Đạo tạo rơ le ABB 2019

Với lý do nêu trên, nếu bảo vệ khoảng cách làm việc không có thời gian trễ thì giá trị tổng trở khởi động của nó sẽ được chọn nhỏ hơn khoảng 80-85% tổng trở của đường dây được bảo vệ để

1

CHƯƠNG I

LÝ THUYẾT VỀ RƠ LE KHOẢNG CÁCH

VÀ RƠ LE SO LỆCH DỌC ĐƯỜNG DÂY

Trên hình (1-1a) trình bày nguyên lý đo lường tổng trở để phát hiện sự cố trên đường dây tải điện Rơ le RZ đặt ở đầu đường dây nhận hai tín hiệu đầu vào tỷ lệ với dòng điện chạy trên đường dây và điện áp tại vị trị đặt rơ le Rơ le RZ được khởi động theo tín hiệu dòng điện và bị hãm bởi tín hiệu điện áp và nó chỉ tác động khi tỷ số giữa điện áp và dòng điện đầu vào nhỏ hơn một giá trị định trước (phụ thuộc góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện đầu vào) gọi là tổng trở khởi động của rơ le Rơ le RZ hoạt động theo nguyên tắc nêu trên được gọi là rơ le tổng trở hoặc rơ le khoảng cách

Hình 1-1: Nguyên lý đo lường tổng trở đường dây (a/ Sơ đồ nguyên lý, b/ mặt phẳng tổng trở phức) Tổng trở rơ le đo được trong chế độ làm việc bình thường bằng thương số của điện áp tại

vị trí đặt rơ le với dòng điện phụ tải:

PT

A ) PT ( R

I

U

trong đó: ZR(PT) - tổng trở đo được của rơ le trong chế độ bình thường

(qui về phía sơ cấp);

A

U - điện áp đường dây tại vị trí đặt bảo vệ;

PT

Trong chế độ bình thường, dòng điện phụ tải nhỏ nên tổng trở rơ le đo được theo biểu

2

thức (1-1) có giá trị tương đối lớn và góc pha tương đối nhỏ (thành phần tác dụng lớn hơn thành phần phản kháng) Tuy nhiên dòng điện phụ tải luôn thay đổi trong quá trình vận hành, vì vậy giá trị tổng trở rơ le đo được cũng luôn thay đổi Trên mặt phẳng phức biểu diễn các đại lượng tổng trở (hình 1-1b) thể hiện sự thay đổi của tổng trở rơ le đo được trong chế độ bình thường bằng vùng tổng trở phụ tải Đường biên giới hạn của vùng tổng trở phụ tải là một cung tròn có tâm ở gốc toạ độ với bán kính bằng giá trị tổng trở rơ le đo được (ZAmin) khi dòng điện phụ tải đạt giá trị cực đại:

max PT

A min

A

I

UZ





nghiêng của véc tơ tổng trở ŻAB so với trục hoành (trục điện trở tác dụng R) phụ thuộc vào tỷ

số giữa điện kháng và điện trở của đường dây:

) R / X ( jarctg AB

j AB AB

AN AN AN

AN N

Do các máy biến điện áp và máy biến dòng có sai số nên tổng trở mà rơ le đo được trong chế

độ sự cố sẽ sai khác với tổng trở thực của đoạn đường dây bị sự cố Với lý do nêu trên, nếu bảo

vệ khoảng cách làm việc không có thời gian trễ thì giá trị tổng trở khởi động của nó sẽ được chọn nhỏ hơn (khoảng 80-85%) tổng trở của đường dây được bảo vệ để tránh trường hợp nó có thể tác động sai khi ngắn mạch ở đầu đường dây kế tiếp

Các loại rơ le tổng trở làm việc dựa trên cơ sở so sánh hai đại lượng là các tổ hợp của điện

áp đặt lên rơ le và dòng điện chạy qua rơ le:

R R

IKUKB

IKUKA

2

K1,K2,K3.K4 : các hệ số phức;

3

Việc lựa chọn nguyên lý so sánh “pha” hoặc “biên độ” với các hệ số phức trong biểu thức (1-5) thích hợp sẽ tạo ra được các đặc tuyến khởi động mong muốn Để đáp ứng điều kiện vận hành của hệ thống, các rơ le tổng trở ngày nay được chế tạo có đặc tuyến khởi động rất đa dạng Trên hình (1-2) trình bày một số đặc tuyến thường gặp của rơ le khoảng cách

Trong các đường đặc tuyến trên hình (1-2) thì đặc tuyến vòng tròn vô hướng chỉ phù hợp với bảo vệ đường dây có nguồn cung cấp từ một phía Đối với các đường dây có nguồn cung cấp từ hai phía thường sử dụng các rơ le khoảng cách có đặc tuyến MHO hoặc tứ giác Đặc tuyến tứ giác thích hợp đối với các sự cố ngắn mạch qua điện trở hồ quang hoặc sự cố pha - đất, còn đặc tuyến MHO khi ngắn mạch qua điện trở hồ quang vùng tác động sẽ bị thu hẹp lại, điều này cần phải đặc biệt lưu ý khi sử dụng bảo vệ khoảng cách cho các đường dây ngắn Đặc tuyến Offset MHO thường dùng cho cấp bảo vệ tác động có thời gian trễ để vừa bảo vệ dự phòng cho đường dây đồng thời dự phòng cho bảo vệ thanh cái

I.3 Các vùng bảo vệ khoảng cách

Rơ le khoảng cách dùng để bảo vệ các đường dây truyền tải thường có nhiều vùng tác động, thông thường ba vùng cho hướng từ thanh góp vào đường dây (hướng thuận) và một vùng cho hướng từ đường dây vào thanh góp (hướng ngược) Các vùng tác động theo hướng thuận làm nhiệm vụ dự phòng cho nhau và dự phòng cho các đoạn đường dây liền kề

Hiện nay có nhiều phương thức tính chọn chiều dài các vùng bảo vệ và thời gian tác động của từng cấp trong bảo vệ khoảng cách, nhưng tất cả đều có đặc điểm chung là:

 Do sai số trong khâu đo lường nên vùng 1 được chỉnh định nhỏ hơn chiều dài đường dây được bảo vệ để tránh tác động nhầm khi ngắn mạnh trên thanh cái ở cuối đường

Hình 1-3: Phối hợp tổng trở khởi động và thời gian tác động

của sơ đồ bảo vệ khoảng cách I.4 Giá trị đặt của các vùng trong sơ đồ bảo vệ khoảng cách 3 cấp

Dưới đây sẽ trình bày một số công thức đơn giản về việc tính toán các giá trị đặt các vùng 1, 2 và 3 (hướng thuận) của bảo vệ khoảng cách

Theo tài liệu [2, tr 141-142], các vùng của bảo vệ khoảng cách được tính chọn như sau:

5

trong đó: Z1(D1), Z2(D1), Z3(D1) - tổng trở khởi động vùng 1, vùng 2 và vùng 3 của đường dây D1;

Z1(D2), Z2(D2) - tổng trở khởi động vùng 1, vùng 2 của đường dây D2;

với D1) và đường dây D3 (liền kề với D2);

Các công thức trên được chọn theo quan điểm là vùng 1, vùng 2 và vùng 3 của đường dây được bảo vệ không được lấn sang vùng 1, vùng 2 và vùng 3 của các đường dây liền kề để đảm bảo tính chọn lọc của hệ thống rơ le bảo vệ Do đó nếu đường dây được bảo vệ có nhiều đường dây liền kề thì chiều dài ZD2 và ZD3 trong các công thức nêu trên sẽ được chọn theo chiều dài của tuyến ngắn nhất

