BAO VE SO LECH DONG DIEN

Bảo vệ so lệch dòng
điện


Tổng quan
• SEL-311L thiết bị bảo vệ so lệch dòng và tự động hóa hệ thống bao
gồm cả hai yếu tố bảo vệ trị dòng và điện áp. 
• Tổn thất hay không có điện thế không ảnh hưởng đến các yếu tố dòng
điện chẳng hạn như bảo vệ chênh lệch dòng điện,bảo vệ quá dòng và
bảo vệ tải.


1. Thành phần cơ bản của so lệch dòng
- SEL-311L chứa 5 thành phần so lệch dòng :  87LA, 87LB, 87LC
87L2 và 87LG.
- Các phần tử pha cung cấp bảo vệ tốc độ cao cho lỗi dòng cao.


Hình 3.1 Các thành phần cơ bản của so lệch dòng SEL-311L
- SEL-311L trao đổi Ia, Ib, và Ic đồng bộ hóa thời gian mẫu giữa hai
hoặc ba thiết bị đầu cuối đường dây. Mỗi rơle tính toán 3I2 và 3I0
cho tất cả các thiết bị đầu cuối dòng. Thành phần cơ bản của so lệch
dòng 87LA 87LB 87LC 87L2 và 87LG trong mỗi rơle so sánh Ia Ib
Ic 3I2 và 3I0 (IG) từ mỗi thiết bị đầu cuối dòng. Tất cả các rơle đều
thực hiện các phép tính của so lệch dòng giống hệt nhau trong kết cấu
ngang hàng để tránh sự trì hoãn thiết bị ngắt.


2. Lý thuyết Hoạt động

Hình 3.2 Mặt phẳng Alpha đại diện tỷ lệ tập hợp

của dòng điện cục bộ từ xa
- Hình 3.2 minh họa cách các thành phần pha và
khác biệt chuỗi âm hoạt động cho một dòng hai thiết
bị
đầu cuối.
- Hình
3.2 cho thấy mặt phẳng alpha, đại diện cho tỷ
lệ phasor hoặc tỉ lệ tổ hơp của điều khiển từ xa (IR)
tới các dòng điện cục bộ (IL). Có một mặt phẳng alpha
riêng cho mỗi dòng


- Tự động phân định dòng điện chạy vào đường được bảo
vệ để có góc bằng không và dòng điện chạy ra khỏi
đường được bảo vệ có góc 180 ° . 5 ampe của dòng tải đi
từ cục bộ đến bộ chuyển mạch từ xa tạo ra dòng điện pha
A ở 50 ° tại chuyển mạch địa phương và 5180 ° tại
chuyển mạch từ xa.

- Trên pha mặt phẳng alpha, biểu đồ một đơn vị bên
trái của nguồn gốc, như thể hiện trong hình 3.2. Hai
pha khác cũng ở tại 1180 ° trên các mặt phẳng alpha
tương ứng


- Trong thực tế, tất cả các dòng tải tại 1180 ° biểu đồ không xét độ
lớn và không xét góc độ đối với điện áp hệ thống. Tương tự, một lỗi
bên ngoài có dòng điện bằng nhau và ngược lại tại hai đầu của dây, và
do đó các lỗi bên ngoài cũng có ở biểu đồ 1180 °.
- SEL-311L bao quanh điểm 1180 ° trên mặt phẳng alpha với một

vùng hạn chế, như thể hiện trong hình 3.3. Rơle dừng chạy khi tỷ số
mặt phẳng alpha di chuyển ra ngoài vùng kiềm chế và dòng điện
chênh lệch nằm trên ngưỡng thiết lập được. Rơle cản trở khi tỷ số
mặt phẳng alpha vẫn nằm trong vùng kiềm chế, hoặc khi không đủ
dòng chênh lệch


Hình 3.3 Vùng hãm SEL-311L bao quanh các lỗi bên
ngoài
- Thiết lập 87LANG xác định góc độ
phạm vi của vùng hãm. Đặt

87LR xác định bán kính bên ngoài của vùng hãm. Bán kính bên trong
là độ nghịch của 87LR.
- Tất cả ba loại yếu tố (giai đoạn, chuỗi âm và không chuỗi) tiếp tục
hội đủ điều kiện dừng chạy một thiết lập cảm biến khác.


