Bài thuyết trình môn Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 10: Bảo vệ khoảng cách - Nguyễn Tiến Cường

f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
5. Vùng bảo vệ
282 NPAG
page 18/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
5. Vùng bảo vệ
Event
5.1. Vùng 1
 Vùng 1 bảo vệ tức thời lên đến 80% của trở kháng đường dây.
 Rơle số và kĩ thuật số, thiết lập đến 85% để được an toàn.
 15-20% còn lại đảm bảo sai số rơle tránh tác động mất chọn lọc
do sai sót trong các máy biến dòng và điện áp, dữ liệu về tổng trở
đường dây cung cấp không chính xác khi chỉnh định và đo lường
rơle.
page 19/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
5. Vùng bảo vệ
Event
5.2. Vùng 2
 Vùng 2 tầm hoạt động lớn hơn vùng 1, bằng 120% của trở kháng đường
dây.
 Thời gian trì hoãn đó để đảm bảo phân biệt với bảo vệ chính của phần
đường liền kề, bao gồm bảo vệ cấp 1 cộng với thời gian của máy cắt.
 Thời gian hoạt động trễ hơn bởi một máy dò phát hiện sự cố (từ 300ms 
đến 600ms). 
page 20/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
5. Vùng bảo vệ
Event
5.3. Vùng 3
 Thời gian trì hoãn lớn hơn phân biệt với bảo vệ cấp 2 cộng với thời
ngắt của máy cắt cho đường dây liền kề (600ms đến 1.5sec).
 Vùng 3 có tầm chỉnh định bằng 1.2 lần tổng trở đường dây bảo vệ
và tổng trở đường dây kế tiếp dài nhất.
 Ảnh hưởng của nguồn công suất tại thanh cái ở xa là nguyên
nhân tổng trở biểu kiến đo được của rơle lớn hơn nhiều so với trở
kháng thực tới điểm sự cố và điều này được đưa vào xem xét khi
thiết lập cho vùng 3.
page 21/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
6.Đặc tính rơle khoảng cách
Event
6.1. So sánh pha và biên độ
 Chức năng đo của rơle dựa trên sự so sánh một hoặc hai đại lượng độc
lập là bộ so sánh biên độ và bộ so sánh pha.
 Đối với yếu tố trở kháng của một rơle khoảng cách, đại lượng được so 
sánh là điện áp và dòng đo bởi rơle.
 Chúng thay đổi balanced-beam (so sánh biên độ) và vòng cảm ứng
induction cup (so sánh pha) rơle điện từ, thông qua diode và hoạt động
khuếch đại bộ so sánh trong rơle khoảng cách tĩnh, để bộ so sánh số
liên tục trong rơle kỹ thuật số và các thuật toán được sử dụng trong rơle
số.
 Việc bổ sung và giảm các tín hiệu cho một loại bộ so sánh sản xuất theo
tín hiệu yêu cầu để có được một đặc tính tương tự sử dụng loại khác. 
page 22/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
6.Đặc tính rơle khoảng cách
286 NPAG
6.2. đặc tính vùng trở kháng
 Đặc tính trở kháng là một vòng tròn.
 A là điểm đặt rơle.
 AB đại diện cho trở kháng ở phía 
trước của rơle.
 RAB là góc mà dòng sự cố lệch pha với
điện áp rơle cho sự cố trên đường dây 
AB , RAC trên AC
 AC đại diện cho trở kháng của 
đường AC phía sau điểm đặt rơle.
page 23/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
6. Đặc tính rơle khoảng cách
286 NPAG
 Hoạt động khi giá trị trở kháng 
thấp hơn thiết lập, cho tất cả các 
điểm trong vòng tròn.
 Do đó không định hướng, rơle
hoạt động dọc theo AL và AM.
 AL đại diện cho tầm với của Zone 1 
bảo vệ tức thời, thiết lập để chiếm 
80% đến 85% của đường dây bảo vệ.
page 24/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
6. Đặc tính rơle khoảng cách
286 NPAG
Một rơle đang dùng có ba nhược điểm quan trọng:
1. Không định hướng
2. Không đồng nhất bảo vệ sự cố trở kháng 
3. Nhạy với dao động điện và tải nặng của 
một đường dây dài, bởi vì trong những khu 
vực rộng lớn được bao phủ bởi các vòng 
tròn trở kháng.
