Bài giảng bảo vệ rơle và tự động hóa bảo vệ so lệch

Company
LOGO
BẢO VỆ SO LỆCH
GV : ĐẶNG TUẤN KHANH
Đại học quốc gia Tp.HCM
Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM
1
9.1 bảo vệ so lệch dọc
9.1 bảo vệ so lệch dọc
9.2 Dòng không cân bằng
9.2 Dòng không cân bằng
9.3 Dòng khởi động
9.3 Dòng khởi động
9.4 Nâng cao độ nhạy hay hạn chế dòng không cân bằng
9.4 Nâng cao độ nhạy hay hạn chế dòng không cân bằng
9.5 Bảo vệ so lệch ngang
9.5 Bảo vệ so lệch ngang
Chương 9
2
Nguyên tắc: là loại bảo vệ dùng nguyên tắc so sánh sự khác nhau giữa dòng điện đi vào và dòng điện ra khỏi
đối tượng được bảo vệ. Vùng bảo vệ là khu giới hạn của các BI 2 đầu đối tượng.
Đối tượng bảo vệ
9.1. Bảo vệ so lệch dọc
3
0
Đối tượng
bảo vệ
Load
Source
9.1. Bảo vệ so lệch dọc
4

CT I
CT II
Khi NM ngoài hay làm việc bình thường dòng vào rơle bằng không nên không tác động.
Khi NM trong thì nên dòng vào rơle sẽ khác không nên sẽ tác động.
Đối tượng
bảo vệ
Load
Source
9.1. Bảo vệ so lệch dọc
5
9.2. Dòng điện không cân bằng
Theo lý thuyết thì dòng vào rơle là không nhưng thực tế nó sẽ bằng dòng không cân bằng.
Dòng không cân bằng do:
Do dòng từ hóa
Do dây nối không đều
Do cấu tạo và sai số biến dòng
Do thành phần phi chu kỳ của dòng NM
6
Dòng khởi động bảo vệ so lệch phải lớn hơn dòng không cân bằng tính
toán cực đại khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ.
Dòng khởi động bảo vệ so lệch phải lớn hơn dòng không cân bằng tính
toán cực đại khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ.
Dòng khởi
động
Dòng khởi
động
9.3. Dòng khởi động
7
kd maxkcbtt
I I≥

kd maxat kcbtt
I k I=
k
at
: hệ số an toàn lấy bằng 1.2 đến 1.5
f
imax
: sai số cực đại của BI lấy 0.1 = 10%
k
dongnhatBI
: hệ số đồng nhất BI, nếu các BI cùng loại thì lấy bằng 0.5, nếu không cùng loại thì lấy bằng 1.0
I
nmmax
: là dòng ngắn mạch qua rơle khi ngắn mạch cuối vùng bảo vệ
k
kck
: hệ số ảnh hưởng của thành phần phi chu kỳ của dòng NM, lấy bằng 1.5 đến 2 khi không có biến dòng bão hòa, lấy bằng
1.1 đến 1.2 khi có biến dòng bão hòa.
Với:
Biến dòng bão hòa là loại có lõi thép có đặc tính từ hóa rất nhanh bão hòa. Được
đặt trước rơle dòng điện. Nó có tác dụng dập tắt thành phần phi chu kỳ của dòng ngắn
mạch cũng như dòng từ hóa.
Dòng không cân bằng cực đại
8
max max dongnhatBI maxkcbtt i kck nm
I f k k I=
Tính độ nhạy
Tính độ nhạy
I
nmmin

:dòng ngắn mạch qua rơle khi ngắn mạch tại cuối vùng bảo vệ.
Độ nhạy
9
min
2
nm
nh
kd
I
k
I
= >
9.4.1 Dùng biến dòng điện bão hòa
9.4.2 Dùng rơle có cuộn hãm
9.4.3 Bảo vệ thứ tự không có hãm
9.4. Nâng cao độ nhạy
10
Biến dòng bão hòa là loại có độ bão hòa rất nhanh. Như ta đã biết thì dòng ngắn mạch có thành phần phi chu
kỳ (DC) và thành phần chu kỳ (AC). Thành phần phi chu kỳ lệch hẳn về một phía trục thời gian và rơi vào vùng bão
hòa của đường cong từ hóa nên gay ra một độ từ cảm bé hay nói cách khác suất điện động thứ cấp của thành phần phi
chu kỳ này nhỏ.
Trong khi đó thành phần chu kỳ nằm trong vùng tuyến tính của đường cong từ hóa nên có độ từ cảm lớn và gay
nên suất điện động lớn. Nghĩa là chuyển tốt sang phía thứ cấp
Biến dòng bão hòa là bộ phận lọc thành phần phi chu kỳ của dòng ngắn mạch.
Dùng BI bão hòa
11
Khi NM bên ngoài
Khi NM bên ngoài
Khi NM bên trong
Khi NM bên trong

Sơ đồ
Đối tượng bảo vệ
Có cuộn hãm
12
I II
SL lv DIFF
I I I I I
• •
= = + =
.
I II
h h RES
I K I I I
• •
 