- Rơle vi sai dòng điện truyền thống, rơ le so sánh
pha, rơ le so sánh pha, và rơle so sánh phụ tải có thể
được biểu diễn như là một vùng hạn chế trên mặt
phẳng alpha. Trong mọi trường hợp, SEL-311L cho
phép cải thiện đáng kể về độ an toàn, độ nhạy, tốc
độ, độ tin cậy hoặc cả bốn.

3. Yêu cầu về biến đổi dòng điện

- SEL-311L rất dễ dung nạp được độ bão hòa CT. Phương trình dưới
đây liên quan đến mức cho phép tối đa tải CT cho phép tránh sự bão
hòa CT.

= trở kháng của tải trong ohms
Vs = điện áp định mức của CT.
IF = dòng rò trong điện trở thứ cấp
X/R = trở kháng của hệ thống điện tỷ lệ điện trở


- Trong hai ứng dụng đầu cuối, SEL-311L yêu cầu các máy biến áp hiện
tại đáp ứng cả hai tiêu chí sau.
+ CT không thể bão hòa ở mức thấp hơn IF = 15A thứ cấp cho một
relay với 5 máy biến áp, hoặc IF = 3A thứ cấp cho một relay với một
máy biến áp.
+ Khả năng chịu tải của CT không thể vượt quá:

- SEL-311L sẽ hoạt động và hãm đúng nếu CT không bão hòa ở mức < 3
cho mỗi đơn vị dòng điện danh định, và khả năng chịu tải CT < 7,5 lần
khả năng chịu tải mà để làm cho CT bão hòa.


- Yêu cầu đối với các ứng dụng ba đầu cuối như sau`
+ CT không thể bão hòa ở mức thấp hơn IF = 15 amps thứ cấp cho
một relay với 5 MBA, hoặc IF = 3 amps thứ cấp cho một relay với
một máy biến áp
+ Khả năng chịu tải của CT không thể vượt quá CT


4. Thiết lập Vùng hãm và các yếu tố giám sát
- Thiết lập vùng hãm và các yếu tố giám sát quá tải khác nhau để bảo
vệ đường dây hai đầu cuối.
+ Thiết lập các phần tử chênh lệch giai đoạn 87LA, 87LB và 87LC

để phát hiện các sự cố ba pha một cách chính xác.
+ Thiết lập bộ phận phân tử thứ tự âm 87L2 để phát hiện các lỗi nội
bộ không cân bằng (87L2 được ngăn chặn khi tất cả ba dòng điện
giai đoạn từ bất kỳ đầu cuối đường dây nào vượt quá 15A trong một
relay định mức 5 A hoặc 3A trong relay định mức 1A. Phần tử 87LG
bị cản trở khi hai hoặc nhiều dòng điện pha từ bất kỳ đầu cuối nào
vượt quá 3 • INOM).


 Đặt các thành phần chênh lệch pha 87LA, 87LB và 87LC để phát hiện
lỗi nội bộ ba pha
- Tỉ lệ vectơ của dòng từ xa đến địa phương là 10°. Biểu đồ miêu tả
một đơn vị bên phải nguồn, như thể hiện trong hình 3.4.
- Nếu hệ thống không đồng nhất, thì dòng cuối cùng có các góc khác
nhau và do đó góc của tỷ lệ dòng không bằng không. Nếu các góc trở
kháng nguồn khác nhau 10˚và có sự khác biệt góc độ 10˚ giữa các
nguồn, thì góc giữa dòng từ xa và địa phương có thể tiếp cận 20˚.


A: 20˚ sự thay đổi do góc nguồn và góc trở kháng nguồn.
B: 21.6˚ sự thay đổi gây ra bởi sự bất đối xứng kênh 2 ms.
C: 40˚ sự thay đổi do độ bão hòa CT.
Hình 3.4 Cài đặt Góc Mặt phẳng Alpha 87 LANG dựa trên Góc
mặt phẳng Alpha Tối đa cho lỗi bên ngoài


- Nếu lỗi nội bộ không ở đường giữa, hoặc các nguồn không bằng
nhau, thì tỷ số mặt phẳng alpha sẽ di chuyển ra xa 10 ° sang phải hoặc
trái. Trong giới hạn, từ xa hoặc dòng địa phương tiếp cận số 0 trong
thời gian nạp yếu.

