CHƯƠNG 4 PHỐI HỢP GIỮA CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ

Chia sẻ: Ngo Vu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

266
lượt xem 40
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ trên lưới phân phối là công việc rất quan trọng nhằm đảm bảo cho các thiết bị hoạt động một cách nhịp nhàng và hiệu quả. Chính vì vậy chúng ta không thể bỏ qua những nguyên tắc bảo vệ cơ bản nhất. Nguyên tắc đầu tiên đó là các thiết bị mắc nối tiếp sao cho phạm vi bảo vệ của chúng nối tiếp nhau, để khi sự cố xảy ra, thiết bị bảo vệ gần sự cố nhất phải tác động bảo vệ trước các thiết bị đặt phía...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG 4 PHỐI HỢP GIỮA CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ

“ Chöông 4” CHƯƠNG 4 PHỐI HỢP GIỮA CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ Phối hợp giữa các thiết b ị bảo vệ trên lưới phân phối là công việc rất quan trọng nhằm đảm b ảo cho các thiết bị hoạt động một cách nhịp nhàng và hiệu qu ả. Chính vì vậy chúng ta không th ể bỏ qua những nguyên tắc bảo vệ cơ bản nh ất. Nguyên tắc đ ầu tiên đó là các thiết bị mắc nối tiếp sao cho ph ạm vi b ảo vệ của chúng nố i tiếp nhau, để khi sự cố xảy ra, thiết bị b ảo vệ gần sự cố nhất ph ải tác độ ng bảo vệ trư ớc các thiết bị đặt phía trước và các thiết bị bảo vệ dự phòng. Để lựa chọn và lắp đặt các thiết bị b ảo vệ trên lư ới phân phối bảo vệ và phối h ợp có hiệu quả, ta căn cứ vào những nguyên tắc cơ b ản sau :  Tất cả các sự cố là sự cố thoáng qua chiếm khoảng 70% - 80% và ngăn ch ặn nó để không phát triển thành sự cố vĩnh cửu.  Chỉ cắt đ iện hẳn (Lockout) khi sự cố là sự cố vĩnh cửu.  Ph ải cô lập được sự cố trong phạm vi nhỏ nhất có thể. §4.I PHỐI HỢP GIỮA CẦU CHÌ VỚI CẦU CHÌ I. GIớI THIệU : Một nguyên tắc được chấp nhận trong phối hợp giữa các cầu chì là thời gian cắt lớn nhất của cầu chì bảo vệ phía sau không được vượt quá 75% thời gian chảy nhỏ nhất của cầu chì bảo vệ phía trước (b ảo vệ dự trữ). Ba phương pháp đ ược sử dụng trong việc phối h ợp cầu chì :  Phương pháp dùng đường đ ặc tuyến TCC.  Phương pháp tra bảng.  Phương pháp thực nghiệm. II. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHốI HợP : 1/- Dùng đặ c tuyến TCC : Khi ph ối hợp chúng ta ph ải chấp nhận thời gian giải trừ sự cố củ a cầu chì phía sau không được vượt quá 75% thời gian chảy nhỏ nhất của cầu chì phía trước. Điều này đảm b ảo cầu chì sẽ ngắt và giải trừ sự cố một cách an toàn. Nếu sử d ụng cầu chì như là thiết bị bảo vệ dự phòng phía nguồn phải đảm b ảo dây chảy không hư hỏng khi sự cố xảy ra trong vùng b ảo vệ củ a các thiết bị phía tải. Đặc tuyến TCC được thiết lập ở 250C, th ời gian chảy nhỏ nh ất của dây chả y tăng hay giảm tu ỳ thuộ c vào nhiệt độ môi trường. “ Trang -67- ”
“ Chöông 4” Ảnh hưởng củ a dòng tải trước đó sẽ làm tăng nhiệt độ của dây chảy, vì vậy sẽ làm giảm thời gian chảy nhỏ nh ất, đồng th ời sự thay đổi môi trường xung quanh cũng gây khó khăn khi đánh giá đ ặc tuyến. Mặt khác, ảnh hưởng của sự suy giảm tuổi thọ dây chảy theo thời gian cũng làm giảm thời gian giải trừ sự cố và thời gian chảy của cầu chì. Để loại bỏ tình trạng này, theo kinh nghiệm ta nên chọn dây ch ảy ch ịu đựng được dòng trong phạm vi 90% trên đường cong thời gian ch ảy nhỏ nhất. Sơ đồ phối hợp bảo vệ giữa các cầu chì Ví dụ về phối hợp : sơ đồ như h ình vẽ, giá trị dòng ngắn mạch cực đại và dòng tải được cho trên sơ đồ, các cầu chì được sử dụng đều là lo ại T. Cầu chì 15T tại vị trí C có dòng định mức 23A (dòng tải 21A), sẽ có th ời gian cắt sự cố cực đại 0,021s khi dòng ngắn m ạch đạt 1550A tại C. Tại B, dòng tải là 36A, dòng ngắn m ạch cực đại là 1630A, do đó ta chọn cầu chì loại 30T. Th ời gian ch ảy nhỏ nh ất của cầu chì 30T khi dòng ngắn mạch đạt 1550A là 0,031s. Khi đó, tỉ số thời gian cắt cực đại / th ời gian ch ảy nhỏ nh ất của cầu chì 15T và 30T là 0,021/0,031 hay 68%
