Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH I NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG: Bảo vệ khoảng cách loại bảo vệ dùng rơ le tổng trở có thời gian làm việc phụ thuộc vào quan hệ điện áp UR dịng điện IR đưa vào rơle góc φR chúng : UR t = f( I , φR) R thời gian tự động tăng lên khoảng cách từ chỗ nối bảo vệ đến điểm hư hỏng tăng lên Bảo vệ đặt gần chỗ hư hỏng có thời gian làm việc bé Nếu nối rơle tổng trở bảo vệ khoảng cách (BVKC) vào hiệu dịng pha điện áp dây tương ứng (ví dụ pha A,B) ngắn mạch pha A, B ta có: Dịng vào rơle: IR = (IA- IB) Áp đặt vào rơle: UR = (UA- UB) = (IA- IB).Zl l Như : = Zl l Trong : Zl : tổng trở thứ tự thuận l km đường dây nI, nU : tỷ số biến đổi BI BU cung cấp cho bảo vệ IA, IB : dòng chạy qua cuộn sơ cấp BI đặt pha A, B UA, UB : áp pha A, B chỗ nối bảo vệ (chỗ nối BU) l : khoảng cách từ chổ đặt bảo vệ đến điểm ngắn mạch Khi ấy: t = f( , φR) = f ( Zl l , φR) Ban đầu để đơn giản, ta coi bảo vệ có thời gian làm việc khơng phụ thuộc vào góc φR : t = f ( Zl l ) (1.1) Như thời gian làm việc t bảo vệ không phụ thuộc vào giá trị áp dòng đưa vào bảo vệ mà phụ thuộc vào khoảng cách từ chỗ nối bảo vệ đến điểm hư hỏng II ĐẶC TÍNH THỜI GIAN: Là quan hệ thời gian tác động bảo vệ với khoảng cách hay tổng trở đến chổ hư hỏng Hiện thường dùng bảo vệ có đặc tính thời gian hình bậc thang (nhiều cấp) Số vùng số cấp thời gian thường ≤ để sơ đồ bảo vệ đơn giản (hình 1) SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân Hình 1: Đặc tính thời gian nhiều cấp bảo vệ khoảng cách • Vùng I có thời gian tác động tI (tI xác định thời gian khởi động rơle, không yêu cầu chỉnh định khỏi thời gian tác động chống sét ống) Khi xét đến sai số phận khoảng cách, số yếu tố khác, vùng I chọn khoảng 80% đến 85% chiều dài đoạn bảo vệ •Vùng II có thời gian tác động tII , thời gian tII tất bảo vệ để đảm bảo chon lọc tII phải lớn bậc Δt so với thời gian làm việc bảo vệ đặt phần tử kề •Chiều dài vùng II phải có giá trị để đảm bảo bảo vệ tác động chắn với thời gian tII ngắn mạch cuối đoạn bảo vệ Khi thời gian tII chọn theo cách chiều dài vùng II bị giới hạn yêu cầu chọn lọc bảo vệ Xét đến sai số nêu tính đến chiều dài vùng I, vùng II chiếm khoảng 30% đến 40% chiều dài đoạn kề • Vùng III có thời gian tác động t III dùng làm dự trữ cho đoạn bọc lấy toàn đoạn nầy Thời gian t III bảo vệ chọn theo nguyên tắc bậc thang ngược chiều Khi ngắn mạch qua điện trở trung gian rqđ thời gian tác động vùng tăng lên.Ví dụ ngắn mạch vùng I qua rqđ,bảo vệ khoảng cách làm việc với thời gian cấp II cấp III (các đường nét chấm hình 1) Sau xét ví dụ cụ thể đặc tính thời gian làm việc hình bậc thang có cấp bảo vệ khoảng cách (hình 2) SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân Hình : Bảo vệ khoảng cách mạng hở có nguồn cung cấp từ phía a) Sơ đồ mạng được bảo vệ b) Đặc tính thời