chuong 8 bảo vệ đường dây

CHƯƠNG 8:
BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY


I. TỔNG QUÁT:
Có thể BV đường dây theo nguyên tắc dòng điện, khoảng cách, so lệch.
BV theo nguyên tắc dòng điện: đơn giản, kinh tế, dễ bảo trì và thay thế.
Thường dùng để BV chống NM nhiều pha, 1 pha chạm đất, mạng phân
phối, hệ thống công nghiệp và một số đường dây truyền tải công suất nhỏ.
BV khoảng cách dùng làm BV chính chống NM nhiều pha và BV dự trữ cho
đường dây truyền tải. Nó có ưu điểm hơn BV dòng điện do không ảnh
hưởng nhiễu khi thay đổi INM, nguồn phát hay cấu trúc lưới.
BV so lệch đường dây (pilot) có nguyên lý làm việc tốt nhất. Được dùng khi
có yêu cầu cắt nhanh đối với mọi dạng NM ở bất kỳ vị trí sự cố nào


II. CÁC HỆ THỐNG BV ĐƯỜNG DÂY DÀI, UCAO, PLỚN

MC1

MC2

MC3

MC4

Rơle
Thiết bị thông tin

Rơle
Kênh thông tin

Sơ đồ cấu trúc hệ thống bảo vệ pilot

Thiết bị thông tin


II. CÁC HỆ THỐNG BV ĐƯỜNG DÂY DÀI, UCAO, PLỚN

Đối với các HT siêu cao áp, có chứa các MBA công suất lớn. Nếu dùng các
bảo vệ đơn giản hoặc tác động có thời gian có thể gây mất ổn định HT.
HT pilot là HT sử dụng một đường thông tin để gửi tín hiệu từ rơle ở đầu
đường dây này tới đầu kia. Cả hai rơle làm việc trên cơ sở quan sát từ hai
đầu phần tử cần BV.
HT pilot khắc phục được một số nhược điểm của BVKC như:
• BV không tức thời trong các đường dây nhiều đầu.
• Hỗ cảm thứ tự không trong các đường dây song song.
• Sự không đồng nhất theo các tụ nối tiếp.


1. Khái niệm chung về BV pilot.
1.1. Hệ thống pilot dây dẫn.
Dùng cho:
Đường dây ngắn mới
đảm bảo kinh phí.
Nếu đường dây dài,
điện trở của dây pilot
làm sai số tín hiệu BV

Làm
việc

hãm

Làm
việc
Dây dẫn pilot

Sơ đồ so lệch dòng tuần hoàn

Loại 1: bình thường
có dòng chạy trên dây
pilot
Loại 2: bình thường
không có dòng chạy
trên dây pilot

hãm

Dây dẫn pilot
hãm
Làm việc

hãm
Làm việc
Sơ đồ cân bằng áp.


1. Khái niệm chung về BV pilot.
1.2. Hệ thống pilot sóng mang tần số cao trên đường dây tải điện. (h8.5/151)
Loại này, tín hiệu từ một rơle đến rơle khác được truyền qua đường dây truyền

tải năng lượng bằng tần số sóng mang.
Việc liên kết thông qua bộ điều hướng đường dây và biến điện áp tụ điện liên
kết (CVT). Nhờ phối hợp trở kháng bởi các bộ lọc mà tín hiệu pilot chỉ di
chuyển trên đường dây truyền tải điện.
1.3. Hệ thống pilot vi sóng. (h8.6/152)
Tín hiệu BV được truyền đi nhờ dùng thông tin vi sóng giữa các đầu đường dây.
Sóng âm qua thiết bị điều biên và giải điều biên rồi truyền tới đầu khác bằng vi
sóng.
Hệ thống vi sóng lợi dụng các trạm trung gian có sẵn ở vị trí cao để tăng khoảng
cách và giảm tổng chi phí.


