CHƯƠNG 4: CÁC LOẠI BẢO VỆ

CHƯƠNG 4: CÁC LOẠI BẢO VỆ

4.1 Bảo vệ quá dòng

Nguyên tắc hoạt động

4.2 Bảo vệ dòng điện cực đại (51)

4.2.1 Nguyên tắc hoạt động

4.1.2 Thời gian làm việc của bảo vệ

4.1.3 Đấu nối biến dòng (BI)

4.3 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50)

4.3.1 Nguyên tắc hoạt động

4.3.2 Thời gian làm việc của bảo vệ

4.3.3 Đấu nối biến dòng (BI)

1

CHƯƠNG 4: CÁC LOẠI BẢO VỆ

4.4 Bảo vệ theo điện áp: Bảo vệ kém áp (27)

4.4.1 Nguyên tắc hoạt động

4.4.2 Thời gian làm việc của bảo vệ

4.4.3 Đấu nối biến dòng (BI)

4.4.4 Vùng bảo vệ

4.5 Bảo vệ theo điện áp: Bảo vệ quá áp (59)

4.5.1 Nguyên tắc hoạt động

4.5.2 Thời gian làm việc của bảo vệ

4.5.3 Đấu nối biến dòng (BI)

4.5.4 Vùng bảo vệ

2

CHƯƠNG 4: CÁC LOẠI BẢO VỆ

4.6 Bảo vệ theo hướng công suất: Bảo vệ có hướng (32)

4.6.1 Yêu cầu

4.6.2 Nguyên tắc hoạt động

4.6.3 Thời gian làm việc của bảo vệ

4.6.4 Đấu nối biến dòng, biến điện áp (BI,BU)

4.7 Bảo vệ theo tổng trở: Bảo vệ khoảng cách (21)

4.7.1 Ý nghĩa

4.7.2 Nguyên tắc hoạt động

4.7.3 Đấu nối biến dòng, biến điện áp (BI,BU)

4.7.4 Vùng bảo vệ

3

CHƯƠNG 4: CÁC LOẠI BẢO VỆ

4.8 Bảo vệ so lệch (87)

4.8.1 Nguyên tắc hoạt động

4.8.2 Khu vực bảo vệ

4.8.3 Áp dụng

4.9 Phối hợp bảo vệ

4

5

o Nguyên tắc hoạt động: BVDĐ là loại bảo vệ tác động khi dòng điện đi qua chỗ đặt thiết bị bảo vệ lớn hơn giá trị dòng điện định trước.

o Tham soá doøng ñieän choïn tröôùc naøy goïi laø tham soá doøng ñieän khôûi ñoäng Ikñ.

o BVDĐ được phân thành: Bảo vệ dòng điện cực đại Bảo vệ dòng điện cắt nhanh

6

4.2. Bảo vệ dòng điện cực đại

4.2.1 Nguyên tắc hoạt động

4.1.2 Thời gian làm việc của bảo vệ

4.1.3 Đấu nối biến dòng (BI)

4.3 Bảo vệ dòng điện cực đại có kiểm tra điện áp

7

Baûo veä quaù doøng ñieän cöïc ñaïi [51] khôûi ñoäng khi thoâng soá doøng ñieän ñaàu vaøo lôùn hôn tham soá doøng ñieän khôûi ñoäng, vaø taùc ñoäng sau thôøi gian t.

8

Doøng ñieän taûi Itaûi qua BI cho doøng thöù caáp laø I.

Thoâng soá doøng ñieän I ñöa ñeán ñaàu vaøo [51], neáu I>Ikñ51 thì sau t giaây [51] truyeàn ñeán rô le trung gian [51X] caét [52].