gian nhiều cấp Khi xảy ngắn mạch điểm N, bảo vệ đường dây hư hỏng BC gần điểm ngắn mạch (có khoảng cách l3 l4) tác động với thời gian bé tI Các bảo vệ khởi động chúng xa điểm ngắn mạch (l1 > l3 l6 > l4) nên chúng tác động bảo vệ dự trữ trường hợp đoạn BC không cắt bảo vệ Các bảo vệ cách điểm ngắn mạch khoảng l l4 (giống bảo vệ 4), muốn chúng khơng tác động bảo vệ tất bảo vệ khác phải có tính định hướng, bảo vệ tác động hướng cơng suất ngắn mạch từ góp phía đường dây bảo vệ Tính định hướng tác động bảo vệ đảm bảo nhờ phận định hướng công suất riêng biệt nhờ phận chung vừa xác định khoảng cách đến điểm ngắn mạch vừa xác định hướng dịng cơng suất ngắn mạch CHƯƠNG II SƠ ĐỒ BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân I CÁC BỘ PHẬN CHÍNH Trong trường hợp chung, bảo vệ khoảng cách có phận sau: * Bộ phận khởi động: có nhiệm vụ : - Khởi động bảo vệ vào thời điểm phát sinh hư hỏng - Kết hợp với phận khác làm bậc bảo vệ cuối Bộ phận khởi động thường thực nhờ rơle dòng cực đại rơle tổng trở cực tiểu * Bộ phận khoảng cách : đo khoảng cách từ chổ nối bảo vệ đến điểm hư hỏng, thực rơle tổng trở * Bộ phận tạo thời gian: tạo thời gian làm việc tương ứng với khoảng cách đến điểm hư hỏng, thực số rơle thời gian bảo vệ có đặc tính thời gian nhiều cấp * Bộ phận định hướng công suất: để ngăn ngừa bảo vệ tác động hướng công suất ngắn mạch từ đường dây bảo vệ vào góp trạm, thực rơle định hướng công suất riêng biệt kết hợp phận khởi động khoảng cách, phận thực rơle tổng trở có hướng Trên hình sơ đồ nguyên lí pha bảo vệ khoảng cách có đặc tính thời gian nhiều cấp, có phận khởi động dịng điện, khơng có phần tử thực chung nhiệm vụ số phận Bộ phận khởi động dùng rơle dòng 3RI, phận định hướng công suất 4RW, phận khoảng cách - cấp I: 5RZ, cấp II: 6RZ, phận tạo thời gian cấp I: 8RGT,cấp II: 10RT, cấp III: 7RT Khi ngắn mạch vùng bảo vệ, 3RI 4RW khởi động khép tiếp điểm chúng, cực (+) nguồn thao tác đưa đến tiếp điểm 5RZ, 6RZ đến cuộn dây 7RT Nếu ngắn mạch xảy phạm vi vùng I, rơle 5RZ, 8RGT khởi động qua rơle 9Th đưa xung cắt 1MC với thời gian tI Nếu xảy hư hỏng xa vùng II, rơle 5RZ không khởi động, rơle 6RZ 10RT tạo thời gian tII cấp thứ II khởi động cho xung cắt 1MC qua rơle 11Th Khi ngắn mạch xa vùng III, rơle 5RZ 6RZ không khởi động, 1MC bị cắt với thời gian tIII tạo nên 7RT qua 12Th Như vậy, sơ đồ xét phận khoảng cách khơng kiểm sốt vùng III ngắn mạch vùng bảo vệ (theo hình 3) làm việc bảo vệ dịng cực đại có hướng SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân Hình : Sơ đồ ngun lí pha bảo vệ khoảng cách II TỔNG TRỞ TRÊN CÁC CỰC CỦA BỘ PHẬN KHOẢNG CÁCH: Để thuận tiện cho tính tốn phân tích làm việc phận khoảng cách, người ta đưa khái niệm tổng trở cực rơle Tổng trở giả tưởng trường hợp chung khơng có ý nghĩa vật lí, tỷ số áp UR dòng IR đưa vào rơle Thực tế, khái niệm áp dụng rộng rãi chọn