BẢO VỆ RƠLE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

BẢO VỆ RƠLE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

© Department of Power Systems

CHƯƠNG 13

TỰ ĐÓNG LẠI
GVHD: TS. PHẠM ĐÌNH ANH KHÔI
SVTH: NGUYỄN TRỌNG TUẤN

TỰ ĐÓNG LẠI

41204295

page 1/xx


CHƯƠNG 13: TỰ ĐÓNG LẠI

1. Giới thiệu
2. Ứng dụng của tự đóng lại
3. Tự đóng lại trên lưới điện phân phối cao áp
4. Các yếu tố tác động đến hệ thống tự đóng lại cao áp
5. Tự đóng lại trên đường dây truyền tải siêu cao áp

© Department of Power Systems

6. Tự đóng lại tốc độ cao trên các hệ thống siêu cao áp
7. Tự đóng lại một pha
8. Tự đóng lại tốc độ cao trên đường dây sử dụng mô hình khoảng cách

9. Tự đóng lại tốc độ chậm trên hệ thống siêu cao áp
10. Các đặc tính hoạt động của hệ thống tự đóng lại
11. Các mô hình tự động đóng lại
12. Một số ví dụ về các ứng dụng của tự đóng lại
NỘI DUNG

page 2/xx


1. GIỚI THIỆU

SỰ CỐ ĐƯỜNG DÂY TRÊN KHÔNG

© Department of Power Systems

20%

thoáng qua
vĩnh cửu hoặc bán vĩnh
cửu

80%

GIỚI THIỆU

page 3/xx


1. GIỚI THIỆU

Các sơ đồ bảo vệ được sử dụng sao cho khi sự cố xảy ra có
Sự
Sự cố
cố được
được

thể cắt nhanh các MC liên quan, sau một khoảng thời gian

cắt
cắt tức
tức thời
thời

tương đối ngắn sơ đồ TĐL sẽ đóng các MC vừa cắt ra. Nếu

© Department of Power Systems

Tự đóng
lại

sự cố là thoáng qua thì lưới điện tiếp tục vận hành còn nếu
sự cố duy trì thì MC sẽ được cắt ra trở lại. Tuỳ vào kết cấu
cũng như chế độ vận hành của từng lưới điện mà số lần đóng

Thời
Thời gian
gian
mất
mất điện
điện đủ

đủ

lặp lại có thể khác nhau, thông thường là dưới 3 lần.

lớn
lớn

Phục hồi cung cấp điện

Cải thiện tính liên tục cung

Duy trì sự ổn định và đồng

cho đường dây

cấp điện

bộ cho hệ thống

GIỚI THIỆU

page 4/xx


© Department of Power Systems

1. GIỚI THIỆU

Hình 13.1: Hoạt động của mô hình tự đóng lại 1 lần đối với sự cố
thoáng qua

Hình 13.1 trang 364 sách Network Protection & Automation Guide

page 5/xx


© Department of Power Systems

1. GIỚI THIỆU

Hình 13.2: Hoạt động của mô hình tự đóng lại 1 lần đối với sự cố
vĩnh cửu
Hình 13.2 trang 364 sách Network Protection & Automation Guide

page 6/xx


2. ỨNG DỤNG CỦA TỰ ĐÓNG LẠI

Loại bảo vệ

Thời gian gián
đoạn MC
Loại sự cố, Pha – Pha

Loại cơ cấu chuyển

hay Pha – Đất

mạch

© Department of Power Systems

Thông số

Thời gian phục

quan trọng

hồi

nhất của TĐL
Một lần hay nhiều
lần

ỨNG DỤNG

Sự đa dạng về loại tải

Các vấn đề về sự ổn

tiêu thụ

định

page 7/xx


3. TĐL TRÊN LƯỚI ĐIỆN PHÂN PHỐI CAO ÁP

Cải thiện tính
Sự cắt giảm đến mức tối

liên tục của

thiểu những sự cố gián đoạn

nguồn cung cấp

nguồn cung cấp tới khách

© Department of Power Systems

hàng

Lợi
ích

Sự loại bỏ sự cố tức
thời, thời gian sự cố
ngắn hơn, giảm thiệt

Cắt giảm sự bảo
trì trạm biến áp

hại của sự cố

TĐL trên lưới phân phối cao áp

page 8/xx

4. CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN HT TĐL CAO ÁP

Thời gian gián
đoạn MC

© Department of Power Systems

Thông số

Thời gian phục

quan trọng

hồi

nhất của TĐL
Một lần hay nhiều
lần

Các yếu tố tác động

page 9/xx


4.1 THỜI GIAN GIÁN ĐOẠN MC

Tính đồng bộ
và ổn định

của hệ thống

Thời gian

Loại tải

reset bảo vệ
© Department of Power Systems

Thời gian
gián đoạn
MC

Thời gian gián đoạn MC

Thời gian

Đặc tính máy

khử ion sự cố

cắt

page 10/xx


4.1.1 Tính đồng bộ và ổn định của hệ thống

 Để TĐL mà không mất đồng bộ, thời gian gián đoạn MC phải được giữ ở mức tối thiểu cho
phép phù hợp với sự khử ion hóa hồ quang sự cố, sao cho tổng thời gian nhiễu loạn của hệ

thống càng nhỏ càng tốt.

