BẢO VỆ RELAY TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

BẢO VỆ RELAY TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

© Department of Power Systems

CHƯƠNG 9
BẢO VỆ SO LỆCH
GVHD: PHẠM ĐÌNH ANH KHÔI

BẢO VỆ SO LỆCH

1.

NGUYỄN HOÀNG PHÚC

41202803

2.

BÙI TIẾN THÀNH

41203385

3.

ĐỒNG HOÀNG MỸ

1534078

4.

NGUYỄN BÌNH ĐẠI

41200674

page 1/xx


Nội dung thuyết trình

I.

Giới thiệu

II.

Hệ thống cân bằng áp

© Department of Power Systems

III. Hệ thống cân bằng dòng
IV.

BẢO VỆ SO LỆCH

Mô hình bảo vệ so lệch pha

page 2/xx


I. Giới thiệu

BẢO VỆ SO LỆCH (BVSL) LÀ GÌ?
Là một phương pháp bảo vệ các phần tử của hệ thống, dựa trên nguyên lý cơ bản là so sánh dòng

© Department of Power Systems

vào và dòng ra của phần tử được bảo vệ.

TẠI SAO CẦN BVSL?
BVSL khắc phục được nhược điểm về thời gian cắt lâu, độ nhạy và tính chọn lọc thấp của hệ
thống bảo vệ quá dòng theo các cấp thời gian (chương 8).

BẢO VỆ SO LỆCH

page 3/xx


I. Giới thiệu

1. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA BVSL

Bảo vệ so lệch dựa theo nguyên lý trong điều kiện bình thường dòng vào bằng dòng ra nên dòng so lệch

© Department of Power Systems

bằng 0.

(Trang 4 trong “Principles of Differential Relaying”)

BẢO VỆ SO LỆCH

page 4/xx


I. Giới thiệu

1. NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA BVSL

© Department of Power Systems

Khi có sự cố trong vùng bảo vệ, thì dòng vào sẽ không bằng dòng ra, và khi đó dòng so lệch sẽ khác 0.

(Trang 5 trong “Principles of Differential Relaying”)
BẢO VỆ SO LỆCH

page 5/xx


I. Giới thiệu

CÁC ƯU ĐIỂM CỦA BVSL

Tính chọn lọc rất cao (chỉ hoạt động khi sự cố ở trong vùng bảo vệ)
Tính tác động nhanh: có thời gian ngắt vùng sự cố ra khỏi hệ thống nhanh.
Tính ổn định (không phụ thuộc vào các vùng khác của hệ thống)

© Department of Power Systems

•
•
•

BẢO VỆ SO LỆCH

page 6/xx


I. Giới thiệu

3. QUY ƯỚC HƯỚNG

•
•

Quy ước hướng là quy ước hướng của dòng điện chảy trong hệ thống.
Quy ước hướng giúp chúng ta mô tả dòng chảy trong hệ thống từ đó có thể mở rộng ra hệ thống

© Department of Power Systems

đa điểm phức tạp.

BẢO VỆ SO LỆCH

(Trang 243 sách “Network Protection & Automation Guide”)
page 7/xx


I. Giới thiệu

© Department of Power Systems

3. QUY ƯỚC HƯỚNG

Người ta thiết lập các quy ước về dòng như sau:
+ Khi dòng đi ra ngoài thanh cái sẽ có chiều dương
+ Khi dòng đi vô thanh cái sẽ có chiều âm

BẢO VỆ SO LỆCH

page 8/xx


I. Giới thiệu

© Department of Power Systems

4. ĐIỀU KIỆN SO SÁNH HƯỚNG:

•

Hệ thống BVSL cần so sánh cả pha và biên độ của dòng (full vectorical comparison)

•

Độ lớn của dòng qua relay khi đối tượng bảo vệ hoạt động bình thường phải phù hợp với dòng hoạt
động của relay.

BẢO VỆ SO LỆCH

page 9/xx

I. Giới thiệu

© Department of Power Systems

5. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG BẢO VỆ SO LỆCH

BVSL chia làm 2 loại chính là :

 Hệ thống bảo vệ cân bằng áp
 Hệ thống bảo vệ cân bằng dòng
• Hệ thống bảo vệ cân bằng dòng trở kháng cao
• Hệ thống bảo vệ cân bằng dòng trở kháng thấp

BẢO VỆ SO LỆCH

page 10/xx


II. Hệ thống cân bằng áp

 HỆ THỐNG CÂN BẰNG ÁP MERZ AND PRICE (Hệ thống cân bằng áp sử dụng relay quá dòng)
• Trong điều kiện bình thường, 2 biến dòng sẽ tạo ra 2 suất điện động cảm ứng có độ lớn tương đương và ngược
nhau nên không có dòng đi qua relay.

