòng từ hóa máy biế n áp trên cơ sở sóng

hài bậ c 2, trip pha hay trip 3 pha… Có thể tìm hiể u thêm tạ i các tài liệ u hư ớ ng dẫ n sử

dụ ng củ a mỗ i loạ i rơ le

Hình 2.6 Đặ c tính trip củ a chứ c năng 87L củ a rơ le 7SD522

- Thờ i gian thay đổ i từ ng cấ p theo khoả ng cách đo đư ợ c từ chổ đặ t bả o vệ đế n vị

trí ngắ n mạ ch

) , ( ) , /

F R

n

Z I n

F R

R

l z k Z k I

V k

I

V

2 Tính toán thông số

Thông thư ờ ng bả o vệ khoả ng cách thư ờ ng đư ợ c phố i hợ p vớ i các bả o vệ khoả ng

cách khác nhằ m tăng tính chọ n lọ c cho bả o vệ Hiệ n nay, bả o vệ khoả ng cách thư ờ ng

có 4 vùng (Zone) nhằ m dự trữ cho nhau (4 cấ p bả o vệ ).:

- Vùng 1: hư ớ ng từ thanh cái ra đư ờ ng dây cầ n bả o vệ , Z kđ1 ( 80 85 )%Z L, t1 0s

- Vùng 2: hư ớ ng từ thanh cái ra đư ờ ng dây cầ n bả o vệ , Z kđ2 ( 120 130 )%Z L,

t

t

t2 1 (∆t : tổ ng củ a thờ i gian cắ t máy cắ t, thờ i gian bả o vệ trở về , thờ i gian sai số

củ a hai bả o vệ , thờ i gian dự trữ ; t 0 , 3 0 , 5 s)

- Vùng 3: hư ớ ng từ thanh cái ra đư ờ ng dây cầ n bả o vệ , Z kđ3 140 %Z L,t3 t2 t

- Vùng 4: hư ớ ng ngư ợ c từ đư ờ ng dây vào thanh cái, Z kđ4 20 %Z L, thờ i gian củ a vùng

4 thư ờ ng phố i hợ p vớ i vùng 3 củ a bả o vệ khoả ng các đư ờ ng dây đầ u bên kia

t

t

t4 kê3 Thờ i gian củ a vùng này cũng có thể bằ ng thờ i gian vùng 3

Trong tính toán trên, Zkđ là trổ ng trở khở i độ ng củ a mỗ i cấ p, ZL là tổ ng trở củ a toàn bộ

đư ờ ng dây

Từ tính toán trên, ta vẽ đồ thị phố i hợ p đặ c tính thờ i gian giữ a các vùng bả o vệ

như sau:

Hình 2.7 Bả o vệ tổ ng trở thấ p

Hình 2.8 Phố i hợ p thờ i gian trong bả o vệ khoả ng cách.

CC d

I

V I

V I

V Z

3 3 2

2 1

- Ngắ n mạ ch 2 pha :

2 1

2 1 1

2 1

V I

V

- Ngắ n mạ ch 1 pha :

+ Mạ ch trở về bằ ng tổ ng trở đấ t

+ V1/I1 có ý nghĩa Zd cho pha bị sự cố

+ Đư a ra hệ số hiệ u chỉ nh K.IR

R

d

I K I

V Z

IR: dòngđiệ n dư đo đư ợ c ở bả o vệ bở i tổ ng củ a dòng 3 CT.

Z0: tổ ng trở thứ tự không củ a đư ờ ng dây

Zd: tổ ng trở thứ tự thuậ n củ a đư ờ ng dây

Vớ i đư ờ ng dây trên không : Z0≈ 3Zd và góc pha giố ng vớ i Zd, K≈ 2/3 ≈ 0,7

1

4 Các bộ phậ n chính

Mạ ch Input

- Kế t nố i bả o vệ vớ i các máy biế n áp đo lư ờ ng

- Tín hiệ u analogue hoặ c logic đư ợ c xử lý bở i chứ c năng đo lư ờ ng củ a rơ le

Bộ phậ n khở i độ ng : giám sát lâu dài theo chiề u dài củ a đư ờ ng dây, phân biêt

các điề u kiệ n sự cố

- Có đủ độ nhạ y vớ i sự cố vớ i dòng điệ n có cư ờ ng độ ít hơ n mộ t chút so vớ i dòng

điệ n tả i củ a đư ờ ng dây ‘‘In’’ Sử dụ ng thiế t bị tổ ng trở thấ p hoạ t độ ng dự a theo

đặ c tính R – X ( đư ờ ng tròn hoặ c hình bình hành)

- Không nhạ y vớ i dòng điệ n vậ n hành (service current) lớ n nhấ t củ a đư ờ ng dây :

vùng tổ ng vậ n hành nằ m ngoài vùng làm việ c củ a rơ le

ZVH (minium service) =

max min

VH

VH

I V

R: điệ n trở ngắ n mạ ch

I1: dòngđiệ n ngắ n mạ ch

Hình 2.10 Tam giác tổ ng trở khi

ngắ n mạ ch qua điệ n trở

Hình 2.11 Đặ c tính R-X củ a rơ le tổ ng trở

Hình 2.12 Các dạ ng đặ c tính rơ le tổ ng trở (Zs = Z service)

- Không nhạ y vớ i dao độ ng công suấ t ( thoáng qua) : điề u kiệ n dao độ ng công

suấ t nế u khoả ng thờ i gian dao cắ t ∆T bở i Zs (hay ZVH) > 5ms

Hình 2.13 Giao độ ng công suấ t (power swing)

