Transcript CHƯƠNG 5: BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN

CHƯƠNG 4:
CÁC LOẠI BẢO VỆ
4.1 Bảo vệ quá dòng
Nguyên tắc hoạt động
4.2 Bảo vệ dòng điện cực đại (51)
4.2.1 Nguyên tắc hoạt động
4.1.2 Thời gian làm việc của bảo vệ
4.1.3 Đấu nối biến dòng (BI)
4.3 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50)
4.3.1 Nguyên tắc hoạt động
4.3.2 Thời gian làm việc của bảo vệ
4.3.3 Đấu nối biến dòng (BI)
1
CHƯƠNG 4:
CÁC LOẠI BẢO VỆ
4.4 Bảo vệ theo điện áp: Bảo vệ kém áp (27)
4.4.1 Nguyên tắc hoạt động
4.4.2 Thời gian làm việc của bảo vệ
4.4.3 Đấu nối biến dòng (BI)
4.4.4 Vùng bảo vệ
4.5 Bảo vệ theo điện áp: Bảo vệ quá áp (59)
4.5.1 Nguyên tắc hoạt động
4.5.2 Thời gian làm việc của bảo vệ
4.5.3 Đấu nối biến dòng (BI)
4.5.4 Vùng bảo vệ
2
CHƯƠNG 4:
CÁC LOẠI BẢO VỆ
4.6 Bảo vệ theo hướng công suất: Bảo vệ có hướng (32)
4.6.1 Yêu cầu
4.6.2 Nguyên tắc hoạt động
4.6.3 Thời gian làm việc của bảo vệ
4.6.4 Đấu nối biến dòng, biến điện áp (BI,BU)
4.7 Bảo vệ theo tổng trở: Bảo vệ khoảng cách (21)
4.7.1 Ý nghĩa
4.7.2 Nguyên tắc hoạt động
4.7.3 Đấu nối biến dòng, biến điện áp (BI,BU)
4.7.4 Vùng bảo vệ
3
CHƯƠNG 4:
CÁC LOẠI BẢO VỆ
4.8 Bảo vệ so lệch (87)
4.8.1 Nguyên tắc hoạt động
4.8.2 Khu vực bảo vệ
4.8.3 Áp dụng
4.9 Phối hợp bảo vệ
4
4.1
5
4.1
o
o
o
Nguyên tắc hoạt động: BVDĐ
là loại bảo vệ tác động khi
dòng điện đi qua chỗ đặt thiết
bị bảo vệ lớn hơn giá trị dòng
điện định trước.
Tham soá doøng ñieän choïn tröôùc naøy
goïi laø tham soá doøng ñieän khôûi ñoäng
Ikñ.
BVDĐ được phân thành:
 Bảo vệ dòng điện cực đại
 Bảo vệ dòng điện cắt
nhanh
6
4.2
4.2. Bảo vệ dòng điện cực đại
4.2.1 Nguyên tắc hoạt động
4.1.2 Thời gian làm việc của bảo vệ
4.1.3 Đấu nối biến dòng (BI)
4.3 Bảo vệ dòng điện cực đại có kiểm tra điện áp
7
4.2.1
 Baûo
veä quaù doøng ñieän cöïc ñaïi [51] khôûi ñoäng khi thoâng
soá doøng ñieän ñaàu vaøo lôùn hôn tham soá doøng ñieän khôûi
ñoäng, vaø taùc ñoäng sau thôøi gian t.
8
4.2.1
 Doøng
ñieän taûi Itaûi qua BI cho
doøng thöù caáp laø I.
 Thoâng
soá doøng ñieän I ñöa ñeán
ñaàu vaøo [51], neáu I>Ikñ51 thì sau t
giaây [51] truyeàn ñeán rô le trung gian
[51X] caét [52].
 Khi
chöa ñeán t giaây, I≤Ikñ51 thì [51]
trôû veà, vaø [51X] khoâng caét [52].
9
4.2.1
K at Kmm
I kd 
Ilv max
Ktv
o
o
o
o
o
o
I kdR 
K at K mm K sd
I lv max
K tv
nBI
Kat: hệ số an toàn 1,2
Ktv: hệ số trở về 0.85
Kmm: hệ số mở máy 1,3 đến 1.8
Ilvmax : dòng làm việc cực đại qua thiết bị được bảo vệ
nBI : tỷ số biến dòng
Ksd : hệ số sơ đồ
10
4.2.1
o
Độ nhạy
I NM min
K nh 
I kd
o
o
o
Knh > 1.1 - 1.3 khi làm bảo vệ dự trữ
Knh > 1.5 - 1.8 khi làm bảo vệ chính
INMmin : là dòng NM nhỏ nhất qua chỗ đặt bảo vệ khi nm ở cuối
vùng bảo vệ
11
4.2.2
Coù 2 loaïi thôøi gian laøm vieäc: t khoâng
ñoåi (t=const) vaø t thay ñoåi tuøy theo I
(t=f(I)).
 Neáu t=const:
Khi I≤Ikñ: baûo veä khoâng taùc ñoäng.
 Khi I>Ikñ: baûo veä taùc ñoäng sau thôøi
gian t=t1 vôùi t1=haèng soá.


