Bài tập lớn môn Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 8: Bảo vệ quá dòng cho sự cố chạm pha & sự cố chạm đất - Trương Công Hoàng

ệc cung cấp điện áp dư. Trong những trường hợp này, dòng điện thứ tự nghịch có thể được sử dụng như là số lượng phân cực. Hướng sự cố được xác định bằng cách so sánh điện áp thứ tự nghịch với dòng điện thứ tự nghịch. RCA phải được cài đặt dựa trên các góc độ của các nguồn điện áp pha thứ tự nghịch.
Bảo vệ sự cố chạm đất trong mạng lưới cách ly
Thỉnh thoảng, một hệ thống điện được chạy hoàn toàn cách ly khỏi đất. Ưu điểm của việc này là sự cố 1 pha chạm đất không gây ra dòng điện chạy xuống đất, và như vậy toàn bộ hệ thống vẫn hoạt động. Hệ thống phải được thiết kế để chịu quá áp quá độ cao và trạng thái ổn định. Tuy nhiên, do việc sử dụng nó thường bị giới hạn đến hệ thống trung và hạ thế. . Điều quan trọng là phát hiện của một sự cố 1 pha chạm đất là cần đạt được, để mà các sự cố có thể được truy tìm và sửa chữa. Trong khi hệ thống hoạt động là không bị ảnh hưởng bởi điều kiện này, sự xuất hiện của một sự cố chạm đất thứ hai cho phép dòng điện đáng kể chảy qua. Sự vắng mặt của dòng sự cố chạm đất cho một sự cố 1 pha chạm đất trình bày rõ một số khó khăn trong việc phát hiện sự cố. Hai phương pháp thì hiện có sử dụng ở rơle hiện đại.
 Điện áp dư
Khi sự cố một pha chạm dất xảy ra, điện áp pha lành mạnh tăng theo hệ số 3 và điện áp 3 pha không còn có tổng bằng 0. Do đó, thành phần điện áp dư có thể được sử dụng để phát hiện sự cố. Tuy nhiên, phương pháp này không cung cấp bất kỳ sự phân biệt, như điện áp không cân bằng xảy ra trên toàn bộ các phần bị ảnh hưởng của hệ thống. Một lợi thế của phương pháp này là không có CT cũng được yêu cầu, vì điện áp đang được đo. Tuy nhiên, các yêu cầu về của VT như được đưa ra tại mục 17.1.1 áp dụng.
Phân loại là một vấn đề với phương pháp này, vì tất cả các rơle trong phần bị ảnh hưởng sẽ thấy sự cố. Nó có lẻ là có thể sử dụng phân loại định thời gian , nhưng nhìn chung, nó là không có thể cung cấp bảo vệ tách biệt đầy đủ bằng cách sử dụng kỹ thuật này.
 Độ nhạy của sự cố chạm đất
Phương pháp này được áp dụng chủ yếu cho các hệ thống MV, vì nó dựa trên sự phát hiện sự mất cân đối trong các dòng nạp mỗi pha xảy ra.
Hình 8.19 minh họa các tình huống xảy ra khi có sự cố một pha chạm đất thể hiện. Các rơle trên các dây bình thường thấy sự mất cân đối trong dòng điện nạp cho đường dây của chúng. Rơle trong đường dây sự cố thấy dòng điện nạp trong phần còn lại của hệ thống, với dòng điện của đường dây của sự cố bị triệt tiêu. Hình 8.20 cho thấy sơ đồ pha.
Sử dụng Core Balance CT là cần thiết. Có sự tham khảo Hình 8.20, dòng mất cân bằng trên đường dây bình thường trễ so điện áp dư là 90 °. Các dòng nạp trên những đường dây này sẽ bằng √3 lần giá trị bình thường, vì vậy các điện áp pha-đất đã tăng bằng lượng này. Độ lớn của dòng dư là bằng ba lần dòng nạp xác lập mỗi pha.Vì các dòng dư trên những dây lành mạnh và bị sự cố là ngược pha nhau, sử dụng rơle định hướng sự cố chạm đất có thể cung cấp những đòi hỏi riêng biệt.
Số lượng phân cực được sử dụng là điện áp dư. Bằng cách dịch pha này bằng 90 °, dòng dư nhìn thấy bằng rơle trên các đường dây bị sự cố nằm trong khu vực 'hoạt động' của các đặc tính định hướng, trong khi các dòng dư trên những đường dây lành mạnh nằm trong khu vực 'giới hạn'. Như vậy, RCA yêu cầu là 90 °. Thiết lập rơle phải nằm giữa từ một đến ba lần dòng nạp mỗi pha.