UR IR (ví dụ,điện áp dư nhánh ngắn mạch dịng gây nên áp dư đó) tổng trở giả tưởng cực rơle tỷ lệ với khoảng cách từ góp trạm có đặt bảo vệ đến điểm ngắn mạch đường dây Hình : Đồ thị vectơ áp dịng đưa vào cực phận khoảng cách Tương tự quan hệ vật lí đặc trưng tam giác điện áp rơi, người ta phân (hình 4) tổng trở giả tưởng ZR = UR/IR , điện trở giả tưởng tác dụng rR = UR/IR.cos φR phản kháng xR = UR/IR.sin φR Tùy thuộc vào việc thực phận khoảng cách mà người ta dùng đại lượng giả tưởng nói SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân Các phận khoảng cách khởi động luôn dùng rơle thứ cấp mà áp dịng đưa đến chúng thơng qua máy biến đổi đo lường Liên hệ tổng trở sơ thứ cấp,ví dụ rơle tổng trở,như sau: ZRT = U RT = n I U RS = n I Z RS I RT n U I RS nU Khi nI = nU ZRT=ZRS Để đơn giản, ta coi tổng trở thứ cấp tổng trở sơ cấp, tức coi hệ số biến đổi nI nU (coi nI = nU =1) III SỬ DỤNG MẶT PHẲNG PHỨC TỔNG TRỞ ĐỂ PHÂN TÍCH SỰ LÀM VIỆC CỦA RƠLE TỔNG TRỞ : Hình : Biểu diễn mặt phẳng phức tổng trở a) tổng trở đầu cực rơle b) đường dây bảo vệ Việc nghiên cứu làm việc rơle tổng trở nối vào điện áp dòng điện tiến hành tiện lợi mặt phẳng phức tổng trở Z R = (UR/IR) ejφR(hình 5a) Góc φR tính từ trục (+) theo hướng ngược chiều kim đồng hồ, lúc vector IR xem gắn chặt trục (+) Hình chiếu vector ZR lên trục j thành phần phản kháng x R = ZR.sin φR lên trục (+) thành phần tác dụng rR = ZR.cos φR Đường dây BC bảo vệ có tổng trở mang tính cảm, biễu diễn phần tư thứ số phức ZlBC =Z1.lBC ejφl Rơle tổng trở xét đặt đầu đường dây BC phía trạm B xem nằm gốc tọa độ (hình 5b) Đường dây CD có tổng trở ZlCD =Z1.lCD ejφl nằm phần tư thứ đường kéo dài số phức Z lBC , cịn đường dây AB có tổng trở ZlAB =Z1.lAB ejφl nằm phần tư thứ đường kéo dài phía ngược lại Vùng I bảo vệ đường dây BC đặc trưng tổng trở ≈ 0,85.ZlBC, khơng có yếu tố làm sai lệch nhiều đến làm việc bảo vệ rơle tổng trở cần có đặc tính khởi động bọc lấy số phức 0,85.Z lBC vùng gạch chéo SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân hình 5b Thực tế để đảm bảo làm việc chắn bảo vệ, vùng khởi động rơle tổng trở mở rộng đáng kể (tất nhiên vị trí xác định điểm cuối vùng bảo vệ khơng thể mở rộng) Đặc tính khởi động ZKĐ= f(φR) biễu diễn mặt phẳng phức đường cong bọc lấy vùng khởi động Theo dạng đặc tính khởi động người ta phân số loại rơle tổng trở sau: IV.1 Rơle tổng trở vơ hướng: ZKĐ = k = const (5.1) Đặc tính rơle vịng trịn có tâm gốc tọa độ (hình a) Trị số tổng trở khởi động rơle khơng phụ thuộc góc φR UR IR IV.2 Rơle tổng trở có hướng có đặc tính vịng trịn: ZKĐ = k.cos(φR + α) (5.2) Đặc tính rơle vịng trịn qua gốc tọa độ (hình b) Rơle có độ nhạy lớn đặc trưng ZKĐmax = k α = - φR Thường chọn: α = - φl xảy ngắn mạch trực tiếp đường dây, tương ứng với φ R = φl, bảo vệ có độ nhạy lớn Rơle định hướng cơng suất xem rơle tổng trở có hướng có