BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH rơle

BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

1


BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
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

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

2


7-1 Nguyên tắc hoạt động
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:

Z R ≤ Z kd
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.
3


7-2 Đặc tuyến khởi động

Z R ≤ Z kd
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
4


Tổng trở ngắn mạch
RZ đo lường và so sánh 2 giá trị
~
 Điện áp tại thanh góp
 Dòng điện trên đường dây.
• Tổng trở nhận được trên
rơle

U
ZR = R = Z L h
IR

Z′AN =( R AB + R hqN ) + jX AB = Z R
h
R hqN = k
IN
•

Z(AN)-Tổng trở thực tế từ nơi
đặt BV đến nơi chạm đất

A

B

N

R hq

RZ

jX
X AB Z
AB

B

Z AN

B′

Z hqN
Z′AN

A

ϕD

ϕN

R

R AB

 Đặc tính chạm đất
 Đặc tính khởi động

5


Tổng trở ngắn mạch
B

A

ZR =

UR

= Z Lh
IR

Z′AN =( R N + R hqN ) + jX N = Z R
R hqN = k

h
IN

N

~

jX
X AB Z
AB

Z(AN)-Tổng trở thực tế từ nơi
đặt BV đến nơi chạm đất

B

Z AN

B′

Z hqN
Z′AN

A

•

R hq

RZ

ϕD

ϕN

R

R AB

 Đặc tính chạm đất
 Đặc tính khởi động

6


8.2. Đặc tuyến khởi động
Hình tròn:
Mho:

Z kd = zkd e jϕR

=
Z kd zkdm cos(ϕCR − ϕ R )

Elip:

Z R − Z b − Z R − Z d = 2a = 2 zcRm

Lệch tâm:

Z CR1 + Z CR2
Z CR1 − Z CR2
ZR −
0
−
=
2
2

Điện kháng:

Z
=
kd

jx
=
kd

jzCkd sin
=
ϕ

jx=

const
Ckd

Đa giác: Thực tế thường dùng, dùng kỹ thuật vi xử lý
Bảo vệ rơ le và tự động hóa

7


Các đặc tính rơ le khoảng cách

vô hướng

có hướng


Sơ đồ Nguyên lý bảo vệ khoảng cách

9


7-3. Bảo vệ khoảng cách 3 cấp
Vùng bảo vệ:
Thông thường, BVKC sẽ bao gồm BV vùng I có hướng tức thời
và một hoặc nhiều vùng với thời gian trì hoãn.
Vùng I: 80 – 90% đường dây được bảo vệ
Vùng II: Hồn tồn đường dây được bảo vệ và 50% đường dây kề
sau có tổng trở nhỏ nhất (hay dài hơn 120% đường dây bảo vệ)
Vùng IIIF: 120% (đường dây được bảo vệ + đường dây kề sau có
tổng trở lớn nhất)

Vùng IIIR: 20% đầu đường dây

10


Bảo Vệ Khoảng Cách
Vùng bảo vệ
Vùng 3R

Vùng 2

Vùng 1

Vùng 3F

Bảo vệ có hướng tức thời, khoảng 80-90%
80-90% đường dây bảo vệ.

Vùng IIIR
20% đầu
đường
dây

>120%

Hoàn toàn đường dây được bảo vệ và
50% đường dây kề sau có tổng trở nhỏ
nhất (hay dài hơn 120% đường dây bảo
vệ)

20%
120% (đường dây được bảo vệ + đường dây kề sau có
tổng trở lớn nhất)
11


Chọn tham số : Bảo vệ khoảng cách 3 cấp

Bảo vệ cấp I
Bảo vệ cấp II
Bảo vệ cấp III

12


Bảo vệ cấp I


Đặc tính làm việc: dạng có hướng MHO, tứ giác hoặc ellip



Tổng trở khởi động:

Z

I
kd

= kat Z1

=
kat (0.8 ÷ 0.9)

Z1: Tổng trở thứ tự thuận toàn bộ đường dây được bảo vệ





Thời gian tác động: Tức thời gần bằng không (không cần bộ
phận thời gian)
Vùng bảo vệ: khoảng (80% - 90%) Z1

13


Bảo vệ cấp II




Vùng bảo vệ: Hoàn toàn đường dây được bảo vệ và 50% đường
dây kề sau có tổng trở nhỏ nhất (hay dài hơn 120% đường dây bảo
vệ)
Tổng trở khởi động: không được lớn hơn BVCN cấp 1 của vùng
tiếp theo
=
Z kdII kat' ( Z1 + kat Z 2I )
Z2I :Tổng trở khởi động cấp I nhỏ nhất của bảo vệ tiếp theo

k’at=0,8÷1 cho bảo vệ cấp 2
kat=0,8÷0,9 cho bảo vệ cấp 1
Chú ý khi dòng NM tại nơi NM khác với dòng NM qua bảo
vệ cần tính đến hệ số phân dòng

kat I
=
Z
k ( Z1 +
Z2 )
k pd
II
kd

'
at

14


Hệ số phân dòng
A

ZAB

B

IAB= I1+I2

ZL

D
I1

N

21

I2
Z RA

U A Z AB I AB + Z L I1
I1
=
=
= Z AB +
.Z L < Z AB + Z L )
I AB
I AB
I AB

k pd

I AB
=
II

Z RA

UA

1
=
= Z AB +
.Z L
I AB
k pd
15


Bảo vệ cấp II


Độ nhạy:



Thời gian tác động:

Z kdII
=
knh
≥ 1.2
Z1

t1II= t1I + ∆t

Nếu độ nhạy không thỏa (kdn<1,2 do tổng trở đoạn tiếp sau quá
nhỏ…) phải chọn phối hợp với cấp II kề sau nó

kat II

=
Z
k ( Z1 +
Z2 )
k pd
II
kd

'
at

t = t + ∆t
II
1

II
2

16


Bảo vệ cấp IIIF


Tổng trở khởi động cấp IIIF: Được chọn theo hai cách :



Chọn theo đk không tác động khi tải cực đại

Z

III
kd

Z lamviec min
=
kat ktv kmm

U min
;U=
(0.9 − 0.95).U dm
Z lamviec=
min
min
3.I lv max
kat = 1.1-1.2 ; ktv = 1.05-1.1 ; kmm = 1.2-1.3

Thời gian tác động: vùng BV chọn theo điều kiện này rất rộng
nên thời gian phải phối hợp với thời gian cấp 3 của bảo vệ tiếp theo

t= t
III
1

III
2

+ ∆t
17

Bảo vệ cấp IIIF
Chọn theo đk bao phủ vùng BV đoạn tiếp theo



=
Z kdIII 1, 2 [ Z1 + max( Z 2 ....) ]
Thời gian tác động: cấp 3F

•

t1III= t2II + ∆t
•

Độ nhạy

=
knh

Z kdIII
Z thietbiduocbaove

≥ 1.5
18


Bảo vệ cấp IIIR
Vùng IIIR: dùng để dự trữ cho thanh cái đầu đường dây và NM

gần bảo vệ
- Dùng đặc tính có hướng ngược (offset-MHO)
Vùng IIIR: 20% đầu đường dây

19


Qui về phía thứ cấp
Điện áp vào rơle:

k sdBU .U
UR =
nBU

Dòng điện vào rơle:

k sdBI .I
IR =
nBI
Tổng trở rơle đo:

Z kdR

nBI k sdBU
=
Z kd
nBU k sdBI
20

Cài đặt BV khoảng cách chống chạm đất

Tương tự như chống chạm pha nhưng có thêm hệ số bù kc

21


Bảo vệ khoảng cách 3 cấp
Trong thực tế nếu khơng có sai số thì thường chọn tổng trở 3 cấp như sau:
Thô ng thường, BVKC sẽ bao gồm BV vùng I có hướng tức thời và một
hoặc nhiều vùng với thờ i gian trì hoãn.
Cấp I: 80 – 90% đường dây được bảo vệ
Cấp II: Hồn tồn đường dây được bảo vệ và 50% đường dây kề sau có
tổng trở nhỏ nhất (hay dài hơn 120% đường dây bảo vệ)
Cấp IIIF: 120% (đường dây được bảo vệ + đường dây kề sau có tổng trở
lớn nhất)
Vùng IIIR: 20% đầu đường dây

22


Bảo vệ khoảng cách 3 cấp
Các vùng tác động
X
Không
tác động

r
3

q
2


1

p

Vùng 1: Bảo vệ có hướng tức thời,
khoảng 80-90% đường dây bảo vệ.
vùng 2: Hoàn toàn đường dây được bảo
vệ và 50% đường dây kề sau có tổng trở
nhỏ nhất (hay dài hơn 120% đường dây
bảo vệ)
vùng 3F: 120% (đường dây được bảo vệ
+ đường dây kề sau có tổng trở lớn
nhất)

R
Cắt có thời gian
vùng 3R: Vùng IIIR 20% đầu đường dây

23


BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
Vùng bảo vệ :
2
MC5

MC3

1

Vùng III N

MC
1

Vùng
I
80%

20% hướng ngược

MC2
2

MC4

MC6
3

Vùng II

100%+ 50%

Vùng III T

1.2*(100%+100%max)

BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
A
MC1

MC2

B

N1

MC3

N2

MC4

C

MC5

MC6

D

t3III

III
1

t
∆t

t1II

t1I

t

t 4II
t 4III

t5I

t 4I

t 2I
t 4II

t3II

I
3

t5II

t6I
t6II

t6III

Phối hợp thời gian-vùng bảo vệ khoảng cách