Bài giảng Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 7: Bảo vệ khoảng cách

à IR 
CT VT 
32 
 Phân tích sự cố NM ba pha: 
7-4 Chọn UR và IR 
(3)3R NMI I=
(3)3 3. .R P NMU U I Z= =
R
R
R
UZ Z
I
= =
Khi N(3) tất cả 3 rơle đều tác động đúng 
33 
 Phân tích sự cố NM hai pha B-C: 
7-4 Chọn UR và IR 
(2)2RB B C NMI I I I= − =
(2)2. .RB BC NMU U I Z= =
RB
RB
RB
UZ Z
I
= =
Rơle B tác động đúng 
Rơ le B: 
34 
 Phân tích sự cố NM hai pha B-C: 
(2)
RA A B NMI I I I= − =
RA BC
RC BC
U U
U U
>
>
R
RA
R
R
RB
R
UZ Z
I
UZ Z
I
= >
= >
Rơle A, C không tác động 
Rơ le A, C: 
(2)
RC C A NMI I I I= − =
Tương tự khi có sự cố NM hai pha 
chạm đất. 
35 
7-4 Chọn UR và IR 
RƠLE IR0 UR0 
A IA + 3kCI0 UA 
B IB + 3kCI0 UB 
C IC + 3kCI0 UC 
0 1
C
13
L L
L
Z ZK
Z
−
=
 Hệ số bù áp dụng cho đường dây truyền tải đơn 
CT VT 
36 
7-4 Chọn UR và IR 
 1 Ảnh hưởng của góc pha đường dây gay vượt tầm 
 2 Ảnh hưởng của điện trở quá độ tải điểm NM gây dưới tầm 
 3 Ảnh hưởng của phân dòng gây quá tầm hoặc dưới tầm 
 4 Ảnh hưởng của điện áp đặt vào rơle 
 5 Sai số đo lường 
 6 Ảnh hưởng của cách nối dây MBA động lực đặt giữa chỗ đặt 
bảo vệ và chỗ NM 
 7 Ảnh hưởng của dao động điện 
 8 Ảnh hưởng tụ bù dọc 
Các yếu tố ảnh hưởng sai lệch 
37 
38 
UNDER-REACHING & OVER-REACHING 
(Vượt Tầm và dưới tầm) 
39 
jX 
R 
G 
Trong vùng bảo 
vệ 
TRIP 
Trong vùng bảo 
vệ 
TRIP 
Ngoài vùng bảo 
vệ 
Zthực 
Zđo được 
Where : 
NO TRIP 
Dưới tầm 
40 
jX 
R 
G 
ZTHỰC 
ZĐO ĐƯỢC 
Where : 
TRONG VÙNG 
BẢO VỆ 
TRIP 
IN THE 
PROTECTIVE 
ZONE 
TRIP 
TRONG VÙNG 
BẢO VỆ 
TRONG VÙNG 
BẢO VỆ 
TRIP 
VƯỢT TẦM 
41 
Ảnh hưởng R quá độ 
42 
jX 
R 
G 
 Ảnh hưởng của điện trở quá độ 
Rhq 
Trong vùng bảo 
vệ 
TRIP 
Rhq 
Trong vùng bảo 
vệ 
TRIP 
Rhq 
Ngoài vùng bảo 
vệ 
ZThực 
Zđo được 
Trong đó : 
Zđo được > Zthực 
NOT TRIP 
DƯỚI TẦM 
 Khi NM ba pha thông qua điện trở quá độ Rqd nên tổng trở đặt 
vào rơle tăng thêm một lượng Ra: 
 ZR = ZL + Ra 
 Khi NM hai pha thông qua điện trở quá độ Rqd nên tổng trở đặt 
vào rơle tăng thêm một lượng kRa: 
 Như vậy, vùng tác động bị thu hẹp hay gọi là dưới tầm 
 ZtacdongR > ZkhoidongR 
Ảnh hưởng R quá độ 
43 
. ..
. .