•

Trong điều kiện có sự cố, bên trong vùng bảo vệ (vùng giữa 2 CT) dòng vào và ra khác nhau dẫn đến sự

© Department of Power Systems

chênh lệch về áp ở đầu và cuối đường dây, do đó sẽ có dòng đi qua relay làm cho relay hoạt động.

(Trang 13 trong “Principles of Differential
Relaying”)
BẢO VỆ SO LỆCH

page 11/xx


II. Hệ thống cân bằng áp

Trong điều kiện bình thường dòng qua 2 relays bằng 0, nên thứ cấp của 2 CT hở mạch, để khắc phục hiện

© Department of Power Systems

tượng trên ta ghép nối tiếp CT với điện trở.

(Trang 15 trong “Principles of Differential Relaying”)

BẢO VỆ SO LỆCH

page 12/xx


II. Hệ thống cân bằng áp

 HỆ THỐNG TRANSLAY: (Hệ thống cân bằng áp sử dụng relay điện cơ)
Trong điều kiện bình thường, dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp của 2 relays tạo ra 2 áp bằng nhau và
ngược pha trên 2 cuộn thứ cấp nên không có dòng chạy qua kênh truyền và không tạo lực từ đóng tiếp

© Department of Power Systems

điểm khép mạch.

(Trang 249 sách “Network Protection & Automation
Guide”)

BẢO VỆ SO LỆCH

page 13/xx


II. Hệ thống cân bằng áp
Khi có sự cố, sẽ có sự chênh lệch điện áp ở 2 cuộn thứ cấp của 2 relays, tạo dòng chạy qua kênh truyền, và tạo lực
từ khép tiếp điểm.
Do 2 cuộn thứ cấp mắc ngược nhau nên khi xảy ra sự cố chỉ có 1 relay đóng.
«Bias loop» có tác dụng tạo lực từ hãm nhằm trường hợp nó có dòng không cân bằng (sẽ nói rõ ở những slide sắp

© Department of Power Systems

tới) chạy qua kênh truyền.

BẢO VỆ SO LỆCH

page 14/xx


III. Hệ thống cân bằng dòng

1.

Hệ Thống Cân Bằng Dòng Merz And Price

Hệ thống cân bằng dòng đơn giản đầu tiên được Merz And Price thiết lập như sau:

© Department of Power Systems

R: relay quá dòng
Protected object: vùng bảo vệ (vùng
nằm giữa hai CT)

Principles of Differential Relaying (trang 12)
BẢO VỆ SO LỆCH

page 15/xx


III. Hệ thống cân bằng dòng

Khi hệ thống làm việc bình thường:

© Department of Power Systems

R: relay quá dòng

Principles of Differential Relaying (trang 12)

Trong điều kiện bình thường, 2 biến dòng sẽ tạo ra 2 dòng điện có độ lớn tương đương và ngược nhau nên
không có dòng đi qua relay.

BẢO VỆ SO LỆCH

page 16/xx


III. Hệ thống cân bằng dòng

© Department of Power Systems

Khi có sự cố ngoài vùng bảo vệ :

Sự cố ngoài vùng bảo vệ
Digital Differential Protection (trang 6)

Khi sự cố ngoài vùng bảo vệ dòng qua relay bằng hiệu hai dòng thứ cấp máy biến dòng và bằng 0 nên relay không
hoạt động.

BẢO VỆ SO LỆCH

page 17/xx


III. Hệ thống cân bằng dòng

© Department of Power Systems

Khi có sự cố trong vùng bảo vệ :

Sự cố trong vùng bảo vệ

Digital Differential Protection (trang 6)

Khi sự cố trong vùng bảo vệ dòng qua relay bằng tổng hai dòng thứ cấp có giá trị lớn nên relay sẽ hoạt động và
điều khiển mạch cắt cắt vùng ngắn mạch ra khỏi hệ thống.

