Bài giảng bảo vệ rơle và tự động hóa bảo vệ khoảng cách

Company
LOGO
BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
GV : ĐẶNG TUẤN KHANH
Đại học quốc gia Tp.HCM
Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM
1Bảo vệ rơ le và tự động hóa
8.1 Nguyên tắc hoạt động và vùng bảo vệ
8.2 Đặc tuyến khởi động
8.3 Cách chọn UR và IR đưa vào rơle để phản ánh ngắn
mạch giữa các pha
8.4 Cách chọn UR và IR đưa vào rơle để phản ánh ngắn
mạch chạm đất
8.5 Bảo vệ khoảng cách 3 cấp
8.6 Các ảnh hưởng làm sai lệch
8.7 Đánh giá bảo vệ khoảng cách
Chương 8: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
2Bảo vệ rơ le và tự động hóa
Bảo vệ khoảng cách cần các tín hiệu là dòng điện, điện áp và góc
lệch φ giữa chúng.
BVKC xác định tổng trở từ chỗ đặt BV đến điểm NM từ các tín
hiệu trên, tác động khi:
Khi bình thường, điện áp rơle gần điện áp định mức và dòng qua
rơle là dòng tải cho nên tổng trở rơle đo có giá trị lớn và rơle không
tác động.
Khi NM điện áp giảm còn dòng tăng cao cho nên tổng trở
rơle đo được nhỏ nên rơle tác động.
8.1. Nguyên tắc hoạt động
3Bảo vệ rơ le và tự động hóa
R kd
Z Z

≤
Từ phương trình ta thấy miền tác động là hình tròn tâm O bán
kính Zkd . Đặc tính tác động vô hướng
Rơle tổng trở có hướng dùng phổ biến là loại thêm cuộn dây
cường độ phụ quấn lên trên lõi thép. Từ thông phụ ngược chiều với
từ thông do cuộn áp sinh ra khi dòng điện đi theo hướng dương –
hướng tác động. Khi đó nó khữ bớt Momen do điện áp sinh ra và cho
phép tiếp điểm đóng lại. Khi dòng điện ngược lại thì từ thông phụ
cùng chiều từ thông điện áp nên khóa lại.
Tùy theo tương quan giữa từ thông phụ và từ thông điện áp
mà tâm hình tròn di chuyễn khỏi góc tọa độ. Loại phổ biến là có
cung tròn đi qua góc tọa độ đặc tính MHO. Góc nhạy nhất
khoảng 600 đến 850
8.2. Đặc tuyến khởi động
4Bảo vệ rơ le và tự động hóa
R kd
Z Z
≤
Hình tròn:
Mho:
Elip:
Lệch tâm:
Điện kháng:
Đa giác:
8.2. Đặc tuyến khởi động
Thực tế thường dùng, dùng kỹ thuật vi xử lý
5Bảo vệ rơ le và tự động hóa
kd
R
j

kd
Z z e
ϕ
=
kd
cos( )
kdm CR R
Z z
ϕ ϕ
= −
CR1 CR2 CR1 CR2
R
0
2 2
Z Z Z Z
Z
+ −
− − =
R b R d
2 2
cRm
Z Z Z Z a z
− − − = =
kd
sin
kd Ckd Ckd
Z jx jz jx const
ϕ
= = = =
RƠLE IR UR

A IA-IB UAB
B IB-IC UBC
C IC-IA UCA
8.3. Chọn UR và IR
CT VT
6Bảo vệ rơ le và tự động hóa
Phân tích sự cố NM ba pha:
8.3. Chọn UR và IR
Khi N(3) tất cả 3 rơle đều tác động đúng
7Bảo vệ rơ le và tự động hóa
(3)
3
R NM
I I
=
(3)
3 3. .
R P NM
U U I Z
= =
R
R
R
U
Z Z
I
= =
Phân tích sự cố NM hai pha B-C:
8.3. Chọn UR và IR
Rơle B tác động đúng

Rơ le B:
8Bảo vệ rơ le và tự động hóa
(2)
2
RB B C NM
I I I I
= − =
(2)
2. .
RB BC NM
U U I Z
= =
RB
RB
RB
U
Z Z
I
= =
Phân tích sự cố NM hai pha B-C:
8.3. Chọn UR và IR
Rơle A, C không tác động
Rơ le A, C:
Tương tự khi có sự cố NM hai pha chạm
đất.
9Bảo vệ rơ le và tự động hóa
(2)
RA A B NM
I I I I
= − =

RA BC
RC BC
U U
U U
>
>
R
RA
R
R
RB
R
U
Z Z
I
U
Z Z
I
= >
= >
(2)
RC C A NM
I I I I
= − =
RƠLE IR0 UR0
A IA + 3kCI0 UA
B IB + 3kCI0 UB
C IC + 3kCI0 UC
Hệ số bù áp dụng cho đường dây truyền tải đơn
8.4. Chọn UR và IR

CT
VT
10Bảo vệ rơ le và tự động hóa
0 1
C
1
3
L L
L
Z Z
K
Z
−
=
Vùng bảo vệ:
Vùng I: 80 – 90% đường dây được bảo vệ
Vùng II: Hoàn toàn đường dây được bảo vệ và 50% đường dây
kề sau có tổng trở nhỏ nhất
Vùng IIIF: 120% (đường dây được bảo vệ + đường dây kề sau
có tổng trở lớn nhất)
Vùng IIIR: 20% đầu đường dây
8.5. Bảo vệ khoảng cách 3 cấp
11Bảo vệ rơ le và tự động hóa
Bảo vệ cấp I
Bảo vệ cấp II
Bảo vệ cấp III
8.5. Bảo vệ khoảng cách 3 cấp
12Bảo vệ rơ le và tự động hóa
Tổng trở khởi động:
Thời gian tác động: gần bằng không