 Việc sử dụng BV tốc độ cao, như BV phần tử hay BV khoảng cách, với thời gian hoạt động
© Department of Power Systems

ít hơn 0.05s là cần thiết. Các MC sau khi cắt có thể tự đóng lại mạch sau một khoảng thời
gian gián đoạn rất ngắn từ 0.3-0.6s.

 Trong một số trường hợp sử dụng kiểm tra đồng bộ logic, TĐL được ngăn cản nếu góc pha
vượt quá giới hạn quy định.

Tính đồng bộ và ổn định

page 11/xx


4.1.2 LOẠI TẢI

 Hộ tiêu thụ công nghiệp
• Vận hành tải hỗn hợp
• Thời gian gián đoạn MC đủ dài để cho phép các mạch động cơ ngắt ra khi mất nguồn
• Sự khởi động lại được điều khiển một cách an toàn, đủ nhanh để đảm bảo sản xuất không bị thiệt hại
quá nhiều
© Department of Power Systems

 Hộ tiêu thụ gia đình
• Không xảy ra các quy trình đắt tiền hoặc điều kiện nguy hiểm
• Xem xét sự bất tiện và bồi thường do gián đoạn nguồn cung
• Thiệt hại rất nhỏ nên thường không áp dụng TĐL

Loại tải

page 12/xx


© Department of Power Systems

4.1.3 ĐẶC TÍNH MÁY CẮT

Hình 13.3: Thời gian hoạt động đóng-cắt của một số MC
điển hình
Hình 13.3 trang 368 sách Network Protection & Automation Guide

page 13/xx


4.1.4 KHỬ ION

 Sự TĐL tốc độ cao thành công đòi hỏi có một khoảng thời gian trễ đủ dài để cho phép
không khí ion hóa phát tán.

 Phụ thuộc vào điện áp hệ thống, nguyên nhân gây ra sự cố, điều kiện thời tiết… Ở điện áp
© Department of Power Systems

đến 66kV thì khoảng 0.1-0.2s.

 Trên các hệ thống cao áp, thời gian khử ion hóa sự cố ít quan trọng hơn so với thời gian trễ
máy cắt.

Khử ion

page 14/xx


4.1.5 THỜI GIAN RESET BẢO VỆ

 Các thiết bị thời gian cần một khoảng thời gian để thiết lập lại hoàn toàn trong suốt thời
gian gián đoạn máy cắt.



Thời gian reset của rơle IDMT điện cơ là 10s hoặc nhiều hơn, do đó đòi hỏi thời gian gián

© Department of Power Systems

đoạn MC ít nhất cũng bằng với giá trị này.



Khi yêu cầu thời gian gián đoạn ngắn, các rơle bảo vệ phải reset gần như ngay lập tức.
Điều này có thể được đáp ứng bằng việc sử dụng các rơle IDMT tĩnh, kỹ thuật số và số.

IDMT: Inverse Definite Minimum Time

page 15/xx


4.2 THỜI GIAN PHỤC HỒI

 Loại bảo vệ

Dạng bảo vệ phổ biến nhất đối với đường dây cao áp là IDMT hoặc rơle sự cố chạm đất và

© Department of Power Systems

xác định thời gian quá dòng.

 Thời gian phục hồi năng lượng
Các cơ chế ngắt CB sẽ mất một khoảng thời gian phục hồi năng lượng đủ để có thể thực hiện
một chuỗi đóng – cắt. Đối với MC tác động bằng lò xo thì thời gian này khoảng 30s. Đối với các
cơ chế cắt khác thì thời gian này có thể nhỏ hơn nhiều.

IDMT: Inverse Definite Minimum Time

page 16/xx


4.3 SỐ LẦN ĐÓNG LẠI

 Sự giới hạn máy cắt
Là khả năng của máy cắt thực hiện một số hoạt động ngắt và đóng trong chuỗi liên tiếp một
cách nhanh chóng và sự tác động của các hoạt động này trong khoảng thời gian bảo dưỡng.