Khi tính chọn vùng 2 theo công thức (1-7) hoặc (1-10) có thể xảy ra trường hợp vùng 2 không bao phủ hết (nhỏ hơn) chiều dài của đường dây được bảo vệ Theo công thức (1-7) trường hợp trên xảy ra khi:

1 D 2 at

at 2

D 1 D 2 D at 1

D

k

k1ZZ

)ZkZ

k1

kZ

kZ

Z)ZkZ(kZ

at

2 at 1

D 1 D 3

D at 2 D at 1

(Các công thức 1-14, 1-15 và 1-17 cũng được nêu trong tài liệu [5, tr 93])

Theo các công thức (1-15), (1-16) và (1-17) thì vùng 2 và vùng 3 của đường dây được bảo vệ có thể lấn sang vùng 2 và vùng 3 của các đường dây liền kề Điều này sẽ dẫn đến việc cắt không chọn lọc khi ngắn mạch xuất hiện trên các đoạn trùng nhau của phạm vi tác động của các vùng 2 và vùng 3 Để đảm bảo tính chọn lọc trong trường hợp này ta có thể chọn thời gian tác động của vùng 2 và vùng 3 của đường dây được bảo vệ lớn hơn thời gian tác động của vùng

2 và vùng 3 của đường dây liền kề một cấp chọn lọc t Tuy nhiên khi đó thời gian loại trừ các

sự cố ở cuối đường dây sẽ tăng lên

Thời gian tác động của các vùng khoảng cách

Vùng 1:

Chức năng của vùng 1 là loại bỏ càng nhanh càng tốt các sự cố bên trong đường dây được bảo vệ,

do đó thời gian của vùng 1 thường chọn bằng không:

Ở đây cần lưu ý là tuy vùng 1 có thời gian đặt t1 = 0, nhưng thời gian loại trừ sự cố tC của vùng 1 sẽ khác không vì ngoài thời gian đặt nó còn bao gồm thời gian thao tác của bản thân rơ le và thời gian cắt của máy cắt:

tC = tRL + tĐ + tMC (1-19) trong đó: tRL - thời gian thao tác của bản thân rơ le (vùng 1) Đối với rơ le điện cơ nó là

thời gian quán tính, còn đối với rơ le kỹ thuật số nó là thời gian tính toán

và ra quyết định;

tĐ - thời gian đặt của rơ le là thời gian duy trì của rơ le sau khi nhận được

quyết định thao tác, trong thời gian này nếu sự cố không còn nữa thì rơ

le sẽ trở về và không thao tác;

tMC - thời gian thao tác của máy cắt (tính từ thời điểm cuộn cắt có điện cho đến

khi hồ quang của dòng điện cắt được dập tắt)

7

Vùng 2 và vùng 3:

Chức năng của vùng 2 là để loại bỏ các sự cố ở đoạn cuối (10-20%) đường dây được bảo vệ, dó đó phạm vi tác động của nó có thể lấn sang vùng 1 của các đường dây liền kề Vì vậy để đảm bảo tính chọn lọc thì thời gian đặt t2 của vùng 2 phải chọn lớn hơn thời gian đặt của vùng 1:

(t(n-1)max) Đối với các rơ le số TR thường có giá trị từ 3% đến 5%;

tMC - thời gian cắt của máy cắt phía trước có giá trị khoảng 0,06 - 0,08s đối với máy cắt chân không và 0,04 - 0,05s đối với máy cắt khí SF6;

tQT - thời gian sai số do quán tính làm cho rơ le vẫn ở trạng thái tác động mặc

dù sự cố đã được loại trừ Đối với rơ le số thường thời gian quán tính nhỏ hơn 0,05s;

tDT - thời gian dự phòng

Độ phân cấp về thời gian t thường được chọn 0,5s đối với các rơ le điện cơ và 0,3s đối với các rơ le số

I.5 Các yếu tố ảnh hưởng đế sự làm việc của bảo vệ khoảng cách

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của bảo vệ khoảng cách được chia thành hai nhóm như sau: Nhóm thứ nhất bao gồm các sai số trong khâu đo lường của sơ đồ bảo vệ khoảng cách:

- Sai số của các máy biến dòng điện và máy biến điện áp

- Sai số của bản thân rơ le khoảng cách

- Sai số trong việc tính toán giá trị tổng trở của các đường dây được bảo vệ Nhóm thứ hai bao gồm các yếu tố của bản thân lưới điện và sự cố:

- Điện trở quá độ tại chỗ ngắn mạch

- Hệ số phân bố dòng điện do cấu trúc của lưới điện làm cho dòng điện chạy qua rơ

le khác với dòng điện tại chỗ sự cố

8

- Tụ bù dọc đường dây

- Quá trình dao động trong hệ thống điện

Các sai số trong khâu đo lường của sơ đồ bảo vệ khoảng cách được ngăn ngừa bằng cách đưa hệ số an toàn (kat) vào trong các công thức tính toán giá trị tổng trở khởi động của các vùng khoảng cách như đã nêu trong mục (1-3) Trong mục này chỉ nghiên cứu ảnh hưởng của điện trở quá độ tại chỗ ngắn mạch, hệ số phân bố dòng điện do cấu trúc của lưới điện, và đặc biệt là quá trình dao động trong hệ thống điện đến sự làm việc của sơ đồ bảo vệ khoảng cách

I.5.1 - Điện trở quá độ tại chỗ ngắn mạch

Điện trở quá độ thường hay gặp nhất là điện trở của hồ quang điện phát sinh tại chỗ ngắn mạch Điện trở hồ quang thường mang tính tác dụng và có thể xác định gần đúng theo công thức C.Warrington như sau:

N

HQ HQ

I

L28710

Xét đường dây có hai nguồn cung cấp (hình 1-4a), tổng trở mà rơ le khoảng cách cảm nhận được tại hai đầu đường dây khi ngắn mạch qua điện trở hồ quang như sau:

NA

NB HQ AN NA

HQ NB NA AN NA NA

A

I

IRZI

R)IIZII

NA HQ BN NB

HQ NA NB BN NB NB

B

I

IRZI

R)IIZII

 - góc lệch pha giữa các véc tơ dòng điện IAN,IBN)

Từ biểu thức (1-24) và (1-25) cho thấy điện trở quá độ trong trường hợp chung làm sai

còn tỷ lệ với tổng trở của đoạn đường dây từ chỗ đặt bảo vệ đến điểm sự cố

9

Hình 1-4: Ảnh hưởng của điện trở quá độ đến sự làm việc của sơ đồ bảo vệ

Thông thường thì điện trở quá độ làm tăng giá trị và giảm góc pha của tổng trở ở đầu cực

rơ le khoảng cách Điều này sẽ thấy rõ nhất khi ta bỏ qua số hạng thứ ba trong vế phải của các biểu thức (1-24) và (1-25) tức là xem đường dây chỉ có nguồn cung cấp từ một phía Trong

không lệch pha nhau ( = 0) hoặc lệch pha nhau không lớn lắm thì kết luận trên vẫn đúng