“ Chöông 4” là dòng bảo vệ định mứ c của cầu chì 30T tại vị trí B, giá trị này thoả m ản điều kiện phối h ợp b ảo vệ. Khi lựa chọn cầu chì phía sau để phối hợp với cầu chì 30T, cầu chì 65T có giá trị d òng bảo vệ đ ịnh mức là 3100A, lớn h ơn dòng ngắn mạch tại A, tuy nhiên dòng điện đ ịnh mức củ a cầu chì 65T là 97A, nhỏ hơn dòng tải tại A (105A) nên không th ể chọn cầu chì 65T. Cầu chì 80T tho ả m ản các yêu cầu trên nên ta chọn. Sự lựa chọn cầu chì như trên đảm bảo thoả mản tỉ số th ời gian cắt cực đại/thời gian chảy nhỏ nh ất bé hơn 75%. Sau đây là các b ảng thông số phối hợp củ a từng loại cầu chì : Bảng 4.1 : D ây chảy loại K EEI-NEMA Protecting Protected Link Rating - Amperes Fuse-Link 10K 12K 15K 20K 25K 30K 40K 50K 65K 80K 100K 140K 200K Rating – A Maximun Fault – Current Protection Provided by Protecting Link – Amperes 190 350 510 650 840 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 6K 210 440 650 840 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 8K 300 540 840 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 10K 320 710 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 12K 430 870 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200 15K 500 1100 1700 2200 2800 3900 5800 9200 20K 660 1350 2200 2800 3900 5800 9200 25K 850 1700 2800 3900 5800 9200 30K 1100 2200 3900 5800 9200 40K 1450 3500 5800 9200 50K 2400 5800 9200 65K 4500 9200 80K 2400 9100 100K 4000 140K Bảng 4.2 : D ây chảy loại T EEI-NEMA Protecting Protected Link Rating - Amperes Fuse-Link 10T 12T 15T 20T 25T 30T 40T 50T 65T 80T 100T 140T 200T Rating – A Maximun Fault – Current Protection Provided by Protecting Link – Amperes 350 680 920 1200 1500 2000 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15200 6T 375 800 1200 1500 2000 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15200 8T 530 1100 1500 2000 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15200 10T 680 1280 2000 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15200 12T 730 1700 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15200 15T 990 2100 3200 4100 5000 6100 9700 15200 20T 1400 2600 4100 5000 6100 9700 15200 25T 1500 3100 5000 6100 9700 15200 30T 1700 3800 6100 9700 15200 40T 1750 4400 9700 15200 50T “ Trang -69- ”
“ Chöông 4” 2200 9700 15200 65T 7200 15200 80T 4000 13800 100T 7500 140T 1. Phương pháp phố i hợp theo kinh nghiệm : Phố i hợp theo kinh nghiệm thư ờng dùng để phố i hợp các cầu chì dây chả y cùng lo ại và cùng cấp. Dây chảy loại K có thể phối hợp thoả mản giữ a các định mứ c kề cận trong cùng một nhóm lên đ ến giá trị dòng 13 lần định mức dây chảy bảo vệ. Dây chảy loại T có thể phố i hợp thoả mản giữa các định mứ c kề cận trong cùng mộ t nhóm lên đến giá trị dòng 24 lần định mức dây ch ảy bảo vệ. Những ứng dụng như th ế m ang lại h ệ số an toàn lên đến 75% hay lớn hơn. Các dây chảy lo ại T thông dụng là : 6T, 10T, 15T, 25T, 40T, 65T, 100T, 140T, 200T. Tuy nhiên, phương pháp này rất ít sử dụng vì độ chính xác không cao và đòi hỏi phải có kinh nghiệm thật nhiều trong việc phối hợp. §4.2 PHỐI HỢP GIỮA RECLOSER VỚI CẦU CHÌ I. NH ữNG Đ IểM CHÍNH Về VIệC PHố I