Điều này có thể được tính toán ở giai đoạn thiết kế, nhưng xác nhận bằng các phương tiện của kiểm tra tại chỗ là bình thường. Sự cố một pha chạm đất đang cố tình áp dụng và các dòng kết quả đã ghi nhận, một quá trình được thực hiện dễ dàng hơn trong một rơle kỹ thuật số hoặc số hiện đại bằng phương tiện đo đạc đã cung cấp . Như đã nêu trên, áp dụng như một sự cố trong một thời gian ngắn không liên quan đến bất kỳ sự gián đoạn mạng lưới, hoặc các dòng sự cố, nhưng thời gian nên càng ngắn càng có thể để bảo vệ chống lại một sự cố thứ hai như thế xảy ra.
 Nó cũng có thể bỏ qua những yếu tố định hướng nếu rơle có thể được thiết lập tại một giá trị dòng điện nằm giữa dòng nạp trên đường dây được bảo vệ và dòng nạp của phần còn lại của hệ thống.
Bảo vệ sự cố chạm đất trên những lưới nối đất qua cuộn petersen
Nối đất qua Petersen là trường hợp đặc biệt của nối đất qua trở kháng. Lưới điện được nối đất thông qua một cuộn điện kháng, điện kháng của chúng trên lý thuyết được tính bằng tổng điện dung hệ thống với đất. Dưới điều kiện này, sự cố 1 pha chạm đất không tạo ra bất kỳ dòng sự cố tới đất trong điều kiện xác lập. Hệ quả này thì giống như có một hệ thống cách ly. Hiệu quả của phương pháp này là phụ thuộc vào sự chính xác của việc điều chỉnh giá trị điện kháng - sự thay đổi giá trị điện dung của hệ thống ( do sự thay đổi cấu hình của hệ thống cho trường hợp đặc biệt) đòi hỏi những sự thay đổi đến điện kháng của cuộn dây. Trên thực tế, sự kết hợp hoàng hảo của điện kháng cuộn dây đến điện dung của hệ thống là khó cố thể đạt được, vì thế dòng sự cố chạm đất nhỏ sẽ chạy qua. Những hệ thống nối đất qua cuộn Petersen thì thường được tìm thấy trong những nơi mà hệ thống bao gồm chủ yếu các đường dây trên không của nông thôn, và đặc biệt có lợi ở nơi có một tỷ lệ cao của những sự cố ngắn hạn.
Một số cuộn Petersen thực tế
Để hiểu làm thế nào để áp dụng đúng việc bảo vệ sự cố chạm đất với các hệ thống như vậy, cách vận hành của hệ thống trong điều kiện chạm đất trước tiên phải được hiểu rõ.
Hình 8.21 minh họa một mạng đơn giản nối đất qua một cuộn Petersen. Các phương trình rõ ràng cho thấy rằng, nếu cuộn trở kháng được điều chỉnh một cách chính xác, không dòng chạm đất sẽ chảy qua
Hình 8.22 cho thấy một hệ thống phân phối hình tia có dây tiếp đất bằng cách sử dụng một Petersen 
Nếu chiều IH3 như chiều trên hình đi xuống thì ta có: 
có 2 cách hiểu: 
Hình 8.23 cho thấy sơ đồ kết quả sơ đồ pha, giả định rằng không có điện kháng là tồn tại. Hình 8.23 (a), nó có thể được nhìn thấy rằng các nguyên nhân những sự cố các điện áp pha lành mạnh để tăng bởi góc pha ÷ 3 và dòng nạp sớm pha điện áp là 90 °.
Công thức đúng:
Sử dụng một CBCT, dòng mất cân bằng được thấy trên các đường dây lành mạnh có thể được xem là một sự bổ sung vector đơn giản ia1 và ib1, và điều này nằm ở chính xác trể 90 ° với điện áp dư (Hình 8.23 (b)). Độ lớn của dong điện dư iR1 bằng ba lần so với dòng điện nạp ở trạng thái ổn định cho mỗi pha. Trên đường dây bị sự cố, dòng điện dư là bằng IL – IH1 – IH2 , như thể hiện trong hình 8.23 (c) và rõ ràng hơn bởi sơ đồ thứ tự 0 hình 8.24.
