Bài giảng Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 8 Bảo vệ khoảng cách

BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH GV : ĐẶNG TUẤN KHANHĐại học quốc gia Tp.HCMTrường Đại học Bách Khoa Tp.HCM1Bảo vệ rơ le và tự động hóa 8.1 Nguyên tắc hoạt động và vùng bảo vệ 8.2 Đặc tuyến khởi động 8.3 Cách chọn UR và IR đưa vào rơle để phản ánh ngắn mạch giữa các pha 8.4 Cách chọn UR và IR đưa vào rơle để phản ánh ngắn mạch chạm đất 8.5 Bảo vệ khoảng cách 3 cấp 8.6 Các ảnh hưởng làm sai lệch 8.7 Đánh giá bảo vệ khoảng cáchChương 8: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH2Bảo vệ rơ le và tự động hóa Bảo vệ khoảng cách cần các tín hiệu là dòng điện, điện áp và góc lệch φ giữa chúng. BVKC xác định tổng trở từ chỗ đặt BV đến điểm NM từ các tín hiệu trên, tác động khi: Khi bình thường, điện áp rơle gần điện áp định mức và dòng qua rơle là dòng tải cho nên tổng trở rơle đo có giá trị lớn và rơle không tác động. Khi NM điện áp giảm còn dòng tăng cao cho nên tổng trở rơle đo được nhỏ nên rơle tác động.8.1. Nguyên tắc hoạt động3Bảo vệ rơ le và tự động hóa Từ phương trình ta thấy miền tác động là hình tròn tâm O bán kính Zkd . Đặc tính tác động vô hướng Rơle tổng trở có hướng dùng phổ biến là loại thêm cuộn dây cường độ phụ quấn lên trên lõi thép. Từ thông phụ ngược chiều với từ thông do cuộn áp sinh ra khi dòng điện đi theo hướng dương – hướng tác động. Khi đó nó khữ bớt Momen do điện áp sinh ra và cho phép tiếp điểm đóng lại. Khi dòng điện ngược lại thì từ thông phụ cùng chiều từ thông điện áp nên khóa lại. Tùy theo tương quan giữa từ thông phụ và từ thông điện áp mà tâm hình tròn di chuyễn khỏi góc tọa độ. Loại phổ biến là có cung tròn đi qua góc tọa độ đặc tính MHO. Góc nhạy nhất khoảng 600 đến 850 8.2. Đặc tuyến khởi động4Bảo vệ rơ le và tự động hóaHình tròn: Mho: Elip:Lệch tâm:Điện kháng:Đa giác:8.2. Đặc tuyến khởi độngThực tế thường dùng, dùng kỹ thuật vi xử lý5Bảo vệ rơ le và tự động hóaRƠLE IRURAIA-IBUABBIB-ICUBCCIC-IAUCA8.3. Chọn UR và IRCTVT6Bảo vệ rơ le và tự động hóa Phân tích sự cố NM ba pha:8.3. Chọn UR và IRKhi N(3) tất cả 3 rơle đều tác động đúng7Bảo vệ rơ le và tự động hóa Phân tích sự cố NM hai pha B-C:8.3. Chọn UR và IRRơle B tác động đúngRơ le B:8Bảo vệ rơ le và tự động hóa Phân tích sự cố NM hai pha B-C:8.3. Chọn UR và IRRơle A, C không tác độngRơ le A, C:Tương tự khi có sự cố NM hai pha chạm đất.9Bảo vệ rơ le và tự động hóaRƠLE IR0UR0AIA + 3kCI0UABIB + 3kCI0UBCIC + 3kCI0UC Hệ số bù áp dụng cho đường dây truyền tải đơn8.4. Chọn UR và IRCTVT10Bảo vệ rơ le và tự động hóaVùng bảo vệ: Vùng I: 80 – 90% đường dây được bảo vệ Vùng II: Hoàn toàn đường dây được bảo vệ và 50% đường dây kề sau có tổng trở nhỏ nhất Vùng IIIF: 120% (đường dây được bảo vệ + đường dây kề sau có tổng trở lớn nhất) Vùng IIIR: 20% đầu đường dây 8.5. Bảo vệ khoảng cách 3 cấp11Bảo vệ rơ le và tự động hóa Bảo vệ cấp I Bảo vệ cấp II Bảo vệ cấp III 8.5. Bảo vệ khoảng cách 3 cấp12Bảo vệ rơ le và tự động hóa Tổng trở khởi động: Thời gian tác động: gần bằng không