Bài giảng Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương VI: Bảo vệ dòng điện có hướng

 đồ nối rơle định hướng công suất 
 Ngắn mạch giữa 2 pha: 
6.3. Sơ đồ nối rơle định hướng công suất 
α
Va
.
Vbc
.
VR = Vca
. .
IR = Ib
. .
The phasor diagrams of RW in Relay B 
Maximum 
Sensitivity 
line 
Operation 
zone 
Non-
operation 
zone 
22 
Ngắn mạch giữa 2 pha: 
 Vì vậy, chẳng hạn như khi ngắn mạch giữa hai 
pha B, C cần xét đến sự làm việc của rơle số 3 
có có I3R = Ic(2) và U3R = Uab(2) . 
Các đường độ nhạy bằng 0 lệch với các áp 
Uab(2) một góc 450. 
Vị trí véctơ dòng Ic(2) lệch với sức điện động 
Ebc một góc ϕN(2). 
 Góc ϕN(2) được xác định bằng tổng trở từ 
nguồn sức điện động đến chỗ ngắn mạch kể cả 
rqđ ; trị số của nó có thể thay đổi trong phạm vi 
0 ≤ ϕN(2) ≤ 900 . 
Từ đồ thị ta thấy, trị số của điện áp U2R và U3R luôn luôn lớn và cả hai rơle (số 2 và 
3) đều làm việc đúng đắn ở giá trị ϕN(2) bất kỳ. 
6.3. Sơ đồ nối rơle định hướng công suất 
23 
Ngắn mạch một pha trong mạng có trung tính nối đất trực tiếp: 
Ta khảo sát sự làm việc của rơle nối vào dòng pha hư hỏng (rơle số 1 khi ngắn mạch pha 
A). 
Trong trường hợp này Role pha A làm việc giống như trong NM 3 pha đối xứng 
Qua đồ thị ta thấy, rơle nối vào dòng pha hư hỏng luôn luôn làm việc đúng. 
6.3. Sơ đồ nối rơle định hướng công suất 
24 
Từ những phân tích trên có thể rút ra kết luận như sau đối với sơ đồ 900: 
1) Sơ đồ có thể xác định đúng hướng công suất ngắn mạch trong các pha bị hư hỏng 
đối với tất cả các dạng hư hỏng cơ bản. Để được như vậy rơle định hướng công 
suất cần phải có góc lệch α ≈450. 
2) Vùng chết chỉ có thể xảy ra khi ngắn mạch 3 pha gần chỗ nối bảo vệ (UR gần bằng 
không). 
3) Khi N(2) và N(1), các rơle nối vào dòng pha không hư hỏng có thể làm việc không 
đúng do tác dụng của dòng phụ tải và dòng hư hỏng trong các pha này. 
 Vì vậy cần phải làm thế nào để sơ đồ vẫn làm việc đúng dù cho có một vài rơle tác 
động nhầm do dòng các pha không hư hỏng. 
4) Khi ngắn mạch không đối xứng sau MBA (Y/∆ hoặc ∆/Y) do lệc pha có thể làm bộ 
phaanuj định hướng tác động sai 
6.3. Sơ đồ nối rơle định hướng công suất 
SƠ ĐỒ 
60 
Loại 1 
Rơ le pha UR IR 
A UAC IAB 
B UBA IBC 
C UCB ICA 
AB RI I=
AC RU U=
25 
6.3. Sơ đồ nối rơle định hướng công suất 
SƠ ĐỒ 
60 
Loại 2 
Rơ le pha UR IR 
A -UC IA 
B -UA IB 
C -UB IC 
A RI I=
C RU U− =
26 
6.3. Sơ đồ nối rơle định hướng công suất 
SƠ ĐỒ 
30 
Rơ le pha UR IR 
A UAC IA 
B UBA IB 
C UCB IC 
A RI I=
AC RU U=
27 
 Tuy nhiên các sơ đồ này có một số nhược điểm so với sơ đồ 900, do vậy sơ đồ 900được 
sử dụng rộng rãi hơn. 