© Department of Power Systems

 Tình trạng hệ thống
Việc sử dụng đóng lại nhiều lần sẽ làm nóng cầu chì đến mức nó có thể bị nổ trước khi bảo
vệ chính hoạt động.

Số lần đóng lại

page 17/xx


5. TĐL TRÊN ĐƯỜNG DÂY SIÊU CAO ÁP
OAB, OCB: đường cong công suất –
góc
X, Y, Z: điểm hoạt động từng thời
điểm
θ0, θ1, θ2: góc lệch pha giữa 2 hệ
© Department of Power Systems

thống
(1): DT vùng tăng tốc
(2): DT vùng hãm tốc
Điều kiện ổn định:
(2) > (1)
Hình 13.4: Tác động của TĐL 3 pha tốc độ cao tới sự ổn định
hệ thống đối với một hệ thống lỏng lẻo

Hình 13.4 trang 372 sách Network Protection & Automation Guide

page 18/xx


6. TĐL TỐC ĐỘ CAO TRÊN HT SIÊU CAO ÁP

Đặc
Số
lần
đón

© Department of Power Systems

g lại
Lựa
chọn
thời
gian
phục
hồi

tính

Kh

BV
Các

ử

yếu

ion

ảnh

H
Đặ
Q
c

hưở

điể

tố

Lựa

ng

m

tgian

M

gián

C

chọn

đoạn
TĐL tốc độ cao trên hệ thống siêu cao áp

MC

page 19/xx

6.1 ĐẶC TÍNH BẢO VỆ

 Dùng BV tác động nhanh như BV khoảng cách, BV phần tử cho thời gian làm việc ít hơn
50ms, kết hợp với MC tác động nhanh làm giảm thời gian hồ quang sự cố, từ đó giảm thời
gian nhiễu loạn hệ thống.

© Department of Power Systems

 Phải đảm bảo 2 MC ở 2 đầu đường dây phải được cắt đồng thời khi có sự cố xảy ra.
 Khi sử dụng BV khoảng cách, sự cố xảy ra gần 1 đầu của đường dây thì BV phải được
trang bị các dụng cụ đặc biệt để cắt đồng thời cả 2 MC.

Đặc tính bảo vệ

page 20/xx


6.2 KHỬ ION HỒ QUANG SỰ CỐ

 Phải xác định được thời gian để đóng lại thành công, ion tại nơi xảy ra sự cố phải được khử
hết mà không cho hồ quang cháy trở lại.

 Thời gian khử ion phụ thuộc vào cấp điện áp, khoảng cách phát sinh hồ quang, dòng sự cố,
© Department of Power Systems

thời gian kéo dài sự cố, tốc độ gió và sự kết hợp điện dung của các dây dẫn nằm liền kề.

 Điện áp càng cao thì thời gian đòi hỏi khử ion càng lớn (tham khảo bảng trong slide kế
tiếp).

Khử ion

page 21/xx


© Department of Power Systems

6.2 KHỬ ION HỒ QUANG SỰ CỐ

Bảng 13.1: Thời gian khử ion hồ quang sự cố

Bảng 13.1 trang 373 sách Network Protection & Automation Guide

page 22/xx


6.3 ĐẶC ĐIỂM MÁY CẮT

 Việc tự đóng lại trên đường dây truyền tải đòi hỏi MC chịu được chu kỳ làm việc rất nặng

© Department of Power Systems

nề trên một dòng sự cố lớn.

 Các loại MC thường được sử dụng trên các hệ thống siêu cao áp hiện nay là:
 Máy cắt dầu
 Máy cắt khí nén
 Máy cắt SF6

Đặc điểm máy cắt

page 23/xx


6.4 LỰA CHỌN THỜI GIAN GIÁN ĐOẠN MC

 Thời gian gián đoạn MC đặt lên một rơle tự đóng lại tốc độ cao cần phải đủ dài
để đảm bảo hoàn thành sự khử ion hóa hồ quang sự cố.

© Department of Power Systems

 Trên các hệ thống siêu cao áp, một sự tự đóng lại không thành công gây bất lợi
đối với hệ thống hơn là không có sự tự đóng lại nào.

Thời gian gián đoạn máy cắt

page 24/xx


6.4 LỰA CHỌN THỜI GIAN PHỤC HỒI

 Phải đảm bảo cho MC có đủ thời gian trở về (không khí được nạp đầy, cơ cấu
đóng tiếp điểm trở về vị trí sẵn sang…) để sẵn sàng cho lần tác động kế tiếp.

© Department of Power Systems

 MC tác động cơ lưu chất cần thời gian phục hồi là 10s, MC cơ cấu đóng lò xo là
30s, thời gian phục hồi của MC khí nén là thời gian để áp suất khí trở lại bình
thường.

Thời gian phục hồi

page 25/xx