Neáu t=f(I):
Khi I≤Ikñ: baûo veä khoâng taùc ñoäng.
 Khi I>Ikñ: baûo veä taùc ñoäng sau thôøi
gian t=tx, vôùi tx=f(Ix).

Ñaëc tuyeán cuûa baûo veä nhö treân hình 3.
12
4.2.2
o
Rơ le làm việc với thời gian xác định nào đó khi dòng điện vượt
quá giá trị khởi động thì gọi là đặc tính thời gian phụ thuộc, gồm
có:



Đặc tính thời gian có độ dốc chuẩn
Đặc tình thời gian rất dốc
Đặc tình thời gian rất dốc
.
13
4.2.2
14
4.2.2
15
4.2.2
o
Đặc tính thời gian có độ dốc chuẩn: Loại này làm việc theo đặc
tính thời gian phụ thuộc khi dòng điện NM nhỏ và đặc tính thời
gian độc lập khi dòng điện NM lớn. (Nói cách khác, khi dòng
điện NM nhỏ hơn khoảng 10 đến 20 lần dòng điện định mức thì
đặc tính là đặc tính thời gian phụ thuộc. Khi dòng điện NM lớn
hớn khoảng trên thì đặc tính là đặc tính là đường thẳng).
Thường dùng bảo vệ rộng rãi lưới phân phối
16
4.2.2
o
Đặc tính thời gian rất dốc: Loại này có độ dốc dốc hơn độ dốc
chuẩn. Được dùng thay thế đặc tính có độ dốc chuẩn khi độ dốc
chuẩn không đảm bảo tính chọn lọc
17
4.2.2
o
Đặc tính thời gian cực dốc: Loại này có độ dốc lớn nhất, thích
hợp dùng để bảo vệ máy phát, máy biến áp động lực, máy biến
áp nối đất… nhằm chống quá nhiệt.
18
4.2.2
o
Nguyên tắc: bảo vệ phía trước có thời gian tác động bằng thời
gian tác động của bảo vệ kề sau nó cộng với khoảng thời gian
t1  t  t2
o
Khoảng Δt bao gồm (theo tiêu chuẩn IEC 255-4 khoảng 0.3 –
0.5s)
o
Thời gian tác động và trở về của rơ le
o
Thời gian tác động cắt của máy cắt
o
Sai số thời gian của rơ le định thời gian
o
Thời gian dự trữ
19
4.2.2
o
Cách chọn đặc tính phụ thuộc:
Chọn đặc tính của BV B. Vẽ đặc tính ra
Xác định dòng NM lớn nhất ngay sát BV B (N2) IN2max
Ứng với đặc tính BV B suy ra thời gian tác động của BV B (tB1). Vậy
tB1 là thời gian tác động của BV B khi NM tại N2.
Để đảm bảo tính chọn lọc thì thời gian BV A khi có NM tại N2 phải
lớn hơn tB1: t A1 ≥ Δt + t B1
Xác định được điểm A 1 trên đặc tuyến của BV A .





N2
t
Chọn đặc tính trong
cataloge sao cho thảo mãn
t A1 ≥ Δ t + t B1 với mọi
dòng NM bé hơn IN2max
A1
t
20
B1
Lưu ý vẽ các đặc tính
l phải cùng cấp điện áp
4.2.2
N2
t
A1
t
B1
l
t
A1
t
B1
21
I
4.2.3