Vùng bảo vệ: khoảng (80% - 90%) Z
Cấp I
13Bảo vệ rơ le và tự động hóa
I
kd at
Z k Z
=
Tổng trở khởi động:
Độ nhạy:
Cấp II
Độ nhạy không thỏa phải chọn phối hợp với cấp II kề sau nó
14Bảo vệ rơ le và tự động hóa
'
1 2
( )
II I
at
kd at
pd
k
Z k Z Z
k
= +
1
1.2
II
kd
nh
Z
k

Z
= ≥
'
1 2
( )
II II
at
kd at
pd
k
Z k Z Z
k
= +
Thời gian tác động:
Cấp II
Vùng bảo vệ:
15Bảo vệ rơ le và tự động hóa
1 1
II I
t t t
= +∆
1 2
II II
t t t
= +∆
Tổng trở khởi động
Thời gian tác động:
Cấp III
16Bảo vệ rơ le và tự động hóa
min

III
lamviec
kd
at tv mm
Z
Z
k k k
=
min
min min
max
; (0.9 0.95).
3.
lamviec dm
lv
U
Z U U
I
= = −
1 2
III III
t t t
= +∆
Độ nhạy:
Vùng bảo vệ:
Cấp III
17Bảo vệ rơ le và tự động hóa
1
1.5
III

kd
nh
Z
k
Z
= ≥
Điện áp vào rơle:
Qui về phía thứ cấp
Dòng điện vào rơle:
Tổng trở rơle đo:
18Bảo vệ rơ le và tự động hóa
.
sdBU
R
BU
k U
U
n
=
.
sdBI
R
BI
k I
I
n
=
BI sdBU
kdR kd
BU sdBI

n k
Z Z
n k
=
Tương tự như chống chạm pha nhưng có thêm hệ số bù kc
Cài đặt BV khoảng cách chống chạm đất
19Bảo vệ rơ le và tự động hóa
8.6.1 Ảnh hưởng của góc pha đường dây gay vượt tầm
8.6.2 Ảnh hưởng của điện trở quá độ tải điểm NM gay dưới tầm
8.6.3 Ảnh hưởng của phân dòng gay quá tầm hoặc dưới tầm
8.6.4 Ảnh hưởng của điện áp đặt vào rơle
8.6.5 Sai số đo lường
8.6.6 Ảnh hưởng của cách nối dây MBA động lực đặt giữa chỗ
đặt bảo vệ và chỗ NM
8.6.7 Ảnh hưởng của dao động điện
8.6.8 Ảnh hưởng tụ bù dọc
8.6. Các yếu tố ảnh hưởng sai lệch
20Bảo vệ rơ le và tự động hóa
Góc chỉnh định của rơle thường lấy bằng góc pha đường dây. Do
nhiều nguyên nhân (nhiệt độ, chọn nấc rơle, tính toán) nên 2 góc này
sẽ không bằng nhau. Khi đó:
Như vậy ZtacdongR < ZkhoidongR có nghĩa là vùng tác động bị
kéo dài ra so với trị số đặt và bảo vệ tác động vượt quá vùng chỉnh
định, ta gọi đó là quá tầm.
Mức độ quá tầm tính theo phần trăm:
Ảnh hưởng góc pha đZ
21Bảo vệ rơ le và tự động hóa
cos( )
tacdongR kdR kdR duongday
ϕ ϕ ϕ ϕ

= −
1
% 100%( 1)
cos( )
quatam
kdR duongday
k
ϕ ϕ
== −
−
Khi NM ba pha thông qua điện trở quá độ Rqd nên tổng trở đặt
vào rơle tăng thêm một lượng Ra: ZR = ZL + Ra
Khi NM hai pha thông qua điện trở quá độ Rqd nên tổng trở đặt
vào rơle tăng thêm một lượng 0.5Ra:
Như vậy, vùng tác động bị thu hẹp hay gọi là dưới tầm
ZtacdongR > ZkhoidongR
Ảnh hưởng R quá độ
22Bảo vệ rơ le và tự động hóa
. .
.
. .
2
1
2
2
NM NM
L a
R
R L a
NM

R
I Z I R
U
Z Z R
I I
+
= = = +
Khi NM hai pha thông qua điện trở quá độ Rqd với mạng 2
nguồn
Như vậy, vùng tác động bị thu hẹp hay gọi là dưới tầm
ZtacdongR > ZkhoidongR
Ảnh hưởng R quá độ
~
~
23Bảo vệ rơ le và tự động hóa
R L a
Z Z kR
= +
a
R
k
I
G
I
k
G
I
k
I
=

Mức độ quá tầm tính theo phần trăm:

Ảnh hưởng R quá độ
Tổng quát:

24Bảo vệ rơ le và tự động hóa
( )
% 100%( 1)
100%( )
kd a
duoitam
kd
a
kd
Z kR
k
Z
kR
Z
+
= −
=
R L a
Z Z kR
= +
Khi mạng điện có nhiều nguồn và nhiều nhánh thì khi một đường
dây nhánh rẻ có nguồn, dòng điện NM trên toàn mạng không giống
nhau. Nó sẽ gay ra quá tầm và dưới tầm.
Ví dụ:
Mức độ quá tầm tính theo phần trăm:

Ảnh hưởng sự phân dòng
25Bảo vệ rơ le và tự động hóa
( )
% 100%( 1) 100%( )
kd pd Lkesau pd Lsau
duoitam
kd kd
Z k Z k R
k
Z Z
+
= − =
% 100%( )
pd Lkesau
quatam
kd
k Z
k
Z
=