Bài giảng Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương VIII: Bảo vệ khoảng cách - Đặng Tuấn Khanh

ố NM hai pha B-C:
8.3. Chọn UR và IR
(2)
RA A B NMI I I I  
RA BC
RC BC
U U
U U


R
RA
R
R
RC
R
UZ Z
I
UZ Z
I
 
 
RơleA, 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.
16Bảo vệ rơ le và tự động hóa
SINH VIÊN:............................................ 4/22/2014
BV rơle và tự động hóa 
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 5
RƠLE IR0 UR0
21N-A IA + 3kCI0 UA
21N-B IB + 3kCI0 UB
21N-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
8.4. Chọn UR và IR
CT VT
17Bảo vệ rơ le và tự động hóa
21N
Vùng 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)
8.5. Bảo vệ khoảng cách 3 cấp
18Bảo vệ rơ le và tự động hóa
19
1 Ω
20 Ω 15Ω
20 Ω
A B C
D
100A
150A
100A
100A
1 Ω
60 Ω 45 Ω
60 Ω
21
21
21
Isc = 200A
Itc = 1A
k = 0.3 Isc = 80A
Itc = 1 A
k = 0.3
Bảo vệ cấp I
Bảo vệ cấp II
Bảo vệ cấp III
8.5. Bảo vệ khoảng cách 3 cấp
20Bảo vệ rơ le và tự động hóa
SINH VIÊN:............................................ 4/22/2014
BV rơle và tự động hóa 
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 6
Tổng trở khởi động:
Thời gian tác động: gần bằng không
Vùng bảo vệ: khoảng (80% - 90%) Z
Cấp I
I
kd atZ k Z
21Bảo vệ rơ le và tự động hóa
Tổng trở khởi động:
Độ nhạy:
Cấp II
'
1 2( )
II Iat
kd at
pd
kZ k Z Z
k
 
1
1.2
II
kd
nh
Zk
Z
 
Độ nhạy không thỏa phải chọn phối hợp với cấp II kề sau nó
'
1 2( )
II IIat
kd at
pd
kZ k Z Z
k
 
22Bảo vệ rơ le và tự động hóa
Thời gian tác động:
Cấp II
1 1
II It t t  
1 2
II IIt t t  
Vùng bảo vệ:
23Bảo vệ rơ le và tự động hóa
Tổng trở khởi động
Thời gian tác động:
Cấp III
minIII lamviec
kd
at tv mm
ZZ
k k k

min
min min
max
; (0.9 0.95).
3.lamviec dmlv
UZ U U
I
  
1 2
III IIIt t t  
24Bảo vệ rơ le và tự động hóa
SINH VIÊN:............................................ 4/22/2014
BV rơle và tự động hóa 
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 7
Độ nhạy:
Vùng bảo vệ:
Cấp III
1
1.5
III
kd
nh
Zk
Z
 
25Bảo vệ rơ le và tự động hóa
Điện áp vào rơle:
Qui về phía thứ cấp
.sdBU
R
BU
k UU
n

.sdBI
R
BI
k II
n
Dòng điện vào rơle:
Tổng trở rơle đo: BI sdBU
kdR kd
BU sdBI
n kZ Z
n k

26Bảo vệ rơ le và tự động hóa
Tương tự như chống chạm pha nhưng có thêm hệ số bù kc
Cài đặt BV khoảng cách chống chạm đất
27Bảo 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 dọc
8.6. Các yếu tố ảnh hưởng sai lệch
28Bảo vệ rơ le và tự động hóa
SINH VIÊN:............................................ 4/22/2014
BV rơle và tự động hóa 
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 8
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 duongday    
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
 
 

Ảnh hưởng góc pha đZ
29Bảo vệ rơ le và tự động hóa
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 0.5Ra:
. ..
. .
2 1
22
NM NML aR
R L a
NMR
I Z I RUZ Z R
I I

   
Như vậy, vùng tác động bị thu hẹp hay gọi là dưới tầm
ZtacdongR > ZkhoidongR
Ảnh hưởng R quá độ
30Bảo vệ rơ le và tự động hóa
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
k
G
Ik
I

31Bảo vệ rơ le và tự động hóa
Mức độ quá tầm tính theo phần trăm:
( )% 100%( 1)
100%( )
kd a
duoitam
kd
a
kd
Z kRk
Z
kR
Z

 

Ảnh hưởng R quá độ
R L aZ Z kR 
Tổng quát:
32Bảo vệ rơ le và tự động hóa
SINH VIÊN:............................................ 4/22/2014
BV rơle và tự động hóa 
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 9
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
33Bảo vệ rơ le và tự động hóa
( )
% 100%( 1) 100%( )kd pd Lkesau pd Lsauduoitam
kd kd
Z k Z k R
k
Z Z

  
% 100%( )pd Lkesauquatam
kd
k Z
k
Z

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

  
34Bảo 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 tầm
kAI
kI
2% 100%( )pd Lquatam
kd
k Z
k
Z

35Bảo 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
36Bảo vệ rơ le và tự động hóa
SINH VIÊN:............................................ 4/22/2014
BV rơle và tự động hóa 
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 10
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
37Bảo 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
38Bảo 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
 


 
MF1 MF2
E1 E2
1MFx 2MFxddxMC
E2
ΔE
E1
δ
M
Ảnh hưởng dao động điện
39Bảo 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
40Bảo vệ rơ le và tự động hóa
SINH VIÊN:............................................ 4/22/2014
BV rơle và tự động hóa 
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 11
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
41Bảo 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.
BA ,L LR XCAX CBX
Ảnh hưởng tụ bù dọc
42Bảo vệ rơ le và tự động hóa
BA
A
B
,L LR XCAX CBX
R
X
1
IZ
1
IIZ
3
IZ
13 2
Ảnh hưởng tụ bù dọc
43Bảo 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
44Bảo vệ rơ le và tự động hóa
SINH VIÊN:............................................ 4/22/2014
BV rơle và tự động hóa 
GV: ĐẶNG TUẤN KHANH 12
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
45Bảo vệ rơ le và tự động hóa 46Bảo vệ rơ le và tự động hóa