1. Khái niệm chung về BV pilot.
1.4. Hệ thống pilot sợi quang. (h8.6/152)
Thay vì truyền tín hiệu bằng sóng mang vi ba thì sử dụng cáp quang. Nguyên
lý và sơ đồ giống như hệ thống pilot vi sóng.
Ba hệ thống pilot có dòng sóng mang trên đường dây truyền tải, vi sóng, sợi
quang có cùng chung đặc điểm cung cấp đường dẫn thông tin giữa các rơle đặt
tại hai đầu dây truyền tải.
Các sơ đồ
BV pilot

2. Phân loại BV pilot.
Gồm hai loại cơ bản:
Sơ đồ BV toàn phần và sơ đồ
bảo vệ không toàn phần
So sánh
pha

Các sơ đồ

toàn phần

BV so lệch
pilot

Các sơ đồ không
toàn phần

So sánh
hướng

BV khoảng
cách


3. Các sơ đồ pilot không toàn phần.
Sơ đồ truyền cắt: rơle tại mỗi đầu sẽ phát hiện sự cố trong vùng BV của mình.
Khi có sự cố sẽ gửi tín hiệu tác động đến đầu đối diện. (khi có sự cố mới gửi
tín hiệu)
Sơ đồ truyền khoá: rơle tại mỗi đầu luôn gửi tín hiệu ngăn chăn rơle đầu đối
diện tác động. Khi phát hiện sự cố thì tín hiệu này gián đoạn và rơle đầu đối
diện sẽ tác động (luôn gửi và nhận tín hiệu cho đến khi có sự cố)

MC1

MC2

MC3

MC4

Rơle
Thiết bị thông tin

Rơle
Kênh thông tin

Thiết bị thông tin


3. Các sơ đồ pilot không toàn phần.

3.1 Sơ đồ so sánh hướng.
Dùng rơle định hướng I0 hoặc I2 để phát hiện hướng NM từ điểm
đặt BV.
Dòng NM trong trường hợp này sẽ chảy từ các đầu của đường
dây về vị trí sự cố.
Ngay cả các đường dây song song, đường dây có hỗ cảm có thể
được BV bằng kỹ thuật so sánh hướng.
Đại lượng phân cực thứ tự không có thể là áp hoặc dòng.


3.2 Sơ đồ pilot dùng rơle khoảng cách.

X

BV khoảng cách đặc tính MHO vốn là
BV có hướng. Kết hợp với việc truyền
tín hiệu cho phép cắt nhanh cả đường
dây.

Z3
Z2

Chỉ cần truyền tín hiệu pilot ở vùng 2
và 3 vì vùng 1 sự cố bị cắt tức thời.
Vùng 2 trì trễ thời gian khoảng 0,3
đến 0,4s. Vùng 3 tác động chậm hơn.

Z1
R

3.3 Sơ đồ truyền cắt.
Hệ thống định hướng gửi một tín hiệu cắt từ một HT rơle tới đầu cách xa và
cắt tức thời.
Hệ thống cho phép giám sát tín hiệu liên động truyền xa để xác định sự cố
xảy ra được phát hiện là trong vùng II hay vùng III

R


Zone 3
Zone 2
Zone1Y
Zone1X
Zone 1

A

Z

B

Z
Zone 1
Zone1X
Zone1Y
Zone 2
Zone 3


RELAY A
Z1,(Z1X),(Z1Y)

1
OR
Z2

Z3

RELAY B
TRIP A

TRIP B

Z1,(Z1X),(Z1Y)

1
OR

TZ2

TZ2

Z2

TZ3

TZ3

Z3

1
OR

TZ1X

Z1

Z1X

Z1X

Z1

TZ1X

TZ1Y

Z1

Z1Y

Z1Y

Z1

TZ1Y

OR


Zone 3
Zone 2
Zone1Y
Zone1X
Zone 1

Z

A
Z
Zone 1
Zone1X
Zone1Y
Zone 2
Zone 3

B

RELAY A
Z1,(Z1X),(Z1Y)

1
OR
Z2

Z3

RELAY B
TRIP A

TRIP B

Z1,(Z1X),(Z1Y)

OR
1

TZ2

TZ2

Z2

TZ3

TZ3

Z3

1
OR

RESET Z1 EXT

OR
1

Z1

Z1 EXT,Z1X

TZ1X
TZ1Y

Z1

Z1Y

RESET Z1 EXT

Z1 EXT,Z1X

Z1

Z1Y

OR

Z1

TZ1X
TZ1Y

OR


CRX
Z1

OR

CTX

SIGNALING

CRX

CHANNEL

CTX

Z1

OR
1

AND

&

AND

RELAY A
Z1,(Z1X),(Z1Y)

OR
1

RELAY B

TRIP A

TRIP B

Z1,(Z1X),(Z1Y)

OR
1

Z2

TZ2

TZ2

Z2

Z3

TZ3

TZ3

Z3

OR

TZ1X

Z1

Z1X

Z1X

Z1

TZ1X

TZ1Y

Z1

Z1Y

Z1Y

Z1

TZ1Y

OR


CRX
CB

OR
1

AND

OPEN

CRX

CTX

CTX

KÊNH TÍN
HIỆU

&

OR
1

CB
OPEN

AND
&

AND

RELAY A
Z1,(Z1X),(Z1Y)