- Quả n lý đúng lự a chọ n cho sự cố pha: thiế t bị đo khoả ng cách và hư ớ ng chính

xác dòng điệ n và điệ n áp Lệ nh đầ u ra cầ n yêu cầ u trip mộ t cự c, đóng lặ p lạ i,

xác đị nh vị trí sự cố

Bộ phậ n đo hư ớ ng và khoả ng cách sự cố : trip chọ n lọ c, xác đị nh vùng sự cố

- So sánh điệ n áp vòng sự cố vớ i điệ n áp rơ i trong tổ ng trở mẫ u đư ợ c giao nhau

bở i dòng sự cố

- Kỹ thuậ t đo: đo điệ n dẫ n (1/Z), đo điệ n kháng (X)

Hình 2.14 Đặ c tính củ a rơ le tổ ng dẫ n và rơ le điệ n kháng

- Biể u đồ phân vùng làm việ c củ a rơ le tổ ng trở :

Hình 2.15 Đặ c tính tứ giác củ a rơ le tổ ng trở

Các thành phầ n phụ : lự a chọ n pha, thiế t bị Anti-pumping, interlock, phát hiệ n

mấ t mạ ch áp, thiế t bị thờ i gian, trip…

5 Ứ ng dụ ng chứ c năng truyề n thông trong bả o vệ khoả ng cách (85)

Vùng I củ a BV khoả ng cách thư ờ ng chỉ BV đư ợ c khoả ng 80 ÷ 85% chiề u dài

đư ờ ng dây vớ i thờ i gian t1 ≈ 0, phầ n 15 ÷ 20% chiề u dài đư ờ ng dây ở gầ n thanh góp

phía đố i diệ n nế u có ngắ n mạ ch sẽ đư ợ c loạ i trừ vớ i thờ i gian tn≈ 0,3 ÷ 0,5s

Để cắ t nhanh hơ n ngắ n mạ ch ở đoạ n này, ngư ờ i ta dùng phư ơ ng pháp truyề n tín

hiệ u liên độ ng giữ a BVKC đặ t ở hai đầ u đư ờ ng dây

Sau đây là mộ t số phư ơ ng thứ c truyề n tín hiệ u liên độ ng:

- Sơ đồ nguyên lý truyề n tín hiệ u cho phép cắ t: Vùng I củ a cả hai rơ le khoả ng cách

RZA và RZB đư ợ c chỉ nh đị nh khoả ng 80 ÷ 85 % tổ ng trở đư ờ ng dây Khi NM tạ i N, bộ

phậ n khở i độ ng Zkđ và bộ phậ n đo khoả ng cách ZA1 cùng tác độ ng gử i tín hiệ u cắ t tứ c

thờ i MC phía A, đồ ng thờ i thông máy phát P và kênh thông tin gử i tín hiệ u cho phép

cắ t sang phía B Máy thu T phía B nhậ n tín hiệ u cho phép cắ t, kế t hợ p vớ i tín hiệ u

khở i độ ng củ a rơ le RZB sẽ gử i tín hiệ u cắ t MC phía B Thờ i gian cắ t MC phía B sẽ

chậ m hơ n thờ i gian cắ t MC phía A vừ a đúng bằ ng thờ i gian truyề n tín hiệ u ( thư ờ ng

tAII

t

tHình 2.16 Sơ đồ truyề n tín hiệ u cho phép cắ t

- Sơ đồ truyề n tín hiệ u mở rộ ng vùng I: Vùng I củ a cả hai rơ le khoả ng cách RZA và

RZB đư ợ c chỉ nh đị nh khoả ng 80 ÷ 85% tổ ng trở đư ờ ng dây Khi NM tạ i N, rơ le

khoả ng cách RZA gử i tín hiệ u cắ t tứ c thờ i MC phía A, đồ ng thờ i thông qua máy phát P

và kênh thông tin gử i tín hiệ u mở rộ ng vùng I sang phía B Máy thu T phía B nhậ n

đư ợ c tín hiệ u và gử i đế n rơ le khoả ng cách RZB đê thay đổ i lạ i đạ i lư ợ ng đặ t mở rộ ng

vùng I ra khoả ng 130% tổ ng trở đư ờ ng dây đư ợ c BV, RZBsẽ gử i tín hiệ u cắ t MC phía

B MC phía B sẽ cắ t chậ m hơ n phía A vừ a đúng bằ ng thờ i gian truyề n tín hiệ u và thờ i

gian thay đổ i đạ i lư ợ ng

RZA

ZA I

tB II

tBI

tBMR

I

Extension Zone I

Hình 2.17 Sơ đồ truyề n tín hiệ u mở rộ ng vùng I

- Sơ đồ so sánh hư ớ ng: Vùng I củ a cả hai rơ le khoả ng cách RZA và RZB đư ợ c chỉ nh

đị nh vư ợ t quá khoả ng 130% tổ ng trở đư ờ ng dây Khi NM tạ i N “phía sau” RZA như ng

nằ m trong vùng I mở rộ ng củ a RZB, thì rơ le tổ ng trở hư ớ ng ngư ợ c (revese looking)

ZR vớ i thờ i gian làm việ c tR (tI <tR < tII) sẻ gử i tín hiệ u khóa qua kênh truyề n để mở

tiế p điể m củ a rơ le khóa RK trong mạ ch cắ t củ a MC phía B Như vậ y RZB không thể

tác độ ng Trong trư ờ ng hợ p này RZAcũng không thể tác độ ng vì NM xả y ra ở “phía

sau” củ a nó Ư u điể m củ a sơ đồ truyề n tín hiệ u khóa là khi dùng kênh tả i ba (PLC –

