BẢO VỆ CÁC ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

BẢO VỆ RƠ LE
VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
TS . VU Thi Anh Tho
Khoa Kỹ Thuật Điện
Đại học Điện lực


Phần I

Bảo vệ rơ le
trong hệ thống điện

TS. Vũ Thị Anh Thơ


Chương III
BẢO VỆ CÁC
ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN

TS. Vũ Thị Anh Thơ


III. Bảo vệ các đường dây tải điện

III.1GIỚI THIỆU CHUNG
 Vai trò c ủa đ ư ờ ng d ây tải đ iệ n – Các s ự c ố
 Phân lo ại đ ư ờ ng d ây tải đ iệ n
 Phư ơ ng thứ c b ảo v ệ c ho c ác đ ư ờ ng d ây tải đ iệ n

TS. Vũ Thị Anh Thơ

III.1 Giới thiệu chung



Nhiệm vụ của đường dây tải điện?



Các sự cố đối với đường dây tải điện

 Ngắn mạch, chạm đất, đứt dây
 Quá điện áp
 Quá tải

TS. Vũ Thị Anh Thơ


III.1 Giới thiệu chung



Phân loại đường dây tải điện

 Theo chủng loại đường dây: Đường dây không, cáp ngầm,
đường dây dài, ngắn,…
 Theo cấp điện áp:
Đường dây hạ áp
U<1kV

Đường dây trung áp 1kV≤ U ≤ 35kV
Đường dây cao áp

66kV≤ U ≤ 220kV

Đường dây siêu cao áp

330kV≤ U ≤ 1000kV

Đường dây cực siêu cao áp U > 1000kV

TS. Vũ Thị Anh Thơ


III.1 Giới thiệu chung




Bảo vệ cho đường dây hạ áp: Cầu chì, áp tô mát
Bảo vệ cho đường dây trung áp

 Quá dòng điện cắt nhanh hoặc có thời gian
 Quá dòng điện có hướng
 So lệch dùng cáp thứ cấp chuyên dùng
 Khoảng cách


Bảo vệ cho đường dây cao áp và siêu cao áp

 So lệch dòng điện
 Khoảng cách
 So sánh tín hiệu
 So sánh pha
 So sánh hướng (công suất hoặc dòng điện)

TS. Vũ Thị Anh Thơ


III. Bảo vệ các đường dây tải điện

III.2 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN






Bảo
Bảo
Bảo
Bảo
Bảo

vệ
vệ
vệ
vệ
vệ

q uá
q uá
q uá
q uá
q uá

d ò ng
d ò ng
d ò ng
d ò ng
d ò ng

c ắt nhanh v ô hư ớ ng
c ắt nhanh c ó hư ớ ng
c ó thờ i g ian v ô hư ớ ng
c ó thờ i g ian c ó hư ớ ng
thứ tự khô ng

TS. Vũ Thị Anh Thơ


III.2.1 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh vô hướng
I kd = K at I Nng max

K at =1.2 ÷1.3
D2

D1

HTĐ

A

IN

I>>

B

I>>

INmax
INmin
Ikd
LCNmi
n
LCNma
x

-

INng ma
x
VÙNG
CHẾT

L

Không bảo vệ được toàn bộ đường dây
Vùng bảo vệ phụ thuộc vào chế độ vận hành của hệ thống và dạng NM
Cho bảo vệ làm việc với độ trễ 50 – 80ms để tránh tác động do quá điện áp

TS. Vũ Thị Anh Thơ


0

III.2.1 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh vô hướng
Đường dây 2 nguồn cung cấp
A

~

I>>

I>>
BI MC

MC BI

INmax
A

INngma
xB

IkđA=kat.INng ma
xA

Ik
đ

B

~

INmax
B
INngma
xA

LCNA

Vùng c hế t

LCNB

I kd = K at .max { I Nng max A ; I Nng max B }
 Luôn có một vùng không được bảo vệ (vùng chết) trênTS.
đường
dây
Vũ Thị Anh
Thơ


1

III.2.2 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh có hướng
Đường dây 2 nguồn cung cấp, đặt thêm bộ phận định hướng công suất
A

