31
-
CHƯƠNG 4: BẢO VỆ SO LỆCH
4.1.
Nguyên tắc thực hiện
Theo định luật Kirchoff, tổng vector của tất cả dòng điện ra vào các nhánh
của đối tượng bảo vệ bằng không, ngoại trừ có ngắn mạch bên trong đối tượng bảo
vệ này. Do đó, nếu tất cả thứ cấp của máy biến dòng các nhánh của đối tượng bảo
vệ được ghép song song với nhau với một rơle dòng điện thì sẽ không có dòng điện
chạy trong rơle trừ khi có ngắn mạch bên trong đối tượng bảo vệ.
Hình 4.1. Nguyên tắc cơ bản của bảo vệ so lệch dọc
Bảo vệ dựa trên nguyên tắc trên gọi là bảo vệ so lệch dọc, có tính chọn lọc
tuyệt đối, phân biệt được ngắn mạch trong và ngoài đối tượng bảo vệ và như thế cho
phép cắt sự cố của phần tử được bảo vệ nhanh chóng. Nói cách khác, bảo vệ so
lệch làm việc dựa trên sự so sánh trực tiếp các dòng điện trên các nhánh của đối
tượng bảo vệ.
Đối với đường dây làm việc song song người ta dùng so lệch ngang so
sánh dòng chạy trên các nhánh song song.
Để thực hiện bảo vệ so lệch dọc người ta có thể dùng loại sơ đồ dòng tuần
hoàn hay sơ đồ cân bằng áp.
4.2.
Bảo vệ so lệch dọc
4.2.1.
Bảo vệ so lệch dọc theo sơ đồ dòng tuần hoàn
a.
Nguyên lý so sánh
Để dễ hiểu ta quan sát ví dụ đối tượng bảo vệ có hai nhánh (đường dây,
máy phát…).
Hình 4.2. Sơ đồ so lệch dòng tuần hoàn
32
I
-
Biên độ dòng điện ở hai đầu phần tử được so sánh với nhau. Nếu sự sai
lệch giữa hai dòng điện vượt quá trị số cho trước thì bảo vệ sẽ tác động .
-
Vùng tác động của bảo vệ so lệch được giới hạn bằng vị trí đặt của hai tổ
biến dòng BI (cùng mã hiệu, cùng Seri) ở đầu và cuối phần tử được bảo vệ, từ đó
nhận tín hiệu dòng để so sánh.
- Giải thích sơ đồ:
+ Sơ đồ trên có tên gọi là sơ đồ dòng điện tuần hoàn vì ở chế độ làm việc bình
thường và khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, dòng điện phía thứ cấp chủ yếu tuần
hoàn trong mạch vòng của cuộn thứ cấp các máy biến dòng và dây dẫn phụ nối chúng lại
với nhau.
+ Hai bộ BI đặt ở hai đầu đường dây, chiều dòng điện qua 2 bộ BI cùng
chiều dòng tải.
+ Để so sánh 2 phần tử bảo vệ, 2 BI nối với nhau bằng 1 dây dẫn phụ theo
chiều vòng tuần hoàn đi khép mạch trong sơ đồ.
+ Rơle được nối song song với dây dẫn phụ: khi ngắn mạch ngoài thì không
có dòng trong rơle, còn khi ngắn mạch trong thì dòng trong rơle được xác định bởi
trị số dòng ở chỗ hư hỏng.
- Nguyên lý:
+ Khi ở chế độ làm việc bình thường và khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo
vệ (các BI không có sai số, bỏ qua dòng dung và dòng rò của đường dây được bảo
vệ) thì dòng điện so lệch chạy qua rơle:
. .
IT1=- IT2 I IT IT = 0 (4-1)
1 2
Tức là khi không xảy ra ngắn mạch trong vùng bảo vệ thì rơle không tác động.
+ Khi ngắn mạch xảy ra trong vùng bảo vệ dòng điện một phía (IT2) sẽ thay
đổi chiều lẫn trị số (2 dòng IT1, IT2 lúc này ngược chiều nhau):
. .
T IT (4-2)
1 2
I IT IT 0
1 2
33
Bảo vệ sẽ tác động.
b.
Dòng không cân bằng
Ở đây không có sự giống nhau tuyệt đối giữa 2 dòng điện phía thứ cấp của
2 tổ máy biến dòng BI1 và BI2 trong chế độ làm việc bình thường và khi có ngắn
mạch ngoài. Khi đó sẽ xuất hiện dòng điện gọi là dòng không cân bằng. Sự xuất
hiện này là do:
+ Sai số của bản thân BI;
+ Hiện tượng bão hào mạch từ khi ngắn mạch ngoài khi đó sai số BI tăng lên;
+ Ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ của dòng điện ngắn mạch;
+ Không cân bằng được giá trị dòng thứ cấp giữa 2 BI nên giá trị dòng sơ cấp lớn;
+ Hai BI khác nhau về chủng loại.
Như vậy, dòng trong rơle (khi không có ngắn mạch trong vùng bảo vệ hay
. . . , . ,
cả chế độ làm việc bình thường) bằng:
I
R
I
kcb
I
2
I
1
(4-3)
Do dòng từ hóa của các BI không bằng nhau, ngay cả khi kết cấu của 2 BI giống
nhau, vì vậy dòng không cân bằng có một giá trị nhất định nào đó.
c.
Dòng điện khởi động của bảo vệ so lệch
Để đảm bảo cho bảo vệ so lệch làm việc đúng khi ngắn mạch ngoài, dòng
khởi động của rơle cần phải chỉnh định tránh khỏi trị số tính toán của dòng không
cân bằng:
IkđR = kat.Ikcbmaxtt (4-4)
Trong đó: kat- hệ số an toàn
34
Ikcbmaxtt- trị hiệu dụng của dòng không cân bằng cực đại tính toán tương ứng
với dòng ngắn mạch ngoài cực đại được tính theo công thức:
Ikcbmaxtt = fimax.kđn.kkck.INngmax (4-5)
Trong đó: fimax – sai số cực đại cho phép của BI (fimax =10%=0,1)
kđn - hệ số đồng nhất của các BI, (kđn = 01), kđn = 0 khi các BI hoàn toàn
giống nhau và dòng diện qua cuộn sơ cấp của chúng bằng nhau, kđn = 1 khi các BI
khác nhau nhiều nhất, một BI làm việc không có sai số còn BI kia có sai số cực
đại.
kkck - hệ số kể đến thành phần không chu kỳ trong dòng điện ngắn mạch
INngmax – thành phần chu kỳ của dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất
d.
Độ nhạy
-
Độ nhạy của bảo vệ được đánh giá thông qua hệ số độ nhạy:
Kn = INmin/Ikđ
2 (4-6)
Trong đó: INmin- dòng nhỏ nhất có thể có tại chỗ ngắn mạch khi ngắn mạch
trực tiếp trong vùng bảo vệ;
Ikđ – dòng điện khởi động của bảo vệ
4.2.2.
Bảo vệ so lệch dọc theo sơ đồ cân bằng áp
Các cuộn thứ cấp của biến dòng được nối sao cho khi NM ngoài và làm việc
bình thường, sđđ của chúng ngược chiều nhau trong mạch. RL được mắc nối tiếp
trong mạch dây dẫn phụ.
Khi NM ngoài, cũng như khi có dòng phụ tải chạy qua các sđđ
E
TI
và
ETII
bằng nhau, ví dụ
I
I
và n = n nên
I
ETI ETII 0
I II
35
I II R Z