Power Line Carrier) là tín hiệ u không phả i truyề n qua chỗ sự cố nên độ tin cậ y cao

hơ n

RZA

Z A I

t (vung I mo rong cua RZAI A ) tA

II

t IIB

t RK

Tin hieu khoa tu RZ N

Hình 2.18 Sơ đồ truyề n tín hiệ u khóa

- Sơ đồ truyề n tín hiệ u cho phép: Vùng I củ a cả hai rơ le khoả ng cách RZA và RZB

đư ợ c chỉ nh đị nh vư ợ t quá khoả ng 130% tổ ng trở đư ờ ng dây Tín hiệ u cắ t chỉ xuấ t

hiệ n khi vùng I củ a cả 2 rơ le khoả ng cách RZA và RZB đư ợ c khở i độ ng đồ ng thờ i

(nghĩa là chỉ khi có NM trên đư ờ ng dây đư ợ c bả o vệ , khi ấ y hư ớ ng công suấ t NM qua

cả 2 rơ le phù hợ p vớ i chiề u dư ơ ng củ a bộ phậ n đo khoả ng cách vùng I) Bả o vệ sẽ

không tác độ ng khi NM trên đư ờ ng dây và kênh truyề n tín hiệ u bị hỏ ng hoặ c dòng sự

cố từ mộ t phía nhỏ hơ n dòng khở i độ ng Sơ đồ truyề n tín hiệ u cho phép thư ờ ng đư ợ c

dùng cho các đư ờ ng dây có lắ p đặ t các bộ tụ bù dọ c

6 Bả o vệ khoả ng cách ở các đư ờ ng dây có tụ bù dọ c

- Tụ bù dọ c đư ợ c dùng để bù thông số củ a đư ờ ng dây, lằ m tăng độ ổ n đị nh củ a đư ờ ng

dây, làm giả m điệ n áp cuố i đư ờ ng dây khi đư ờ ng dây không tả i

- Tùy theo mứ c độ bù và vị trí đặ t tụ mà tổ ng trở đo đư ợ c củ a BV khoả ng cách đặ t đầ u

đư ờ ng dây sẽ khác nhau

- Trên hình 3.18 trình bày mố i quan hệ thay đổ i tổ ng trở đo đư ợ c theo vị trí ngắ n mạ ch

khi hệ số bù KC = 0,6 (KC là tỷ số giữ a dung kháng tụ bù và cả m kháng củ a đư ờ ng

0,4XL

0,6XL

XC=

L-0,1XL

- Đả m bả o tính chọ n lọ c trong mạ ng có cấ u trúc bấ t kỳ và có nguồ n cung cấ p tùy ý

- Vùng I củ a bả o vệ chiế m gầ n 80 ÷ 90% chiề u dài đư ờ ng dây đư ợ c bả o vệ và có thờ i

gian gầ n bằ ng không Điề u bày rấ t quan trọ ng đố i vớ i điề u kiệ n ổ n đị nh hệ thố ng là

phả i cắ t nhanh phầ n tử bị sự cố gầ n thanh góp nhà máy điệ n và các trạ m có công suấ t

- Khi dùng rơ le số thì phứ c tạ p về mặ t cấ u trúc chứ c năng

- Không cắ t ngay ngắ n mạ ch trên toàn bộ đư ờ ng dây

- Bị ả nh hư ở ng bở i dao độ ng củ a phụ tả i, nế u đư a chứ c năng chố ng giao độ ng vào lèm

việ c thì làm giả m độ nhạ y, giả m tác dụ ng dự trữ cho phầ n tử kề

Tuy còn nhiề u như ợ c điể m như ng BVKC vẫ n là BV thông dụ ng nhấ t để bả o vệ

cho các đư ờ ng dây truyề n tả i điệ n năng cao áp

8 Rơ le bả o vệ so lệ ch đư ờ ng dây 7SA522

Rơ le bả o vệ so lệ ch 7SA522 cũng chứ c nư ng dố ng như rơ le 7SD522 đã trình

bày ở trên Đố i vớ i bả o vệ khoả ng cách, các chứ c năng hiệ u chỉ nh khi đư ờ ng dây có

đặ t tụ bù dọ c, chứ c năng véc tơ group khi có máy biế n áp giữ a đư ờ ng dây để tăng độ

nhạ y

Rơ le số 7SD522 củ a nhà sả n xuấ t Siemens đư ợ c cung cấ p chứ c năng đầ y đủ

bả o vệ khoả ng cách và tấ t cả chứ c năng thông thư ờ ng đư ợ c yêu cầ u trog bả o vệ đư ờ ng

dây điệ n Ở trạ m biế n áp Đạ i Ninh sử dụ ng các chứ c năng sau (theo ANSI): 21, 67N1,

79, 25, 50/51, 50/51N, 50BF, 59

Hình 2.20 Chứ c năng đầ y đủ củ a rơ le kỹ thuậ t số 7SA522

Chứ c năng chính củ a 7SA522 là bả o vệ khoả ng cách Bằ ng cách tính toán song

song và giám sát 6 vòng lặ p điệ n kháng (Đạ i Ninh sử dụ ng 4 vùng, chi tiế t cài đặ t

thông số xem phụ lụ c 2), đạ t độ nhạ y cao và chọ n lọ c cho tấ t cả loạ i sự cố , Thờ i gian

trip ngắ n nhấ t là ít hơ n mộ t chu kỳ Có thể trip 3 pha hoặ c mộ t pha

Hình 2.21 Đặ c tính tứ giác và mho củ a rơ le bả o vệ khoả ng cách 7SA522.