Sự khác biệt giữa tổng trở đo được bởi rơ le và tổng trở của đoạn đường dây từ vị trí đặt bảo vệ đến vị trí sự cố sẽ làm cho bảo vệ khoảng cách tác động không như mong muốn đặc biệt đối với các rơ le sử dụng đặc tuyến MHO (đặc tuyến số 1) Điều này được minh hoạ trên hình (1-4b) như sau:

1/ Trường hợp đường dây có nguồn cung cấp từ một phía

Trong trường hợp này việc đánh giá sự ảnh hưởng của điện trở hồ quang điện đến sự làm việc của rơ le khoảng cách tương đối đơn giản:

của trục hoành với đặc tuyến MHO) thì phạm vi tác động của rơ le khoảng cách có đặc tuyến MHO sẽ bị thu nhỏ lại từ giá trị Z1 (giá trị đặt ban đầu) đến giá trị CA Giá trị điện trở hồ quang ứng với giá trị của đoạn CD được tính toán theo biểu thức sau (chú

ý tam giác AMZ1 là tam giác vuông):

D 1

HQ Z cos

trong đó: Z1 - giá trị đặt của rơ le khoảng cách MHO;

D - góc pha tổng trở của đường dây AB

- Khi điện trở hồ quang lớn hơn giá trị tính toán theo biểu thức (1-26), giả sử RHQ = FG, thì ngoài việc phạm vi tác động của rơ le tổng trở bị thu nhỏ lại so với giá trí đặt ban

10

đầu, nó cũng sẽ không tác động khi ngắn mạch xảy ra ở gần đầu đường dây Trên hình (1-4b), ta thấy rơ le khoảng cách chỉ tác động khi ngắn mạch xảy ra ở đoạn giữa LF của đường dây AB Nếu điện trở hồ quang lớn hơn giá trị HI thì rơ le khoảng cách sẽ không tác động và giá trị này được tính toán theo biểu thức sau:

D 1

HQ Z /2sin

Trong trường hợp này ta thấy dùng rơ le khoảng cách có đặc tuyến kiểu tứ giác (đặc tuyến

số 2) sẽ tốt hơn rơ le khoảng cách có đặc tuyến MHO nhiều, vì rơ le có đặc tuyến kiểu tứ giác

có miền bao phủ trục điện trở lớn hơn nhiều (một cạnh biên của đặc tuyến khởi động hầu như song song với véc tơ tổng trở của đường dây được bảo vệ) Với lý do này, khi giá trị điện trở

đo được ở đầu cực rơ le nhỏ hơn giá trị biên thì rơ le tổng trở có đặc tuyến tứ giác có thể xem như là rơ le điện kháng vì lúc đó sự tác động của nó phụ thuộc vào điện kháng đo được ở đầu cực rơ le

2/ Trường hợp đường dây có nguồn cung cấp từ hai phía

Trong trường hợp này ta thấy sự xuất hiện của số hạng thứ ba ở vế bên phải trong các biểu thức (1-24) và (1-25) sẽ làm xấu thêm sự làm việc của rơ le khoảng cách kể cả các rơ le có đặc tuyến kiểu tứ giác

Số hạng thứ ba không những làm tăng thêm thành phần điện trở mà nó còn có thể làm tăng hoặc giảm thành phần điện kháng của tổng trở đo được bởi rơ le khoảng cách khi ngắn mạch qua điện trở quá độ Thành phần điện kháng của tổng trở đo được bởi rơ le khoảng cách tăng hay giảm tuỳ thuộc vào góc lệch pha giữa dòng điện ngắn mạch ở hai đầu đường dây âm hay dương (lấy dòng điện ở đầu đặt rơ le khoảng cách đang xem xét làm gốc) Độ tăng và giảm của thành phần phản kháng lớn hay nhỏ phụ thuộc vào tỷ số của dòng điện ngắn mạch ở đầu đặt rơ le với dòng điện ngắn mạch ở đầu kia của đường dây Điều này được minh hoạ trên hình (1-4b) như sau:

hưởng của điện trở hồ quang nên rơ le khoảng cách tại A đo được véc tơ tổng trở là AE ( > 0) nằm ngoài phạm vi tác động của vùng 1 của cả đặc tuyến MHO lẫn đặc tuyến tứ giác, vì vậy

sự cố tại C sẽ không được loại bỏ nhanh bằng vùng 1 mà có thể được loại bỏ bằng vùng 2 hoặc vùng 3 với thời gian trễ tương ứng Trong trường hợp này, trên hình (1-4b) ta thấy việc sử dụng

rơ le khoảng cách có đặc tuyến kiểu tứ giác sẽ tốt hơn đặc tuyến kiểu MHO

- Khi ngắn mạch ở đầu dường dây liền kề tại vị trí B’, nhưng do ảnh hưởng của điện trở

hồ quang nên rơ le khoảng cách tại A đo được véc tơ tổng trở là AE’ ( < 0) nằm ngoài phạm

vi tác động của vùng 1 của đặc tuyến MHO nhưng lại nằm trong phạm vi vùng 1 của đặc tuyến

tứ giác Do đó nếu rơ le khoảng cách tại A dùng loại có đặc tuyến khởi động kiểu tứ giác thí nó

sẽ loại bỏ sự cố tại B’ bằng vùng 1 Trong trường hợp này sử dụng rơ le có đặc tuyến kiểu MHO sẽ tốt hơn

11

I.5.2 - Hệ số phân dòng điện

- Vùng 2 và vùng 3 của sơ đồ bảo vệ khoảng cách có thể bị ảnh hưởng bởi các nguồn cung cấp trung gian đấu nối vào thanh cái cuối đường dây khi sự cố xuất hiện ở đường dây liền kề hoặc bị ảnh hưởng bởi sự tồn tại đường dây song song với đường dây sự cố, bởi vì khi đó dòng điện chạy qua các rơ le khoảng cách khác với dòng điện chạy trên đoạn đường dây bị sự cố Tỷ

số giữa dòng điện chạy qua rơ le và dòng điện chạy trên đoạn đường dây bị sự cố gọi là hệ số phân dòng và ký hiệu là KI

- Trên hình (1-5) trình bày hai trường hợp tiêu biểu về ảnh hưởng của hệ số phân dòng đến sự làm việc của sơ đồ bảo vệ khoảng cách Khi ngắn mạch tại điểm N trên đường dây liền

kề, tổng trở rơ le khoảng cách tại đầu đường dây AB đo được:

BN I AB BN AB

BN AB AB

BN BN AB AB AB

A

I

IZI

Z)IZII

I

I

Đối với lưới điện trên hình (1-5a), hệ số phân dòng thường có mô đun lớn hơn 1, tức là

rơ le khoảng cách tại đầu A nhìn thấy điểm ngắn mạch xa hơn Đối với lưới điện trên hình 5b), hệ số phân dòng thường có mô đun nhỏ hơn 1 tức là bảo vệ khoảng cách tại A nhìn thấy điểm ngắn mạch gần hơn Điều này ảnh hưởng đến sự làm việc của vùng 2 và vùng 3 của sơ đồ bảo vệ khoảng cách

(1-Để khắc phục sự làm việc sai lệch của bảo vệ khoảng cách do hệ số phân dòng, nhiều tài liệu đã đưa ra các công thức tính toán chỉnh định vùng 2 và vùng 3 của bảo vệ khoảng cách có xét đến hệ số phân dòng Tuy nhiên giải pháp này rất phức tạp cho công tác vận hành và khó