đặc tính vịng trịn với bán kính vơ (hình 6c) Đặc tính đường thẳng qua gốc tọa độ tạo với trục(+) góc (90o - α) Nhược điểm rơle tổng trở có hướng rơle định hướng công suất tồn vùng chết ngắn mạch ba pha mà ngắn mạch hai pha Nguyên để rơle tổng trở làm việc để nhận Z R tỷ lệ với khoảng cách đến chổ ngắn mạch, người ta đưa vào rơle dòng pha hư hỏng áp dư nhánh hư hỏng, ngắn mạch trực tiếp gần chỗ đặt bảo vệ áp đưa vào rơle tiến đến SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân Hình : Đặc tính khởi động rơle tổng trở mặt phẳng phức a) vơ hướng b) có hướng c) định hướng cơng suất d) hỗn hợp e) kết hợp rơle tổng trở có hướng hỗn hợp f ) phản kháng IV.3 Rơle hỗn hợp (tác dụng - phản kháng): ZKĐ = k (5.3) Đặc tính rơle đường thẳng cách gốc tọa độ khoảng k (đường - hình 6d ) Đường ứng với giá trị α nằm khoảng (-π , -π/2), đường khoảng (0 , π/2) Góc độ nhạy bé rơle φ R = -α Đặc tính rơle cắt trục (+) (+j) khoảng tương ứng bằng: Rơle loại thường không sử dụng độc lập để làm phận đo khoảng cách.Có thể dùng cho bảo vệ đường dây dài tải nặng để cắt bớt phần vùng khởi động, ví dụ cắt bớt phần vùng khởi động rơle tổng trở có hướng (hình e) IV.4 Rơle tổng trở phản kháng: SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân XKĐ = k = const (5.4) Đặc tính rơle đường thẳng song song với trục (+) (hình 6f ) Đây trường hợp riêng rơle hỗn hợp α= - π/2 Rơle tổng trở cực đại cực tiểu Loại rơle tổng trở cực tiểu thích hợp để làm phận khởi động khoảng cách Chế độ làm việc đường dây bảo vệ đặc trưng tổng trở phức ZR đầu cực rơle tổng trở Số phức Z R biểu diễn vị trí xác định mặt phẳng phức tổng trở Vì phân tích làm việc rơle tổng trở nối vào áp dịng thực phương pháp đồ thị so sánh vùng có chứa ZR với vùng khởi động bảo vệ V SƠ ĐỒ NỐI RƠLE TỔNG TRỞ VÀO ÁP DÂY VÀ HIỆU DỊNG PHA : Tổ hợp dịng áp đầu cực rơle tổng trở nối theo sơ đồ hình đưa bảng Khi N(3) tai điểm N (hình 10) cách chổ đặt bảo vệ khoảng l, ta có : IR(3) = I(3) ; UR(3) = I(3) Zl.l ; ZR(3) = = Zl l Trong đó: Zl - tổng trở thứ tự thuận Km đường dây quy phía thứ cấp máy biến đổi đo lường theo (6.2) Khi N(2) , ví dụ B C, có rơle 2RZ nhận điện áp nhánh ngắn mạch làm việc Đối với : I (2) = 2.I(2) ; U (2) = U (2) = I(2) Zl l ; Z (2) = Zl l = Z (3) bc R2 R2 R2 R Hình : Sơ đồ nối rơle tổng trở vào áp dây hiệu dòng pha a) BI nối Δ b) dùng BI trung gian khơng bảo hịa Bảng 6.1 Rơle • ΙR • UR SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân 1RZ Ιa - Ιb 2RZ Ιb - Ιc 3RZ Ιc - Ιa • • • • • • • U ab • U bc • U ca Đưa vào đầu cực rơle 1RZ 3RZ dòng điện I(2) điện áp lớn Ubc(2) Vì vậy, tổng trở cực rơle 1RZ 3RZ tăng lên bảo vệ không tác động nhầm Hình : Ngắn mạch đường dây bảo vệ Khi ngắn mạch pha chạm đất (ví dụ B C) mạng có dịng chạm đất lớn, có 2RZ làm việc Đối với nó: U (1,1) = Ua(1,1) - Ub(1,1) R2 Trong đó: Ub(1,1) = Ib(1,1).Zl.l + Ic(1,1).ZM.l