Bài giảng chuyên đề bảo vệ đường dây điện

BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY
ĐIỆN
I. TỔNG QUÁT:
Có thể BV đường dây theo nguyên tắc dòng điện, khoảng cách, so lệch.
BV theo nguyên tắc dòng điện: đơn giản, kinh tế, dễ bảo trì và thay thế.
Thường dùng để BV chống NM nhiều pha, 1 pha chạm đất, mạng phân
phối, hệ thống công nghiệp và một số đường dây truyền tải công suất nhỏ.
BV khoảng cách dùng làm BV chính chống NM nhiều pha và BV dự trữ
cho đường dây truyền tải. Nó có ưu điểm hơn BV dòng điện do không ảnh
hưởng nhiễu khi thay đổi I
NM
, nguồn phát hay cấu trúc lưới.
BV so lệch đường dây (pilot) có nguyên lý làm việc tốt nhất. Được dùng khi
có yêu cầu cắt nhanh đối với mọi dạng NM ở bất kỳ vị trí sự cố nào
II. CÁC HỆ THỐNG BV ĐƯỜNG DÂY DÀI, U
CAO
, P
LỚN
Rơle
MC1
MC3
MC2
MC4
Rơle
Thiết bị thông tin Thiết bị thông tin
Kênh thông tin
Sơ đồ cấu trúc hệ thống bảo vệ pilot
Đối với các HT siêu cao áp, nơi mà đường dây có chứa các MBA công suất
lớn. Nếu dùng các bảo vệ đơn giản hoặc tác động có thời gian có thể gây mất
ổn định HT.
HT pilot là HT sử dụng một đường thông tin để gửi tín hiệu từ rơle ở đầu

đường dây này tới đầu kia. Cả hai rơle làm việc trên cơ sở quan sát từ hai
đầu phần tử cần BV.
HT pilot khắc phục được một số nhược điểm của BVKC như:
•
BV không tức thời trong các đường dây nhiều đầu.
•
Hỗ cảm thứ tự không trong các đường dây song song.
•
Sự không đồng nhất theo các tụ nối tiếp.
II. CÁC HỆ THỐNG BV ĐƯỜNG DÂY DÀI, U
CAO
, P
LỚN
1. Khái niệm chung về BV pilot.
hãm hãm
Làm
việc
Làm
việc
Dây dẫn pilot
1.1. Hệ thống pilot dây dẫn.
Dùng cho:
Đường dây ngắn mới
đảm bảo kinh phí.
Nếu đường dây dài,
điện trở của dây pilot
làm sai số tín hiệu BV
hãm
hãm
Làm việc

Làm việc
Sơ đồ so lệch dòng tuần hoàn
Sơ đồ cân bằng áp.
Loại 1: bình thường
có dòng chạy trên dây
pilot
Loại 2: bình thường
không có dòng chạy
trên dây pilot
Dây dẫn pilot
1.2. Hệ thống pilot sóng mang tần số cao trên đường dây tải điện. (h8.5/151)
Loại này, tín hiệu từ một rơle đến rơle khác được truyền qua đường dây
truyền tải năng lượng bằng tần số sóng mang. Việc liên kết thông qua bộ điều
hướng đường dây và biên điện áp tụ điện liên kết (CVT). Nhờ phối hợp trở
kháng bởi các bộ lọc mà tín hiệu pilot chỉ di chuyển trên đường dây truyền tải
điện.
1.3. Hệ thống pilot vi sóng. (h8.6/152)
Tín hiệu BV được truyền đi nhờ dùng thông tin vi sóng giữa các đầu đường
dây.
Sóng âm qua thiết bị điều biên và giải điều biên rồi truyền tới đầu khác bằng vi
sóng.
Hệ thống vi sóng lợi dụng các trạm trung gian có sẵn ở vị trí cao để tăng
khoảng cách và giảm tổng chi phí.
1. Khái niệm chung về BV pilot.
1.4. Hệ thống pilot sợi quang. (h8.6/152)
Thay vì truyền tín hiệu bằng sóng mang vi ba thì sử dụng cáp quang. Nguyên
lý và sơ đồ giống như hệ thống pilot vi sóng.
Ba hệ thống pilot có dòng sóng mang trên đường dây truyền tải, vi sóng, sợi
quang có cùng chung đặc điểm cung cấp đường dẫn thông tin giữa các rơle đặt
tại hai đầu dây truyền tải.