12

thực hiện chính xác vì hệ số phân dòng phụ thuộc rất nhiều yếu tố như vị trí sự cố, cấu trúc lưới điện đang vận hành, chế độ vận hành của các nhà máy và khi một trong các yếu tố này thay đổi cũng sẽ làm cho hệ số phân dòng thay đổi theo Chẳng hạn xét lưới điện trên hình (1-5b) ta thấy khi ngắn mạch ở đầu đoạn đường dây BC thì hệ số phân dòng hầu như gần bằng 1 nhưng khi ngắn mạch ở cuối đường dây thì hệ số phân dòng gần bằng 0,5 (khi tổng trở của hai đường dây song song bằng nhau) Mặt khác việc tính toán hệ số phân dòng lại càng phức tạp khi tại đầu C cũng có nguồn cung cấp và có thể tại thanh cái B ngoài nguồn cung cấp A có thể có thêm nguồn cung cấp khác như sơ đồ (1-5a) Đối với lưới điện 110kV và 220kV thường trang bị bảo

vệ khoảng cách làm bảo vệ chính, có số lượng đấu nối rất lớn, có nhiều nguồn cung cấp, nhiều mạch vòng cũng như đường dây song song, vì vậy ngay cả khi dùng máy tính để tính toán trực tiếp dòng điện ngắn mạch và hệ số phân dòng trong quá trình vận hành cũng khó có thể áp dụng các công thức tính toán bảo vệ khoảng cách có xét đến hệ số phân dòng

I.5.3 - Tụ bù dọc

- Trên các đường dây dài siêu cao áp, người ta thường lắp nối tiếp vào các đường dây các

bộ tụ điện (gọi là tụ bù dọc) để giảm điện kháng của đường dây nhằm tăng giới hạn truyền tải công suất theo điều kiện ổn định của hệ thống, đồng thời giảm tổn thất điện năng và cải thiện điều kiện phân bố điện áp dọc theo chiều dài của đường dây

- Các bộ tụ bù dọc có thể lắp đặt tập trung hoặc phân tán theo chiều dài đường dây nhưng thông thường lắp đặt tập trung tại hai đầu đường dây Hình thức lắp đặt tập trung tại một đầu đường dây hoặc ở giữa đường dây ít thông dụng Dù ở hình thức lắp đặt nào, sự hiện diện của các tụ bù dọc cũng làm sai lệch hành vi của bảo vệ khoảng cách ở những vị trí ngắn mạch khác nhau trên đường dây

Hình 1-6: Ảnh hưởng của tụ bù dọc đến sự làm việc của sơ đồ bảo vệ khoảng cách

- Trên hình (1-6a) trình bày sơ đồ lưới điện 500kV Bắc-Nam của hệ thống điện Việt Nam,

ở đó các bộ tụ bù dọc được lắp đặt tập trung tại hai đầu đường dây với tổng dung lượng bù khoảng 60% điện kháng đường dây Do sự tồn tại các tụ bù tại đầu các đường dây nên tổng trở của đường dây được nhìn bởi các rơ le khoảng cách tại các thanh cái nói chung và tại thanh cái

C (theo hướng từ A tới E) như trên hình (1-6b) có dạng răng cưa Chính điều này dẫn đến sự làm việc sai lệch của các rơ le khoảng cách Chẳng hạn, để vùng 1 của bảo vệ khoảng cách ở

13

đầu đường dây CD (tín hiệu điện áp nhận ở phía sau tụ bù dọc) không tác động khi ngắn mạch trên đường dây DE ở phía sau (hướng thuận), giá trị đặt của nó phải thoả mãn biểu thức sau đây:

)jXjX

Z(k

kat - hệ số an toàn (trên hình 1-6b lấy kat = 0,8)

- Khi được tính toán theo biểu thức (1-30), ta thấy phạm vi bảo vệ của vùng 1 bị thu hẹp

so với các đường dây không có tụ bù dọc Khi dung lượng bù của đường dây được bảo vệ và các đường dây liền kề càng lớn, phạm vi tác động của vùng 1 càng bị thu hẹp và có thể vùng 1

ở hai đầu không chồng lấn lên nhau (hiện tượng hụt vùng) Ngoài ra trên hình (1-6b) cũng cho

ta thấy vùng 1 ở đầu đường dây CD cũng sẽ tác động khi ngắn mạch xuất hiện ở các đường dây phía trước thanh cái C (hướng ngược), cụ thể nó sẽ tác động khi ngắn mạch xuất hiện trên đoạn

B1B2 của đường dây BC và trên đoạn A1A2 của đường dây AB Phạm vi A1A2 và B1B2 mà rơ

le khoảng cách tại đầu đường dây CD tác động sai tỷ lệ với giá trị khởi động (tỷ lệ với hệ số an toàn) được chọn trong biểu thức (1-30)

- Ở các bộ tụ điện hiện đại, người ta thường trang bị hệ thống bảo vệ tụ bao gồm điện trở phí tuyến (Varisstor ZnO), khe hở phóng điện và máy cắt điện đấu song song với bộ tụ điện Khi có ngắn mạch, tùy theo trị số của dòng điện ngắn mạch, các thiết bị nêu trên sẽ làm việc và nối tắt bộ tụ Tận dụng đặc điểm này, nên cài đặt vùng 1 tác động chậm lại khoảng 0,1 - 0,15s, tức tác động sau khi các bộ tụ đã được nối tắt để ngăn chặn sự tác động sai của sơ đồ bảo vệ khoảng cách

I.5.4 - Dao động điện

- Dao động điện là một chế độ làm việc không bình thường của hệ thống điện, vì đó là hiện tượng các véc tơ sức điện động của các nguồn cung cấp quay với tốc độ khác nhau và khác với tốc độ đồng bộ khi có những biến động lớn về công suất trong hệ thống điện Khi có dao động điện thì dòng điện đi qua chỗ đặt bảo vệ và điện áp tại chỗ đặt bảo vệ có biên độ và góc pha thay đổi liên tục theo chu kỳ của dao động điện nên ảnh hưởng đến sự làm việc của rơ le khoảng cách

1 - Quá trình dao động điện

- Xét lưới điện trên hình (1-7a), trong chế độ bình thường cả hai sức điện động ĖA và ĖD

đều quay với tốc độ đồng bộ là  ĐB và góc lệch pha giữa chúng δ = const Khi xảy ra dao động thì tốc độ quay của hai sức động ĖA và ĖD sẽ khác nhau  A   D và góc lệch pha giữa hai sức điện động sẽ thay đổi theo thời gian δ = ( 0 +  S.t), với  S = ( A -  D) Khi δ vượt quá 1200 thì

hệ thống có khả năng mất động bộ và góc δ sẽ thay đổi thành nhiều chu kỳ 3600

14

-

Hình 1-7 : Dao động điện trong hệ thống điện

- Nếu ta xem như véc tơ ĖA đứng yên (lấy trục véc tơ ĖA làm gốc) thì véc tơ ĖD sẽ quay

so với véc tơ ĖA với tốc độ là  S và mút của véc tơ ĖD sẽ vẽ nên một quỹ đạo hình tròn bán kính

ĖD với tâm là gốc của véc tơ ĖD:

constE

E E e j  eD EDcos

D D

Trong đó eD là giá trị của véc tơ ĖD chiếu lên trục của véc tơ ĖA

Để đơn giản cho việc tính toán ta giả sử ĖA =ĖD = E và δ0 = 0 Tuy hai sức điện động