Khi thay: ZL - ZM = Zl , ta có: Z (1,1) = R2 Ib (1,1) − Ic (1,1) U (1,1) ( R2 = Z l l = Z l l = Z R3) , Ι (121) Ib (1,1) − Ic (1,1) R Như vậy, sơ đồ xét đảm bảo tổng trở ZR giống tất dạng ngắn mạch nhiều pha điểm Sơ đồ nối rơle vào hiệu dòng pha thực qua máy biến dòng trung gian khơng bảo hịa có cuộn sơ (hình 7b) Nhược điểm chủ yếu sơ đồ phải dùng rơle tổng trở để chống ngắn mạch nhiều pha điểm Để khắc phục, người ta dùng rơle tổng trở thiết bị tự động chuyển mạch áp dòng dạng ngắn mạch khác VI SƠ ĐỒ NỐI RƠLE TỔNG TRỞ VÀO ÁP PHA VÀ DỊNG PHA CĨ BÙ THÀNH PHẦN THỨ TỰ KHƠNG - SƠ ĐỒ BÙ DỊNG : SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân Tổ hợp dòng áp đầu cực ba rơle tổng trở cho bảng 6.2 Khi N(1) chạm đất, ví dụ pha A, điểm N đường dây (hình 8), có rơle 1RZ (hình 9) nối vào áp nhánh ngắn mạch Ua tác động Với: Ua = U1 + U2 + U0 Áp thứ tự xác định tổng áp điểm ngắn mạch N áp rơi chiều dài l Ví dụ: U0 = U0N + I0.Z0.l Vì vậy: Ua = U1N + I1.Z1.l + U2N + I2 Z2.l + U0N + I0.Z0.l Tổng: UN = UN1 + UN2 +UN3 = Vì áp điểm hư hỏng Đối với đường dây thì: Z1 = Z Do vậy: Ua = I1.Z1.l + I2.Z1.l + I0.Z0.l = I1.Z1.l + I2.Z1.l + I0.Z0.l + (I0.Z1.l - I0.Z1.l) = Ia.Z1.l + I0 (Z0 - Z1).l Hình : Sơ đồ nối rơle tổng trở vào áp pha dòng pha có bù thành phần dịng điện thứ tự khơng Bảng 6.2 SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage 11 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân Rơle ΙR UR 1RZ 2RZ Ιb - k Ι0 3RZ Nếu chọn tỉ số bù: Ιa - k Ι0 Ιc - k Ι0 • k= • • • Z • • Z0 − Z • • • Ua • Ub • Uc • • tổng trở cực rơle 1RZ là: •• Z − Z1 • • I + ⋅I a • Ua • Z1 (1) ZR1 = • • • = • • • Zl⋅⋅ l Ia ⋅+ Ik Ia ⋅+ Ik • Tổng trở cực rơle tổng trở 2RZ , 3RZ pha không hư hỏng tăng lên, bảo vệ khơng tác động nhầm Góc tổng trở Z0 Z1 không nhau, trường hợp tổng quát hệ số k số phức Để thuận tiện, người ta bỏ qua khác biệt góc tổng trở Z 1, Z0 chọn k = (Z0-Z1)/Z1 hay k =(x0-x1)/x1.Trường hợp tương ứng với sơ đồ hình 9, rơle tổng trở cung cấp dòng điện qua BI trung gian khơng bão hịa.Ví dụ:lấy Z0 ≈ 3,5Z1 (đối với đường dây khơng có dây chống sét), ta có k = 2,5 Để tạo nên lực từ hóa tổng tỷ lệ với Ip + kI 0, quan hệ số vòng Wp W0 hai cuộn sơ có dịng Ip 3I0 cần phải tương ứng với biểu thức : SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage 12 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân Wp : W0 = : k/3 ≈ : 0,83 Sơ đồ tác động khơng ngắn mạch pha mà ngắn mạch hai pha chạm đất chạm đất kép phần tử có I ≠ mạng có dịng chạm đất bé Để kết luận, cần lưu ý loại trừ bù dòng khỏi sơ đồ xét trên, tức I R dịng pha : ZR = Z1.l + (I0/IR).