Rơ le 7SA522 cung cấ p đặ c tính da giác hoặ c đặ c tính kiể đư ờ ng tròn mho hoặ c

cả hai tuỳ thuộ c vào phiên bả n củ a rơ le Nế u hổ trợ cả hai, ta có thể lự a chọ n cho

vòng lặ p tổ ng trở pha – pha hoặ c – pha đấ t

Đặ c tính tríp đa giác: đặ c tính này đư ợ c đị nh nghĩa cho mỗ i vùng bả o vệ Tấ t cả

5 vùng độ c lậ p và mộ t vùng mở rộ ng là vùng đư ợ ng điề u khiể n cho mỗ i vòng lặ p điệ n

kháng sự cố Đa giác đư ợ c đị nh nghĩa bở i giớ i hình bình hành phân cắ t vớ i trụ c vớ i

giá trị R và X cũng như góc nghiêng φ Line Mộ t tả i hình thanh vớ i cài đặ t RLoad vàφ Load

có thể đư ợ c dùng để cắ t diệ n tích củ a tổ ng trở tả i ra ngoài đa giác Các giá trị φ Line,

RLoad¸ φ Load có thể cài đặ t chung cho tấ t cả các vùng

2.2.3 Bả o vệ quá dòng điệ n (50/51, 50/51N)

1 Nguyên tắ c làm việ c

Bả o vệ quá dòng (hay còn gọ i là bả o vệ dòng điệ n cự c đạ i) phả n ứ ng theo dòng

qua phầ n tử đư ợ c bả o vệ Bả o vệ sẽ tác độ ng khi dòng qua phầ n tử đư ợ c bả o vệ tăng

quá giá trị đị nh trư ớ c

Hình 2.22 Bả o vệ quá dòng cắ t nhanh

- Đạ i lư ợ ng đầ u vào IBV là dòng qua phầ n tử đư ợ c bả o vệ

- Giá trị đị nh trư ớ c Ikđ (Ing,Iđặ t): dòng nhỏ nhấ t qua phầ n tử đư ợ c bao vệ mà có thể

làm cho BV khở i độ ng

- Khi IBV >Ikđ: Bả o vệ sẽ tác độ ng

- Để BV không tác độ ng khi có sét đánh vào đư ờ ng dây (khi đó đư ờ ng dây bị

ngắ n mạ ch do chố ng sét van dẫ n) hoặ c khi đóng xung kích các máy biế n áp, ta

có thể đặ t thờ i gian cho bả o vệ khoả ng 50÷80ms

- BV quá dòng có thờ i gian (51) có hai loạ i : BV quá dòng thờ i gian độ c lậ p, BV

quá dòng thờ i gian phụ thuộ c

Theo tín hiệ u đầ u vào:

- BV theo dòngđiệ n toàn phầ n

- BV theo dòngđiệ n thứ tự không (I0)

- BV theo dòngđiệ n thứ tự nghị ch (I2)

- Bả o vệ quá dòng có khoá điệ n áp

4 Bả o vệ quá dòng có thờ i gian -51 (time overcurrent proctection)

Tính chọ n lọ c củ a BV đư ợ c thự c hiệ n bằ ng thờ i gian

- Không tác độ ng sai.

- Tránh các dòng quá độ cho phép khi đóng đư ờ ng dây hoặ c sau khi cắ t ngắ n

mạ ch ngoài: xét BV3’ khi ngắ n mạ ch tạ i N trên hình 3.21, UB giả m dẫ n đế n độ ng cơ

trong phụ tả i nố i qua MC2’’ hãm, BV3’ khở i độ ng, BV2’ tác độ ng cắ t MC2’ dẫ n đế n

UB phụ c hồ i, lúc này các độ ng cơ tự mở máy Khi đó BV3’ phả i trở về Cầ n:

+ Dòng điệ n trở về lớ n hơ n dòng điệ n mở máy: Itv > Imm; vớ i Imm = Kmm.Ilvmax

(Ilvmax: dòng điệ n làm việ c lớ n nhấ t củ a các độ ng cơ ); vớ i Kmmlà hệ số mở máy củ a các

độ ng cơ điệ n (Kmm = 2÷3) Để an toàn, đư a vào hệ số an toàn Kat = 1,1÷1,2; tứ c là Itv =

Kat Kmm.Ilvmax

+ Hệ số trở về :

kđ

tv tv

I

I

K ;K tv 0,85 0,9đố i vớ i rơ le cơ , K tv 1đố i vớ i rơ le số

+ Dòngđiệ n khở i độ ng cùa bả o vệ : . lvmax

tv

mm at

K

K K I

b) Thờ i gian làm việ c củ a bả o vệ :

Bả o vệ có đặ c tính thờ i gian độ c lậ p (definite time overcurrent protection):

- Thờ i gian làm việ c củ a bả o vệ không thay đổ i

- Phố i hợ p thờ i gian theo nguyên tắ c bậ c thang: tn-1 = max{tn} +∆t

Vớ i: ∆t: bậ c chọ n lọ c về thờ i gian; ∆t kể đế n thờ i gian cắ t củ a máy cắ t, thờ i

gian sai số củ a bả o vệ n và n-1, thờ i gian dự trữ , ∆t = 0,3 ÷0,5s

Tn: Thờ i gian làm việ c củ a bả o vệ thứ n (xa nguồ n hơ n bả o vệ thứ n-1)