Caùc BI ñaët sau maùy ngaét, ñaáu noái theo sô ñoà hình sao, thoâng soá doøng ñieän Itaûi
qua BI ñöôïc ñöa vaøo rô le.
22
4.3
4.3.1 Nguyên tắc hoạt động
4.3.2 Thời gian làm việc của bảo vệ
4.3.3 Đấu nối biến dòng (BI)
23
4.3.1
o
o
o
Baûo veä quaù doøng ñieän caét nhanh [50] khôûi ñoäng khi thoâng soá
doøng ñieän ñaàu vaøo lôùn hôn tham soá doøng ñieän khôûi ñoäng,
vaø taùc ñoäng töùc thôøi hoaëc sau thôøi gian raát beù (t=0,3~0,6s).
Doøng ñieän taûi Itaûi qua BI
cho doøng thöù caáp laø I.
Thoâng soá doøng ñieän I ñöa
ñeán ñaàu vaøo [50], neáu
I>Ikñ50 thì [50] truyeàn ñeán rô
le trung gian [50X] caét [52].
24
4.3.2
Ñaëc tuyeán cuûa baûo veä nhö treân hình
6.
Khi I≤Ikñ: baûo veä khoâng taùc ñoäng.
 Khi I>Ikñ: baûo veä taùc ñoäng vôùi t=0
hoaëc t0.

25
4.3.3
o
Giống như bảo vệ [51]
26
4.4
27
4.4 Bảo vệ theo điện áp: Bảo vệ kém áp (27)
4.4.1 Nguyên tắc hoạt động
4.4.2 Thời gian làm việc của bảo vệ
4.4.3 Đấu nối biến điện áp (BU)
4.4.4 Vùng bảo vệ
28
4.4.1
 Bình
o
o
thöôøng, thoâng soá ñieän aùp laøm vieäc baèng trò soá ñieän aùp ñònh
möùc.
Khi coù söï coá, thoâng soá ñieän aùp laøm vieäc nhoû hôn trò soá ñieän
aùp ñònh möùc, caàn caét maùy ngaét.
Tham soá ñieän aùp choïn tröôùc naøy goïi laø tham soá ñieän aùp khôûi
ñoäng Ukñ.
29
4.4.1
o
Ulv<Ukñcaét
30
4.4.2
 Thôøi
gian laøm vieäc cuûa baûo veä
ñöôïc choïn tuøy theo yeâu caàu cuûa
taûi tieâu thuï, vaø laø moät haèng soá:
t=const. Thöôøng choïn t=(1~5)s.
31
4.4.3
BU ñaáu Y/y, thoâng soá ñieän aùp 3 pha ñöôïc ñöa vaøo [27].
32
4.4.4
 Baûo
veä [27] taùc ñoäng caét [52] cuûa moät taûi tieâu thuï
hoaëc cuûa moät nhaùnh.
 Baûo veä [27] cuõng coù theå taùc ñoäng caét [52] cuûa moät
thanh goùp ñeå baûo veä taát caû caùc taûi tieâu thuï treân
thanh goùp naøy.
33
4.5 Bảo vệ theo điện áp: Bảo vệ quá áp (59)
4.5.1 Nguyên tắc hoạt động
4.5.2 Thời gian làm việc của bảo vệ
4.5.3 Đấu nối biến điện áp (BU)
4.5.4 Vùng bảo vệ
34
Vùng bảo vệ
4.5.1
 Ulv>Ukñcaét.
35
4.5.2
o
Tương tự bảo vệ kém áp [27]
36
4.5.3

Töông töï baûo veä keùm aùp [27].
37
4.5.4
o
Töông töï baûo veä keùm aùp [27].
38
4.6 Bảo vệ theo hướng công suất: Bảo vệ có hướng
(32)
4.6.1 Yêu cầu
4.6.2 Nguyên tắc hoạt động
4.6.3 Thời gian làm việc của bảo vệ
4.6.4 Đấu nối biến dòng, biến điện áp (BI,BU)
39
4.6.1
o ÔÛ löôùi coù nguoàn cung caáp töø 2 phía hay löôùi hình voøng: giaû
söû ngaén maïch ôû N1, ñeå coù choïn loïc thì caàn thôøi gian laøm vieäc
t3>t2; giaû söû ngaén maïch ôû N2 thì caàn t2>t3. Baûo veä quaù doøng
khoâng coù höôùng thì khoâng theå thöïc hieän ñöôïc. Phaûi duøng rô le
coâng suaát laøm boä phaän ñònh höôùng.
40
4.6.2
 Xem
sô ñoà löôùi hình voøng:

Khi ngaén maïch ôû N1 doøng qua baûo veä 2 laø IN2, IN2 chaäm sau
ñieän aùp ôû thanh goùp moät goùc N2.
 Khi ngaén maïch ôû N2 doøng qua baûo veä 2 laø IN1, IN1 ngöôïc IN2:
N1=N2+180o
o
Rô le coâng suaát [32] ñöôïc chænh ñònh ñeå taùc ñoäng khi goùc
leäch laø N2, neáu goùc leäch laø N1 seõ khoâng taùc ñoäng, do
ñoù goïi laø baûo veä laøm vieäc coù höôùng.
41
4.6.2
o
Baûo veä doøng ñieän coù höôùng
phaûi ñaët caû 2 phía cuûa moãi
ñöôøng daây.
42
4.6.2
•
Rô le doøng ñieän [51] ñeå khôûi ñoäng khi ngaén maïch, rô le coâng suaát
[32] ñeå ñònh höôùng, yeáu toá thôøi gian ñeå ñaûm baûo caét choïn loïc.
 Bình thöôøng rô le coâng suaát coù theå ñoùng tieáp ñieåm (do coâng
suaát taûi tieâu thuï), nhöng rô le doøng ñieän chöa taùc ñoäng.
43
4.6.3
 Maïch
•
•
doøng ñieän:
Duøng 3 BI ñaáu Y, doøng taûi IA, IB, IC seõ bieán ñoåi thaønh doøng thöù
caáp Ia, Ib, Ic.
Cung caáp doøng ñieän Ia, Ib, Ic cho ñaàu vaøo cuûa caùc rô le [32] vaø
[51] theo daïng maïch noái tieáp
44
4.6.3
 Maïch
•
•
ñieän aùp:
Duøng 3 BU ñaáu Y/y, ñieän aùp löôùi UA, UB, UC seõ bieán ñoåi thaønh
ñieän aùp thöù caáp Ua, Ub, Uc.
Cung caáp ñieän aùp Ua, Ub, Uc cho ñaàu vaøo cuûa rô le [32].
45
4.6.3
 Ñaàu
ra cuûa caùc rô le [51] vaø [32] ñöôïc daãn ñeán ñaàu vaøo cuûa
maïch VAØ (AND).
 Ñaàu ra cuûa maïch VAØ (AND) ñöôïc daãn ñeán ñaàu vaøo cuûa rô le
trung gian [51X].
 Ñaàu ra cuûa rô le trung gian [51X] ñöôïc daãn ñeán maïch caét cuûa [52].
46
4.7 Bảo vệ theo tổng trở: Bảo vệ khoảng cách (21)
4.7.1 Ý nghĩa
4.7.2 Nguyên tắc hoạt động
4.7.3 Đấu nối biến dòng, biến điện áp (BI,BU)
4.7.4 Vùng bảo vệ
47
4.7.1
 AÙp
duïng trong löôùi phöùc taïp coù nhieàu nguoàn cung caáp.
48
4.7.2
 Töø
hình veõ maïch ñieän, ta coù Zmaïch=U/I.
 Khi bình thöôøng: Zmaïch=U/I=16Zd+Ztaûi.
 Khi ngaén maïch N1: Zmaïch1=U/I=14Zd.
 Khi ngaén maïch N2: Zmaïch2=U/I=10Zd.
49
4.7.2
 Duøng
rô le toång trôû [21] laø phaàn töû chính cuûa baûo veä khoaûng
caùch
 Thoâng soá doøng ñieän I sau BI vaø thoâng soá ñieän aùp U sau BU ñöôïc
ñöa vaøo [21]. Tyû soá U/I ñöôïc so saùnh vôùi tham soá Zkñ, neáu
U/I≥Zkñ (khi bình thöôøng hay söï coá ôû xa) thì [21] khoâng taùc ñoäng,
neáu U/I<Zkñ (khi söï coá ôû gaàn) thì [21] taùc ñoäng. Noùi caùch khaùc
rô le [21] coù theå “xaùc ñònh” khoaûng caùch töø choã ñaët baûo veä
ñeán choã ngaén maïch.
50
4.7.3
 Maïch
doøng ñieän:
 Duøng 3 BI ñaáu Y, doøng taûi IA, IB, IC seõ bieán ñoåi thaønh doøng thöù
caáp Ia, Ib, Ic.
 Cung caáp doøng ñieän Ia, Ib, Ic cho ñaàu vaøo cuûa rô le [21].
 Maïch ñieän aùp:
 Duøng 3 BU ñaáu Y/y, ñieän aùp löôùi UA, UB, UC seõ bieán ñoåi thaønh
ñieän aùp thöù caáp Ua, Ub, Uc.
