3Bao ve qua dong dien 8 2014

Chương 3

BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN


1. NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG
Bảo vệ hoạt động theo đại lượng đầu vào là giá trị biên
độ dòng điện qua bảo vệ (IBV, IRL )
Bảo vệ quá dòng điện là loại bảo vệ tác động khi dòng
điện đi qua chổ đặt thiết bị bảo vệ tăng quá giá trị định
mức. Bảo vệ làm việc khi IRL > Ing
Có hai loại bảo vệ quá dòng:
- Bảo vệ quá dòng cực đại (51)
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50)


1. NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG
Xét một điểm NM
Rơle đưa tín hiệu
cắt MC
1MC

CC

TÈn hièu

1MC1

3RI

2BI

Rơ le QD khởi
động

NM(1)

4RI

5RT

Rơ le tạo thời
gian trễ

RTh

Rơle đưa tín
hiệu KĐ


1. NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG
Sơ đồ khối rơ le quá dòng
Bộ logic

Đo lường

MC

RI

RT

Thời gian

Tín hiệu

Cắt

MC


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Khảo sát 1 đường dây hình tia, có 1 nguồn cấp, có đặt
bảo vệ dòng cực đại ở đầu phía nguồn mỗi đoạn đường dây


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Khi ngắn mạch xảy ra tại N1, dòng sự cố chạy trên cả 4
đoạn, các bảo vệ 1, 2, 3 và 4 đều khởi động.
Tuy nhiên theo yêu cầu chọn lọc, chỉ có bảo vệ 4 được
tác động cắt phần tử hư hỏng.
Muốn vậy, bảo vệ dòng cực đại cần có đặt tính thời gian
trì hoãn tác động, thời gian này tăng dần tình từ hộ tiêu thụ
đến nguồn.


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Nhờ cách chọn lọc này, khi ngắn mạch tại N1, bảo vệ 4
tác động sớm nhất cắt đoạn sự cố ra khỏi mạng. Sau đó các
bảo vệ 1, 2, 3 trở về vị trí ban đầu mà không tác động.
Tương tự như trên, khi ngắn mạch tại N2 bảo vệ 3 sẽ tác

động trước bảo vệ 2 và 1.
Nguyên tắc chọn thời gian trì hoãn (thời gian tác động)
nêu trên gọi là nguyên tắc từng cấp.


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Dòng điện khởi động của bảo vệ
Dòng khởi động của bảo vệ Ikđ là dòng nhỏ nhất đi qua
phần tử được bảo vệ mà có thể làm cho bảo vệ khởi động,
cần phải lớn hơn dòng phụ tải cực đại của phần tử được
bảo vệ để ngăn ngừa việc cắt phần tử khi không có hư
hỏng.
- Không tác động sai
- Tránh các dòng quá độ cho
phép


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Dòng điện khởi động của bảo vệ
Nguyên tắc tắc động: dòng khởi động của bảo vệ phải
lớn hơn dòng làm việc cực đại qua chỗ đặt bảo vệ:
Ikđ > Ilvmax
1
0
Itv
Vùng làm việc

I

Ikd

Vùng sự cố


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Dòng điện khởi động của bảo vệ
Dòng điện khởi động của bảo vệ được xác định như sau:

I kñBV

k at k mm

I lv max
k tv

với: kat - hệ số an toàn, kat = 1,2 – 1,5
kmm - hệ số mở máy, kmm = 2 – 3
ktv - hệ số trở về ví trí ban đầu của BV, ktv  0,85


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Dòng điện khởi động của bảo vệ
I

IN

Dòng khởi động rơle
I kñBV
I kñR 
n BI

Imm
Ikđ

Immmax

Itv
Ilvmax

Ilv
Thời gian dòng
ngắn mạch đi qua BV

t

nBI – tỉ số biến dòng
Biến dòng chọn dựa
vào Ilv


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Độ nhạy của bảo vệ
Độ nhạy của bảo vệ dòng cực đại đặc trưng bằng hệ
số độ nhạy Knh. Trị số của nó được xác định bằng tỉ số giữa
dòng qua rơle khi ngắn mạch trực tiếp ở cuối vùng bảo vệ
INmin và dòng khởi động bảo vệ Ikđ

K nh

I N min


I kñBV


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Độ nhạy của bảo vệ
IN = Ikđ
N
Vùng BV
chính

Vùng khởi
động

Yêu cầu về độ nhạy:
Bảo vệ chính: Knh ≥ 1,5
Bảo vệ dự trữ: Knh ≥ 1,2


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Thời gian tác động của bảo vệ
Để đảm bảo tính chọn lọc, thời gian tác động của bảo vệ
được chọn theo nguyên tắc bậc thang (từng cấp).
Độ chênh lệch giữa thời gian tác động của bảo vệ kề
nhau được gọi là bậc thời gian hay bậc chọn lọc:
t = t1 – t2 hay t1 = t2 + t