Khi chöa ñeán t giaây, I≤Ikñ51 thì [51] trôû veà, vaø [51X] khoâng caét [52]. 9

o Kat: hệ số an toàn 1,2

o Ktv: hệ số trở về 0.85

o Kmm: hệ số mở máy 1,3 đến 1.8

o Ilvmax : dòng làm việc cực đại qua thiết bị được bảo vệ

o nBI : tỷ số biến dòng

o Ksd : hệ số sơ đồ

10

maxat mm

kd lvtv

K KI I

K max

at mm sdlv

tvkdR

BI

K K KI

KI n

o Knh > 1.1 - 1.3 khi làm bảo vệ dự trữ

o Knh > 1.5 - 1.8 khi làm bảo vệ chính

o INMmin : là dòng NM nhỏ nhất qua chỗ đặt bảo vệ khi nm ở cuối vùng bảo vệ

11

minNMnh

kd

IK

I

o Độ nhạy

Coù 2 loaïi thôøi gian laøm vieäc: t khoâng ñoåi (t=const) vaø t thay ñoåi tuøy theo I (t=f(I)).Neáu t=const:

Khi I≤Ikñ: baûo veä khoâng taùc ñoäng.

Khi I>Ikñ: baûo veä taùc ñoäng sau thôøi gian t=t1 vôùi t1=haèng soá.

Neáu t=f(I): Khi I≤Ikñ: baûo veä khoâng

taùc ñoäng. Khi I>Ikñ: baûo veä taùc ñoäng

sau thôøi gian t=tx, vôùi tx=f(Ix).

Ñaëc tuyeán cuûa baûo veä nhö treân hình 3.

12

o Rơ le làm việc với thời gian xác định nào đó khi dòng điện vượt quá giá trị khởi động thì gọi là đặc tính thời gian phụ thuộc, gồm có:

Đặc tính thời gian có độ dốc chuẩn Đặc tình thời gian rất dốc Đặc tình thời gian rất dốc

.

13

14

15

o Đặc tính thời gian có độ dốc chuẩn: Loại này làm việc theo đặc tính thời gian phụ thuộc khi dòng điện NM nhỏ và đặc tính thời gian độc lập khi dòng điện NM lớn. (Nói cách khác, khi dòng điện NM nhỏ hơn khoảng 10 đến 20 lần dòng điện định mức thì đặc tính là đặc tính thời gian phụ thuộc. Khi dòng điện NM lớn hớn khoảng trên thì đặc tính là đặc tính là đường thẳng). Thường dùng bảo vệ rộng rãi lưới phân phối

16

o Đặc tính thời gian rất dốc: Loại này có độ dốc dốc hơn độ dốc chuẩn. Được dùng thay thế đặc tính có độ dốc chuẩn khi độ dốc chuẩn không đảm bảo tính chọn lọc

17

o Đặc tính thời gian cực dốc: Loại này có độ dốc lớn nhất, thích hợp dùng để bảo vệ máy phát, máy biến áp động lực, máy biến áp nối đất… nhằm chống quá nhiệt.

18

o Nguyên tắc: bảo vệ phía trước có thời gian tác động bằng thời gian tác động của bảo vệ kề sau nó cộng với khoảng thời gian

19

1 2t t t

o Khoảng Δt bao gồm (theo tiêu chuẩn IEC 255-4 khoảng 0.3 – 0.5s)o Thời gian tác động và trở về của rơ leo Thời gian tác động cắt của máy cắto Sai số thời gian của rơ le định thời giano Thời gian dự trữ

o Cách chọn đặc tính phụ thuộc: Chọn đặc tính của BV B. Vẽ đặc tính ra Xác định dòng NM lớn nhất ngay sát BV B (N2) IN2max

Ứng với đặc tính BV B suy ra thời gian tác động của BV B (tB1). Vậy tB1 là thời gian tác động của BV B khi NM tại N2.

Để đảm bảo tính chọn lọc thì thời gian BV A khi có NM tại N2 phải lớn hơn tB1: t A1 ≥ Δt + t B1

Xác định được điểm A 1 trên đặc tuyến của BV A .

20

l

t

t1A

1B

2N Chọn đặc tính trong cataloge sao cho thảo mãn t A1 ≥ Δ t + t B1 với mọi dòng NM bé hơn IN2max

Lưu ý vẽ các đặc tính phải cùng cấp điện áp

21

l

t

t1A

1B

2N

t

1A

1BI

t

Caùc BI ñaët sau maùy ngaét, ñaáu noái theo sô ñoà hình sao, thoâng soá doøng ñieän Itaûi qua BI ñöôïc ñöa vaøo rô le.

