Bài thuyết trình Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 8: Bảo vệ rơle trong HTĐ

page 1
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1 Điều khiển có hướng
1.1 Nguyên tắc hoạt động của rơle có hướng
1.2 Kết nối cho rơle sự cố chạm pha có hướng
1.3 Các kiểu kết nối cho rơle
a Kết nối rơle 30o ,m.t.a = 0o
b Kết nối rơle 60o, m.t.a = 0o
c Kết nối rơle 90o, m.t.a = 30o
d Kết nối rơle 90o, m.t.a = 45o
2 Đánh giá bảo vệ dòng điện có hướng
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 2
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.1 Nguyên tắc hoạt động Rơle có hướng
 Nếu không có thiết bị định hướng công suất
 Ngắn mạch tại N1 thì BV2 cắt trước BV3
 Ngắn mạch tại N2 thì BV3 cắt trước BV2
=> Như vậy ta thấy nếu không đặt thiết bị định hướng
công suất thì tính đảm bảo không chọn lọc
=> Yêu cầu cần có một thiết bị định hướng công suất
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
A B C
1 2 3 4
N1 N2
page 3
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.1 Nguyên tắc hoạt động Rơle có hướng
 Rơle có hướng sử dụng phần tử định hướng công suất để
xác định hướng truyền công suất
 Phương trình công suất : P = UIcosφ,
rơle chỉ hoạt động khi P>0
 Khi phát hiện sự cố, rơle có hướng
phải rất nhạy, điều này liên quan
đến mô-men xoắn, tỷ lệ thuận với cosφ
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 4
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.1 Nguyên tắc hoạt động Rơle có hướng
Mo-men xoắn :
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
RU
RI
RI
UI
UI
R
U
page 5
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.1 Rơle có hướng
 Bất kỳ rơle nào cũng đòi hỏi một đầu vào công suất hữu
hạn để hoạt động
 Khi có sự cố ngắn mạch, điện áp có thể giảm xuống một giá
trị thấp, rơle cần một lượng công suất nhất định để hoạt
động, thường lớn hơn 1-2% công suất định mức
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 6
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.1 Rơle có hướng
 Cần phải kết hợp các yếu tố bảo vệ để tạo thành một hệ
thống bảo vệ, các hoạt động của các yếu tố có hướng được
thực hiện càng nhanh càng tốt.
 Các rơle có tiếp điểm có khoảng cách nhỏ nhất để có thể
hoạt động linh hoạt nhất
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 7
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.2 Kết nối cho rơle sự cố chạm pha có hướng
 Về nguyên tắc, các rơle sẽ được định hướng dựa vào công
suất thực tế
 Khi có sự cố xảy ra, hệ số công suất sẽ giảm xuống thấp, do 
đó một rơle đo lường công suất thực sẽ tạo ra một mô-men 
xoắn thấp hơn nhiều làm cho độ nhạy của rơle sẽ giảm đi
nhiều
 Tuy nhiên, khi có sự cố ngắn mạch 3 pha, điện áp sẽ bằng 0, 
=> rơle sẽ không hoạt động
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 8
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.2 Kết nối cho rơle sự cố chạm pha có hướng
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 9
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.3 Các kiểu kết nối cho rơle
a Kết nối rơle 30o ,m.t.a = 0o
 Tại hệ số công suất đơn vị, xét pha R thì IR cùng pha với VR
 Lấy VR-B làm trục tọa độ để làm chuẩn, vùng hoạt động của
rơle từ -90o đến +90o so với trục VR-B
 Rơle có hướng hoạt động nhạy nhất khi góc công suất = 0, 
hay IR chậm pha một góc 30
o có nghĩa là IR cùng pha với VR-B 
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 10
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.3 Các kiểu kết nối cho rơle
a Kết nối rơle 30o ,m.t.a = 0o
Kết nối 30 ° là không thích hợp cho máy biến áp đường dây
(xuất tuyến)
Một sự cố pha chạm pha, các dòng điện lớn hơn trở nên
ngược pha với hai cái kia, kết hợp với hệ số công suất thấp
có thể xảy ra đối dòng sự cố tạo thành một nguy cơ là một
trong các rơle ba pha sẽ hoạt động theo hướng ngược lại so 
với hai pha kia
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 11
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.3 Các kiểu kết nối cho rơle
b Kết nối rơle 60o ,m.t.a = 0o
 Nguyên tắc kết nối rơle 60o ,m.t.a = 0o
cũng giống như kết nối rơle 30o
 Tại hệ số công suất đơn vị, lấy điện áp
VR-B làm trục tọa độ để làm chuẩn,
góc lệch pha giữa IR-Y và VR-B là 60
o
 Rơle có hướng hoạt động nhạy nhất
khi IR-Y cùng pha với VR-B
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
Relay 
phase
Applied 
current
Applied 
voltage
R (A) URY ( UAC ) IRB ( IAB )
B (B) UBR ( UBA ) IBY ( IBC )
Y (C) UYB ( UCB ) IYR ( ICA )
page 12
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.3 Các kiểu kết nối cho rơle
c Kết nối rơle 90o ,m.t.a = 45o a
 Có thể điều chỉnh góc lệch pha
giữa I và V đang xét bằng cách
thay đổi giá trị điện trở và cuộn
dây như mô tả trong hình
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 13
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.3 Các kiểu kết nối cho rơle
d Kết nối rơle 90o ,m.t.a = 45o
 Kiểu kết nối này xét IR và VY-B
 Tại hệ số công suất đơn vị, tại pha R : IR cùng pha VR
lấy VY-B làm chuẩn, IR sớm pha 90
o so với VY-B
 Góc lệch pha lớn nên hệ số công suất nhỏ, cần điều chỉnh
góc lệch pha nhỏ hơn để tăng hệ số công suất để rơle có thể
nhạy hơn, góc momen để rơle nhạy nhất trong trường hợp
này là 45o
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 14
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
1. Điều khiển có hướng
1.3 Các kiểu kết nối cho rơle
d Kết nối rơle 90o ,m.t.a = 30o
 Tương tự kết nối kết nối rơle 90o,
m.t.a = 45o, kiểu kết nối này điều
chỉnh giá trị điện trở và cuộn dây
để tạo góc lệch pha 30o
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 15
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
2. Đánh giá bảo vệ dòng điện có hướng
 Đơn giản và đảm bảo tác động chọn lọc đối với mạng 
điện được cấp từ 2 phía. 
Sử dụng kết hợp cắt nhanh có hướng, với bảo vệ dòng 
điện có hướng ta nhận được nhiều bảo vệ trong nhiều 
trường hợp có độ nhạy cũng như thời gian tác động thỏa 
mãn yêu cầu. 
Nhược điểm:
Thời gian tác động khá lớn, nhất là đối với bảo vệ gần 
nguồn
Có độ nhạy kém trong mạng với phụ tải lớn và bội số 
dòng ngắn mạch nhỏ
Có vùng chết khi ngắn mạch 3 pha
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ
page 16
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
2. Đánh giá bảo vệ dòng điện có hướng
Bảo vệ quá dòng điện có hướng dùng rộng rãi làm bảo vệ
chính trong mạng điện tới 35 kV được cấp nguồn từ 2 phía. 
Trong mạng 110 kVvà 220 kV, nó chủ yếu làm bảo vệ dự
trữ, đôi khi nó được sử dụng kết hợp với cắt nhanh có
hướng làm bảo vệ chính
Minh Toàn
Bảo vệ rơle trong HTĐ