CHƯƠNG 10 BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

© Department of Power Systems

CHƯƠNG 10
BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
GVHD: PHẠM ĐÌNH ANH KHÔI
NGUYỄN TIẾN CƯỜNG

Event

41200444

page 1/xx


© Department of Power Systems

CHƯƠNG 10: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
1. Giới thiệu
2. Nguyên lý hoạt động của rơle khoảng cách
3. Đặc tính hoạt động của rơle khoảng cách
4. Mối quan hệ giữa điện áp rơle và tỉ số 𝒁𝑺 Τ𝒁𝑳
5. Vùng bảo vệ
6. Đặc tính rơle khoảng cách
7. Ví dụ

Event

page 2/xx


1. GIỚI THIỆU

Xét ví dụ sau:

© Department of Power Systems

𝐼𝐹1 =

115𝑘𝑉
= 7380A
3.(5+4)

IR cài đặt > 7380A

𝐼𝐹2 =

115𝑘𝑉
= 6640A
3.10

IR cài đặt < 6640
Rơle quá dòng không thể vừa cài đặt <6640A và >7380A. Trong trường hợp
này sử dụng bảo vệ khoảng cách.
Trang 275 NPAG

page 3/xx


1. GIỚI THIỆU

© Department of Power Systems

 Thông dụng nhất để bảo vệ chính
hay dự trữ cho các đường dây cao
thế.
+ đảm bảo tính chọn lọc
+ vùng 1 có thời gian làm việc bé
+ có độ nhạy cao đối với ngắn mạch

 Cung cấp đáng kể lợi thế về kinh
tế và kỹ thuật.
 Sự bao quát sự cố của mạch bảo
vệ hầu như độc lập với nguồn trở
kháng thay đổi

Bảo vệ rơ le và hệ thống (trang 135)

page 4/xx


2. Nguyên lý của rơle khoảng cách

© Department of Power Systems

 Chỉ hoạt động cho những lỗi xảy ra giữa vị trí rơle và tầm hoạt
động được lựa chọn, do đó có sự phân biệt đối với những sự
cố có thể xảy ra trong phần đường dây khác nhau.
 Nguyên tắc cơ bản của bảo vệ khoảng cách bao gồm phép
chia điện áp tại điểm đặt rơle cho dòng đo được.
 Việc tính trở kháng này được so sánh với tầm trở kháng (the
reach point impedance).
 Nếu trở kháng đo được là nhỏ hơn tầm trở kháng, nó được giả

định rằng một sự cố tồn tại trên đường giữa rơle và điểm xa
nhất mà rơle bảo vệ được (reach point).

Event

page 5/xx


© Department of Power Systems

2. Nguyên lý của rơle khoảng cách

𝑍𝑆 là trở kháng nguồn của hệ thống đến vị trí đặt rơle.
𝑍𝐿 là trở kháng đường dây tương đương với tầm hoạt động thiết lập
cho rơle.
Slide English

page 6/xx


2. Nguyên lý của rơle khoảng cách

© Department of Power Systems

Mạch tương đương

Slide English

page 7/xx

© Department of Power Systems

2. Nguyên lý của rơle khoảng cách

 Trở kháng đo được ZR = VR ΤIR = ZF
 Rơle hoạt động nếu 𝑍𝐹 < 𝑍 ,với Z được cài đặt cho rơle.
 Khi 𝑉𝑅 tăng, sẽ làm cản trở rơle hoạt động (𝑍𝐹 sẽ dò ra xa hơn).
 Khi 𝐼𝑅 tăng, lúc này rơle hoạt động(𝑍𝐹 giảm).
Slide English

page 8/xx


3. Đặc tính hoạt động của rơle

© Department of Power Systems

 Đặc tính hoạt động rơle khoảng cách được xác định bởi độ chính
xác và thời gian tác động.
 Độ chính xác phụ thuộc vào mức điện áp của rơle trong điều
kiện sự cố.
 Thời gian hoạt động thay đổi theo dòng sự cố, vị trí xảy ra sự cố.

Event

page 9/xx


3. Đặc tính hoạt động của rơle

 Mạch tương đương này có thể đại diện cho bất kỳ tình
trạng sự cố trong một hệ thống điện ba pha.

