chuong 5 bao ve chong cham dat

CHƯƠNG 5:
BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN
CHỐNG CHẠM ĐẤT


I. BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT TRONG MẠNG CÓ DÒNG CHẠM
ĐẤT LỚN. (Trung tính trực tiếp nối đất)
BV phản ứng theo dòng và áp thứ tự không I0, U0 dùng cho các pha riêng biệt.
Có thể sử dụng BV dòng cực đại, BV cắt nhanh, BVCN có hướng, BV khoảng
cách hay so lệch trong trường hợp này.
1. Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không.
BV nối vào bộ lọc thứ tự không.

I0

Thời gian tác động được chọn theo
nguyên tắc bậc thang tăng dần về

RI

RT

phía có MBA có trung tính nối đất.
Sơ đồ khối BV dòng thứ tự không


I. BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT TRONG MẠNG ĐIỆN CÓ DÒNG
CHẠM ĐẤT LỚN. (Trung tính trực tiếp nối đất)
Là BV thứ tự không
có thể tác động
không thời gian

1. Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không.
T1
∆

1

2

T3

3

T2

Y

Y

Y

Điều này kéo
theo ttđ của các
BV khác cũng
được chọn nhỏ
hơn so với
dòng cực đại
tương ứng.

t3>t’3 , t2>t’2, t1>t’1

∆

Vì NM chạm đất phía
hạ áp không có I0 qua
BV nên không tác
động sai.

∆

t

t’1

4

t’2
t’3


I. BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT TRONG MẠNG ĐIỆN CÓ DÒNG
CHẠM ĐẤT LỚN. (Trung tính trực tiếp nối đất)
1. Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không.
T1
∆

1

2

3

T2

Y

Y

Y

Thì khi NM
chạm đất phía
này sẽ có I0
xuất hiện phía
kia. Do đó

T3

∆

t

t3=t’3 , t2=t’2, t1=t’1

t1
t2

4

∆

Nếu T3 là MBA tự
ngẫu và mạng hai
phía MBA là
trung tính nối đất
t3

t’1

t’2

t4

t’3
Nguyên tắc chọn thời gian bậc thang vẫn đảm bảo nhưng với thời gian lớn hơn


Dòng tác động của rơle được chọn đảm bảo tác động chắc chắn khi chạm đất ở
cuối đoạn kế tiếp và tránh dòng không cân bằng
Ikđ < 3I0Nmin và Ikđ > Ikcbmax.
Ikđ = kat.Ikcbmax.

kat=1,2 – 1,5

Với BI có Iđm=5A thì giá trị dòng không cân bằng Ikcb=0,01 đến 0,02A.
Nên dòng khởi động của rơle IkđR=0,5 – 1A (khoảng 10% đến 20% dòng định
mức thứ cấp của BI).
Theo kinh nghiệm, nếu BI chọn đúng và phụ tải đều thì chọn IkđR=2 – 4A
Giá trị dòng không cân bằng được tính một cách đơn giản:
Ikcb=kđn.fi.I(3)N

k nh

3I0min
=
I kd

kđn: hệ số đồng nhất các đặc tuyến và phụ tải của BI (0,5 – 1).
fi: sai số BI. Nếu chọn sai số 10% thì fi=0,1.
I(3)N: giá trị max của dòng NM 3 pha khi hư hỏng ở đoạn tiếp sau
Hệ số độ nhạy Knh >1,5


2. Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không có hướng.

MC
I0
BU
U0

RI0
RW0

AND

RT

Phải sử dụng thêm bộ phận định hướng công suất để xác định
dấu, hoặc hướng công suất thứ tự không khi NM. Do đó nó chỉ
tác động khi NM xảy ra trên đường dây được bảo vệ. Tín hiệu

đưa và RW là dòng và áp thứ tự không: UR=3U0, IR=3I0.


2. Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không có hướng.
IN

N

A
B
C

∆ Y

•

R

Ed

IN

IN
•

Ed

Khi NM pha A dòng IA=IN. Trở tác dụng của mạng
≈ 0 nên IA chậm sau EA một góc φA≈ 900. IB=IC=0.
•

ION
U ON =

•

•

•

•

•

•

•

•

U BN + U CN = E B + E C = − E A
•

•

U ON =

•

− EA

3

•

ION = IOR

•

U AN + U BN + U CN U BN + U CN
=
3
3

•

IA

φA

•

IA + I B + IC I A
=
=
3
3

•

•

•

•

•

•

•

•

U CN = E C
•

•

U BN = E B
•

•

•

3U ON = U BN + U CN = − E A


2. Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không có hướng.
IN

A
B
C

∆ Y

•

R

Ed

IN

IN
Xét tại vị trí đặt R.