OR
1

RELAY B

TRIP A

TRIP B

Z1,(Z1X),(Z1Y)

OR

Z2

TZ2

TZ2

Z2

Z3

TZ3

TZ3

Z3

OR

TZ1X

Z1

Z1X

Z1X

Z1

TZ1X

TZ1Y

Z1

Z1Y

Z1Y

Z1

TZ1Y

OR


Zone 3
Zone 2
Zone1Y
Zone1X
Zone 1

Z

A
Z

Zone 1

B

Zone1X
Zone1Y
Zone 2
Zone 3

Z3

AND

AND

CRX
CB

1

AND

OPEN

Z3

CRX

CTX

CTX

KÊNH TÍN
HIỆU

1

AND

CB
OPEN

AND

AND

RELAY A
Z1,(Z1X),(Z1Y)

OR

RELAY B

TRIP A

TRIP B

Z1,(Z1X),(Z1Y)

OR

Z2

TZ2

TZ2

Z2

Z3

TZ3

TZ3

Z3

OR

TZ1X

Z1

Z1X

TZ1Y

Z1

Z1Y

Z1X

Z1

TZ1X

Z1

TZ1Y

OR


Sơ đồ truyền cắt dưới tầm định hướng
Sơ đồ truyền cắt dưới tầm cho phép
Sơ đồ truyền cắt quá tầm cho phép
Sơ đồ truyền cắt quá tầm cấp I
Sơ đồ bảo vệ pilot truyền khoá


4. Các sơ đồ pilot bảo vệ toàn phần.
Các sơ đồ BV toàn phần đo dòng vào phần tử BV tại các đầu của nó và quyết
định tác động dựa trên sưn so sánh của các dòng đó.
4.1 Các sơ đồ so sánh pha.
Có các loại sơ đồ so sánh pha thông dụng sau:
-So sánh pha đơn.
-So sánh pha kép.
-So sánh pha riêng biệt


a. Sơ đồ khóa so sánh pha đơn.
N2

N1

Nhận dạng sự cố

Tín hiệu

tại chỗ

bộ phát

f1

bộ thu

f2

Kênh truyền

Tín hiệu ra
bộ thu
AND

Báo hiệu

Tín hiệu ra bộ thu
Tín hiệu bộ thu vào AND
Tín hiệu xuất AND
Tín hiệu xuất cắt

1
0
1
0
1
0
1

0
1
0

bộ phát

f1

bộ thu

Tín hiệu
nhập tại chỗ

Tín hiệu ra
bộ thu

4

0

Cắt A

Tín hiệu tại chỗ vào AND

f2

0

4

AND

Báo hiệu

Cắt B

1
0
1
0
1
0
1
0
1
0


a. Sơ đồ khóa so sánh pha đơn.
So sánh ½ chu kỳ dòng điện. Là một dạng đơn giản của sơ đồ khóa so sánh pha
mà chỉ cần một kênh truyên PLC on-off. Hai bộ FD1 và FD2 gọi là bộ phát hiện
sự cố. Với đường dây truyền tải tới 150Km thì FD2 được chỉnh bằng 120%FD1
và khoảng 200% khi đường dây dài hơn.



b. Sơ đồ khóa so sánh pha kép.

N2

N1

Nhận dạng sự cố

Sóng âm tại chỗ

điểm

bộ phát

f1

bộ thu

f2

Kênh truyền

f2

bộ phát

f1

bộ thu

khoảng
Sóng dương tại
chỗ

AND1

Sóng âm tại
chỗ

khoảng
Báo
hiện
OR

AND2

điểm

Báo
hiện
AND3

4

0

Tri
p

0

4

Tri

p

AND3

AND1
OR
AND2

Sóng dương
tại chỗ


b. Sơ đồ khóa so sánh pha kép.
Thực hiện các phép so sánh pha trên cả hai nửa chu kỳ của sóng dòng nên tác
động nhanh hơn so đồ so sánh pha đơn..
Loại sơ đồ này đòi hỏi kênh truyền kép với một tần số cho mỗi đầu đường dây.
Sơ đồ dùng thiết bị di tần tại mỗi đầu đường dây, một tần số được gọi là điểm và
một tần số khác được gọi là khoảng