- Nếu dòng từ xa tiếp cận số 0, về nguồn tỷ lệ di chuyển tại nửa bên
phải măt phẳng. Nếu dòng địa phương tiếp cận bằng không, tỷ số di
chuyển về phía cuối bên phải của mặt phẳng bên phải.
- Do đó, đối với sai số ba pha nội bộ, tỷ số dòng pha nằm trong phải
mặt phẳng ± 20˚ của trục thực dương dương như thể hiện trong
hình 3.4 cho các góc nguồn và trở kháng giả định ở trên.



Hình 3.5 Độ bão hòa CT gây ra góc nghiêng và giảm
độ lớn

- Một nguồn có lỗi góc pha có thể là sạc dòng điện. Tuy nhiên, bởi vì
chúng ta đang thảo luận về lỗi ba pha bên trong, dòng sạc hiện tại
không phải là một lỗi nguồn đáng kể
- Kết hợp sự chậm trễ kênh bất đối xứng, không đồng nhất của hệ
thống và góc tải và độ bão hòa của CT, lỗi nội pha ba pha nên nằm
trong khoảng 82˚ của trục thực dương.


 Cài đặt pha 87L và Cài đặt mặt phẳng Alpha
- Ba điều khiển cài đặt hoạt động của các phần tử pha 87L. Tham
khảo Hình 3.3.
➤ 87LANG (góc của vùng hãm)
➤ 87LR [bán kính bên ngoài của vùng hạn chế (bán kính bên
trong là chiều ngược lại của 87LR)]
➤ 87LPP (dòng điện khác biệt có thể vượt qua khi tỷ số mặt
phẳng alpha nằm ngoài vùng hãm) 
- Đặt 87LR xác định bán kính bên ngoài của vùng hãm và độ
nghịch của 87LR xác định bán kính bên trong của vùng hãm. Đặt

87LR để loại trừ khỏi khu vực hãm tất cả các lỗi nội bộ ba pha,
bao gồm cả những không thực sự.
- Một giá trị 87LR là 6 cho bán kính bên ngoài là 6 và bán kính
bên trong là 1/6. Điều này thoải mái loại trừ điều kiện khôngthực sự từ khu vực hạn chế.


- Đặt 87 LPP để phát hiện tất cả các lỗi nội bộ trong ba pha. Đặt 87
LPP phải được đặt trên dòng điện sạc. Đặt 87LPP trên dòng điện tải
dự kiến tối đa để ngăn chặn sự dịch sai khi một thiết bị kiểm tra CT
được kết nối lại bị thiếu ở một cuối đường dây.
- Cài đặt mặc định của nhà máy cho 87 LPP là 1,2 lần dòng điện
danh định thứ cấp (6 A cho relay 5 A hoặc 1,2 A cho relay 1 A)
và có thể không cần phải thay đổi ngoại trừ các điều kiện đặc
biệt


Hình 3.6 Tốc độ đi tới pha 878 cho các dòng điện lỗi đối xứng
với 87 LANG = 195 và 87LR = 6 bằng cách sử dụng kết nối
sợi quang trực tiếp 


Đặt bộ phận chênh lệch tiêu cực 87L2 để phát hiện
lỗi nội bộ không cân bằng

- Nếu lỗi nội bộ không ở tuyến giữa, hoặc nếu các
nguồn có độ không đều, tỷ số mặt phẳng alpha sẽ
dịch chuyển từ 10° sang phải hoặc sang trái. Ở giới
hạn, hoặc từ xa hoặc hiện tại địa phương có thể tiếp
cận số 0 cho một tình huống infeed yếu.