Khi thêm phần tử điều khiển 
định hướng riêng. 
page 25/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
6. Đặc tính rơle khoảng cách
Event
 Sự tự phân cực trở kháng khéo léo kết hợp những đặc tính
chọn lọc giữa kiểm soát tầm và điều khiển hướng.
6.3 rơle phân cực trở kháng
 Khi 2 yếu tố này gặp vấn đề thì sẽ ảnh hưởng đến độ chính
xác và tốc độ xử lý. Điều này thì cần thêm một tín hiệu phân
cực, và yếu tố trở kháng là đặc biệt hấp dẫn vì lý do kinh tế. 
 Nó đã được rộng rãi triển khai trên toàn thế giới trong nhiều
năm và lợi thế của họ và những hạn chế hiện nay được hiểu rõ.
page 26/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
6. Đặc tính rơle khoảng cách
287 NPAG
 Yếu tố trở kháng, khi vẽ trên một sơ đồ R/X, là một vòng tròn có chu
vi đi qua gốc toạ độ. Nó đã định hướng.
 Đặc tính trở kháng được điều chỉnh
bằng cách thiết lập Zn
 Rơle hoạt động cho giá trị trở kháng
ZF của sự cố trong đặc tính của nó.
 Góc 𝜑 được gọi là góc đặc tính rơle.
page 27/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
6. Đặc tính rơle khoảng cách
287 NPAG
 Khi trở kháng sư cố tăng thì góc trở kháng thay đổi .
 AB chiều dài của đường dây là bảo vệ
 Do đó thiết lập RCA 𝜑 nhỏ hơn góc đường dây 𝜃
 Khi thiết lập các rơle, các sự khác biệt
giữa các góc đường dây 𝜃 và góc đặc
tính rơle 𝜑 phải được biết.
 AQ là giá trị rơle cài đặt = 
𝐴𝐵
cos(𝜃−𝜑)
page 28/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
6. Đặc tính rơle khoảng cách
289 NPAG
6.4. Thiết lập trở kháng và đặc tính vòng tròn
6.4.1. Vùng 3 và hỗ trợ thanh cái
 Sẽ bảo vệ trở lại cho những sự
cố trên thanh cái.
 Nó kết hợp với các đơn vị đo mho 
như một máy dò lỗi và hoặc đơn vị
đo lường của vùng 3
 Vùng 3 còn cho bảo vệ máy
cắt trong sự cố (SOTF)
‘switch-on-to-Fault' 
page 29/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
6. Đặc tính rơle khoảng cách
Event
6.4.2. Khởi động tín hiệu sóng mang trong sơ đồ khoảng cách
với một cụm sóng mang
 Nếu sự xê dịch mho đơn vị được sử dụng
cho sự khởi động phát tín hiệu sóng mang, 
thì sẽ được sắp xếp như hình bên.
 Sóng mang truyền qua nếu sự cố là
bên ngoài để bảo vệ đường dây nhưng
bên trong tầm với của rơle thiết lập, để
ngăn chặn hoạt động vùng hai hoặc
vùng ba của rơle tại ở xa.
page 30/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
6. Đặc tính rơle khoảng cách
290 NPAG
6.4.3 . Ứng dụng của đặc tính vòng tròn
o Sự thay đổi mho rơle được hiển thị trong hình: 
 Zone 3 tầm lớn có thể bảo vệ từ
xa cho những sự cố trên đường
dây ra liền kề
 Giảm trở kháng tải từ ZD3 về ZD1 sẽ
tương ứng với tăng trong dòng tải.