 Cung caáp ñieän aùp Ua, Ub, Uc cho ñaàu vaøo cuûa rô le [21].
51
4.7.3
52
4.7.4
 Sau
khi ñaõ choïn tham soá Zkñ, nghóa laø ñaõ xaùc ñònh 2 vuøng: “vuøng
gaàn” coù trò soá Z beù neân khi coù söï coá thì [21] taùc ñoäng, “vuøng xa”
coù trò soá Z lôùn neân khi coù söï coá thì [21] khoâng taùc ñoäng.
53
4.8 Bảo vệ so lệch (87)
4.8.1 Nguyên tắc hoạt động
4.8.2 Khu vực bảo vệ
4.8.3 Áp dụng
54
4.8.1
 Xeùt
maïch ñieän coù 4 nhaùnh nhö hình
21, aùp duïng ñònh luaät Kirchoff 1: I=0
 II+III+IIII+IIV=0.
 Treân moãi nhaùnh ñeàu coù ñaët bieán
doøng, caùc bieán doøng coù cuøng tyû
soá KI.
55
4.8.1
 thoâng
soá doøng ñieän vaøo rô le laø:
=I1+I2+I3+I4=0, rô le khoâng taùc ñoäng.
 Neáu
theâm 1 nhaùnh môùi nhöng
khoâng coù ñaët bieán doøng nhö
hình 23, I=I1+I2+I3+I40 (vì
I1+I2+I3+I4+Ig=0). Thoâng soá doøng
ñieän vaøo rô le I0, neân rô le
taùc ñoäng.
III
IIII
II
IIV
IG
I1+I2+I3+I40
I1+I2+I3+I4+Ig=0
Hình 23: Theâm 1 nhaùnh khoâng coù BI.
56
4.8.1
 thoâng
soá doøng ñieän vaøo rô le laø:
=I1+I2+I3+I4=0, rô le khoâng taùc ñoäng.
 Neáu
theâm 1 nhaùnh môùi nhöng khoâng coù ñaët bieán doøng nhö hình
23, I=I1+I2+I3+I40 (vì I1+I2+I3+I4+Ig=0). Thoâng soá doøng ñieän vaøo rô le
I0, neân rô le taùc ñoäng.
57
4.8.2
 Khi
ngaén maïch ôû N1 (hình 24), töông
ñöông vôùi theâm 1 nhaùnh môùi: I0,
neân rô le taùc ñoäng.
 Khi
ngaén maïch ôû N2 (hình 24), caùc doøng
ñieän II … IIV coù theå thay ñoåi trò soá
nhöng vaãn coù I=0, rô le khoâng taùc
ñoäng.
 Vaäy
phaïm vi taùc ñoäng cuûa baûo veä laø vuøng ñöôïc giôùi haïn
bôûi caùc bieán doøng.
58
4.8.3
 Sô
ñoà nhö hình veõ 25 goïi laø sô ñoà so leäch. Tuøy tröôøng hôïp:
 AÙp
duïng baûo veä ñöôøng daây, maùy
phaùt, maùy bieán aùp thì chæ coù 2
nhaùnh (hình a,b).
 AÙp duïng baûo veä maùy bieán aùp 3 daây
quaán thì coù 3 nhaùnh.
 AÙp duïng baûo veä thanh goùp thì coù
nhieàu nhaùnh (hình c).
87
87
Hình b
87
Hình a
Hình c
Hình 25: AÙp duïng.
59
4.9 Phoái hôïp caùc baûo veä
60
4.9
 Moãi
loaïi baûo veä ñeàu coù caùc ñaëc tính rieâng, ta thöôøng phoái hôïp
caùc baûo veä chung vôùi nhau ñeå phaùt huy öu ñieåm rieâng cuûa
chuùng.
 Phoái hôïp [50] vaø [51]. Khi phoái hôïp [50] vaø [51], ñaëc tính thôøi
gian taùc ñoäng seõ öu vieät hôn.
 Phoái
hôïp [51] vaø [27]. Khi phoái hôïp [51] vaø [27] ñoä nhaäy seõ ñöôïc
naâng cao.
 Phoái hôïp [51] vaø [32] = [67]. Trong löôùi coù nguoàn cung caáp töø 2 phía,
thöôøng phoái hôïp [51] vaø [32] = [67].
61
4.9
 Phoái
hôïp [51] vaø [21]. Trong löôùi coù nhieàu nguoàn cung caáp phöùc
taïp, thöôøng phoái hôïp [51] vaø [21].
 Phoái
hôïp [67] vaø [27]. Khi phoái hôïp [67] vaø [27] ñoä nhaäy seõ
ñöôïc naâng cao.
62