BẢO VỆ SO LỆCH

page 18/xx


III. Hệ thống cân bằng dòng

2.

Dòng không cân bằng

 Các sơ đồ ở trên chúng ta đều xét ở điều kiện lý tưởng. Nhưng trên thực tế lúc nào cũng có dòng trên relay,

© Department of Power Systems

người ta gọi đó là dòng không cân bằng.

 Nguyên nhân của dòng không cân bằng:
• Sai số của máy biến dòng.
• Hiện tượng bão hoà của mạch từ máy biến dòng.

 Các lý thuyết này đã được giới thiệu chi tiết trong Chương 5: MÁY BIẾN DÒNG VÀ MÁY BIẾN ÁP

BẢO VỆ SO LỆCH

page 19/xx


III. Hệ thống cân bằng dòng

2.

Dòng không cân bằng

 Sai số của CT:
Sai số xảy ra là do sự phân dòng của trở kháng kích từ.



Sai số gồm:

© Department of Power Systems



BẢO VỆ SO LỆCH

•

Sai số dòng điện: sự khác nhau về độ lớn giữa dòng sơ cấp và dòng thứ cấp.

•

Sai số góc pha: sự khác nhau về góc pha giữa dòng sơ cấp và dòng thứ cấp.

page 20/xx


III. Hệ thống cân bằng dòng

2.

Dòng không cân bằng

 Hiện tượng bão hoà của mạch từ máy biến dòng:
Ip

: dòng sơ cấp

1/n : tỷ số máy biến dòng
Is

: dòng thứ cấp

R’pri và L’pri : trở kháng phía sơ cấp quy về thứ cấp
© Department of Power Systems

Rsec và Lsec : trở kháng phía thứ cấp
Rmag và Lmag : trở kháng kích từ
Io

: dòng từ hóa (Magnetizing curren)

Zburden : trở kháng của relay và đường dây
Vsec : điện áp phía thứ cấp

BẢO VỆ SO LỆCH
Fundamentals_of_Power
System Protection (trang 65)

page 21/xx


III. Hệ thống cân bằng dòng

2.

Dòng không cân bằng

 Hiện tượng bão hoà của mạch từ máy biến dòng:
•

Dòng Io chạy trong cuộn dây bao quanh lõi thép kín
(mạch từ hóa) tạo ra một từ thông khép kín trong lõi
thép.

© Department of Power Systems

•

Từ thông trong mạch biến thiên tạo suất điện động
chính là điện áp kích thích bằng với điện áp phía thứ
cấp (Vsec).

BẢO VỆ SO LỆCH

Fundamentals_of_Power
System Protection (trang 65)

page 22/xx


III. Hệ thống cân bằng dòng

2.

Dòng không cân bằng

 Hiện tượng bão hoà của mạch từ máy biến dòng:
Dòng từ hóa và điện áp kích thích (= Vsec) không quan hệ tuyến tính với nhau mà theo 1 đặc tuyến phi tuyến:

Knee point: điểm mà tại đó đặc
© Department of Power Systems

tuyến không còn tuyến tính.

Fundamentals_of_Power System Protection (trang 65)

BẢO VỆ SO LỆCH

page 23/xx


III. Hệ thống cân bằng dòng

2.

Dòng không cân bằng

© Department of Power Systems

 Hiện tượng bão hoà của mạch từ máy biến dòng:

Fundamentals_of_Power System Protection (trang 65)

Điện áp phía thứ cấp tăng tuyến tính theo dòng từ hóa Io cho tới điểm “knee point” thì sẽ bắt đầu bão hòa. Lúc
này, dù dòng Io có tiếp tục tăng thì điện áp cũng chỉ tăng rất ít.
BẢO VỆ SO LỆCH

page 24/xx


III. Hệ thống cân bằng dòng

2.
•

Dòng không cân bằng

Trên thực tế, người ta dùng 2 CT có đặc tính giống nhau nhưng có lúc 2 CT làm việc ở 2 điểm làm việc khác
nhau dẫn đến dòng thứ cấp của hai CT sẽ khác nhau và tạo dòng không cân bằng qua relay ngay ở điều kiện
bình thường.

© Department of Power Systems

•

Khi có sự cố ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ thì dòng phía sơ cấp càng lớn dẫn tới dòng không cân bằng càng
lớn.

BẢO VỆ SO LỆCH

page 25/xx