22

4.3.1 Nguyên tắc hoạt động

4.3.2 Thời gian làm việc của bảo vệ

4.3.3 Đấu nối biến dòng (BI)

23

o Baûo veä quaù doøng ñieän caét nhanh [50] khôûi ñoäng khi thoâng soá doøng ñieän ñaàu vaøo lôùn hôn tham soá doøng ñieän khôûi ñoäng, vaø taùc ñoäng töùc thôøi hoaëc sau thôøi gian raát beù (t=0,3~0,6s).

24

o Doøng ñieän taûi Itaûi qua BI cho doøng thöù caáp laø I.

o Thoâng soá doøng ñieän I ñöa ñeán ñaàu vaøo [50], neáu I>Ikñ50 thì [50] truyeàn ñeán rô le trung gian [50X] caét [52].

Ñaëc tuyeán cuûa baûo veä nhö treân hình 6.Khi I≤Ikñ: baûo veä khoâng taùc ñoäng.Khi I>Ikñ: baûo veä taùc ñoäng vôùi t=0 hoaëc t0.

25

o Giống như bảo vệ [51]

26

27

28

4.4 Bảo vệ theo điện áp: Bảo vệ kém áp (27) 4.4.1 Nguyên tắc hoạt động 4.4.2 Thời gian làm việc của bảo vệ 4.4.3 Đấu nối biến điện áp (BU) 4.4.4 Vùng bảo vệ

29

Bình thöôøng, thoâng soá ñieän aùp laøm vieäc baèng trò soá ñieän aùp ñònh möùc.

o Khi coù söï coá, thoâng soá ñieän aùp laøm vieäc nhoû hôn trò soá ñieän aùp ñònh möùc, caàn caét maùy ngaét.

o Tham soá ñieän aùp choïn tröôùc naøy goïi laø tham soá ñieän aùp khôûi ñoäng Ukñ.

o Ulv<Ukñcaét

30

Thôøi gian laøm vieäc cuûa baûo veä ñöôïc choïn tuøy theo yeâu caàu cuûa taûi tieâu thuï, vaø laø moät haèng soá: t=const. Thöôøng choïn t=(1~5)s. 31

32

BU ñaáu Y/y, thoâng soá ñieän aùp 3 pha ñöôïc ñöa vaøo [27].

33

Baûo veä [27] taùc ñoäng caét [52] cuûa moät taûi tieâu thuï hoaëc cuûa moät nhaùnh.

Baûo veä [27] cuõng coù theå taùc ñoäng caét [52] cuûa moät thanh goùp ñeå baûo veä taát caû caùc taûi tieâu thuï treân thanh goùp naøy.

34

Vùng bảo vệ

4.5 Bảo vệ theo điện áp: Bảo vệ quá áp (59) 4.5.1 Nguyên tắc hoạt động 4.5.2 Thời gian làm việc của bảo vệ 4.5.3 Đấu nối biến điện áp (BU) 4.5.4 Vùng bảo vệ

Ulv>Ukñcaét.

35

o Tương tự bảo vệ kém áp [27]

36

37

Töông töï baûo veä keùm aùp [27].

38

o Töông töï baûo veä keùm aùp [27].

39

4.6 Bảo vệ theo hướng công suất: Bảo vệ có hướng (32)

4.6.1 Yêu cầu

4.6.2 Nguyên tắc hoạt động

4.6.3 Thời gian làm việc của bảo vệ

4.6.4 Đấu nối biến dòng, biến điện áp (BI,BU)

40

o ÔÛ löôùi coù nguoàn cung caáp töø 2 phía hay löôùi hình voøng: giaû söû ngaén maïch ôû N1, ñeå coù choïn loïc thì caàn thôøi gian laøm vieäc t3>t2; giaû söû ngaén maïch ôû N2 thì caàn t2>t3. Baûo veä quaù doøng khoâng coù höôùng thì khoâng theå thöïc hieän ñöôïc. Phaûi duøng rô le coâng suaát laøm boä phaän ñònh höôùng.

41

Xem sô ñoà löôùi hình voøng: Khi ngaén maïch ôû N1 doøng qua baûo veä 2 laø IN2, IN2 chaäm sau ñieän aùp

ôû thanh goùp moät goùc N2.