6.3. Sơ đồ nối rơle định hướng công suất 
 Tương tự như bảo bảo vệ 50/51 
 Ta phải tiến hành tính toán theo 2 chiều cho các bảo vệ rơle 
6.4. Thời gian làm việc 
28 
Bảo vệ dòng có hướng thường được thực hiện với đặc tính thời gian độc 
lập, thời gian làm việc của các bảo vệ được xác định theo nguyên tắc bậc 
thang ngược chiều nhau. 
29 
Bộ phận định hướng công suất chỉ làm việc khi hướng công suất ngắn mạch 
đi từ thanh góp vào đường dây được bảo vệ (quy ước vẽ bằng mũi tên ở bảo 
vệ). Các bảo vệ được chia thành 2 nhóm : 2, 4, 6, và 5, 3, 1. 
Mỗi nhóm bảo vệ có thể chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc bậc thang 
không phụ thuộc vào thời gian làm việc của nhóm kia. 
6.4. Thời gian làm việc 
30 
Cấp thứ nhất: Bảo vệ có hướng cấp I là bảo vệ cắt nhanh, 
thông thường kèm theo bộ phận định hướng công suất 
6.5 Bảo vệ dòng có hướng 3 cấp 
Rôle ñònh höôùng coâng suaát trong BV caét nhanh coù höôùng khoâng cho pheùp 
taùc ñoäng khi coâng suaát NM höôùng tôùi thanh goùp. 
 Khi coù dao ñoäng : 
 IIkñ = KatIkcbmax 
 Ikcbmax : doøng khoâng caân baèng. 
Doøng khôûi ñoäng: 
 Ikñ = KatINngmax 
31 
6.5 Bảo vệ dòng có hướng 3 cấp 
 Doøng khôûi 
 ñoäng caáp I 
B 
~ 
1 2 
IIkđ1 
A 
~ 
IIkđ2 
C 
N1 N2 
IN 
32 
6.5 Bảo vệ dòng có hướng 3 cấp 
Chọn thời gian tII và dòng khởi động IIIkđ được tính như cấp 2 không 
có hướng nhưng chú ý hệ số phân dòng kpd 
Cấp thứ hai: Bảo vệ có hướng cấp II là bảo vệ cắt nhanh, 
thông thường kèm theo bộ phận định hướng công suất 
 Dòng khởi động cấp 2 tại A được chọn : 
 IIIkđ1 = katkpdTINT 
N 
∼ ∼ 
1 2 A B C 
T 
INT 
INA 
 Tại tram B có rẽ nhánh : 
33 
6.5 Bảo vệ dòng có hướng 3 cấp 
N 
∼ ∼ 
1 2 A B C 
T 
INT 
INA 
 Dòng khởi động cấp 2 tại A được chọn : 
 IIIkđ1 = katkpdTINT 
 Tại tram B có rẽ nhánh : 
Với 1〈=
NT
NA
pd I
Ik
34 
6.5 Bảo vệ dòng có hướng 3 cấp 
 Dòng khởi động cấp 2 : IIIkd1 = katkpdIIkđ3 
~ 
IIkđ1 
A 
~ 
IIIkđ1 
C 
~ 
INA 
INB 
B 
N 
INA INB 1 2 3 4 
Tại trạm B có nguồn: 
Với 1〈=
NT
NA
pd I
Ik
35 
6.5 Bảo vệ dòng có hướng 3 cấp 
maxlvItvk
mmkatk=kñI
Chọn dòng khởi động IIIIkđ 
Cấp thứ ba: Bảo vệ có hướng cấp III là bảo vệ cực đại, kèm 
theo bộ phận định hướng công suất 
Bảo vệ dòng có hướng thường được thực hiện với đặc tính thời gian độc 
lập, thời gian làm việc của các bảo vệ được xác định theo nguyên tắc bậc 
thang ngược chiều nhau. 