(Z0 - Z1).l Lúc tổng trở ZR phụ thuộc khơng vào khoảng cách l mà vào tỷ số I 0/Ip Tỷ số thay đổi phạm vi rộng thay đổi chế độ làm việc hệ thống Chính điều làm cho hạn chế khả ứng dụng sơ đồ VII SƠ ĐỒ SỬ DỤNG MỘT RƠLE TỔNG TRỞ CÓ CHUYỂN MẠCH Ở MẠCH ĐIỆN ÁP ĐỂ TÁC ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH NHIỀU PHA : Sơ đồ thực nhờ rơle tổng trở 1RZ nối vào hiệu dịng hai pha (theo hình 10, IR = Ia - Ic ) điện áp tỷ lệ áp dư nhánh ngắn mạch ngắn mạch pha Các phận khởi động dòng 2RI 3RI nối vào dòng pha làm nhiệm vụ xác định dạng ngắn mạch tự chuyển mạch điện áp Khi N(3) hay N (2) ,rơle 2RI 3RI khởi động đưa áp U (2) đến rơle 1RZ Vì vậy: AC NAC Z (3) = R Z (2) = Rac 3.Ι Z l l 3.Ι = Z l l 2.Ι Z l l = Z l l 2.Ι Khi N (2) , N (2) đưa đến 1RZ dòng pha, tương ứng là: Ia , - Ic BC AB Để ZR có giá trị tỷ lệ với khoảng cách l, áp đưa đến rơle phải giảm lần nhờ điện trở phụ (hình 10a) biến áp tự ngẫu (hình 10b) Sơ đồ hình 10b cần thiết rơle tổng trở làm việc theo giá trị góc lệch pha U R IR (ví dụ rơle tổng trở có hướng, hình 6b) SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage 13 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân Hình 10 : Sơ đồ nối rơle tổng trở có chuyển mạch mạch điện áp để tác động ngắn mạch pha a dùng điện trở phụ b dùng biến áp tự ngẫu Như vậy, N (2) ta có: AB Z (2) = Rab (2 0,5.U ab ) 2.Ι ( ) Z l = 0,5 a ( ) l = Z l l Ι (a2 ) Ιa Như vậy, đảm bảo ZR tất dạng ngắn mạch pha Tuy nhiên , N (2) N (2) dịng phụ tải qua pha khơng hư BC AB hỏng (tương ứng dịng pha C A) ảnh hưởng đến làm việc rơle Trị số ZR sai lệch phận khởi động làm việc không (chỉ có rơle RI khởi động) trường hợp dịng ngắn mạch gần với dòng khởi động chúng Lúc đó, tổng trở ZR giảm nhiều đưa tới rơle tổng trở điện áp giảm thấp (trường hợp giới hạn giảm hai lần) Ưu điểm sơ đồ tương đối đơn giản dùng rơle tổng trở Tuy nhiên, xét đến nhược điểm nêu nhiều nhược điểm khác, sơ đồ hạn chế áp dụng, chẳng hạn như, cho bảo vệ chống ngắn mạch nhiều pha đường dây cụt VIII CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH: VIII.1 Ảnh hưởngcủa điện trở độ đến đến làm việc phận khoảng cách : Ảnh hưởng điện trở độ rqđ đến làm việc phận khoảng cách xét mạng hở có nguồn cấp từ hai phía (hình 11) Ở đầu cực rơle tổng trở đặt đường dây AB phía trạm A (ví dụ,nối với áp dây hiệu dòng pha) N(2) qua rqđ đầu đường dây BC có tổng trở bằng: SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage 14 Đồ án tốt nghiệp • • Z RA = Ud • Ιd GVHD: Th.S Lê Vân = Ι NAB Z l l AB + Ι N rqd Ι NAB • = Z l l AB + = Z l l AB + Ι N rqd Ι NAB ΙN rqd e j α Ι NAB đó: α - góc lệch pha dịng IN điểm hư hỏng dịng INAB Hình 11 : Ảnh hưởng điện trở độ đến làm việc rơle tổng trở a) sơ đồ mạng b) tổng trở đầu cực rơle Tương tự rơle tổng trở nối vào đường dây BC phía trạm C hư hỏng điểm : • Z RC = Z l l BC + Ι N rqd Ι NBC = Z l l BC + ΙN rqd e j β Ι NBC β - góc lệch pha dịng IN dịng INBC đường dây BC, β dương IN vượt trước INBC , góc α âm IN chậm sau INAB Tổng trở đầu cực rơle đường dây BC đặt phía trạm B, dù khoảng cách từ đến điểm ngắn mạch 0, có giá trị hữu hạn: Z RB = ΙN rqd Ι NAB