)e

(2sinE2)2cosj2

(sin2sinE2

sinj)cos1(E)e1(EEEE

) 2 90 (

j D

Từ biểu thức (1-33) ta thấy véc tơ Ė vượt trước véc tơ ĖA một góc (900- δ/2) và có biên

độ thay đổi theo góc δ tức thay đổi theo thời gian:

2

t sin E 2 2 sin E 2 E E E

D A

D A

2 ) E ( 1 cos ) e e 2

( sin E 2 ) 2 2 cos(

) 2 sin(

E 2



(1-35)

15

quỹ đạo của véc tơ Ė2 cũng chính là quỹ đạo của véc tơ (-Ė) Tuy nhiên gốc của véc tơ ĖD là tâm của vòng tròn còn gốc của véc tơ (-Ė) là mút của véc tơ ĖA, vì vậy khi chiếu véc tơ (-

Ė) lên trục của véc tơ ĖA nó luôn có giá âm

Từ biểu thức (1-34) ta thấy biên độ của véc tơ Ė không phải là hằng số mà giá trị của nó thay đổi theo góc δ tức thay đổi theo thời gian:

E180

,0E0

)2

(sinZ

E2ie

)2

(sinZ

E2Z

- Từ biểu thức (1-33) và (1-37) ta thấy véc tơ İcb luôn chậm hơn véc tơ Ė một góc   và

có độ lớn tỷ lệ với véc tơ Ė bằng một hằng số (1/X), do đó quỹ đạo của nó cũng là một vòng tròn có đường kính chính bằng giá trị cực đại của nó Icbmax Trên hình (1-7b) vẽ quỹ đạo của véc tơ İcb tương ứng với góc   = 900 tức xem tổng trở của hệ thống là thuần kháng và véc tơ

I180

02

sinZ

E2I0

max cb cb 0 cb

(1-38)

được tính toán theo biểu thức sau:

1 AB cb A



(1-39)

- Vì quỹ đạo của véc tơ (-Ė) là một vòng tròn đường kính 2E với gốc là mút của véc tơ

ĖA, nên quỹ đạo của véc tơ (-Ė.ŻAB/Ż ) cũng là một vòng tròn có đường kính là 2E(ZAB/Z)

và gốc cũng là mút véc tơ ĖA Từ biểu thức (1-39) ta suy ra quỹ đạo của véc tơUBcũng chính

là đường tròn (-Ė.ŻAB/Ż) nhưng gốc của nó không phải là mút mà là gốc của véc tơ ĖA Trên hình (1-7b) biểu diễn quỹ đạo của véc tơ UBtương ứng với trường hợp ŻAB và Ż là thuần kháng và ta thấy trị số điện áp cực tiểu của một điểm bất kỳ trên đường dây đều nằm trên đường chéo nối hai điểm mút của véc tơ ĖA và ĖD khi δ =1800

- Tóm lại từ hình (1-7b) ta nhận thấy khi dao động trên đường dây sẽ xuất hiện dòng điện không cân bằng có biên độ dao động với tần số  S và đạt giá trị cực đại 2E/Z khi δ =1800 có thể lớn hơn cả dòng điện ngắn mạch ba pha Điện áp tại mọi điểm trên đường dây cũng dao động và đạt giá trị cực tiểu bằng (E - 2E.XAB/X) khi δ =1800 Mức độ dao động của điện áp

16

tuỳ thuộc vào vị trí quan sát trên đường dây Xét vị trí T trên đường dây thoả mãn điều kiện

XAT = 0,5X, điện áp cực tiểu tại điểm T đạt giá trị bằng không và vị trí này gọi là tâm dao động Các điểm càng gần tâm dao động sẽ có biên độ điện áp dao động càng mạnh

- Khi dao động xảy ra thì góc δ sẽ thay đổi theo thời gian và khi góc δ thay đổi từ 0 đến

điện áp tại các điểm trên đường dây giảm dần đến trị số cực tiểu (xem hình 1-7c) Điều này làm cho giá trị của tổng trở đo được của rơ le khoảng cách giảm dần đến giá trị cực tiểu và góc pha tổng trở tăng dần đến 900, có nghĩa là tổng trở của rơ le khoảng cách sẽ đi từ khu vực phụ tải tiến dần vào đặc tuyến khởi động và tác động đi cắt máy cắt Tuy nhiên việc cắt các máy cắt trên đường dây trong lúc này sẽ làm cho dao động của hệ thống điện trầm trọng hơn có thể dẫn đến tan rã hệ thống Vì vậy để loại trừ dao động người ta dùng các giải pháp khác thích hợp hơn và trong trường hợp này các sơ đồ bảo vệ khoảng cách sẽ trang bị các bộ khoá chống dao động ở rơ le khoảng cách để chúng không tác động đi cắt máy cắt khi có dao động xuất hiện Vấn đề đặt ra là bộ khoá dao động của rơ le khoảng cách phải phân biệt được khi nào dòng điện tăng cao là do ngắn mạch hay do dao động

2 - Khoá chống dao động trong sơ đồ bảo vệ khoảng cách

- Để thực hiện việc khoá chống dao động trong sơ đồ bảo vệ khoảng cách, trước hết ta nghiên cứu qui luật thay đổi tổng trở ở đầu cực rơ le khoảng cách khi xuất hiện dao động

- Giả sử rơ le khoảng cách được đặt tại vị trí B trên hình (1-7a) và tổng trở đo được của

rơ le ký hiệu bằng số phức ŻR Trên hình 8) biểu diễn các tổng trở của lưới điện ở hình 7a) bằng các véc tơ (có tên tương ứng với các tổng trở) trong mặt phẳng tổng trở phức có gốc toạ độ là B trùng với vị trị của rơ le khoảng cách cần quan sát Tổng trở ŻR được biểu diễn bằng véc tơ BR và khi có dao động điện thì sự biến thiên của tổng trở ŻR sẽ được biểu diễn bằng quỹ đạo của điểm R theo góc lệch pha  của các sức điện động ĖA và ĖD

(1 Dựa vào biểu thức (1(1 37) và (1(1 39) ta có thể xác định tổng trở đo được của rơ le khoảng cách tại vị trí B như sau:

AB D

A

A AB

A cb

AB cb A cb

B

E E

E Z

E

Z E I

Z I E I

BD j

j AB

j

j AB

j

en

e()ZZ(Zen

eZ

Zen

AB R

en

nZAR

Zen

nZ

j BD

R

en

ZDR

Zen

eZ

ZR

(1-43)



17

nDR

AR,)e(Arg)DR

AR(Arg)DR,AR

Từ đặc điểm này của điểm R ta có thể suy ra quỹ đạo của điểm R tuỳ theo giá trị của n như sau: 1/ Khi n = 1, tức ĖA  = ĖD , điểm R luôn cách đều hai điểm A và D, vậy quỹ đạo của R

là đường trung trực của véc tơ tổng trở hệ thống Ż

2/ Khi n > 1, tức ĖA  > ĖD  và AR > DR, như vậy điểm R sẽ gần D hơn A, tức nó ở phía trên đường trung trực của AD, và do tỷ số khoảng cách của nó đến hai điểm cố định A và D không đổi nên quỹ đạo của nó là một cung tròn (nằm phía trên đường trung trực của AD) Vấn