Chỉ cần xét hướng dòng từ thanh góp vào đường dây để tăng độ nhạy. 
Dòng khởi động phải lớn hơn dòng các pha không hư hỏng: 
 Ikđ = katIkh 
 Ikh: giá tri max của dòng các pha không hư hỏng 
 Kat = 1.15 ÷ 1.3 
36 
6.5 Bảo vệ dòng có hướng 3 cấp 
 Order principle of the delay time 
∼ 
A D B 
t1 
∼ 
C 
t2 
t3 
t4 t6 
t5 
t0 
t7 
1 2 3 4 5 6 
0 7 
37 
6.5. Một số lưu ý 
Khởi động không đồng thời 
~ 
A B C 
D E 
1 2 3 4 5 
6 7 8 9 1
0 
Hiện tượng 1 trong 2 bảo vệ ở hai phía của một đường dây chỉ có 
thể bắt đầu làm việc sau khi bảo vệ kia đã tác động và cắt máy cắt 
của mình được gọi là hiện tượng khởi động không đồng thời của 
các bảo vệ 
Phần chiều dài của đường dây được bảo vệ mà khi ngắn mạch trong 
đó sẽ xảy ra hiện tượng khởi động không đồng thời được gọi là 
vùng khởi động không đồng thời. Khởi động không đồng thời các 
bảo vệ là hiện tượng không tốt vì làm tăng thời gian loại trừ hư 
hỏng ở các mạng vòng. 
 Khi nào không cần đặt phần tử định hướng công suất ? 
Trên mỗi đoạn chỉ cần đặt phần tử định hướng ở bảo vệ nào có thời 
gian tác động nhỏ hơn ( ví dụ bảo vệ 1,2 có t1<t2 nên chỉ cần đặt 
RW tại 2) 
Trên đoạn nào có thời gian tác động như nhau thì không cần đặt 
phần tử định hướng ( Bảo vệ 3,4 có t3=t4 nên không cần đặt bảo vệ 
RW) 
38 
6.5. Một số lưu ý 
Đường dây có 2 nguồn 2 phía 
Đường dây có 2 nguồn 2 phía 
39 
A B C 
1 2 3 4 
Dòng lv ngược ( ra khỏi thanh góp A) 
Dòng lv thuận (vào thanh góp A) 
Dòng NM khi tại B, IN2 Dòng NM khi tại C IN3 Dòng NM khi tại A IN1 
6.5. Một số lưu ý 
1max 2min 1max 3min0.25 ; 0.25N N N NI I I I≥ ≥ max max0.25lv nguoc lv thuanI I≥
Theo thực tế cần bộ phận định hướng tai 1 nếu thoả nãm các điều kiện 
sau: 
Nếu dòng Ilvmaxnguoc > Ilvmax thuan , dùng bộ định hướng công suất sẽ cho 
phép chon dòng với độ nhay cao hơn 
 Phân tích mạng vòng 
40 
Xét bảo vệ 2 và 9 cần chỉnh định cắt nhanh không có bộ phận thời gian 
Xét bảo vệ 1 và 10 không cần đặt RW vì khi ngắn mạch trên thanh cái A 
không có dong NM qua 1 và 10 
~ 
A B C 
D E 
1 2 3 4 5 
6 7 8 9 10 
Mở vòng AB và AE để phối hợp 
6.5. Một số lưu ý 
 Vùng chết của rơle công suất: khi NM ba pha xảy ra gần nơi đặt 
bảo vệ thì UR = 0 nên rơle không tác động. Để khắc phục ta dùng 
bảo vệ cắt nhanh không hướng 
A B C 
1 2 3 4 
UR = 0 
6.5. Đánh giá 
 Đơn giản, bảo đảm tác động chọn lọc đối với mạng nhiều nguồn 
cung cấp 
 Các ưu nhược điểm tương tự như bảo vệ 50/51 
41 
,min
(3)
0
.