- Việ c phố i hợ p về thờ i gian đư ợ c bắ t đầ u từ bả o vệ xa nguồ n nhấ t, BV càng gầ n

nguồ n thì có thờ i gian càng lớ n Để BV không tác độ ng nhầ m thì thờ i gian tạ i

BV1 phả i bằ ng thờ i gian củ a BV2’ cộ ng vớ i ∆t (vì tBV2’ > tBV2)

Hình 2.25 Phố i hợ p đặ c tính thờ i gian độ c lậ p củ a bả o vệ quá dòng có thờ i gian

Bả o vệ có đặ c tính thờ i gian (time curve) phụ thuộ c (inverse time overcurrent

protection):

- Thờ i gian làm việ c củ a bả o vệ phụ thuộ c vào dòng điệ n ngắ n mạ ch trên đư ờ ng

dây

- Chọ n thờ i gian làm việ c củ a BV có hai yêu cầ u khác nhau do giá trị bộ i số dòng

ngắ n mạ ch ở cuố i đoạ n đư ợ c bả o vệ so vớ i dòng điệ n khở i độ ng

- Khi bộ i số lớ n, BV làm việ c ở phầ n độ c lậ p củ a đặ c tính thờ i gian: lúc này đặ c

tính thờ i gian làm việ c củ a bả o vệ đư ợ c chọ n giố ng như bả o vệ có đặ c tính thờ i

gian độ c lậ p

- Khi bộ i số dòng nhỏ , BV làm việ c ở phầ n phụ thuộ c củ a đặ c tính thoài gian:

trong trư ờ ng hợ p này, sau khi phố i hợ p thờ i gian làm việ c củ a các bả o vệ kề

tnh4

lt

tBV1t

- Từ đồ thị phố i hợ p đặ c tính thờ i gian ta thấ y: càng gầ n nguồ n thì dòng điệ n ngắ n

mạ ch càng lớ n, như ng thờ i gian tác độ ng tư ơ ng đố i nhỏ

Hình 2.26 Phố i hợ p đặ c tính thờ i gian phụ thuộ c củ a bả o vệ quá dòng có thờ i gian

Đặ c tính thờ i gian phụ thuộ c rơ le số :

Hiệ n nay các chứ c năng bả o vệ quá dòng có thờ i gian (quá dòng pha và chạ m

đấ t) củ a các rơ le số điề u đư ợ c thiế t kế đặ c tính thờ i gian ngư ợ c theo tiêu chuẩ n IEC,

ANSI/IEEE, US Các tiêu chuẩ n này đề u đư ợ c thể hiệ n giố ng nhau bở i biể u thứ c tính

thờ i gian củ a bả o vệ (đặ c tính IDTM - Inverse Definite Minimum Time)

I I

K T

K TD

I : Dòngđiệ n đo đư ợ c (dòng ngắ n mạ ch)

IS: Ngư ỡ ng dòng điệ n cài đặ t

TD: Bộ i số thờ i gian cài đặ t theo đặ c tính IEEE/US

Hình 2.27 Các đư ờ ng đặ c tính thờ i gian ngư ợ c (a: IEC curves, b: Amercian curves)

Đư ờ ng đặ c tính IEC cự c ngư ợ c trở thành thờ i gian xác đị nh ở dòng điệ n lớ n hơ n 20 lầ n

cài đặ t Chuẩ n IEC, đặ c tính thờ i gian ngư ợ c dài và rấ t dài trở thành thờ i gian xác đị nh

ở dòng điệ n lớ n hơ n 30 lầ n giá trị cài đặ t Tấ t cả đặ c tính IEC/UK đề u có mộ t đư ờ ng

đặ c tính trở về Tấ t cả các đư ờ ng đặ c tính IEEE/US, đư ờ ng đặ c tính trở về có thể lự a

chọ n đặ c tính ngư ợ c hoặ c xác đị nh thờ i gian Đặ c tính thờ i gian trở về phụ thuộ c vào

lự a chọ n đặ c tính IDMT IEEE/US ở trên Các đư ờ ng đặ c tính trở về đề u cho bở i biể u

1 M

S TD

Trong đó:

TD: Thờ i gian cài đặ t đặ c tính IEEE

S: hằ ng số

M=I/I

Độ nhạ y củ a bả o vệ :

Đặ c trư ng bở i hệ số nhạ y: Kn = INmin/Ikđl, trong đó:

INmin: Dòng qua BV khi NM tr ự c tiế p ở cuố i vùng bả o vệ trong nhữ ng điề u kiệ n

5 Bả o vệ quá dòng cắ t nhanh -50 (instatanneous overcurrent proctection)

a) BVCN cho đư ờ ng dây mộ t nguồ n cung cấ p:

Hình 2.29 BVCN cho đư ờ ng dây mộ t nguồ n cung cấ p

- Tính chọ n lọ c đư ợ c đả m bả o theo vùng làm việ c thể hiệ n qua cách chọ n dòng khở i

không BVCN không BV đư ợ c cho toàn bộ đư ờ ng dây nên BVCN chỉ có thể làm BV

dự phòng Vì dòng điệ n khở i độ ng củ a BVCN lớ n hơ n rấ t nhiề u dòng điệ n khở i độ ng

củ a BV quá dòng, nên BVCN có độ nhạ y thấ p

b) BVCN cho đư ờ ng dây hai nguồ n cung cấ p:

Hình 2.30 Bả o vệ cắ t nhanh hai nguồ n cung cấ p

- Hai BVCN đặ t ở hai đầ u đư ờ ng dây Khi ngắ n mạ ch ngoài tạ i NA thì dòng ngắ n

mạ ch là INngmaxA, khi ngắ n mạ ch ngoài tạ i NB thì dòng ngắ n mạ ch là INngmaxB Trên

hình vẽ ta thấ yINngmaxA>INngmaxB

- Để đả m bả o tính chọ n lọ c thì dòng điệ n khở i độ ng củ a hai BV đư ợ c chọ n giố ng

nhau: Ikđ = K Max{I , I }, n ế u chọ n 2 giá trị khở i độ ng khác nhau

cho phía đư ờ ng dây, như thế khi ngắ n mạ ch mà dòng điệ n NM nằ m trong

kho ả ng củ a hai dòng khở i độ ng đó, dẫ n tớ i mộ t BVCN tác độ ng và mộ t BVCN

không tác độ ng, Như vậ y cũng chư a giả i quyế t đư ợ c sự cố Bở i vậ y nên ta chọ n

cùng m ộ t giá trị khở i độ ng để hai bả o vệ cùng tác độ ng hoặ c không có bả o vệ

nào tác độ ng.

Nhậ n xét: Ngắ n mạ ch trong đoạ n lCNA chỉ có BVCN phía A tác độ ng Ngắ n

mạ ch trong đoạ n lCNB chỉ có BVCN phía B tác độ ng Khi NM ở khoả ng giữ a hai

đư ờ ng dây, nế u (lCNA + lCNB ) > lAB, thì cả 2 bả o vệ cùng tác độ ng Còn nế u (lCNA +

lCNB ) < lAB cả hai BV cung không tác độ ng BVCN chỉ hổ trợ cho BV khác: BV quá

dòng có thờ i gian, nế u thờ i gian lớ n quá thì đặ t thêm bả o vệ cắ t nhanh Từ đó ta có sự

phố i hợ p giữ a các bả o vệ quá dòng gọ i là BV quá dòng nhiề u cấ p

6 Bả o vệ quá dòng nhiề u cấ p

Hình 2.31Sơ đồ nguyên lý bả o vệ quá dòng nhiề u cấ p

- Cấ p 1: Rơ le 3RI, 4RGT, 5Th cắ t nhanh không thờ i gian (t1 0,1s để loạ i trừ trư ờ ng

- Như ợ c điể m: độ nhạ y thấ p, chiề u dài vùng bả o vệ phụ thuộ c vào tình trạ ng làm việ c

củ a hệ thố ng và dạ ng ngắ n mạ ch, chỉ đả m bả o tính chọ n lọ c trong mạ ng hở có mộ t

nguồ n cung cấ p

Hình 2.32 Phố i hợ p thờ i gian BVQD nhiề u cấ p

7 Bả o vệ quá dòng có khoá điệ n áp

Hình 2.33 Bả o vệ quá dòng có kiể m tra áp

- 2RU< : Rơ le kém áp, tăng độ nhạ y cho RI

- Khoá điệ n áp Để phân biệ t giữ a ngắ n mạ ch và quá tả i, đồ ng thờ i nâng cao độ nhạ y về

- Trong biể u thứ c tính IKĐ ta không cầ n kể đế n kmm vì sau hi cắ t ngắ n mạ ch ngoài các

độ ng cơ tự khở i độ ng như ng không làm điệ n áp giả m nhiề u, các bả o vệ không khở i

độ ng và bả o vệ không thể tác độ ng Khi đó IKĐ nhỏ hơ n so vớ i IKĐ củ a bả o vệ dòng

cự c đạ i tư ơ ng ứ ng độ nhạ y đư ợ c nâng cao

8 Bả o vệ quá theo các thành phầ n thứ tự

a) BVQD thứ tự không:

Vớ i lư ớ i điệ n có trung tính nố i trự c tiế p vớ i đấ t, để chố ng ngắ n mạ ch mộ t pha,

ngư ờ i ta sử kế t hợ p sơ đồ nố i dây củ a CT để lấ y ra dòng điệ n thứ tự không và mộ t rơ

le dòng điệ n phả n ứ ng theo dòng điệ n thứ tự không Cũng có thể thự c hiệ n bả o vệ

chố ng ngắ n mạ ch mộ t pha ( ngắ n mạ ch chạ m đấ t 50N) bằ ng rơ le quá áp thứ tự không

Sau đây là mộ t số sơ đồ nố i dây để lấ y dòng điệ n thứ tự không: như ta đã biế t, khi

mạ ng điệ n đố i xứ ng thì I B I C 0

A

I , khi mạ ng điệ n bấ t đố i xứ ng thì I A I B I C 3 I0

Hình 2.34 Nố i dây CT, VT để lấ y thành phầ n thứ tự không

Đố i vớ i rơ le số , chỉ việ c nố i CT vào rơ le, việ c thự c hiệ n chứ c năng lọ c dòng

điệ n I0 đư ợ c thự c hiệ n bằ ng việ c tính toán bên trong rơ le

Đặ c điể m:

- Dòng I0 tỉ lệ vớ i dòng điệ n đi trong đấ t (trung tính)

- BV dòngđiệ n thứ tự không cho lư ớ i có dòng chạ m đấ t lớ n: mạ ng điệ n có dòng

thứ tự không N(1)

, N(1,1) Dòngđiệ n thứ tự không I0 >> IKCB

- Bả o vệ dòng điệ n thứ tự không cho dòng điệ n chạ m đấ t bé: chạ m đấ t 1 điể m, 2