Vùng bảo vệ: khoảng (80% - 90%) Z Cấp I13Bảo vệ rơ le và tự động hóa Tổng trở khởi động: Độ nhạy: Cấp II Độ nhạy không thỏa phải chọn phối hợp với cấp II kề sau nó14Bảo vệ rơ le và tự động hóa Thời gian tác động: Cấp II Vùng bảo vệ:15Bảo vệ rơ le và tự động hóa Tổng trở khởi động Thời gian tác động: Cấp III16Bảo vệ rơ le và tự động hóa Độ nhạy: Vùng bảo vệ: Cấp III17Bảo vệ rơ le và tự động hóa Điện áp vào rơle:Qui về phía thứ cấp Dòng điện vào rơle: Tổng trở rơle đo: 18Bảo vệ rơ le và tự động hóa Tương tự như chống chạm pha nhưng có thêm hệ số bù kcCài đặt BV khoảng cách chống chạm đất19Bảo vệ rơ le và tự động hóa 8.6.1 Ảnh hưởng của góc pha đường dây gay vượt tầm 8.6.2 Ảnh hưởng của điện trở quá độ tải điểm NM gay dưới tầm 8.6.3 Ảnh hưởng của phân dòng gay quá tầm hoặc dưới tầm 8.6.4 Ảnh hưởng của điện áp đặt vào rơle 8.6.5 Sai số đo lường 8.6.6 Ảnh hưởng của cách nối dây MBA động lực đặt giữa chỗ đặt bảo vệ và chỗ NM 8.6.7 Ảnh hưởng của dao động điện 8.6.8 Ảnh hưởng tụ bù dọc8.6. Các yếu tố ảnh hưởng sai lệch20Bảo vệ rơ le và tự động hóa Góc chỉnh định của rơle thường lấy bằng góc pha đường dây. Do nhiều nguyên nhân (nhiệt độ, chọn nấc rơle, tính toán) nên 2 góc này sẽ không bằng nhau. Khi đó: Như vậy ZtacdongR ZkhoidongR Ảnh hưởng R quá độ22Bảo vệ rơ le và tự động hóa Khi NM hai pha thông qua điện trở quá độ Rqd với mạng 2 nguồn Như vậy, vùng tác động bị thu hẹp hay gọi là dưới tầm ZtacdongR > ZkhoidongR Ảnh hưởng R quá độ~~23Bảo vệ rơ le và tự động hóa Mức độ quá tầm tính theo phần trăm: Ảnh hưởng R quá độ Tổng quát: 24Bảo vệ rơ le và tự động hóa Khi mạng điện có nhiều nguồn và nhiều nhánh thì khi một đường dây nhánh rẻ có nguồn, dòng điện NM trên toàn mạng không giống nhau. Nó sẽ gay ra quá tầm và dưới tầm. Ví dụ: Mức độ quá tầm tính theo phần trăm: Ảnh hưởng sự phân dòng25Bảo vệ rơ le và tự động hóa Khi mạng điện có nhiều nguồn và nhiều nhánh thì khi một đường dây nhánh rẻ có nguồn, dòng điện NM trên toàn mạng không giống nhau. Nó sẽ gay ra quá tầm và dưới tầm. Ví dụ: Ảnh hưởng sự phân dòng~~ Gay ra hiện tượng dưới tầm26Bảo vệ rơ le và tự động hóa Khi mạng điện có nhiều nguồn và nhiều nhánh thì khi một đường dây nhánh rẻ có nguồn, dòng điện NM trên toàn mạng không giống nhau. Nó sẽ gay ra quá tầm và dưới tầm. Ví dụ: Ảnh hưởng sự phân dòng~ Gay ra hiện tượng quá tầm27Bảo vệ rơ le và tự động hóa Xét hệ thống có điện áp US và tổng trở ZS cấp cho đường dây được bảo vệ ZL, khi xảy ra NM trên đường dây ta có: system impedance ratioẢnh hưởng điện áp đặt vào Rơle28Bảo vệ rơ le và tự động hóa Sai số BI và BU có ảnh hưởng đến trị số ZR và góc pha φR và do đó làm thay đổi vùng tác động của rơle. Đối với BI cần kiểm tra đường cong bội số giới hạn. (Kiểm tra đường cong sai số 10% khi có NM ba pha trực tiếp tại cuối vùng bảo vệ) Đối với BU cần chọn dây nối đủ tiết diện để tránh sụt áp lớn làm ảnh hưởng đến giá trị và góc pha của UR Sai số đo lường29Bảo vệ rơ le và tự động hóa Khi NM sau MBA có tổ đấu dây Y – Y thì rơle tổng trở sẽ làm việc như trường hợp NM