.cos( )3.
kdVT
vc
NM R
UnL
Ix ϕ α
=
+
6.5. Đánh giá 
42 
Xét sơ đồ, gọi chiều dài vùng chết là lx , áp dư tại chỗ đặt bảo vệ khi ngắn 
mạch 3 pha tại điểm N (điểm giới hạn của vùng chết) là: 
trong đó Z1 : tổng trở thứ tự thuận của 1Km đường dây. 
Trường hợp bộ phận định hướng dùng rơle điện cơ, để rơle có thể khởi 
động ở giới hạn của vùng chết cần có : 
6.5. Đánh giá 
Mặt khác ta có: 
Với ϕR : góc giữa UR và IR 
α : góc phụ của rơle, tùy thuộc cấu trúc của rơle 
nU : tỷ số biến đổi của BU 
,min
(3)
0
.
.cos( )3.
kdVT
vc
NM R
UnL
Ix ϕ α
=
+
6.5. Đánh giá 
Tính chọn lọc: 
Tính chọn lọc tác động của bảo vệ đạt được nhờ chọn thời gian làm 
việc theo nguyên tắc bậc thang ngược chiều nhau và dùng các bộ phận 
định hướng công suất. 
Tính chọn lọc được đảm bảo trong các mạng vòng có một nguồn cung 
cấp khi không có những đường chéo không qua nguồn (hình 3.22a,b) 
và trong các mạng hình tia có số nguồn cung cấp tùy ý (hình 3.22c). 
6.5. Đánh giá 
Tính chọn lọc: 
Tính chọn lọc tác động của bảo vệ đạt được nhờ chọn thời gian làm 
việc theo nguyên tắc bậc thang ngược chiều nhau và dùng các bộ phận 
định hướng công suất. 
Tính chọn lọc được đảm bảo trong các mạng vòng có một nguồn cung 
cấp khi không có những đường chéo không qua nguồn (a,b) và trong 
các mạng hình tia có số nguồn cung cấp tùy ý (hình c). 
6.5. Đánh giá 
Tính chọn lọc: Trong các mạng vòng có số nguồn cung cấp lớn hơn 
một (hình d), tính chọn lọc không thể đảm bảo vì không thể chọn thời 
gian làm việc theo nguyên tắc bậc thang. Bảo vệ cũng không đảm bảo 
chọn lọc trong các mạng vòng có một nguồn cung cấp có đường chéo 
không đi qua nguồn (hình e), trường hợp này phần mạng giới hạn bởi 
đường chéo có thể xem như có hai nguồn cung cấp. 
6.5. Đánh giá 
Từ những nhận xét trên ta thấy rằng bảo vệ dòng có hướng có thể sử 
dụng làm bảo vệ chính trong các mạng phân phối điện áp dưới 35kV khi 
nó đảm bảo được tính chọn lọc và tác động nhanh. 
Bảo vệ dòng có hướng cũng được sử dụng rộng rãi làm bậc dự trữ trong 
các bảo vệ có đặc tính thời gian nhiều cấp. 
 Sơ đồ đấu dây bảo vệ thứ tự không có hướng. Tín hiệu đưa vào 
rơle công suất thứ tự không: IR = 3I0 và UR = 3U0 
6.6. bảo vệ thứ tự không có hướng 
A B C 
1 2 3 4 
48 
 Ta xét quan hệ giữa IR = 3I0 và UR = 3U0 khi có sự cố chạm đất ta 
thấy φ0 = - 900 khi bỏ qua R. Thực tế thì khi có R thì φ0 khoảng -
1000 đến -1200 nên ta có góc nhạy nhất là -1100 
cos( ) 1 ( ) 0 90R R R Uα ϕ ϕ ϕ α ϕα+ = → + = → = − = −