~

I>>

I>>
BI MC

MC BI

INmax
A

B

~

INmax
B

IkđA

IkđB

INngma
xB

INngma
xA

LCNA

LCNB

I kdA = K at I Nng max A
 Mở rộng được vùng bảo vệ

I kdB = K at I Nng max B
TS. Vũ Thị Anh Thơ


2

III.2.3 Bảo vệ quá dòng có thời gian vô hướng

Dòng điện khởi động
 Dòng khởi động phía sơ cấp

I kđ =


K at K mm
I lv max
K tv

Dòng khởi động phía thứ cấp

I kđ

K at K mm [ 3]
=
K sđ I lv max

K tv

TS. Vũ Thị Anh Thơ


3

III.2.3 Bảo vệ quá dòng có thời gian vô hướng

Thời gian tác động
.Lựa chọn thời gian tác động tBV2t BV1 = t BV 2 + ∆t
.Bậc phân cấp thời gian thường chọn ∆t=0.3÷0.6sec
2.

Đặc tính độc lập: Thời

 

gian tác động không phụ
thuộc vào giá trị dòng ngắn
mạch

Đặc tính phụ thuộ c

t

Đặc tính phụ thuộc

:

Đặc tính độc lập

Thời gian tác động có dạng
đường cong phi tuyến
Với

Ik
đ

IN
I
TS. Vũ Thị Anh Thơkd
Ir =


4

III.2.3 Bảo vệ quá dòng có thời gian vô hướng
2. Thời gian tác động: bảo vệ gần chỗ sự cố nhất sẽ tác động


 Nguyên tắc bậc thang: Bảo vệ phía trước - gần nguồn hơn sẽ tác động sau bảo vệ phía sau – xa nguồn hơn một khoảng thời gian trễ định trước

I>,t
1

HTĐ

với

I>,t
3

I>,t
2

tpt

N
A

t

tA

B
t1=t2+Δ
t

Δt

C

tB

t2=tC+Δt
tB

Δt

D

tC

tC
t3=tpt+Δt

Δt

tpt

L
Đặc tính thờ i g ian độ c lập

TS. Vũ Thị Anh Thơ


5

III.2.3 Bảo vệ quá dòng có thời gian vô hướng
2. Thời gian tác động: Đặc tính thời gian phụ thuộc
I>,t2

I>,t1

I>,t3

HTĐ

N
A

tA

B

tpt
C

tB

D

tC

t1
N

t
t1
Δt

t2

t3
t2N

Δt

Δt

tpt

L
 Giảm thời gian tác động của bảo vệ ở đầu nguồn
TS. Vũ Thị Anh Thơ


6

Phân biệt chức năng I>> (50) và I> (51)

Bảo vệ quá dòng
Điều kiện khởi động IN≥Ikđ






Quá dò ng c ó thờ i g ian
(I> hay 51)
Dòng khởi động tính theo
dòng làm việc lớn nhất
(Ilvmax)
Khi xảy ra sự cố ở có thể cả
bảovệ tại chỗ và bảo vệ phía
trên cùng khởi động
Đảm bảo tính chọn lọc: phối

hợp phân cấp thời gian (Δt)
Có thể dùng làm bảo vệ
chính






Quá dò ng c ắt nhanh
(I>> hay 50)
Dòng khởi động tính theo
dòng ngắn mạch ngoài lớn
nhất (INng max)
Khi xảy ra sự cố: chỉ bảo vệ
tại phân đoạn sự cố khởi
động
Không cần phối hợp thời gian
(cắt nhanh)
Không bảo vệ được toàn bộ
đối tượng  chỉ là bảo vệ dự
phòng

TS. Vũ Thị Anh Thơ


7

Bảo vệ quá dòng có khóa điện áp thấp( 51&27 hay 51V)

Đường dây dài

Dòng ngắn mạch
cuối đường dây nhỏ
Bảo vệ không
đủ độ nhạy

Mang tải nặng

Dòng khởi động lớn

Sử dụng thêm khóa điện áp thấp, kiểm tra điện áp nhằm
phân biệt giữa quá tải và sự cố
- Quá tải (nặng): Điện áp vẫn nằm trong khoảng làm việc
cho phép
- Sự cố: Điện áp giảm (rất) thấp
TS. Vũ Thị Anh Thơ


8

Bảo vệ quá dòng có khóa điện áp thấp( 51&27 hay 51V)