đề đặt ra xác định tâm và bán kính của cung tròn này

2 j

2

j j

2 j

j

e)en(

)en()1n(

n1n

1)

en)(

1n(

)en()nen(en

eZ

RD

sin(arctg,

e)en(

)en

Z n 1 n

Z R

- Từ (1-47), ta thấy quỹ đạo của e-j(  +2  ) là một cung tròn, do đó quỹ đạo của điểm R cũng

là một cung tròn có tâm nằm trên trục của tổng trở Ż và cách điểm D một véc tơ Ż/(n2-1) và bán kính của cung tròn là nZ/(n2-1)

3/ Tương tự như trên khi n < 1, tức ĖA  < ĖD  và AR < DR, như vậy điểm R sẽ gần A hơn D, tức nó ở phía dưới đường trung trực của AD, và do tỷ số khoảng cách của

nó đến hai điểm cố định A và D cũng không đổi nên quỹ đạo của nó là một cung tròn (nằm phía dưới đường trung trực của AD) Bán kính và tâm của cung tròn sẽ được xác định từ biểu thức (1-42):

) 2 ( 2

2 j

j

)1n(

n1n

11e

n

e1en

nZ

2

2

e 1 n

Z n 1 n

Z n R

18

- Từ (1-49), ta thấy quỹ đạo của điểm R cũng là một cung tròn có tâm nằm trên trục của tổng trở Ż và cách điểm A một véc tơ n2Ż/(n2-1) và bán kính của cung tròn là nZ/(n2-1)

khoảng cách tại vị trí B trong quá trình dao động Khi ĖA vượt trước ĖD điểm mút R của véc

tơ tổng trở ŻR sẽ di chuyển trên quỹ đạo theo chiều từ trái sang phải, khi ĖA chậm sau ĖD chiều chuyển động của véc tơ tổng trở ŻR sẽ ngược lại

- Khi dao động, tổng trở ŻR sẽ di chuyển trên quỹ đạo của nó từ vùng tải vào bên trong các đường đặc tính khởi động của nó với thời gian xác định tương ứng với tốc độ trượt  S, còn khi ngắn mạch thì sự di chuyển trên hầu như là tức thời Trong các sơ đồ bảo vệ khoảng cách người ta tận dụng đặc điểm này để phát hiện sự xuất hiện của dao động điện

Hình 1-8: Tổng trở đo được của rơ le khoảng cách khi có dao động

- Để phát hiện dao động, trong các rơ le khoảng cách có đặc tuyến MHO hoặc tứ giác

tuyến khởi động ngoài cùng của rơ le (trên hình 1-8 là đặc tuyến Z3) Thời gian di chuyển của véc tơ ŻR từ đường đặc tính ZDĐ đến các đường đặc tính khởi động Z1,Z2, Z3 (có thể tuỳ chọn)

sẽ được đo lường, nếu nó chậm hơn thời gian chỉnh định T khi đó chứng tỏ dao động đã xuất hiện và mạch cắt của rơ le khoảng cách sẽ bị khoá và nếu nó nhỏ hơn T chứng tỏ ngắn mạch

đã xuất hiện lúc đó cho phép mạch cắt của rơ le khoảng cách hoạt động bình thường

- Để đáp ứng các dao động điện xảy ra với tốc độ nhanh nhất đặc tuyến ZDĐ sẽ được chỉnh định với phạm vi lớn nhất có thể có nhưng phải thích hợp với đặc tính tổng trở của phụ tải để đảm bảo tính chọn lọc Khi rơ le khoảng cách có đặc tuyến MHO hoặc offset MHO thì đặc tính khoá chống dao động phải có đường kính ít nhất là 1,3 lần đường kính của đặc tính khởi động ở ngoài cùng

- Thời gian chỉnh định T của mạch khoá chống dao động phải nhỏ hơn thời gian di chuyển nhanh nhất có thể có của véc tơ ŻR khi nó di chuyển từ đặc tính ZDĐ đến đặc tính khởi động

19

của rơ le được lựa chọn để phối hợp với đặc tuyến ZDĐ trong việc phát hiện dao động

- Cần chú ý dao động điện là một chế độ làm việc không bình thường đối xứng ba pha, do

đồ bảo vệ khoảng cách còn sử dụng thành phần dòng điện thứ tự không để ngăn cấm mạch khoá chống dao động làm việc Điều này để đảm bảo sơ đồ bảo vệ khoảng cách có thể tác động đi cắt máy cắt khi sự cố chạm đất xuất hiện trong quá trình hệ thống đang dao động hoặc quá trình dao động xuất hiện trong thời gian chết của chu kỳ tự động đóng lặp lại một pha

thể được xem là không thay đổi nên quỹ đạo của dao động điện có thể xác định với độ chính xác hợp lý Trong điều kiện này nếu việc cắt do dao động điện được yêu cầu, các vùng bảo vệ mà nó bị khoá khi có dao động điện có thể được lựa chọn để cho phép cắt tại vị trí rơ

le phù hợp nhất Tuy nhiên nếu việc cắt bằng vùng 2 hoặc vùng 3 được yêu cầu, điều này sẽ

gian trễ của vùng 2 hoặc vùng 3 hay không Nếu điều này không được đảm bảo khi đó phải

sử dụng các dạng bảo vệ khác để cắt dao động

II HỢP BỘ RƠ LE REL670

Rơle kỹ thuật số REL 670 được thiết kế để sử dụng bảo vệ, điều khiển cho đường dây trên không, cáp ngầm thuộc cấp truyền tải hoặc phân phối Rơle có thể áp dụng với lưới điện

có trung tính nối đất qua tổng trở cao hoặc nối đất trực tiếp Phạm vi áp dụng còn mở rộng cho đường dây chịu tải nặng, đường dây nhiều mạch, yêu cầu thao tác cắt 1 pha hoặc 3 pha,

… ngoài ra rơle còn có thể làm bảo vệ dự phòng cho các đối tượng khác như máy biến áp, thanh góp, …

Chức năng chính của rơle bao gồm:

- Bảo vệ khoảng cách loại “full scheme distance portection” với tối đa 5 vùng tác động

- Chức năng phát hiện dao động điện

- Chức năng chống đóng vào điểm sự cố

- Liên động giữa bảo vệ khoảng cách hai đầu đường dây

- Bảo vệ qua dòng dự phòng

- Chức năng phát hiện nguồn yếu hoặc máy cắt đầu đối diện mở

- Kiểm tra phát hiện hiện tượng tụt lèo

20

Trong trường hợp này sơ đồ truyền tín hiệu cho phép sẽ không nhận được tín hiệu cho phép từ rơle phía nguồn yếu (Sơ đồ truyền tín hiệu cho phép yêu cầu tín hiệu phải được

truyền và nhận từ hai đầu)  hệ thống bảo vệ không thể loại trừ sự cố nhanh chóng

Hình 1.104 Hiện tượng nguồn yếu

Phương án xử lý được áp dụng trong rơle các rơle khoảng cách như sau:

- Rơle được trang bị chức năng tự động gửi lại tín hiệu nhận được (echo - nhại lại) tới rơle đã gửi tín hiệu mặc dù bản thân nó không khởi động

- Khi rơle đầu đối diện nhận được tín hiệu phản hồi sẽ cắt tức thời

- Tại đầu nguồn yếu: Để phát hiện sự cố phải thêm chức năng phát hiện điện áp thấp (Khi sự cố điện áp sẽ giảm thấp hơn khi quá tải) - Đầu nguồn yếu cũng sẽ được cắt khi các điều kiện sau thỏa mãn:

+ Đã nhận được tín hiệu từ đầu đối diện

+ Role điện áp thấp cho phép

+ Role khoảng cách không khởi động

Bằng cách sử dụng logic tác động như trên thì rơle hoàn toàn loại bỏ được ảnh hưởng của nguồn yếu hoặc khi không phát hiện được hiện tượng máy cắt đầu đối diện đang mở

* Chức năng chống đóng vào điểm sự cố (SOTF - Switch on to Fault)

Chức năng bảo vệ quá dòng này hoạt động tức thời không thời gian trễ Chức năng này

sẽ hoạt động khi đường dây được cấp điện trở lại, lý do sử dụng là: khi đóng điện trở lại cho một đường dây thì rất có khả năng sẽ xảy ra sự cố do quên chưa tháo tiếp địa di động, do chưa phát hiện hết các sự cố do đó cần có chức năng bảo vệ với thời gian tác động rất nhanh để

“chờ” sẵn trong các tình huống này, nếu sự cố không xảy ra thì các bảo vệ này sẽ tự động được giải trừ sau một khoảng thời qui định Chức năng này cũng được sử dụng phối hợp với chức năng tự đóng lại

Chức năng SOTF được kích hoạt dựa theo tín hiệu của tiếp điểm phụ khóa điều khiển (đóng máy cắt bằng tay) hoặc các tín hiệu khác thể hiện sự đóng điện đường dây (tùy theo cài đặt)

Chức năng này cũng có thể thực hiện bằng bảo vệ khoảng cách với vùng 1 mở rộng (Z1B) được kích hoạt

* Chức năng phát hiện hiện tượng tụt lèo (Broken Conductor)

Hiện tượng tụt lèo khó có thể phát hiện bằng các bảo vệ thông thường như bảo vệ quá dòng, bảo vệ so lệch hoặc thậm chí cả bảo vệ khoảng cách

Rơle REL 670 được trang bị chức năng phát hiện hượng tượng tụt lèo dựa theo logic sau:

21

- Nếu dòng điện trong 1 pha giảm tới thấp hơn 80% của dòng điện cao nhất trong hai pha còn lại

- Đồng thời dòng điện trong pha còn lại lớn hơn một giá trị tối thiểu cho phép

> Logic chỉ báo của hiện tượng tụt lèo, nếu hiện tượng này diễn ra trong khoáng thời gian đủ lớn > bảo vệ tác động

Logic phát hiện dựa tụt lèo theo độ lớn dòng điện pha như trong rơle REL 670 này có nhược điểm là không hoạt động khi xảy ra tụt lèo lúc đường dây mang tải rất nhỏ Một số rơle đời mới sử dụng tỷ số {dòng điện thứ tự nghịch/dòng điện thứ tự thuận} để làm cơ sở phát hiện tụt lèo

ĐIỂM ĐẤU SAO CỦA CT

Hướng dòng điện vào IED phụ thuộc vào cách nối điểm đấu Y của biến dòng điện Dòng điện và công suất có giá trị dương khi đi từ thanh cái vào đường dây và giá trị âm khi đi ngược lại Hướng của phần tử định hướng công suất trong REL670 là hướng thuân khi công suất hướng vào đường dây

Trong giá trị cài đặt thông số CTStarPoint , chọn “ToObject” dòng điện và công suất có giá trị dương, hướng công suất là hướng thuận nếu điểm đấu Y hướng vào đối tượng bảo vệ

Ví du: dùng 2 IED bảo vệ cho 2 đối tượng

23

- Tần số cơ bản của tất cả 4 kênh đầu vào

- Sóng hài của tất cả 4 kênh đầu vào

- Số lượng thành phần thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thứ tự không bằng cách sử dụng tần số cơ bản cho 3 kênh đầu vào thứ nhất

2 CHỨC NĂNG BẢO VỆ CƠ BẢN

2.1 CHỨC NĂNG BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH (ZMQPDIS):

Năm vùng bảo vệ khoảng cách, đặc tính đa giác ZMQPDIS là một sơ đồ đầy đủ của năm vùng với 3 vòng lặp sự cố pha - pha và 3 vòng lặp sự cố pha đất cho từng vùng độc lập Cài đặt riêng lẻ cho từng vùng với điện trở và điện kháng tùy ý sử dụng như bảo vệ dự phòng cho máy biến áp được kết nối với đường dây trên không, cáp lực với chiều dài và nhiều loại khác nhau

ZMQPDIS cùng với phần tử lựa chọn pha FDPSPDIS có chức năng cho tải xâm lấn làm tăng khả năng phát hiện cao sự cố trên đường dây tải nặng Xây dựng thuật toán bù tải để ngăn chặn vượt vùng của tất cả các vùng khi sự cố pha - đất trên đường dây tải công suất lớn

Các vùng bảo vệ khoảng cách có thể làm việc độc lập với nhau về hướng (thuận hoặc ngược) hoặc chế độ vô hướng Điều này làm chúng phù hợp với các sơ đồ truyền thông khác nhau để bảo vệ cho đường dây điện và dây cáp trong cấu hình mạng phức tạp, chẳng hạn: đường dây song song, đường dây đa điểm

Vòng lặp đo lường tổng trở:

Vùng đo lường khoảng cách bao gồm 6 vòng lặp đo lường độc lập, 3 dành cho sự cố pha

- đất và 3 dành cho sự cố pha - pha cũng như sự cố 3 pha Vùng do lường khoảng cách sẽ làm việc theo đặc tính tổng trở vô hướng

Đặc tính tổng trở

24

Đặc tính cho vòng lặp đo lường pha-đất

Đặc tính cho vòng lặp đo lường pha – pha

Mô hình mạch vòng sự cố pha đất

Dòng làm việc nhỏ nhất:

Sự làm việc của 5 vùng bảo vệ khoảng cách với đặc tính đa giác (ZMQPDIS) sẽ bị khóa nếu độ lớn dòng điện đầu vào giảm xuống dưới một ngưỡng nhất định Đối với vòng lặp pha - đất Ln sẽ bị khóa nếu ILn < IMinOpPE Đối với vùng 1 với tính năng bù tải được bổ sung thêm các tiêu chí, đó là tất cả các vòng lặp pha - đất sẽ bị khóa khi IN< IMinOpIN bất kể trên các dòng pha

đó được cài đặt làm việc theo hướng ngược

Hướng của đường dây

Hướng của đường dây được đánh giá bởi khối chức năng ZD

Phương trình sau xác định sự cố hướng thuận đối với sự cố pha đất và pha pha

Góc cài đặt để phân biệt sự cố hướng thuận hoặc hướng ngược Lựa chọn pha cho vùng lấn tải, đặc tính đa giác FDPSPDIS:

Ngày nay, sự làm việc của hệ thống truyền tải trong nhiều trường hợp gần đến sự hạn chế ổn định Do vấn đề môi trường, tốc độ mở rộng và bảo dưỡng hệ thống điện chậm, những khó khăn để có thể xây dựng đường dây điện mới Lựa chọn giai đoạn, đặc tính tứ giác với góc

cố định được lựa chọn chính xác các vòng lặp sự cố trong chức năng khoảng cách phụ thuộc loại sự cố

và điện áp với nhiều loại sự cố khác nhau

Chọn lựa pha sử dụng nền tảng là dòng điện cũng được tích hợp Bộ phân đo lường liên tục đo lường dòng điện 3 pha và dòng dư, và so sánh chúng với giá trị cài đặt Các tín hiệu dòng điện được lọc bởi bộ lọc Fourier Đặc tính cơ bản là vô hướng, nhưng FDPSPDIS sử dụng thông tin từ chức năng có hướng (ZD) để phân biệt sự cố là hướng thuận hay hướng ngược