Khi ngaén maïch ôû N2 doøng qua baûo veä 2 laø IN1, IN1 ngöôïc IN2: N1=N2+180o

o Rô le coâng suaát [32] ñöôïc chænh ñònh ñeå taùc ñoäng khi goùc leäch laø N2, neáu goùc leäch laø N1 seõ khoâng taùc ñoäng, do ñoù goïi laø baûo veä laøm vieäc coù höôùng.

42

o Baûo veä doøng ñieän coù höôùng phaûi ñaët caû 2 phía cuûa moãi ñöôøng daây.

• Rô le doøng ñieän [51] ñeå khôûi ñoäng khi ngaén maïch, rô le coâng suaát [32] ñeå ñònh höôùng, yeáu toá thôøi gian ñeå ñaûm baûo caét choïn loïc.

43

Bình thöôøng rô le coâng suaát coù theå ñoùng tieáp ñieåm (do coâng suaát taûi tieâu thuï), nhöng rô le doøng ñieän chöa taùc ñoäng.

Maïch doøng ñieän:• Duøng 3 BI ñaáu Y, doøng taûi IA, IB, IC seõ

bieán ñoåi thaønh doøng thöù caáp Ia, Ib, Ic.

• Cung caáp doøng ñieän Ia, Ib, Ic cho ñaàu vaøo cuûa caùc rô le [32] vaø [51] theo daïng maïch noái tieáp

44

Maïch ñieän aùp:• Duøng 3 BU ñaáu Y/y, ñieän aùp löôùi UA, UB,

UC seõ bieán ñoåi thaønh ñieän aùp thöù caáp Ua, Ub, Uc.

• Cung caáp ñieän aùp Ua, Ub, Uc cho ñaàu vaøo cuûa rô le [32].

45

Ñaàu ra cuûa caùc rô le [51] vaø [32] ñöôïc daãn ñeán ñaàu vaøo cuûa maïch VAØ (AND).

Ñaàu ra cuûa maïch VAØ (AND) ñöôïc daãn ñeán ñaàu vaøo cuûa rô le trung gian [51X].

Ñaàu ra cuûa rô le trung gian [51X] ñöôïc daãn ñeán maïch caét cuûa [52].

46

47

4.7 Bảo vệ theo tổng trở: Bảo vệ khoảng cách (21)

4.7.1 Ý nghĩa

4.7.2 Nguyên tắc hoạt động

4.7.3 Đấu nối biến dòng, biến điện áp (BI,BU)

4.7.4 Vùng bảo vệ

AÙp duïng trong löôùi phöùc taïp coù nhieàu nguoàn cung caáp.

48

Töø hình veõ maïch ñieän, ta coù Zmaïch=U/I. Khi bình thöôøng: Zmaïch=U/I=16Zd+Ztaûi. Khi ngaén maïch N1: Zmaïch1=U/I=14Zd. Khi ngaén maïch N2: Zmaïch2=U/I=10Zd.

49

Duøng rô le toång trôû [21] laø phaàn töû chính cuûa baûo veä khoaûng caùch

Thoâng soá doøng ñieän I sau BI vaø thoâng soá ñieän aùp U sau BU ñöôïc ñöa vaøo [21]. Tyû soá U/I ñöôïc so saùnh vôùi tham soá Zkñ, neáu U/I≥Zkñ (khi bình thöôøng hay söï coá ôû xa) thì [21] khoâng taùc ñoäng, neáu U/I<Zkñ (khi söï coá ôû gaàn) thì [21] taùc ñoäng. Noùi caùch khaùc rô le [21] coù theå “xaùc ñònh” khoaûng caùch töø choã ñaët baûo veä ñeán choã ngaén maïch.

50

Maïch doøng ñieän: Duøng 3 BI ñaáu Y, doøng taûi IA, IB, IC seõ

bieán ñoåi thaønh doøng thöù caáp Ia, Ib, Ic. Cung caáp doøng ñieän Ia, Ib, Ic cho ñaàu vaøo

cuûa rô le [21].Maïch ñieän aùp: Duøng 3 BU ñaáu Y/y, ñieän aùp löôùi UA, UB,

UC seõ bieán ñoåi thaønh ñieän aùp thöù caáp Ua, Ub, Uc.

Cung caáp ñieän aùp Ua, Ub, Uc cho ñaàu vaøo cuûa rô le [21].