- Nếu dòng từ xa tiếp cận số 0, tỷ lệ di chuyển về nguồn từ nửa bên
phải mặt phẳng. Nếu dòng địa phương tiếp cận bằng 0, tỷ số di
chuyển về phía cuối bên phải của nửa bên phải mặt phẳng.
- Do đó, đối với lỗi bên trong mặt đất, tỷ lệ dòng điện mặt phẳng
alpha tiêu cực nằm ở nửa bên phải với +/- 10 độ của trục thực
dương như thể hiện trong hình 3.4 cho các góc nguồn và trở kháng
được xem xét ở trên.
- Độ bão hòa của CT và sự không đối xứng của sự chậm kênh tạo
ra những hiệu ứng tương tự trong mặt phẳng alpha âm trong một
lỗi nội bộ không cân bằng như mặt phẳng alpha trong pha trong
một lỗi ba pha. Độ bão hòa CT và sự không đối xứng trễ kênh lớn
có thể làm sai lệch độ 62° trên mặt phẳng alpha.


Hình 3.7 Tốc độ truy xuất các thành phần 87LG và 87L2 đối với các
dòng bị lỗi đối xứng với 87 LANG = 195 và 87LR = 6 bằng cách sử
dụng kết nối sợi quang trực tiếp

- Các thiết lập này cung cấp độ nhạy cho các lỗi không cân bằng bên trong.
- Đối với dòng điện tải nhỏ hơn 1/3 INOM, độ nhạy lỗi mặt đất được xác
định bởi các cài đặt lỗi tối thiểu 87L2P và 87LGP của 0,5 A, và là 132.8
thứ cấp Vnom = 66,4 V.
- Trên 1/3 INOM, độ nhạy lỗi mặt đất được xác định bởi tỷ lệ | I2 | / | I1 |
cho 87L2, và | I0 | / | I1 | cho 87LG. Thành phần 87L2 cho phép khi | I2 | / |
I1 | > 0,05 từ ít nhất một thiết bị đầu cuối.


Hình 3.8 Độ nhạy rò điện mặt đất của các thành
phần 87L2 và 87LG Với 87L2P = 0.5 hoặc 87LGP =

0.5


5. Thiết lập Cung cấp Bảo vệ trong Các lỗi bên ngoài Nhà máy
 Các loại lỗi không cân bằng khác
- Khảo sát giống cho các loại lỗi không cân bằng khác ( pha-pha, và
pha sang pha mặt đất), cung cấp các cài đặt giống thứ tự nghịch
phần tử 87L.22
- Các thiết lập phần tử 87L mang đến tốc độ, độ nhạy và độ tin
cậy tuyệt vời đối với các lỗi nội bộ của tất cả các loại mẫu hệ
thống điện được xem xét trên.
+ Tỷ lệ mặt phẳng alpha lý tưởng nằm ở 1  180 ° đối với lỗi
bên ngoài.
+ Các vùng hạn chế được xác định bởi các thiết lập có nguồn
gốc xung quanh 1180° và phải bao gồm các nguồn lỗi có thể
xảy ra.
+ Xem xét tất cả các nguồn có thể có tỷ số và sai số góc trên
mặt phẳng alpha trong lỗi bên ngoài.


 Các lỗi bên ba pha ngoài lớn hơn 3 • INOM
Lỗi không cân bằng bên ngoài
- Trong một lỗi không cân bằng bên ngoài, cả hai
thiết bị đầu cuối thấy dòng lỗi âm gần nhau và
giống
- Nếu hệt
CTs nhau.
các tín hiệu đầu cuối ở một đầu cuối
dòng điện bão hoà, có thể dự đoán được hiệu quả
của tỷ số mặt phẳng alpha, vì các rơle tại cả hai

đầu
dòng
đềunghiêm
đo được
số.đo được có
- Đối cuối
với CT
bão hòa
trọng,dòng
cườnglỗiđộsai
dòng
thể giảm còn 1/3 dòng không bão hòa. Tỷ lệ mặt phẳng alpha từ
1 xuống 1/3 hoặc cao như 3. Thiết lập 87LR = 6 như đã cho ở
trên cho phép vùng kiềm giữ có chứa trạng thái bão hòa CT
- Sự bão hòa CT nghiêm trọng cũng có thể gây ra lỗi
góc lớn đến 40°. Kênh không đối xứng > 2 ms sẽ trì
hoãn tạo ra 22° lỗi liên kết dữ liệu, điều này có thể
làm tăng sai số góc độ bão hòa CT. Trong trường hợp
đó, góc mặt phẳng alpha có thể bị lỗi đến mức 62°.
Cài đặt 87 LANG mặc định là 195° cho phép 35° giới
hạn cho các lỗi nguồn khác.