Các điều kiện khởi tạo dựa trên các tiêu chí sau:

- Tiêu chí dòng dư, đó là phân biệt sự cố có và không có nối với đất

3I ≥ 0,5 ∙ IMinOpPE

Trong đó:

28

IminOpPE: Dòng điện làm việc nhỏ nhất cho vùng hướng thuận

INReleasePE: Cài đặt cho dòng dư nhỏ nhất để cho phép hoạt động trong vòng lặp sự cố pha - đất

Iphmax: Dòng điện pha lớn nhất trong một của 3 pha

Sự cố pha - pha:

Đặc tính cho vùng lựa chọn pha đối với sự cố pha pha Cũng giống như điều kiện của sự cố pha - đất, điều kiện dòng điện cũng phải phù hợp với vòng lặp pha - pha

Trong đó:

INRleasePE: giới hạn 3I0 để khởi tạo vòng lặp đo lường pha - pha

Iphamax: Độ lớn của dòng điện pha cực đại Vùng chồng lấn của tải

Hiện tượng

Trong một số trường hợp, tổng trở tải có thể chồng lần vào vùng đặc tuyến của bảo vệ khoảng cách mà không có sự cố nào xảy ra trên đường dây bảo vệ Hiện tượng này gọi là chồng lấn tải

29

Tổng trở đo được:

Nhận xét:

- Tổng trở đo được tỷ lệ thuận vở bình phương điện áp

- Tổng trở đo được tỷ lệ nghịch với công suất truyền trên đường dây

Khi truyền tải công suất nặng, giá trị tổng trở rơi vào vùng tác động của BVKC

Vùng chồng lấn của tải REL670

Mỗi một trong sáu vùng lấn tải có đặc tính lấn tải riêng dựa trên vòng lặp trở kháng tương ứng Chức năng lấn tải là luôn được kích hoạt nhưng cũng có thể bị khoá bằng cách cài đặt giá trị cao

Trong hình minh hoạ, đường điện trở nét đứt được thiết lập riêng cho hướng thuận và hướng ngược trong khi góc của hình quạt là giống nhau cả bốn góc phần tư

30

Đặc tính chống lấn tải Khi phần tử lựa chọn pha được cài đặt cùng với vùng đo lường khoảng cách sẽ tạo thành đặc tính tác động như sau:

Đặc tính tác động theo hướng thuận với vùng chồng lấn tải

2.2 SƠ ĐỒ LOGIC ĐƠN GIẢN

Logic khối lựa chọn pha FDPSPDIS

31

Điều kiện tác động theo tiêu chí dòng điện

Lựa chọn pha vô hướng

32

Lựa chọn pha theo hướng thuận STCNDZ (điều kiện khởi tạo theo lựa chọn pha với vùng chồng lấn tải và dòng điện) STCNDZ là input của đầu vào STCND của khối khoảng cách

Logic khối khoảng cách

33

Kết hợp logic lựa chọn pha và đo tổng trở của khối khoảng cách

34

Kết hợp logic đo tổng trở của khối khoảng cách và phần tử hướng

2.3 Logic trip phần tử khoảng cách

35

2.3.1 Chức năng giám sát lỗi mạch áp thứ cấp (Secondary system supervision Fuse

Failure (RFIIF) SDDRFUF)

Mục đích của chức năng giám sát lỗi mạch áp thứ cấp là khóa các chức năng bảo vệ liên quan đến điện áp khi có lỗi mạch nhị thứ giữa biến điện áp và IED nhằm tránh tác động nhầm

Chức năng giám sát lỗi mạch áp thứ cấp hoạt động dựa trên hai phương pháp:

+ Phương pháp dựa giá trị đo lường thành phần dòng điện và điện áp thứ tự nghịch hoặc thành phần điện áp và dòng điện thứ tự không

+ Phương pháp dựa trên sự thay đổi điện áp theo thời gian U/t và dòng điện theo thời gian I/t phương pháp này được áp dụng để phát hiện lỗi sự cố 3 pha

Khi cả lựa chọn cả hai phương pháp này, chúng sẽ hoạt động song song với nhau 2.3.2 Sơ đồ logic

Điện áp thứ tự không 3U0 và dòng điện thứ tự không 3I0 được so sánh với giá trị cài đặt 3U0< và 3I0> Tín hiệu cảnh báo nội bộ fuseFailDetected được kích hoạt khi Điện áp thứ tự không 3U0 lớn hơn 3U0< và dòng điện thứ tự không 3I0 nhỏ hơn 3I0> đồng thời chức năng giám sát lỗi mạch áp thứ cấp dựa trên phương pháp thành phần thứ tự nghịch được kích hoạt Khi

đó tín hiệu đầu ra BLKU của khối giám sát lỗi mạch áp thứ cấp sẽ khóa các bảo vệ liên quan đến điện áp (bảo vệ quá áp/ thấp áp, hòa đồng bộ ) Nếu chức năng phát hiện đường dây chết cũng được kích hoạt đồng thời thì sẽ xuất hiện tín hiệu đầu ra BLKZ khóa bảo vệ khoảng cách

36

3 Bảo vệ xa

Sơ đồ logic

CRLx: Tín hiệu nhận CSLx: Tín hiệu gửi CACCLx: Tín hiệu BVKC mở rộng vùng CSURLx: Tín hiệu BVKC nội vùng CSORLx: Tín hiệu BVKC vượt vùng CSBLKLx: Tín hiệu BVKC hướng ngược BLKCSx: khóa tín hiệu gửi trong sơ đồ POR và Block

38

4.2 Control of the auto-reclosing open time for shot 1

Có các setting riêng biệt đối với một hai và ba pha, t1 1Ph, t1 2Ph, t1 3Ph Nếu không có tín hiệu đầu vào cụ thể nào được sử dụng, thì chương trình tự động đóng lại với một lần đóng lại sẽ được sử dụng, thời gian mở tự động t1 1Ph sẽ được sử dụng Nếu một trong các đầu vào TR2P hoặc TR3P được kích hoạt trong kết nối với Start, Việc tự động đóng lại đối với đóng lại hai pha hoặc ba lần được sử dụng Ngoài ra còn có một thiết lập thời gian riêng biệt cho việc

tự động đóng lại 3 pha tốc độ cao t1 3PhHS có sẵn để sử dụng khi cần thiết Nó được kích hoạt bởi input STARTHS

4.3 Long trip signal

Thông thường, lệnh Trip nhanh chóng được reset do sự cố đã được xóa Người sử dụng

có thể đặt thời gian lớn nhất cho xung Trip tTrip Khi tín hiệu Trip dài hơn, thời gian reclosing được mở rộng bởi tExtended t1 Nếu Extended t1 = Off Một tín hiệu Long Trip ngắt chu trình AR giống như một tín hiệu đưa vào input INHIBIT

mởauto-39

Control of extended auto-reclosing open time and long trip pulse detection

4.4 Reclosing checks and the reclaimreset timer

Reclosing Reclaim and Inhibit timers

40

4.5 Pulsing of the CB closing command

Pulsing of closing command and driving the operation counters

4.6 Permanent fault and reclosing unsuccessful signal

Issue of signal UNSUCCL, unsuccessful reclosing 4.7 Automatic continuation of the reclosing sequence