•

Ed
•

U AR
•

N

U 'AR

φA

U 'RN

I = IA

•

U

'
A

•

•

U BR = E B
•

•

U BR = E BR

•

•

U AR = jI N .x R − N

•

IOR = IAR / 3

•

3 UO

•

•

•

U CR = E CR

•
'
R

Áp pha A tại điểm đặt R bằng áp
trên đoạn R-N

•

•

U CR = E C

Dòng thứ tự không I0 qua chỗ đặt

U AR
Rơle.
•
•
IA
I
=
OR
Áp thứ tự không U0 qua chỗ đặt Rơle.
3
•
•
•
•
•
•
•
•
U AR + U BR + U CR U AR − E A U AR + 3U ON
U OR =
=
=
3
3
3
•


2. Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không có hướng.
IN

N

A
B
C

∆ Y

•

R

Ed

IN

IN

Áp thứ tự không U0 qua chỗ đặt Rơle.
•

U OR

•

•

•

•

•

•

•

U AR + U BR + U CR U AR − E A U AR + 3U ON
=
=
=
3
3
3

Áp thứ tự không U0 qua điểm NM.
•

U ON

•

•

•

•

•

•

U AN + U BN + U CN U BN + U CN − E A
=
=
=
3
3
3

Do UORvề dây trung tính.


2. Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không có hướng.

Nếu xét NM hai pha chạm đất thì cũng có đặc điểm tương tự.
Dòng I0 vượt trước áp U0 một góc 900. Điện áp U0 tại chỗ NM có
giá trị lớn nhất.
Thời gian tác đông của các BV cùng hướng được chọn theo
nguyên tắc bậc thang.
Dòng khởi động của các BV thứ tự không có hướng được chọn
tương tự như đối với BV thứ tự không bình thường.
Thường chọn giá trị độ nhạy knh=1,5.


3. Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không.
1 2

3

N

3I0N

BV cắt
nhanh tức
thời

Ikđ1

BV cắt
nhanh có
thời gian

Ikđ2

Ikđ3
Ikđ1=kat 3I0max

Ikđ2=(1,1 ÷ 1,2)Ikđ
3


4. Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không có hướng.
BV loại này được dùng khi các trung tính nối đất của MBA nằm về một
phía của đường dây

A

∆

N1

3ION1

B

Y

Y

∆

3ION2

IN
3ION1

3IONAmax

N2

3ION2

IkđA

IkđA chỉ cần chọn > 3IONBmax mà không cần chọn >3IONAmax

3IONBmax

4. Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không có hướng.

Đối với đường dây song song, khi chọn Ikđ của BVCN tức
thời cần tính đến hỗ cảm của nhánh song song bên cạnh. Nó
ảnh hưởng nhiều đến tổng trở thứ tự không.
Nếu chiều I0 trong các nhánh song song như nhau thì hỗ cảm
nhánh này làm tăng trở của đường dây kia và ngược lại.
I01
1

L1

2

L2
3

4


5. Đánh giá và phạm vi ứng dụng của BV.

Sơ đồ đơn giản.
Độ tin cậy cao.
Độ nhạy cao.
Làm việc bảo đảm chắc chắn.
Góc φR luôn gần với giá trị tối ưu..
BV phản ứng theo dòng trong chế độ không toàn pha và có

thể tác động sai khi đứt dây pha trong mạch thứ cấp của
BI.


II. BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT TRONG MẠNG CÓ DÒNG CHẠM
ĐẤT NHỎ. (Trung tính cách ly hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang)
•

•

Ic

UA = EA

IB

Ib

TT

IA
•

•

Ia

•

UB = EB

•

UC = EC

IC

•

U TT
•

•

•

•

•

•

UA = EA ; UB = EB ; UC = EC
•

U TT = 0
•

IA =

•

•

•

UA
UB
UC
; IB =
; IC =
;
jx C
jx C
jx C
•

•

C

B

N1

A

Ia

Ic

Ib


II. BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT TRONG MẠNG CÓ DÒNG CHẠM
ĐẤT NHỎ. (Trung tính cách ly hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang)
•

•

Ic

UA = EA
UCA

Id

IB
U
BA

A

•

Ic

•

UC = EC

Ib

TT
•

C

Id

•

B

N

A

UB = EB
•

U TT

TT

C
•

•

Ic

B
•

•

•

U A = 0; U B = U BA ; U C = U CA
•

•

•

U TT = U N −TT = − E A
•

IB =

•

•

U BA
U CA
; IC =
;
jx C

jx C
•

Ia=0 do Ua=0

•

•

•

Dòng điện tại chỗ NM: Id = −(I B + IC )

Ib


II. BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT TRONG MẠNG CÓ DÒNG CHẠM
ĐẤT NHỎ. (Trung tính cách ly hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang)
•