Các biểu thức nói cho thấy điện trở qúa độ r qđ trường hợp chung làm sai lệch làm việc rơle tổng trở, tổng trở Z R đầu cực chúng khơng cịn tỷ lệ với khoảng cách l đến điểm hư hỏng Tổng trở đầu cực rơle tăng lên rqđ làm cho điểm ngắn mạch lùi xa bảo vệ tác động với thời gian lớn cấp sau, ví dụ cấp II thay cấp I Như vậy, ảnh hưởng r qđ bảo vệ khoảng cách tác động chậm khơng tính chọn lọc SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage 15 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân VIII.2 Ảnh hưởng trạm trung gian: Trên hình 12a phần mạng điện, xét ngắn mạch xảy đoạn BD cách góp B khỏang l Qua đoạn AB CB có dịng I AB ICB Dòng ngắn mạch đoạn hư hỏng BD là: IBD = IAB + ICB Khi ngắn mạch nhiều pha, tổng trở đầu cực rơle tổng trở đặt phía trạm A đường dây AB : Z RA = đó: Ι AB Z l l AB + Ι BD Z l l Ι = Z l l AB + BD Z l l Ι AB Ι AB KI = IAB/IBD Như vậy, tổng trở đầu cực rơle A xác định vị trí điểm hư hỏng, mà cịn hệ số phân bố dòng, hệ số đặc trưng cho phần dịng đoạn hư hỏng qua đoạn khơng hư hỏng Trong tính tốn thực tế, thường bỏ qua góc lệch pha dòng coi K I số thực Lúc ấy, KI 1, ví dụ đường dây đơn nối với hai đường dây song song (hình 12b), bảo vệ A tác động nhầm; để đảm bảo tác động chọn lọc bảo vệ A trường hợp này, tổng trở khởi động rơle tổng trở cấp II cần tính chọn có xét đến giảm thấp ZRA ảnh hưởng trạm trung gian SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage 16 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân Hình 12 : Ảnh hưởng hệ số phân bố dòng KI đến làm việc rơle tổng trở đặt trạm A a) KI < b) KI > VIII.3 Ảnh hưởng tổ nối dây máy biến áp: Khi chỗ nối bảo vệ điểm ngắn mạch có thêm máy biến áp có tổ nối dây Y/Y (hay máy biến áp tự ngẫu), rơle tổng trở làm việc đúng, khác giá trị ZR đầu cực rơle tổng tổng trở đoạn đường dây máy biến áp tương ứng Vấn đề đáng quan tâm trường hợp máy bién áp có tổ nối dây Y/Δ Δ/Y, chúng có ảnh hưởng lớn đến làm việc rơle tổng trở xảy ngắn mạch hai pha Hình 13 : Ảnh hưởng máy biến áp có tổ nối dây Y/Δ đến làm việc rơle tổng trở Khi ngắn mạch pha A C sau máy biến áp nối Y/Δ-11 (hình 13), ta tính tổng trở đầu cực rơle nối vào dòng áp pha đặt đường dây phía nguồn cung cấp sau : ZRab = ∞ (dòng pha A,B nhau, Iab = 0) SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage 17 Đồ án tốt nghiệp ZRbc = Z1l + ZB - j GVHD: Th.S Lê Vân 3 (Z2H + Z1.l + ZB) ZRca = Z1l + ZB + j(Z2H + Z1.l + ZB) đó: Z2H - tổng trở thứ tự ngịch nguồn cung cấp ZB - tổng trở máy biến áp Z1.l - tổng trở đường dây (coi Z1 = Z2) Các biểu thức cho thấy, rơle tổng trở bảo vệ đường dây có Z R tăng lên (so với Z1.l + ZB) bảo vệ không tác động nhầm VIII.4 Ảnh hưởng sai số BI BU: Sai số BI mạch từ BI bị bảo hòa, làm giảm dòng thứ cấp so với giá trị xác định theo tỷ số biến đổi định mức Điều làm giảm chiều dài vùng bảo vệ Vì vậy, BI kiểm tra theo đường