51

52

Sau khi ñaõ choïn tham soá Zkñ, nghóa laø ñaõ xaùc ñònh 2 vuøng: “vuøng gaàn” coù trò soá Z beù neân khi coù söï coá thì [21] taùc ñoäng, “vuøng xa” coù trò soá Z lôùn neân khi coù söï coá thì [21] khoâng taùc ñoäng.

53

54

4.8 Bảo vệ so lệch (87)

4.8.1 Nguyên tắc hoạt động

4.8.2 Khu vực bảo vệ

4.8.3 Áp dụng

Xeùt maïch ñieän coù 4 nhaùnh nhö hình 21, aùp duïng ñònh luaät Kirchoff 1: I=0 II+III+IIII+IIV=0.

Treân moãi nhaùnh ñeàu coù ñaët bieán doøng, caùc bieán doøng coù cuøng tyû soá KI.

55

thoâng soá doøng ñieän vaøo rô le laø: =I1+I2+I3+I4=0, rô le khoâng

taùc ñoäng.

56

Neáu theâm 1 nhaùnh môùi nhöng khoâng coù ñaët bieán doøng nhö hình 23, I=I1+I2+I3+I40 (vì I1+I2+I3+I4+Ig=0). Thoâng soá doøng ñieän vaøo rô le I0, neân rô le taùc ñoäng.

II

III

IIII

IIV

I1+I2+I3+I40IG

I1+I2+I3+I4+Ig=0

Hình 23: Theâm 1 nhaùnh khoâng coù BI.

thoâng soá doøng ñieän vaøo rô le laø: =I1+I2+I3+I4=0, rô le khoâng

taùc ñoäng.

57

Neáu theâm 1 nhaùnh môùi nhöng khoâng coù ñaët bieán doøng nhö hình 23, I=I1+I2+I3+I40 (vì I1+I2+I3+I4+Ig=0). Thoâng soá doøng ñieän vaøo rô le I0, neân rô le taùc ñoäng.

Khi ngaén maïch ôû N1 (hình 24), töông ñöông vôùi theâm 1 nhaùnh môùi: I0, neân rô le taùc ñoäng.

58

Khi ngaén maïch ôû N2 (hình 24), caùc doøng ñieän II … IIV coù theå thay ñoåi trò soá nhöng vaãn coù I=0, rô le khoâng taùc ñoäng.

Vaäy phaïm vi taùc ñoäng cuûa baûo veä laø vuøng ñöôïc giôùi haïn bôûi caùc bieán doøng.

Sô ñoà nhö hình veõ 25 goïi laø sô ñoà so leäch. Tuøy tröôøng hôïp:

59

AÙp duïng baûo veä ñöôøng daây, maùy phaùt, maùy bieán aùp thì chæ coù 2 nhaùnh (hình a,b).

AÙp duïng baûo veä maùy bieán aùp 3 daây quaán thì coù 3 nhaùnh.

AÙp duïng baûo veä thanh goùp thì coù nhieàu nhaùnh (hình c).

87 87

87

Hình a

Hình b

Hình c

Hình 25: AÙp duïng.

60

4.9 Phoái hôïp caùc baûo veä

Moãi loaïi baûo veä ñeàu coù caùc ñaëc tính rieâng, ta thöôøng phoái hôïp caùc baûo veä chung vôùi nhau ñeå phaùt huy öu ñieåm rieâng cuûa chuùng.

Phoái hôïp [50] vaø [51]. Khi phoái hôïp [50] vaø [51], ñaëc tính thôøi gian taùc ñoäng seõ öu vieät hôn.

61

Phoái hôïp [51] vaø [27]. Khi phoái hôïp [51] vaø [27] ñoä nhaäy seõ ñöôïc naâng cao.

Phoái hôïp [51] vaø [32] = [67]. Trong löôùi coù nguoàn cung caáp töø 2 phía, thöôøng phoái hôïp [51] vaø [32] = [67].

Phoái hôïp [51] vaø [21]. Trong löôùi coù nhieàu nguoàn cung caáp phöùc taïp, thöôøng phoái hôïp [51] vaø [21].

Phoái hôïp [67] vaø [27]. Khi phoái hôïp [67] vaø [27] ñoä nhaäy seõ ñöôïc naâng cao.

62