Tuy nhiên, trong trường hợp thực tế, trở kháng là hiện diện và Hình 8.25 cho thấy kết quả sơ đồ pha. Nếu điện áp còn lại được sử dụng như là các điện áp phân cực, dòng dư là dịch pha bằng một góc nhỏ hơn 90 ° trên các dây bị sự cố và lớn hơn 90 ° trên những dây lành mạnh
Do đó một rơle định hướng có thể được sử dụng, và với một RCA 0 °, dòng điện dư trên đường dây lành mạnh sẽ rơi vào diện tích ' giới hạn ' của các đặc điểm rơle trong khi dòng rơi của đường dây bị sự cố rơi vào vùng 'hoạt động'.
Thông thường, một điện trở là cố ý chèn vào trong song song với cuộn Petersen để đảm bảo đo lường được dòng chạm đất và gia tăng sự chênh lệch góc giữa các tín hiệu còn dư để hỗ trợ ứng dụng rơle.
Đã xác định rằng một rơle định hướng có thể được sử dụng, có hai khả năng tồn tại cho các kiểu phần tử bảo vệ có thể được áp dụng - chạm đất nhạy và wattmetric thứ tự 0.
 Bảo vệ chạm đất nhạy
Để áp dụng hình thức bảo hộ, Rơle phải đáp ứng hai yêu cầu:
a. Thiết lập đo dòng có khả năng được đặt tại các giá trị rất thấp
b. Một rca 0 °, và có khả năng điều chỉnh tốt xung quanh giá trị này
Các phần tử dòng điện nhạy là cần thiết bởi vì dòng điện rất thấp có thể chảy qua - vì vậy những cài đặt ít hơn 0,5% giá trị dịnh mức dòng điện có thể được yêu cầu. Tuy nhiên, như sự bù bằng các cuộn Petersen có thể không được hoàn hảo, mức độ thấp của dòng chạm đất ở trạng thái ổn định sẽ chảy và tăng dòng điện dư được nhìn thấy bằng rơle. Một giá trị thường cài đặt được sử dụng là dòng nạp mỗi pha của mạch được bảo vệ
Tinh chỉnh của RCA cũng được yêu cầu cài đặt về 0 °, để bù đắp cho cuộn dây và trở kháng đường dây và hiệu suất của các CT được sử dụng. Trong thực tế, những điều chỉnh này được thực hiện tốt nhất trên vị trí thông qua ứng dụng chủ ý của các sự cố và ghi nhận các dòng điện kết quả.
 Sensitive Wattmetric Protection
Nó có thể được nhìn thấy trong hình 8,25 rằng một chênh lệch góc nhỏ tồn tại giữa dòng điện rơi trên đường dây lành mạnh và bị sự cố. Hình 8.26 minh họa cách nào chênh lệch góc này gia tăng thành phần tích cực của dòng điện những cái mà nằm ngược pha tới mỗi cái còn lại.
Do đó, các thành phần tích cực của công suất thứ tự 0 cũng sẽ nằm trong các mặt phẳng tương tự và một rơle có khả năng phát hiện công suất hoạt động có thể đưa ra một quyết định riêng biệt. Nếu thành phần wattmetric của công suất thứ tự không được phát hiện hướng về phía trước, nó chỉ ra một sự cố trên đường dây đó, trong khi một công suất theo hướng ngược lại chỉ ra một sự cố ở những nơi khác trên hệ thống. Đây là phương pháp bảo vệ là phổ biến hơn so với phương pháp chạm đất nhạy, và có thể cung cấp bảo mật cao hơn chống lại hoạt động sai do ngỏ ra CBCT giả dưới các điều kiện không sự cố chạm đất.
 Công suất Wattmetric được tính toán trong thực tế sử dụng với đại lượng dư thay vì bằng những thành phần thứ tự không. Giá trị kết quả là do chín lần số đại lượng thứ tự không như các giá trị dư của dòng điện và điện áp là mỗi ba lần với các giá trị thứ tự không tương ứng. Các phương trình được sử dụng là:
Các thiết lập dòng điện và RCA là như dành cho một rơle nhạy sự cố chạm đất.
Câu hỏi :
Dòng nạp là gì ? dòng chạy vào các đường dây phát tuyến (tuần 2)
Wattmetric là gì ? (thuộc công suất)(tuần 3)
Antiphase? Ngược pha
Reactor? Trở kháng
Công thức hình 8.19 được thầy hướng dẫn tuần 3
Tại sao công thức hình 8.22, 8.23, 8.24 không phù hợp với chiều dòng điện trên hình ? 
Vì có thể hiểu theo một cách khác tùy theo mình quy định chiều trên hình vẽ sẽ dẫn đến 1 số điểm khác ð có thể đưa ra công thức dể hiểu hơn (tuần 12)
Hình 8.22 : 
có 2 cách hiểu: 
Hình 8.23 : 
Hình 8.24 :