2. Phân loại BV pilot.
Gồm hai loại cơ bản:
Sơ đồ BV toàn phần và sơ đồ
bảo vệ không toàn phần
1. Khái niệm chung về BV pilot.
Các sơ đồ
BV pilot
Các sơ đồ
toàn phần
Các sơ đồ không
toàn phần
So sánh
pha
So sánh
hướng
BV so lệch
pilot
BV khoảng
cách
3. Các sơ đồ pilot không toàn phần.
Sơ đồ truyền cắt: rơle tại mỗi đầu sẽ phát hiện sự cố trong vùng BV của mình.
Khi có sự cố sẽ gửi tín hiệu tác động đến đầu đối diện. (khi có sự cố mới gửi
tín hiệu)
Sơ đồ truyền khoá: rơle tại mỗi đầu luôn gửi tín hiệu ngăn chăn rơle đầu đối
diện tác động. Khi phát hiện sự cố thì tín hiệu này gián đoạn và rơle đầu đối
diện sẽ tác động (luôn gửi và nhận tín hiệu cho đến khi có sự cố)
Rơle
MC1
MC3
MC2

MC4
Rơle
Thiết bị thông tin Thiết bị thông tin
Kênh thông tin
3. Các sơ đồ pilot không toàn phần.
3.1 Sơ đồ so sánh hướng.
Dùng rơle định hướng I
0
hoặc I
2
để phát hiện hướng NM từ điểm
đặt BV. Dòng NM trong trường hợp này sẽ chảy từ các đầu của
đường dây về vị trí sự cố. Ngay cả các đường dây song song,
đường dây có hỗ cảm có thể được BV bằng kỹ thuật so sánh
hướng.
Đại lượng phân cực thứ tự không có thể là áp hoặc dòng.
3.2 Sơ đồ pilot dùng rơle khoảng cách.
X
R
R
Z
1
Z
2
Z
3
BV khoảng cách đặc tính MHO vốn là
BV có hướng. Kết hợp với việc truyền
tín hiệu cho phép cắt nhanh cả đường
dây.

Chỉ cần truyền tín hiệu pilot ở vùng 2
và 3 vì vùng 1 sự cố bị cắt tức thời.
Vùng 2 trì trễ thời gian khoảng 0,3
đến 0,4s. Vùng 3 tác động chậm hơn.
3.3 Sơ đồ truyền cắt.
Hệ thống định hướng gửi một tín hiệu cắt từ một HT rơle tới đầu cách xa và
cắt tức thời.
Hệ thống cho phép giám sát tín hiệu liên động truyền xa để xác định sự cố
xảy ra được phát hiện là trong vùng II hay vùng III
Z
Z
Zone 1
Zone1X
Zone1Y
Zone 2
Zone 3
Zone 1
Zone1X
Zone1Y
Zone 2
Zone 3
Zone 1
A
B
1
TZ2
TZ3
1
TZ1X
TZ1Y

RELAY A
TRIP A
Z1,(Z1X),(Z1Y)
Z2
Z3
Z1
Z1
Z1X
Z1Y
1
TZ2
TZ3
OR
TZ1X
TZ1Y
RELAY B
TRIP B
Z1,(Z1X),(Z1Y)
Z2
Z3
Z1
Z1
Z1X
Z1Y
OR
Z1
Z1,(Z1X),(Z1Y) Z1,(Z1X),(Z1Y)
TRIP A
TRIP B
Z1X

OR
TZ1X
Z1,(Z1X),(Z1Y)
OR
Z
Z
Zone 1
Zone1X
Zone1Y
Zone 2
Zone 3
Zone 1
Zone1X
Zone1Y
Zone 2
Zone 3
Zone 1
A
B
Z1 EXT,Z1X
1
1
TZ2
TZ3
1
TZ1X
TZ1Y
RELAY A
TRIP A
Z1,(Z1X),(Z1Y)

Z2
Z3
Z1
Z1 Z1Y
OR
Z1
Z1,(Z1X),(Z1Y)
TRIP A
Z1 EXT,Z1X
OR
TZ1X
OR
1
TZ2
TZ3
OR
TZ1X
TZ1Y
RELAY B
TRIP B
Z1,(Z1X),(Z1Y)
Z2
Z3
Z1
Z1
Z1 EXT,Z1X
Z1,(Z1X),(Z1Y)
TRIP B
1
Z1Y