BI

~

MC

I>

&

t

U<
BU
Dòng điện khởi động

Điện áp khởi động

I kđ =

K at K mm
I lv
K tv

U N min
U lv min
≤ U kđ ≤
nU
nU

Dòng khởi động nhỏ
hơn
Độ nhạy cao hơn

TS. Vũ Thị Anh Thơ

9

III.2.4 Bảo vệ quá dòng có thời gian có hướng

Nguyên lý tác động
Đặt thêm bộ phận định hướng công suất

BI

~

MC

I>
r
W

&

t

BU

Điều kiện khởi động
- I ≥ Ikd
- Chiều của dòng công suất trùng chiều quy ước ( Từ thanh góp
ra đường dây)

TS. Vũ Thị Anh Thơ

0

III.2.4 Bảo vệ quá dòng có thời gian có hướng
Phạm vi ứng dụng
A

~

t1

t2 B t3

BV1

BV2 BV3

N1

~
6

D
1

D
2

D
3

5

C

BV4 BV5

A

4

~

1

~

I’N

D2

D1

B

BV6

D

3
IN

N
1

N
2

t6

t5

3

2

IN N
1
I’N

C

N2

B

A1

t4

N

2
2

4

TS. Vũ Thị Anh Thơ


1

III.2.4 Bảo vệ quá dòng có thời gian có hướng
Thời gian tác động
Theo nguyên tắc bậc thang
- Theo nhóm các bảo vệ có cùng hướng tác động
-

A

~

t1

t2 B t3

t4

C

t6

t5

BV1
BV2 BV3
BV4 BV5
t1=max{t3,tB}+∆t
tB
tC
tA
t
t3=max{t5,tC}+∆t

D

~

BV6

tD
t5=tD+∆t

t
D
t
A

t2=tA+∆t
t4=max{t2,tB}
+∆t

t6=max{t4,tC}+∆t

t

TS. Vũ Thị Anh Thơ

L


2

III.2.4 Bảo vệ quá dòng có thời gian có hướng
Xác đinh vị trí đặt định hướng công suất
So sánh thời gian của 2 BV trên cùng đối tượng

-

Đặt đinh hướng
công suất ở BV có
thời gian tác động
nhỏ hơn

~

B

A t1

t2

BV1

t3

BV2 BV3
N1

t1

t

t
A

t4

C

t6 D

t5

BV6

BV4 BV5

~

t3
t5

t2

t
D
t4
t6

t
-

Nếu thời gian tác động của hai bảo vệ bằng nhau thì không cần đặt đinh
hướng công suất
TS. Vũ Thị Anh Thơ

L


3

III.2.5 Quá dòng thứ tự không (Io> hay 51N)

Sử dụng bộ lọc dòng điện thứ tự không để bảo vệ chống chạm đất trong
mạch điện có dòng cham đất lớn

A

Dòng điện vào Rơ le

B

C

I R = Ia + I b + I c = 3I o
Chế độ làm việc bình thường

IA

IB

IC
RIo

-

Theo lý thuyết

-

Thực tế, do sai số BI nên dòng có
giá trị nhỏ

IR = 0

Khi có ngắn mạch chạm đất, dòng
qua Rơ le tăng gấp nhiều lần
BI

Ia

Ib

Ic

Dòng điện khởi động
Thời gianIlàm
việc: phối hợp với các
kđ 51 N = ( 0.1 ÷ 0.3) I đmBI
BV51N khác
Nhận xét: Bảo vệ có độ nhạy cao
TS. Vũ Thị Anh Thơ


4

Bảo vệ các đường dây tải điện

III.3 BẢO VỆ SO LỆCH DÒNG ĐIỆN
 Ng uy ê n lý b ảo v ệ s o lệ c h c ó hãm
 Ng uy ê n lý b ảo v ệ s o s ánh p ha d ò ng đ iệ n
 Bảo v ệ s o lệ c h d ùng d ây d ẫn p hụ

TS. Vũ Thị Anh Thơ


5

III.3.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm

~

A

IS
1

IS
2BI 2

1BI

B
MC

MC
BIS
L

IT
1

~

IT
2
BIH

IR

Dòng điện so lệch

&I = &I = ∆&I = &I − &I
R
SL
T1
T2

∆I

IH

Dòng điện hãm

&I = &I + &I
H
T1
T2
TS. Vũ Thị Anh Thơ