= + =
 ÷
 
Momen do cuộn hãm:
Momen do cuộn làm việc:
Khi làm việc bình thường hay ngắn mạch ngoài thì dòng điện hãm lớn hơn dòng làm việc nên bảo vệ không
tác động.
Còn khi có ngắn mạch bên trong thì dòng làm việc lớn hơn dòng hãm nên bảo vệ tác động
Có cuộn hãm
13
2 2 2 2
1 1 2 1
( )
h h h h
M k w I I k w I= + =

2 2 2 2
2 1 2 2
( )
lv lv lv lv
M k w I I k w I= − =
Điều kiện tác động:
Ngưỡng tác động:
Tổng quát thì ta có dòng khởi động bảo vệ có cuộn hãm:
k
h
: là hệ số hãm
I
0
: là dòng điện khởi động nhỏ nhất khi I
h
= 0
Có cuộn hãm
14
lv h C
M M M≥ +
h lv
M M=
2 2 2 2
1 2h h lv lv
k w I k w I⇔ =
1
2
h
kd lv h
lv

w
k
I I I
k w
⇔ = =
lv h h
I k I⇔ =
0lv h h
I I k I= +
Dòng khởi động tự thay đổi theo dòng hãm. Trong thực tế thì do sự bão hòa của lõi thép nên đặc tuyến khởi động
có dạng phi tuyến.
Khi có tác động hãm thì độ nhạy tăng. Vì nó thay đổi theo dòng hãm.

Có cuộn hãm
15
Sai số dòng từ
hóa BI
Bão hòa BI
Cách đấu BI, tỷ số BI,
đầu phân áp …
Có cuộn hãm
16
I
KCB
= (K
đn
.K
KCK
.f
i

+ ∆U).I
dđB
= (0.5x1.1x0.1+0.1602)
.I
dđB = 0.2152
I
dđB
I
DIFF >
= K
at
.I
KCB
=0.28I
dđB

a
I
DIFF
/I
dđB
I
RES
/I
dđB

MBA:
t
DIFF>
=0.02

s
Có cuộn hãm
17
Độ dốc của đoạn đặc tính b đảm bảo cho
rơle làm việc tin cậy trong trường hợp
không cân bằng xảy ra do sai số của BI
và sự thay đổi đầu phân áp của máy biến
áp khi dòng ngắn mạch không lớn.
b
Theo nhà sản xuất, chọn α
1
=14°, vậy K
Hb
= tgα
1
= 0,25 (K
Hb
là hệ số hãm đoạn b), SLOPE 1 =
0,25
1
α
Có cuộn hãm
18
C
Độ dốc này được xác định theo độ lớn của góc α
2
, nhà sản xuất đã đặt sẵn trong rơle điểm cơ sở là
2,5 và α
2
=26,56°, SLOPE 2= 0,5

K
h1
=0.25
I
htt
I
SLtt
I
SL
K
h1
=0.5
2
α
Có cuộn hãm
19
d
I
DIFF >>
=

1
%
N
U
Đối với MBA hay MF có trung tính nối đất trực tiếp, bảo vệ chạm đất một điểm trong cuộn dây có thể dùng BVSL thứ
tự không có hãm.
BVSL TTK
Có cuộn hãm TTK
20

N
I
0
3I
N
lv
I I
•
=
0 0
3 3
N N
h
I k I I I I
• • • •
 
= − − +
 ÷
 
Đặc tuyến làm việc phụ thuộc vào góc lệch pha giữa 3I
0
và I
N
Vùng tác động
Vùng không tác động
Có cuộn hãm TTK
21
/
NM kd
I I

( )
0
3 ,
NM
I I
φ
Nguyên tắc
Vùng chết
Dòng không cân bằng
Dòng khởi động
9.5. Bảo vệ so lệch ngang
22
Nguyên tắc
23
Khi ngắn mạch gần thanh cái đầu hay thanh
cái cuối đường dây thì dòng điện đi qua hai
nhánh gần bằng nhau nên dòng vào rơle sẽ
nhỏ nên bảo vệ không phát hiện. Ta gọi là
vùng chết.
Vùng chết
24
max ( )
kdBVA
AB
NM B quaBVA
I
m l
I
=
m

A
B
Dòng không cân bằng của
bảo vệ so lệch gồm hai phần:
Dòng không cân bằng của
bảo vệ so lệch gồm hai phần:
+ Do biến dòng điện gay ra
+ Do biến dòng điện gay ra
+ Do sai lệch đường dây gay
ra
+ Do sai lệch đường dây gay
ra
Dòng không cân bằng
25
,maxkcb kcbBI kcbSLDD
I I I= +
max dongnhatBI max
. . .
kcbBI i kck nm
I f k k I=
max
. .
kcbSLDD kck nmngoai
I Z k I= ∆
1 2
1 2
( )
2
L L
L L

Z Z
Z
Z Z
−
∆ =
+