trên đường dây, tổng trở đặt vào rơle sẽ bằng tổng số các tổng trở của đường dây và MBA. Nếu tổ đấu dây của MBA Y – Δ hoặc Δ– Y thì rơle tổng trở sẽ làm việc khác đi, vì khi NM hai pha sau MBA dòng điện phía sơ cấp và thứ cấp của MBA khác nhau về trị số và góc pha. Ảnh hưởng cách đấu dây MBA30Bảo vệ rơ le và tự động hóa Dao động là trạng thái mất đồng bộ giữa hai nguồn điện hoặc hai bộ phận chứa nguồn trong hệ thống điện. Xét hai nguồn G và H có sức điện động EG và EH thông qua đường dây L có kháng điện xL. Như vậy dòng dao động triệt tiêu khi = 0 độ, cực đại khi = 1800MF1MF2E1E2E2ΔEE1δẢnh hưởng dao động điện31Bảo vệ rơ le và tự động hóa Bảo vệ không tác động khi có dao động. Để bảo vệ không tác động ta cần thực hiện: Chọn đặc tuyến khởi động không chứa tâm dao động (cấp I) Bảo vệ tác động với thời gian trì hoãn khoảng 1 đến 2 s (khi không gay ảnh hưởng đến tính ổn định hệ thống Khóa tự động khi có dao động, dựa vào tốc độ thay đổi tổng trở. Khi dao động tốc độ thay đổi tổng trở chậm hơn so với ngắn mạch Tâm dao động là M tại đây áp bằng 0, góc lệch bằng 180 độẢnh hưởng dao động điện32Bảo vệ rơ le và tự động hóa Với đường dây dài cao áp và siêu cao áp người ta thường lắp bộ tụ nối tiếp vào đường dây (tập trung hoặc phân tán theo chiều dài đường dây) để nâng cao khả năng truyền tải và giảm tổn thất. Đặc trưng của mức độ bù dọc là hệ số kC. kC là tỷ số của XC bù dọc và XL của đường dây (thường vào khoảng 0.25 đến 0.7). Ở Việt Nam thì kC = 0.6. Khi bù dọc thì ảnh hưởng đến rơle khoảng cách vì khi có NM sau bộ tụ bù dọc thì rơle không thể thấy điểm NM và cả một đoạn đường dây gần đó vì tổng trở đo được nằm sau lưng bảo vệ nên không tác động được. Điều này có thể làm cho bảo vệ trước đó tác động sai Thông thường thì tụ bù dọc được đặt tại thanh cái các trạmABẢnh hưởng tụ bù dọc33Bảo vệ rơ le và tự động hóa Để ngăn việc tác động sai thì khi xảy ra NM ta cần nối tắc tụ điện lại để trở lại bình thường tuy nhiên cần trì hoãn lại tác động khoảng 0.1s – 0.15s. Ở các bộ tụ điện bù dọc hiện đại, người ta sử dụng hệ thống bảo vệ bằng điện trở phi tuyến, khe phóng điện và máy cắt đấu song song với bộ tụ. Khi có NM tùy theo điểm sự cố (độ lớn dòng NM) và thời gian tồn tại sự cố mà các thiết bị này sẽ làm việc và nối tắc bộ tụ. BAẢnh hưởng tụ bù dọc34Bảo vệ rơ le và tự động hóaBAABẢnh hưởng tụ bù dọc35Bảo vệ rơ le và tự động hóa Ảnh hưởng hỗ cảm Khi vận hành hai đường dây song song sẽ có hỗ cảm xuất hiện. Hỗ cảm thành phần TTT và TTN nhỏ, hỗ cảm TTK lớn nên không thể bỏ qua thành phần này khi cài đặt rơle. Hỗ cảm gay sai số đo lường nên có thể gay quá tầm hoặc dưới tầm36Bảo vệ rơ le và tự động hóa Ưu điểm:Đảm bảo tính chọn lọc trong mạng có cấu trúc bất kỳThời gian tác động vùng I nhanh (quan trọng với tính ổn định hệ thống)Có độ nhạy cao Khuyết điểm:Sơ đồ phức tạpKhông tác động tức thời trên toàn bộ vùng bảo vệCần thiết bị khóa khi dao động điện nên càng phức tạp8.7 Đánh giá37Bảo vệ rơ le và tự động hóaKết thúc chương 8 BẢO VỆ QUÁ KHOẢNG CÁCH38Bảo vệ rơ le và tự động hóa