Chương 9 BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT

Chương 9
BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT

1


Bảo vệ dòng điện chống chạm đất
Khi vận hành bình thường hoặc khi ngắn mạch giữa các pha thì
dòng không cân bằng sẽ nhỏ nên bảo vệ thứ tự không sẽ không tác
động. Tuy nhiên, khi ngắn mạch chạm đất 1 pha hay 2 pha thì
thành phần thứ tự không sẽ lớn nên bảo vệ phát hiện và tác động

9.1
9.2
9.3
9.4

Bảo vệ cho mạng có dòng chạm đất lớn
Bảo vệ cho mạng có dòng chạm đất nhỏ
Bảo vệ điện áp thứ tự không
Bảo vệ có hướng

2


9.1. Bảo vệ mạng có dòng chống chạm đất lớn

9.1.1 Bảo vệ dòng điện cực đại thứ tự không
9.1.2 Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không

3

9.1.1. Bảo vệ dòng cực đại TTK

Nguyên tắc
Dòng không cân bằng
Dòng khởi động
Độ nhạy
Thời gian tác động

4


Nguyên tắc
Dựa vào thành phần thứ tự không I0 hay U0

Bảo vệ chống chạm đất là bảo vệ chống ngắn mạch một pha
chạm đất N(1) và hai pha chạm nhau chạm đất N(1,1). Nguyên tắc dựa
vào thành phần thứ tự không là I0 hoặc U0 muốn nhận được tín
hiệu I0 hay U0 thì phải dùng bộ lọc thứ tự không
5


Dòng không cân bằng

I kcb = ?
Bảo vệ dòng thứ tự không được thực hiện nhờ một rơle RI nối vào
bộ lọc dòng thứ tự không LIo .

6

Dòng không cân bằng
Dòng thứ của BI tương ứng với sơ đồ

Vì vậy
Tổng dòng từ hóa của 3 máy biến dòng quy đổi về phía thứ
cấp của chúng được gọi là dòng không cân bằng thứ cấp của
bộ lọc:

7


Dòng không cân bằng

Đối với các bộ lọc dùng BI lí tưởng có Iµ = 0 thì IKCBT = 0
Tuy nhiên thực tế các BI luôn luôn có dòng từ hóa và dòng
từ hóa ở các pha là khác nhau mặc dù dòng sơ của các pha
có trị số bằng nhau, vì vậy IKCBT ≠ 0.

8


Dòng không cân bằng
Khi vận hành bình thường các thành phần sinh ra dòng không
cân bằng do:
o
o
o

Thành phần 3I0 do tải sinh ra
Dòng từ hóa không hình sin làm xuất hiện hài bậc ba
Do tỷ số biến của BI không hoàn toàn giống nhau

9


Dòng không cân bằng
Dòng không cân bằng được xác định theo hai trường hợp:
Chế độ bình thường
Khi thời gian tác động BV chạm đất t0 < t thời gian BV NM
nhiều pha đoạn tiếp theo
o

Chế độ ngắn mạch
oKhi thời gian tác động BV chạm đất t0 > t thời gian BV
NMnhiều pha
o

10


Dòng không cân bằng
Ở chế độ bình thường, mạch BI không bão hòa nên dòng không
cân bằng có thể thực nghiệm hay lấy khoảng 0.2% - 4% dòng điện
định mức của BI

I kcb = 0.1I lv ,max
Khi có NM thì BI làm việc ở đường cong của đường đặc tính
từ hóa nên dòng không cân bằng:

I kcb ,max = kdn . f .I

(3)
NM

kkn : hệ số đồng nhất (0.5-1)
fi : Sai số BI (nếu đường cong sai số 10% thì = 0.1)
I(3)NM : dòng lớn nhất khi NM ở đoạn tiếp theo
11


Dòng khởi động
Dòng khởi động:

I kd = kat I kcb max
hệ số an toàn kat = 1,2-1,5

12


Độ nhạy

3I 0min
K nh=
≥ 1.3 − 1.5
I kd
Iomin : Dòng điện thứ tự không nhỏ nhất qua rơle khi NM ở cuối
vùng bảo vệ

13


Chọn đặc tính
Chọn đặc tính thời gian giống như bảo vệ 51
Bảo vệ dòng thứ tự không có đặc tính thời gian độc lập, được chọn
theo nguyên tắc bậc thang.

Xét ví dụ đối với mạng hở có một nguồn cung cấp và có trung
tính được nối đất chỉ một điểm ở đầu nguồn, bảo vệ chống chạm
đất 4a,3a,2a và các bao vệ nhiều pha 1,2,3,4.

14


Chọn đặc tính
Chọn đặc tính thời gian giống như bảo vệ 51
Bảo vệ dòng thứ tự không có đặc tính thời gian độc lập, được chọn
theo nguyên tắc bậc thang.