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Thời gian tác động của bảo vệ
Thời gian t bao gồm thời gian tác động của bảo vệ tBV,

thời gian cắt của máy cắt tMC, thời gian sai số của các rơle
thời gian tss:
t = tBV + tMC + tss
Khi chọn t phải phân biệt loại rơle có đặc tính thời
gian độc lập hay phụ thuộc


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Rơle có đặc tính thời gian độc lập
Thời gian làm việc tBV = const
t
tBV

I


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Rơle có đặc tính thời gian độc lập
Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính thời gian độc
lập được chọn theo nguyên tắc bậc thang (từng cấp), làm
thế nào để cho bảo vệ đoạn sau gần nguồn hơn có thời gian
làm việc lớn hơn thời gian làm việc lớn nhất của các bảo vệ
đoạn trước một bậc chọn lọc về thời gian t.
Trường hợp tổng quát, đối với bảo vệ của đoạn thứ n:
tn = t(n-1)max + t


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Rơle có đặc tính thời gian độc lập
A

B

tnh1

BV2’

C

tnh

BV3’

D
tnh3

BV4’

tnh4

2

BV1

BV2

t
tBV1

tnh

2

BV4 tPT

BV3

t
tBV2

t
tBV3

t
l


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Rơle có đặc tính thời gian phụ thuộc
Thời gian làm việc của rơle với thời gian xác định nào
đó khi dòng điện vượt quá giá trị dòng khởi động, đặc tính
này gọi là phụ thuộc - thời gian tác động của rơle phụ thuộc
vào trị số dòng điện qua rơle, khi dòng điện càng lớn thì
t
thời gian tác động càng ngắn
Thời gian làm việc tBV = f(I)

t1
t2
I1

I2


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Rơle có đặc tính thời gian phụ thuộc
MC1
BV1

tnh2

tnh3

MC2

MC3

BV2

BV3

tPT

t
tttBV1
tnh2

t

tBV2

tttBV2
t

tBV3

tttBV3
t
l


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Rơle có đặc tính thời gian phụ thuộc
Chọn thời gian làm việc của bảo vệ có hai yêu cầu khác
nhau do giá trị bội số dòng ngắn mạch ở cuối đoạn được bảo
vệ so với dòng khởi động:
 Khi bội số dòng lớn, BV làm việc ở phần độc lập của đặc
tính thời gian: lúc ấy thời gian làm việc của các BV được
chọn giống như BV có đặc tính thời gian độc lập.
 Khi bội số dòng nhỏ, BV làm việc ở phần phụ thuộc của đặc
tính thời gian: trong trường hợp này, sau khi phối hợp thời
gian làm việc của các BV kề nhau có thể giảm được thời
gian cắt ngắn mạch


2. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CỰC ĐẠI
Rơle có đặc tính thời gian phụ thuộc
Đặc tính thời gian phụ thuộc của RL số
Xem 167 (bài 31 – trình bày các đường cong phụ thuộc
thời gian – dòng điện tiêu biểu, cách chọn tđặt đường cong
các hãng trên thị trường)

Phương trình đường cong của Mỹ
Phương trình đường cong theo tiêu chuẩn
IEC
Phương trình đường cong của Liên Xô



3. BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CẮT NHANH
Bảo vệ dòng cắt nhanh là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn
lọc bằng cách: chọn dòng khởi động lớn hơn dòng ngắn
mạch lớn nhất qua chỗ đặt bảo vệ khi ngắn mạch ở ngoài
phần tử được BV (cuối vùng bảo vệ của phần tử được BV).
Khi ngắn mạch trong vùng BV dòng ngắn mạch sẽ lớn
hơn dòng khởi động và BV sẽ tác động. Bảo vệ quá dòng
cắt nhanh thường làm việc tức thời hoặc có thời gian rất bé.
Ikđ ≥ Ilvmax


3. BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CẮT NHANH
BVCN của đường dây có một nguồn cung cấp
Xét sơ đồ sau, BVCN đặt tại đầu đường dây AB về phía
trạm A. Để bảo vệ không khởi động khi ngắn mạch ngoài
(trên các phần tử nối vào thanh góp trạm B), dòng điện
khởi động Ikđ của bảo vệ cần chọn lớn hơn dòng điện lớn
nhất đi qua đoạn AB khi ngắn mạch ngoài. Điểm ngắn
mạch tính toán là N nằm gần thanh góp trạm B phía sau
máy cắt.