điể m Dòng điệ n điệ n dung IC <<,≈ IKCB

3 Io

Io Io Io

Ir = 3 Io

Vr = 3 Vo

RI 0

Ir = 3 Io

Hình 2.35 Sơ đồ bả o vệ quá dòng thứ tự không

- BVQD: Chọ n lọ c tư ơ ng đố i, phố i hợ p theo thờ i gian, dự trữ từ xa cho nhau

- BVCN: Chọ n lọ c tuyệ t đố i, xác đị nh vùng làm việ c theo dòng điệ n khở i độ ng, không

dự trữ cho nhau đư ợ c

b) Nhanh:

- BVQD: Cầ n thờ i gian để đả m bả o tính chọ n lọ c, không nhanh

- BVCN: Không cầ n thờ i gian để đả m bả o tính chọ n lọ c, thờ i gian bả o vệ bằ ng không

BVQD: Đạ t yêu cầ u, mộ t số trư ờ ng hợ p không đạ t do dòng INmin≈ Ikđ.

d) Tin cậ y: Nguyên tắ c làm việ c đơ n giả n, cấ u trúc thiế t bị đơ n giả n, sơ đồ đơ n giả n, ít

phầ n tử nên độ tin cậ y cao

e) Lĩnh vự c ứ ng dụ ng:

- BV chính cho lư ớ i phân phố i hình tia mộ t nguồ n cung cấ p

- Bả o vệ dự a trữ cho lư ớ i truyề n tả i

- BV dự trữ cho các thiế t bị chính

-Không làm việ c chọ n lọ c trang lư ớ i điệ n có nhiề u nguồ n cung cấ p

10 Bả o vệ quá dòng bằ ng cầ u chì

a) Chứ c năng củ a cầ u chì:

Cầ u chì là thiế t bị bả o vệ đơ n giả n nhấ t đư ợ c sử dụ ng phổ biế n trong lư ớ i phân

phố i Chứ c năng cơ bả n củ a cầ u chì là giả i trừ các hiệ n tư ợ ng quá dòng điệ n do qúa tả i

hoặ c ngắ n mạ ch, ngoài ra cầ u chì còn dùng để phân đoạ n đư ờ ng dây

b) Các loạ i dây chả y củ a cầ u chì:

Thành phầ n cơ bả n củ a dây chả y là mộ t phầ n tử chả y đư ợ c chế tạ o từ nhiề u loạ i

vậ t liệ u khác nhau và có kích cỡ khác nhau nhằ m tạ o ra các đặ c tính thờ i gian - dòng

điệ n khác nhau Mộ t dây chị u lự c nố i song song vớ i dây chả y để chị u lự c kéo củ a dây

chả y Dây chả y sử dụ ng mộ t đầ u dạ ng nút và mộ t đầ u rờ i đư ợ c thiế t kế để có thể lắ p

lẫ n về cơ khí ở các cầ u chì tự rơ i hay các thiế t bị khác có sử dụ ng dây chả y Quanh

phầ n tử chả y là mộ t ố ng phụ trợ sinh khí để dậ p tắ t các dòng sự cố nhỏ Mộ t số loạ i

dây chả y đặ c biệ t sử dụ ng hai phầ n tử chả y để giả m dòng điệ n chả y nhỏ nhấ t thờ i gian

dài và không làm giả m các dòng điệ n chả y nhỏ nhấ t thờ i gian ngắ n, các loạ i này có sự

ứ ng dụ ng đặ c biệ t trong các bả o vệ quá dòng

Mỗ i loạ i dây chả y đư ợ c chế tạ o theo mộ t tiêu chuẩ n nhấ t đị nh, theo đặ c tính

dây chả y ta có các loạ i dây chả y thông thư ờ ng sau đây:

- Dây chả y đị nh mứ c “N”: Dây chả y này cho phép tả i liên tụ c 100% dòng điệ n

đị nh mứ c củ a nó và sẽ chả y ở ít nhấ t 230% dòng đị nh mứ c trong khoả ng thờ i gian 5

phút

- Dây chả y loạ i “K” và “T” tư ơ ng ứ ng là các loạ i dây chả y nhanh và chậ m Dây

chả y “K” có tỉ số tố c độ là 6-8 và loạ i “T” là 10-13

Tỉ số tố c độ củ a dây chả y là tỉ số củ a dòng điệ n làm cho dây chả y đứ t ở 0,1

giây và 300 giây hoặ c 600 giây ( 300 giây ứ ng vớ i dây chả y có dòng đị nh mứ c đế n 100

A và 600 giây ứ ng vớ i dây chả y có dòng đị nh mứ c lớ n hơ n 100A).

- Dây chả y Edison đư ợ c phân loạ i theo bả ng dư ớ i đây

Hình 2.37 So sánh các đặ c tuyế n thờ i gian - dòng điệ n củ a các loạ i dây chả y

c) Đặ c tính thờ i gian - dòng điệ n củ a dây chả y cầ u chì:

Đặ c tính thờ i gian - dòng điệ n TCC (Time Current Curve) củ a dây chả y biể u thị

mố i liên hệ giữ a giá trị củ a dòng điệ n chạ y qua dây chả y và thờ i gian nóng chả y tư ơ ng