© Department of Power Systems

Điện áp 𝑉𝑅 đặt cho rơle = 𝐼𝑅 . 𝑍𝐿

𝐼𝑅 =

𝑉
𝑍𝑆 +𝑍𝐿

=> 𝑉𝑅 =

hoặc 𝑉𝑅 =

Trang 279 NPAG

𝑍𝐿
𝑉
𝑍𝑆 +𝑍𝐿

1
𝑉
𝑍𝑆 Τ𝑍𝐿 +1

page 10/xx


3. Đặc tính hoạt động của rơle

© Department of Power Systems

3.1. Rơle khoảng cách điện cơ/ tĩnh
1. Hoạt động rơle biểu diễn bởi
đường cong điện áp cho cấp
độ bảo vệ.

• Trục x thể hiện % điện áp định
mức của rơle so với điện áp
nguồn. Vì khi xảy ra sự cố, điện
áp đường dây giảm.
•

Trục y thể hiện % trở kháng thiết
lập cho vùng 1

Trang 277 NPAG

page 11/xx


3. Đặc tính hoạt động của rơle

© Department of Power Systems

2. Hoạt động rơle biểu diễn bởi đường
cong thời gian hoạt động tại điểm sự cố
theo giá trị khác nhau của tỷ lệ nguồn
trở kháng source impedance ratio (SIR)

SIR = 𝑍𝑆 Τ𝑍𝐿
• 𝑍𝑆 là trở kháng nguồn của hệ
thống đến vị trí đặt rơle.
• 𝑍𝐿 là trở kháng đường dây
tương đương với tầm hoạt động
thiết lập cho rơle.

Trang 277 NPAG

page 12/xx


3. Đặc tính hoạt động của rơle

© Department of Power Systems

3.2 rơle khoảng cách số/kĩ thuật số

1
𝑉𝑅 =
𝑉
Τ
𝑍𝑆 𝑍𝐿 + 1

Slide Englísh

page 13/xx


3. Đặc tính hoạt động của rơle

 Mạch tương đương này có thể đại diện cho bất kỳ
tình trạng sự cố trong một hệ thống điện ba pha.

© Department of Power Systems

Điện áp 𝑉𝑅 đặt cho rơle = 𝐼𝑅 . 𝑍𝐿

𝐼𝑅 =

𝑉
𝑍𝑆 +𝑍𝐿

=> 𝑉𝑅 =

hoặc 𝑉𝑅 =

Trang 279 NPAG

𝑍𝐿
𝑉
𝑍𝑆 +𝑍𝐿

1
𝑉
𝑍𝑆 Τ𝑍𝐿 +1

page 14/xx


3. Đặc tính hoạt động của rơle

 Trở kháng của đường dây tỉ lệ
với chiều dài.

© Department of Power Systems

Đường dây dài

SIR nhỏ thì
𝑉𝑅 và 𝐼𝑅 lớn
Đường dây ngắn

SIR lớn thì
𝑉𝑅 và 𝐼𝑅 nhỏ
Slide English & 279 NPAG

page 15/xx


4. Mối quan hệ giữa điện áp rơle và tỉ số 𝑍𝑆 Τ𝑍𝐿

© Department of Power Systems

Điện áp 𝑉𝑅 đặt cho rơle = 𝐼𝑅 . 𝑍𝐿

𝐼𝑅 =

𝑉
𝑍𝑆 +𝑍𝐿

hoặc 𝑉𝑅

279 NPAG

do đó 𝑉𝑅

=

=

𝑍𝐿
𝑉
𝑍𝑆 +𝑍𝐿

1
𝑉
𝑍𝑆 Τ𝑍𝐿 +1

page 16/xx


© Department of Power Systems

5. Vùng bảo vệ

282 NPAG

page 17/xx


5. Vùng bảo vệ

© Department of Power Systems

5.1. Vùng 1

 Vùng 1 bảo vệ tức thời lên đến 80% của trở kháng đường dây.
 Rơle số và kĩ thuật số, thiết lập đến 85% để được an toàn.
 15-20% còn lại đảm bảo sai số rơle tránh tác động mất chọn lọc
do sai sót trong các máy biến dòng và điện áp, dữ liệu về tổng trở
đường dây cung cấp không chính xác khi chỉnh định và đo lường
rơle.
Event

page 18/xx


5. Vùng bảo vệ

© Department of Power Systems

5.2. Vùng 2

 Vùng 2 tầm hoạt động lớn hơn vùng 1, bằng 120% của trở kháng đường
dây.
 Thời gian hoạt động trễ hơn bởi một máy dò phát hiện sự cố (từ 300ms
đến 600ms).
 Thời gian trì hoãn đó để đảm bảo phân biệt với bảo vệ chính của phần
đường liền kề, bao gồm bảo vệ cấp 1 cộng với thời gian của máy cắt.