•

I d = −(
IB
Id

U BA U CA
+
)
jx C jx C

•

3E A
Id =
jx C
•

A
Ic

TT

C

•

B

•

3 UP
Id =
jx C
•

Dòng chạm đất bằng ba lần dòng dung pha trong
chế độ bình thường và chậm pha hơn UTT một
góc 900.
Với xc=1/ ωC thì Id=3UpC0 l.10-6.(A).
C0: suất điện dung của pha so với đất trên 1km

•

•

U BA •
U CA
IB =
; IC =
;
jx C
jx C
•

l: tổng chiều dài dây dẫn một pha.
•

•

•

Dòng điện tại chỗ NM: Id = −(I B + IC )


II. BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT TRONG MẠNG CÓ DÒNG CHẠM
ĐẤT NHỎ. (Trung tính cách ly hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang)
•

•

•

U BA + U CA = −3E A
A

I0

3I0

Ic

C

3U0

•

•

•

•

•

•

I A + I B + IC I B + IC •
IO =
=

− Id
3
3
•

U0
TT

•

•
•
UA + UB + UC
UO =
= − E A = U TT
3
•

IB
Id

•

B

Dòng thứ tự không I0 vượt trước điện áp U0
một góc 900.
Nếu chạm đất qua điện trở trung gian rtg thì
điện áp pha hư hỏng:
UA=Id.rtg=UN và UTT= -EA+UN.

1. Những yêu cầu đối với BV.
- Thường chỉ báo hiệu khi có chạm đất một điểm, tuy nhiên vẫn
phải cắt mạch nếu sự cố lâu dài để tránh những ảnh hưởng xấu.
- Trong mạng có bù, dòng chạm đất có thể nhỏ khoảng 20-30A.
-Mạng 6kV, 10kV dòng chạm đất có thể tồn tại hàng giờ mà
không gây hư hỏng thêm cũng như những ảnh hưởng tới phụ tải
Ví dụ: các ĐC làm việc trong điều kiện ẩm ướt. Khi chạm đất 1
pha rất dễ chuyển sang NM nên yêu cầu phải cắt ngay điểm
chạm đất.
Yêu cầu BV chống chạm đất phải tác động chọn lọc và có độ
nhạy cao vì dòng chạm đất khá nhỏ (5 ÷ 10A)


2. Nguyên tắc bảo vệ
2.1 BV phản ứng theo dòng thứ tự không.
Trong mạng không bù thì dùng 3I0 và 3U0 đưa vào rơle BV khi
có tín hiệu chạm đất..
Trong mạng có bù thì dòng của cuộn dập hồ quang > dòng điện
dung của mạng.
Do đó dòng dư 3I0L -3U0C có tính chất điện cảm và làm BV tác
động.
Giá trị của dòng dư phải chọn không quá 25A ở mạng 6 đến
10KV.


2. Nguyên tắc bảo vệ
2.1 BV phản ứng theo dòng thứ tự không.
Nếu dùng bộ lọc thứ tự không thì dòng khởi động sơ cấp của BV

≥ 20÷ 25A.
Nếu dùng biến dòng thứ tự không BI0 thì giá trị dòng khởi động
chỉ khoảng 3÷ 5A.
Nếu BI0 kết hợp với rơle có độ nhạy cao thì dòng tác động của
BV chỉ khoảng 1 đến 2A
Vì vậy BI0 là BV chính đối với mạng có đường dây cáp và dòng
chạm đất nhỏ


2. Nguyên tắc bảo vệ
2.2 BV phản ứng theo dòng với tần số khác 50Hz.
BV này dùng phương pháp xếp chồng tần số khác với tần số
công nghiệp (100Hz, 25Hz) lên dòng sự cố. Dòng này lấy từ
nguồn riêng đặt trong mạch cuộn dập hồ quang (DHQ). Nó
chạy trong cùng mạch với dòng cuộn DHQ và làm BV tác
động.
Chọn hai giá trị tần số 100 và 25 vì dòng điện dung không có
những hoạ tần này. Chỉ khi NM, các đường dây trên không hư
hỏng mới xuất hiện các dòng phụ chạy qua. nhờ vậy mà BV tác
động chọn lọc.


2. Nguyên tắc bảo vệ
2.3 BV phản ứng theo dòng quá độ.
BV có thể tác động theo sự xuất hiện dòng tần số cao, hay theo
dấu của sóng dòng, hoặc công suất tương ứng của nó. Khi NM
xuất hiện các dòng f cao trong thời gian ngắn.
BV loại này cần có các rơle tác động nhanh và bộ lọc chỉ cho phép
thành phần tần số cao qua rơle.
Để BV làm việc chắc chắn thì trong BV phải có bộ phận giữ tín

hiệu quá độ trong quá trình làm việc.