OR
RESET Z1 EXT
RESET Z1 EXTRESET Z1 EXTRESET Z1 EXT
Z1 EXT,Z1X
Z1
Z1 Z1 EXT,Z1X
Z1,(Z1X),(Z1Y)
TRIP B
OR
Z1,(Z1X),(Z1Y)
Z1Y
TZ2
TZ3
OR
TZ1X
TZ1Y
RELAY A
Z2
Z3
Z1
Z1
Z1X
&
CRX
CTX
OR
Z1
SIGNALING
CHANNEL
1

TZ2
TZ3
OR
TZ1X
TZ1Y
RELAY B
TRIP B
Z1,(Z1X),(Z1Y)
Z2
Z3
Z1
Z1
Z1X
AND
CRX
CTX
1
Z1
Z1Y
CRX
OR
TRIP B
CTX
OR
CRX
AND
Z1,(Z1X),(Z1Y)
1
TRIP A
OR

TRIP A
KÊNH TÍN
HIỆU
Z1,(Z1X),(Z1Y)
Z1Y
1
TZ2
TZ3
OR
TZ1X
TZ1Y
RELAY A
TRIP A
Z2
Z3
Z1
Z1
Z1X
&
CRX
CTX
1
CB
OPEN
AND
Z1,(Z1X),(Z1Y)
Z1Y
OR
TZ2
TZ3

OR
TZ1X
TZ1Y
RELAY B
TRIP B
Z2
Z3
Z1
Z1
Z1X
AND
CRX
CTX
1
CB
OPEN
&
OR
AND
CRX
CTX
CRX
CTX
OR
&
OR
Z
Z
Zone 1
Zone1X

Zone1Y
Zone 2
Zone 3
Zone 1
Zone1X
Zone1Y
Zone 2
Zone 3
A
B
KÊNH TÍN
HIỆU
Z1Y
Z1,(Z1X),(Z1Y)
OR
TZ2
TZ3
OR
TZ1X
TZ1Y
RELAY A
TRIP A
Z2
Z3
Z1
Z1
Z1X
AND
CRX
CTX

1
CB
OPEN
AND
AND
Z3
Z1,(Z1X),(Z1Y)
OR
TZ2
TZ3
OR
TZ1X
TZ1Y
RELAY B
TRIP B
Z2
Z3
Z1
Z1
Z1X
AND
CRX
CTX
1
CB
OPEN
AND
AND
Z3
Sơ đồ truyền cắt dưới tầm định hướng

Sơ đồ truyền cắt dưới tầm cho phép
Sơ đồ truyền cắt quá tầm cho phép
Sơ đồ truyền cắt quá tầm cấp I
Sơ đồ bảo vệ pilot truyền khoá
4. Các sơ đồ pilot bảo vệ toàn phần.
Các sơ đồ BV toàn phần đo dòng vào phần tử BV tại các đầu của nó và quyết
định tác động dựa trên sưn so sánh của các dòng đó.
4.1 Các sơ đồ so sánh pha.
Có các loại sơ đồ so sánh pha thông dụng sau:
-
So sánh pha đơn.
-
So sánh pha kép.
-
So sánh pha riêng biệt
a. Sơ đồ khóa so sánh pha đơn.
AND
4
0
bộ thu bộ thu
AND
4
0
Nhận dạng sự cố
Báo hiệu
Tín hiệu
tại chỗ
N1
N2
Cắt A

Kênh truyền
f
1
f
1
f
2
f
2
bộ phát
bộ phát
Báo hiệu
Tín hiệu
nhập tại chỗ
Tín hiệu ra
bộ thu
Tín hiệu ra
bộ thu
Cắt B
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1

0
1
0
1
0
1
0
1
0
Tín hiệu tại chỗ vào AND
Tín hiệu ra bộ thu
Tín hiệu bộ thu vào AND
Tín hiệu xuất AND
Tín hiệu xuất cắt
Sóng dương
tại chỗ
AND1
AND2
OR
AND3
4
0
bộ thu bộ thu
AND1
AND2
OR
AND3
4
0
Nhận dạng sự cố

Báo
hiện
Báo
hiện
Sóng âm tại chỗ
Sóng dương tại
chỗ
Sóng âm tại
chỗ
điểm
khoảng
điểm
khoảng
N1
N2
Trip
Kênh truyền
f
1
f
1
f
2
f
2
Trip
bộ phát
bộ phát
a. Sơ đồ khóa so sánh pha kép.