Event

page 19/xx


5. Vùng bảo vệ

© Department of Power Systems

5.3. Vùng 3

 Vùng 3 có tầm chỉnh định bằng 1.2 lần tổng trở đường dây bảo vệ
và tổng trở đường dây kế tiếp dài nhất.
 Thời gian trì hoãn lớn hơn phân biệt với bảo vệ cấp 2 cộng với thời
ngắt của máy cắt cho đường dây liền kề (600ms đến 1.5sec).
 Ảnh hưởng của nguồn công suất tại thanh cái ở xa là nguyên
nhân tổng trở biểu kiến đo được của rơle lớn hơn nhiều so với trở
kháng thực tới điểm sự cố và điều này được đưa vào xem xét khi
thiết lập cho vùng 3.
Event

page 20/xx


6.Đặc tính rơle khoảng cách
6.1. So sánh pha và biên độ

© Department of Power Systems

 Chức năng đo của rơle dựa trên sự so sánh một hoặc hai đại lượng độc
lập là bộ so sánh biên độ và bộ so sánh pha.

 Đối với yếu tố trở kháng của một rơle khoảng cách, đại lượng được so
sánh là điện áp và dòng đo bởi rơle.
 Chúng thay đổi balanced-beam (so sánh biên độ) và vòng cảm ứng
induction cup (so sánh pha) rơle điện từ, thông qua diode và hoạt động
khuếch đại bộ so sánh trong rơle khoảng cách tĩnh, để bộ so sánh số
liên tục trong rơle kỹ thuật số và các thuật toán được sử dụng trong rơle
số.
 Việc bổ sung và giảm các tín hiệu cho một loại bộ so sánh sản xuất theo
tín hiệu yêu cầu để có được một đặc tính tương tự sử dụng loại khác.

Event

page 21/xx


6.Đặc tính rơle khoảng cách
6.2. đặc tính vùng trở kháng
 Đặc tính trở kháng là một vòng tròn.

© Department of Power Systems

 A là điểm đặt rơle.
 RAB là góc mà dòng sự cố lệch pha với
điện áp rơle cho sự cố trên đường dây
AB , RAC trên AC
 AB đại diện cho trở kháng ở phía
trước của rơle.
 AC đại diện cho trở kháng của
đường AC phía sau điểm đặt rơle.

286 NPAG

page 22/xx


6. Đặc tính rơle khoảng cách

© Department of Power Systems

 Hoạt động khi giá trị trở kháng
thấp hơn thiết lập, cho tất cả các
điểm trong vòng tròn.

 AL đại diện cho tầm với của Zone 1
bảo vệ tức thời, thiết lập để chiếm
80% đến 85% của đường dây bảo vệ.
 Do đó không định hướng, rơle
hoạt động dọc theo AL và AM.

286 NPAG

page 23/xx


6. Đặc tính rơle khoảng cách
Một rơle đang dùng có ba nhược điểm quan trọng:
1. Không định hướng

© Department of Power Systems

2. Không đồng nhất bảo vệ sự cố trở kháng
3. Nhạy với dao động điện và tải nặng của
một đường dây dài, bởi vì trong những khu
vực rộng lớn được bao phủ bởi các vòng
tròn trở kháng.

Khi thêm phần tử điều khiển
định hướng riêng.

286 NPAG

page 24/xx


6. Đặc tính rơle khoảng cách
6.3 rơle phân cực trở kháng

© Department of Power Systems

 Sự tự phân cực trở kháng khéo léo kết hợp những đặc tính
chọn lọc giữa kiểm soát tầm và điều khiển hướng.
 Khi 2 yếu tố này gặp vấn đề thì sẽ ảnh hưởng đến độ chính
xác và tốc độ xử lý. Điều này thì cần thêm một tín hiệu phân
cực, và yếu tố trở kháng là đặc biệt hấp dẫn vì lý do kinh tế.
 Nó đã được rộng rãi triển khai trên toàn thế giới trong nhiều
năm và lợi thế của họ và những hạn chế hiện nay được hiểu rõ.

Event

page 25/xx