Do các biến áp hạ thế có tổ đấu dây Yo/∆ hay ∆/Yo (ví dụ MBA
C và B) thì BV thứ tự không không đặt ở phía cao, BV của MBA
có thể tác động không thời gian.
15


Chọn đặc tính

Bảo vệ 2a ở các trạm B, C có thể được chỉnh định không thời
gian (thực tế t2a ≈ 0,1 giây) và thời gian tác động của các bảo

vệ đường dây là:

16


Chọn đặc tính

có thể thấy được ưu điểm chính của bảo vệ dòng thứ tự không so
với bảo vệ nối vào dòng pha toàn phần là thời gian làm việc bé và
độ nhạy cao.
17


Ví dụ
A

B

C
1

D
2

E
4

F
3

18


9.1.2. Bảo vệ dòng cắt nhanh TTK
Bảo vệ cắt nhanh (BVCN) phản ứng theo dòng thứ tự không, có nhiệm vụ cắt
nhanh NM chạm đất, trong mạng có trung tính trực tiếp nối đất.
Bảo vệ tác động theo nguyên tắc cũng tương tự như cắt nhanh phản ứng theo
dòng toàn phần.
Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không, có thể là BV đơn giản có hướng, tác động tức
thời và có thời gian trì hoãn.

19


9.1.2. Bảo vệ dòng cắt nhanh TTK
Bảo vệ này dùng cho các đường dây mà dò ng Io chỉ có ở một
phía khi NM chạm đất. Nói cách khác, nó được dùng khi các
trung tính nối đất của MBA nằm về một phía của đường dây, BV
cắt nhanh tác động tức thời.
Dòng khởi động:

I kd = k at 3.I 0 max
I 0max

Dòng điện NM TTK lớn nhất tại cuối phần tử rơ le
bảo vệ. Xác định từ việc tính N(1) và N(1,1)

Thời gian tác động: gần bằng khơng

20

9.2. Bảo vệ mạng điện có dòng chạm đất nhỏ
Ở mạng trung tính không nối đất trực tiếp khi chạm đất thì dòng
NM có giá trị nhỏ. Nó khép mạch với điện dung đường dây so với
đất cho nên nó phụ thuộc vào điện dung và điện trở quá độ ở chỗ
chạm đất. Có thể dùng dòng này để phát hiện chạm đất.
Để thực hiện bảo vệ ta dùng bộ lọc:
 Đối với đường dây trên không dùng bộ lọc hình sao
 Đối với cáp ngầm cần lưu ý là dây nối đất phải nối chui
qua biến dòng điện pha không để tránh tác động sai khi có
chạm đất mạch khác.

21


9.2. Bo v mng in cú dũng chm t nh
Loaỷi sổỷ cọỳ thổồỡng xaớy ra nhỏỳt trón õổồỡng dỏy laỡ hióỷn tổồỹng chaỷm
õỏỳt 1 pha. Xeùt hóỷ thọỳng gọửm MBA vaỡ õổồỡng dỏy

IC
IB

CBC

Iõ

C

CAC

CB

Iõ

IB

A
CC
IC

UAB

IB

B

CAB
CA

UC

UAC

Iõ

IC

UA

UB

Doỡng õióỷn chaỷy qua chọự chaỷm õỏỳt:
.

.

.

Id = IB+ IC
Giaù trở tuyóỷt õọỳi cuớa caùc doỡng õoù laỡ:

I B = I C = 3U p .C

UC

UAB

IB
Iõ

Giaù trở tuyóỷt õọỳi cuớa doỡng õióỷn chaỷm õỏỳt bũng:

3
I d = 2 I B cos 30 = 2 3U p .C
2
I d = 3U p .C
0

UAC

IC

UA

UB


Cün dáûp häư quang
Âãø khàõc phủc hiãûn tỉåüng quạ âiãûn ạp do häư quang thç trong
thỉûc tãú ngỉåìi ta dng cün dáûp häư quang näúi vo âiãøm trung tênh
ca hãû thäúng âiãûn.
C
LBA
B
A
Ik

LK, ro

CA

CB

CC

IC
IL+IR
Cün dáûp häư quang l cün cm cọ li thẹp m chụng ta cọ thãø
thay âäøi LK bàòng cạch thay âäøi khe håí khäng khê ca li thẹp, hồûc

thay âäøi säú vng dáy


C

IC

B
A
IK

CA

Iâ

LK,ro
IL+IR

CB

CC I
C
IL

IC
.

.

.

Id = IK + IC

Nãúu cuäün dáûp häö quang thêch håüp sao cho:

I L = IC

Iâ

Id = IR

IR

IK