cong sai số 10% giá trị cực đại dòng điện ngắn mạch cuối vùng bảo vệ thứ Sai số áp định độ xác thân BU áp rơi dây nối Thường dùng BU có cơng suất lớn, sai số chúng nằm phạm vi cho phép Tuy nhiên, từ BU đến chổ đặt bảo vệ có khoảng cách lớn thường phải dùng dây dẫn phụ tiết diện lớn để giảm tổn thất điện áp chúng IX ĐÁNH GIÁ VÀ LÃNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH : IX.1 Tính chọn lọc : Theo nguyên tắc tác động mình, bảo vệ đảm bảo cắt chọn lọc hư hỏng mạng có hình dáng với số nguồn cung cấp tùy ý IX.2 Tác động nhanh : Tác động không thời gian thực cấp I bảo vệ, bao bọc không 85% chiều dài phần tử bảo vệ Khi tính đến tác động bảo vệ hai phía đường dây, có khơng 30% chiều dài đường dây mà hư hỏng xảy cắt hai phía với thời gian cấp II(thường vào khoảng 0,5 sec) Thời gian cắt ngắn mạch kéo dài vậy, dù ngắn mạch xa góp trạm, đơi không cho phép Để đánh giá khả cho phép cắt ngắn mạch với thời gian làm việc cấp II, sử dụng tiêu chuẩn điện áp dư Udư góp trạm Cắt với thời gian cấp II coi cho phép, tình trạng cắt khơng đồng thời ngắn mạch pha (hình 14) đầu vùng II bảo vệ có : SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage 18 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Lê Vân Udư(3) = 0.85 Zl.l IN(3) ≥ 0,6 U đm IX.3 Độ nhạy : Độ nhạy bảo vệ trước hết xác định phận khởi động Trong đa số trường hợp, độ nhạy ngắn mạch đoạn bảo vệ đảm bảo Tuy nhiên, độ nhạy bảo vệ làm nhiệm vụ dự trữ cho hư hỏng đoạn kề khơng đạt u cầu Hình 14 : Điều kiện tính tốn để kiểm tra điện áp dư có ngắn mạch mạng điện IX.4 Tính đảm bảo : Ngay sơ đồ bảo vệ đại bao gồm số lượng đáng kể phận phức tạp cần thiết cho việc khởi động nhằm để bảo vệ làm việc đắn Điều làm phức tạp vận hành bảo vệ làm khả làm việc đắn bảo vệ Mặc dù có số nhược điểm phân tích trên, nguyên tắc khoảng cách sử dụng rộng rãi thực tế để thực bảo vệ chống ngắn mạch nhiều pha Điều giải thích có sử dụng ngun tắc thực bảo vệ cắt chọn lọc đoạn đường dây góp trạm kề ngắn mạch nhiều pha mạng có hình dáng Bảo vệ khoảng cách dùng làm dự trữ sử dụng bảo vệ dọc (như bảo vệ so lệch dọc, bảo vệ tần số cao) làm nhiệm vụ bảo vệ tác động khơng thời gian tồn chiều dài phần tử bảo vệ SVTH : Phạm Lưu Hồng_Lớp 05ĐHTPage 19 ... ph? ?i lớn bậc Δt so v? ?i th? ?i gian làm việc bảo vệ đặt phần tử kề •Chiều d? ?i vùng II ph? ?i có giá trị để đảm bảo bảo vệ tác động chắn v? ?i th? ?i gian tII ngắn mạch cu? ?i đoạn bảo vệ Khi th? ?i gian tII... Khi xét đến sai số phận khoảng cách, số yếu tố khác, vùng I chọn khoảng 80% đến 85% chiều d? ?i đoạn bảo vệ •Vùng II có th? ?i gian tác động tII , th? ?i gian tII tất bảo vệ để đảm bảo chon lọc tII... chọn theo cách chiều d? ?i vùng II bị gi? ?i hạn yêu cầu chọn lọc bảo vệ Xét đến sai số nêu tính đến chiều d? ?i vùng I, vùng II chiếm khoảng 30% đến 40% chiều d? ?i đoạn kề • Vùng III có th? ?i gian tác