 Tỷ lệ ống kính (
𝑎
𝑏
) có thể điều
chỉnh được, cho phép nó bao phủ
tối đa trở kháng sự cố, phù hợp
với không hoạt động theo điều
kiện chuyển tải tối đa.
page 31/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
Event
7.Ví dụ
Zone 1: 80-85% đường dây bảo vệ
Zone 2: (minimum)= bảo vệ 120% đường dây
Zone 2: (maximum) < đường dây bảo vệ + 50% đường dây liền kề ngắn nhất
Zone 3F = 1.2(đường dây bảo vệ + đường dây liền kề dài nhất)
Zone 3R = 20% đường dây bảo vệ
page 32/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
7.1 Bảo vệ chống ngắn mạch nhiều pha
Event
H
Với rơle kỹ thuật số, tỷ số CT và VT có thể được nhập vào như thông số, sự 
chia tỉ lệ giữa trở kháng sơ cấp và thứ cấp có thể được thực hiện bởi các rơle. 
=> phép tính toán dưới đây được loại bỏ việc cân nhắc về tỷ lệ VT / CT.
page 33/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
Bảo vệ chống ngắn mạch nhiều pha
Event
Cài đặt cho vùng I:
1 0.8 (48.42 79.41) 38.74 79.41HZ      
Cài đặt cho vùng II:
2 48.42 79.41 0.5 60 (0.089 0.476) 62.95 79.41HZ j        
(0.089 0.476) 100 48.42 79.41LZ j     
page 34/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
Bảo vệ chống ngắn mạch nhiều pha
Event
Cài đặt cho vùng III:
3 48.42 79.41 1.2 60 (0.089 0.476) 83.27 79.41HFZ j        
page 35/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
7.2 Bảo vệ chạm đất
Event
Các rơle sử dụng được hiệu chỉnh theo điều kiện của trở kháng thứ tự 
thuận của đường dây bảo vệ.
Rơle nhận ra được trở kháng trong trường hợp có sự cố chạm đất là 
khác với sự cố pha. Do đó, tầm hoạt động cho sự cố chạm đất của rơle 
cần phải khác nhau.
Hầu hết các rơle đang dùng ,cung cấp thêm hệ số bù cho điều kiện sự 
cố chạm đất KZ0
0 1
0
13
Z
Z Z
K
Z


ZL1, ZL0 là tổng trở thứ tự thuận và không của đường dây bảo vệ
0 0.792 6.5ZK  
page 36/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
7.3 Cài đặt thời gian
Event
Zone 1: thường là xảy ra ngay lập tức => TZ1=0 ms
Zone 2: tuỳ vào khoảng cách sự cố trên đường dây liền kề 
trong khoảng 200-500ms. Thường là TZ2=350ms
Zone 3: các rơle hay dùng thường là TZ3=800ms
page 37/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
7.4 Cài đặt điện trở cho sự cố pha
Event
Hai ràng buộc được áp đặt lên cho thiết lập điện trở, như sau:
• Điện trở cài đặt phải lớn hơn điện trở tối đa của sự cố 2 pha cham 
nhau (chủ yếu là của các sự cố hồ quang (arc))
• Điện trở phải được bé hơn điện trở đo được gây ra bởi quá tải 
trên đường dây
Các thiết lập tầm điện trở sẽ là lượng điện trở tối đa thêm vào do một 
cấp độ sẽ ngắt,bất kì sự cố xảy ra trong cấp độ nào.
page 38/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
Cài đặt điện trở cho sự cố pha
Event
Dòng sự cố min tại trạm biến áp ABC là 1.8kA
1.4
28710
aR L
I

Ra là điện trở hồ quang
L là độ dài của hồ quang
I dòng hồ quang
=> Ra =8Ω, với L =10m
Dùng tỉ số dòng máy biến áp, với bảng hướng dẫn để dòng tải đạt giá trị max
ta có được trở kháng tải min Zlmin=130Ω.
Thông thường, điện trở cài đặt max=60%. Zlmin=78Ω
Cài đặt phù hơp là chọn =60%. Zlmin
R3ph =78 Ω 
R2ph =78 Ω 
R1ph =78 Ω 
page 39/xx
©
D
e
p
a
rt
m
e
n
t 
o
f 
P
o
w
e
r 
S
y
s
te
m
s
7.5 Cài đặt điện trở cho sự cố cham đất
Event
Thông thường, điện trở cài đặt max=80%. Zlmin=104Ω
Cài đặt phù hơp là chọn =80%. Zlmin
R3G =104 Ω 
R2G =104 Ω 
R1G =104 Ω