2 1
22
NM NML aR
R L a
NMR
I Z I RUZ Z R
I I
+
= = = +
 Khi NM hai pha thông qua điện trở quá độ Rqd với mạng 2 nguồn 
R L aZ Z kR= +
 Như vậy, vùng tác động bị thu hẹp hay gọi là dưới tầm 
 ZtacdongR > ZkhoidongR 
Ảnh hưởng R quá độ 
~ ~ 
aR kI
GI
44 
 Mức độ quá tầm tính theo phần trăm: 
 ( )% 100%( 1) 100%( )kd a aduoitam
kd kd
Z kR kRk
Z Z
+
= − =
Ảnh hưởng R quá độ 
R L aZ Z kR= +
 Tổng quát: 
45 
46 
Ảnh hưởng R quá độ tại chổ ngắn mạch , tổng 
trở nguồn và tổng trở liên kết ngoài 
47 
~ ~ 
ES EU 
R 
ZE 
A B 
N ZL 
jX (đvtđ) 
R 
(đvtđ) 
0 
0 
-0,2 
-0,1 
0,1 
0,2 
ZL Trường hợp1 hs=0,9 
h=0,85 
ES EU 
R 
A B 
hZL (1-h)ZL 
ZE ZU N 
+ + 
- - 
Trường hợp 1: θ=00 
ZN=0,01 
θ 
ES 
EU 
ZN=0,01 ZN=0,01 
< 
Dưới tầm 
48 
ES EU 
~ ~ 
ES EU 
R 
ZE 
A B 
N ZL 
jX (đvtđ) 
R 
(đvtđ) 
0 
0 
-0,2 
-0,1 
0,1 
0,2 
ZL hs=0,9 h=0,76 
ES EU 
R 
A B 
hZL (1-h)ZL 
ZE ZU N 
+ 
- 
Case 2: θ=00 ZN=0,05 
ZN=0,05 ZN=0,05 
< 
Dưới tầm 
+ 
- 
2 
case2 
49 
ES EU 
~ ~ 
ES EU 
R 
ZE 
A B 
N 
ZL 
jX (đvtđ) 
R 
(đvtđ) 
0 
0 
-0,2 
-0,1 
0,1 
0,2 
ZL hs=0,9 h=0,96 
ES EU 
R 
A B 
hZL (1-h)ZL 
ZE ZU N 
+ 
- 
Case 3: θ=600 ZN=0,05 
ZN=0,05 ZN=0,05 
> 
Vượt tầm 
+ 
- 
3 
case3 
θ = 600 
θ = 600 
50 
ES EU 
~ ~ 
ES EU 
R 
ZE 
A B 
N 
ZL 
jX (đvtđ) 
R 
(đvtđ) 
0 
0 
-0,2 0,2 
ZL hs=0,9 h=0,70 
ES EU 
R 
A B 
hZL (1-h)ZL 
ZE ZU N 
+ 
- 
Case 4: θ=- 600 ZN=0,05 
ZN=0,05 ZN=0,05 
< 
Dưới tầm 
4 
case4 
θ = 600 
θ = - 600 
51 
X 
(đvtđ) 
R 
(đvtđ) 
0 
0 
-0,2 
-0,1 
0,1 
0,2 
ZL 
1: θ=00 ZN=0,01 : Dưới tầm 
2: θ=00 ZN=0,05 : Dưới tầm 
3: θ=600 ZN=0,05 : Vượt tầm 
4: θ=-600 ZN=0,05 : Dưới tầm 
1 
2 
3 
4 
hs=0,9 h=0,85 
h=0,76 
h=0,96 
h=0,7 
Tổng kết 
52 
IAB D 
B A 
C 
LAB 
21 
ICB 
N 
L 
I= IAB+ICB 
).(.. 111 LLZLZI
ILZ
I
UZ AB
AB
AB
AB
A
RA +>+==
DƯỚI TẦM 
Ảnh hưởng sự phân dòng 
 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 dòng 
53 Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
( )
% 100%( 1) 100%( )kd pd Lkesau pd Lsauduoitam
kd kd
Z k Z k Z
k
Z Z
+
= − =
% 100%( )pd Lkesauquatam
kd
k Z
k
Z
=
54 
D B 
A 
LAB 
21 
I1 
I2 
N 
L 
IAB= I1+I2 
).(.. 111 LLZLI
ILZ
I
UZ AB
AB
AB
AB
A
RA +<+==
VƯỢT TẦM 
Ảnh hưởng sự phân dòng 
 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 
~ 
~ 
kAI
kBI kI
 Gay ra hiện tượng dưới tầm 
2 2( )% 100%( 1) 100%( )kd pd L pd Lduoitam
kd kd
Z k Z k Z
k
Z Z
+
= − =
55 
 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 tầm 
kAI
kI
2% 100%( )pd Lquatam
kd
k Z
k
Z
=
56 
 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: 
 cos( )tacdongR kdR kdR duongdayZ Z ϕ ϕ= −
 Như vậy ZtacdongR < ZkhoidongR có nghĩa là vùng tác động bị kéo dài 
ra so với trị số đặt và bảo vệ tác động vượt quá vùng chỉnh định, ta 
gọi đó là quá tầm. 
 Mức độ quá tầm tính theo phần trăm: 
1% 100%( 1)
cos( )quatam kdR duongday
k
ϕ ϕ
== −
−
Ảnh hưởng góc pha đZ 
57 
 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 lường 
58 Bảo 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 MBA 
59 Bảo 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 trạm 
A B 
Ảnh hưởng tụ bù dọc 
60 Bảo 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. 
B A ,L LR XCAX CBX
Ảnh hưởng tụ bù dọc 
61 Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
B A 
A 
B 
,L LR XCAX CBX
R
X
1
IZ
1
IIZ
3
IZ
13 2
Ảnh hưởng tụ bù dọc 
62 Bảo 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 
tầm 
63 Bảo 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 = 1800 
maxsin sin2 2dd ddGH
EI I
X
δ δ
Σ
∆
= =
MF1 MF2 
E1 E2 
1MFx 2MFxddxMC
E2 
ΔE 
E1 
δ 
M
Ảnh hưởng dao động điện 
64 Bảo 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 độ 
Ảnh hưởng dao động điện 
65 Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
 Ưu điểm: 
Đảm bảo tính chọn lọc trong mạng có cấu trúc bất kỳ 
Thời gian tác động vùng I nhanh (quan trọng với tính ổn định hệ 
thống) 
Có độ nhạy cao 
 Khuyết điểm: 
Sơ đồ phức tạp 
Không tác động tức thời trên toàn bộ vùng bảo vệ 
Cần thiết bị khóa khi dao động điện nên càng phức tạp 
8.7 Đánh giá 
66 Bảo 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: 
.
. . .1%
1
S
RR SL L
S L
UU I Z Z U
Z Z SIR
= = =
+ +
S
L
ZSIR
Z
= system impedance ratio 
Ảnh hưởng điện áp đặt vào Rơle 
67 Bảo vệ rơ le và tự động hóa