ứ ng củ a dây chả y Dự a vào đặ c truyế n này, ứ ng vớ i mỗ i giá trị củ a dòng điệ n sự cố ta

xác đị nh đư ợ c thờ i gian nóng chả y tố i thiể u và thờ i gian giả i trừ tố i đa củ a dây chả y tạ i

giá trị dòng đó

Thờ i gian nóng chả y tố i thiể u là thờ i gian đứ t chì trung bình đư ợ c đo khi thử

nghiệ m ở điệ n thế thấ p và không phát sinh hồ quang Như vậ y đố i vớ i dòng điệ n đã

cho, thờ i gian để cầ u chì ngắ t mạ ch (thờ i gian nóng chả y) phả i nằ m trong khoả ng sai

số theo tiêu chuẩ n chế tạ o dây chả y

Thờ i gian giả i trừ tố i đa đư ợ c xác đị nh khi thử nghiệ m ở điệ n thế cao và là thờ i

gian ngắ t tổ ng bao gồ m thờ i gian chả y dây chả y và thờ i gian dậ p tắ t hồ quang Đặ c

tính thờ i gian giả i trừ tố i đa dùng để phố i hợ p vớ i đặ c tính thờ i gian nóng chả y tố i

thiể u củ a cầ u chì lớ n hơ n đặ t về phía nguồ n Tư ơ ng tự đặ c tính thờ i gian nóng chả y

tố i thiể u sẽ đư ợ c dùng để phố i hợ p vớ i đặ c tính thờ i gian giả i trừ tố i đa củ a cầ u chì

nhỏ hơ n đặ t về phía tả i.

d) Phân loạ i cầ u chì:

Cầ u chì đư ợ c phân loạ i theo cấ u tạ o và nguyên lý hoạ t độ ng hay cách thứ c dậ p

hồ quang Các loạ i cầ u chì thư ờ ng dùng bao gồ m:

- Cầ u chì tự rơ i

- Cầ u chì chân không

- Cầ u chì giớ i hạ n dòng

Cầ u chì tự rơ i

Các dây chả y cầ u chì bậ t ở lư ớ i phân phố i phả i đi kèm vớ i thiế t bị khác để có

sự vậ n hành phù hợ p Thiế t bị tiêu biể u nhấ t là các cơ cấ u tự rơ i đư ợ c sử dụ ng vớ i các

dạ ng như : Dạ ng hộ p, dạ ng hở và dạ ng dây chả y hở (hình 3)

Hình 2.38 Các loạ i cầ u chì tự rơ i trên lư ớ i phân phố i

Các thiế t bị này vậ n hành theo nguyên lý " bậ t " bở i tác độ ng củ a dây chả y và

mộ t ố ng dậ p hồ quang cùng vớ i mộ t dây thủ y tinh sợ i để khử ion hóa khi phầ n tử chả y

củ a dây chả y bị chả y Dây thủ y tinh sợ i sẽ chả y sinh ra các khí khử iôn hóa tích lũy

bên trong cácố ng Hồ quang bị kéo dài, nén và đư ợ c làm nguộ i trong ố ng và khí thoát

ra ở hai đầ u ố ng mang theo mộ t phầ n các phầ n tử hồ quang duy trì Sự tái thiế t lậ p hồ

quang khi dòngđiệ n đi qua điể m không đư ợ c ngăn ngừ a bở i các khí khử iôn hóa và áp

suấ t tăng cao bở i sự chả y rố i củ a khí Các nhân tố này nâng cao cư ờ ng độ cách điệ n

củ a khe hở không khí trong ố ng Khí áp suấ t cao sau đó đẩ y các ion do hồ quang sinh

ra còn lạ i ra khỏ i ố ng

Các cầ u chì tự rơ i loạ i dây chả y (trầ n) hở có thiế t kế đơ n giả n nhấ t chỉ tin cậ y ở

ố ng phụ trợ củ a dây chả y để dậ p tắ t hồ quang và xóa các dòng điệ n Tuy nhiên, ở hai

loạ i cầ u chì tự rơ i dạ ng hở và dạ ng hộ p, dây chả y đư ợ c nằ m trong mộ t ố ng bằ ng sợ i

thủ y tinh hay còn gọ i là ố ng chứ a dây chả y để nâng cao khả năng cắ t dòng sự cố Các

cầ u chì dạ ng hộ p có các đầ u cự c, các đầ u kẹ p dây chả y và các ố ng chứ a dây chả y đặ t

hoàn toàn bên trong mộ t vỏ cách điệ n, khi cầ u chả y tự rơ i mở các phầ n này lộ ra bên

ngoài

Tiêu chuẩ n cầ u chì dạ ng bậ t nêu ở ANSI C37.42 Các cầ u chì này có điệ n áp

đị nh mứ c lớ n nhấ t từ 5,2 kV đế n 38 kV và theo kế t quả thử nghiệ m có dòng ngắ n

mạ ch đố i xứ ng đị nh mứ c xác đị nh (Các giá trị không đố i xứ ng cũng đư ợ c nêu ở tiêu

chuẩ n như ng chỉ là giá trị thông tin) Bả ng 1 tóm tắ t các giá trị đị nh mứ c phổ biế n

nhấ t đư ợ c sử dụ ng Ngoài các giá trị dòng liên tụ c, điệ n áp lớ n nhấ t và dòng ngắ n

mạ ch, ANSI C37.42 còn nêu thêm các giá trị đị nh mứ c củ a cầ u chì tự rơ i lư ớ i phân

phố i như tầ n số , mứ c chị u xung cơ bả n (BIL), dòng cắ t tả i và dòng thờ i gian ngắ n

Bả ng 1: Tóm tắ t các đị nh mứ c vớ i cầ u chì tự rơ i phân phố i loạ i bậ t