HợP RECLOSER : Recloser là thiết b ị b ảo vệ quá dòng thông dụng, có xu hư ớng biến các sự cố thành sự cố thoáng qua, để sử dụng recloser một cách thích hợp ta cần chú trọng đến các vấn đề sau : - Thiết bị b ảo vệ phía tải phải cắt được sự cố trước khi thiết bị phía nguồn tác động cắt. - Tình trạng cắt điện do sự cố vĩnh cửu ph ải được cô lập trong phạm vi nhỏ nh ất có th ể trong hệ thống. Các nguyên tắc này ảnh hưởng đ ến sự lựa chọn đặc tuyến bảo vệ và thứ tự ho ạt động của các thiết bị phía nguồn, phía tải và vị trí thiết bị n ày trên lưới phân phối. Vị trí và số thiết bị đ ể cô lập được sự cố trong phạm vi nh ỏ nhất có thể được xác đ ịnh bởi quan điểm thiết kế củ a từng công ty. II. DÙNG ĐặC TUY ếN TCC ĐÃ ĐƯợC HIệU CHỉNH : 1. Phối hợp Recloser phía tải cầu chì phía nguồn : Phố i hợp giữa recloser và cầu chì dựa trên đường đặc tuyến TCC đ ã được hiệu chỉnh bởi một h ệ số nhân. Cầu chì phía nguồn bảo vệ MBA được xác đ ịnh dự a vào đặc tuyến củ a recloser, loại recloser và đặc tuyến TCC của recloser phối h ợp với cầu chì phía “ Trang -70- ”
“ Chöông 4” nguồn được chọn trước, sau đó cầu chì phía tải m ới được chọ n để phố i hớp với recloser. S ơ đồ Phố i hợp Recloser với cầu chì phía nguồ n. Recloser được chọn phố i hợp với cầu chì phía nguồn sao cho cầu chì không cắt mạch với b ất k ỳ dòng đ iện sự cố n ào phía tải củ a recloser. Nhiệt sinh ra do ho ạt động của recloser phải không làm chảy cầu chì. Điều này được thực hiện bằng cách dùng một hệ số nhân (K) hiệu chỉnh đặc tuyến TCC tại đ iểm phá hỏng cầu chì. Đặc tuyến tác động trễ củ a recloser ph ải n ằm dưới đặc tuyến nóng chảy nhỏ nhất của cầu chì phía nguồn. Bảng hệ số nhân K : Hệ số nhân K Thời gian 2 nhanh 1 nhanh đóng lại 4 chậm 2 chậm 3 chậm (chu kỳ) 25 2.7 3.2 3.7 30 2.6 3.1 3.5 50 2.1 2.5 2.7 90 1.85 2.1 2.2 120 1.7 1.8 1.9 240 1.4 1.4 1 .45 600 1.35 1.35 1 .35 Lưu ý rằng, cả đặc tuyến của cầu chì và của recloser phải được vẽ trên cùng mộ t cấp điện áp. 2. Phối hợp Recloser với cầ u chì phía tải : “ Trang -71- ”
“ Chöông 4” Sự phố i hợp tố i ưu giữa recloser và cầu chì phía tải đ ạt được khi ch ọn recloser có ch ế độ hoạt động 2 nhanh 2 chậm. Trong thực tế yếu tố này phụ thuộc nhiều vào tỉ lệ phần trăm sự cố xảy ra và đ ặc điểm củ a h ệ thống. Giả sử recloser cắt lần đ ầu với 70% là sự cố thoáng qua và ngắt lần thứ 2 với tỉ lệ 10%. Nếu sự cố vẫn còn thì cầu chì sẽ chảy và cắt sự cố trước khi recloser đóng lần thứ 3 và thứ 4 . Cũng như phối hợp với cầu chì phía nguồn, recloser khi phối hớp với cầu chì phía tải cũng có hệ số nhân thay đổi theo số lần tác động nhanh của recloser. Hệ số nhân này sẽ được nhân với đường cong tác động nhanh của recloser. Bảng hệ số nhân K : H ệ số nhân K Thời gian đóng lại 1 nhanh 2 nhanh (chu kỳ) 25 - 30 1.25 1.8 60 1.25 1.35 90 1.25 1.35 120 1.25 1.35 Sơ đồ phối hợp giữa recloser và cầu chì phía tải Mục đích của việc phối hợp recloser với cầu chì phía tải để khi xảy ra sự cố ngắn m ạch phía tải thì cầu chì phải tác động giải trừ sự cố trước khi recloser tác động ngắt hẳn. Để đảm bảo recloser có thể cắt được dòng điện sự cố lúc quá độ mà không làm hư hỏng cầu chì thì đường cong chảy nhỏ nhất củ a cầu chì ph ải được so sánh với đường cong tác động nhanh củ a recloser đã được hiệu ch ỉnh. “ Trang -72- ”
“ Chöông 4” §4.3 PHỐI HỢP GIỮA RECLOSER VỚI RECLOSER I/- D ÙNG ĐặC TUYếN TCC : Phối hợp recloser – recloser được thự c hiện bằng cách lựa chọn các giá trị dòng cắt nhỏ nhất thích hợp và căn cứ trên đặc tuyến TCC để lựa chọn. Điều kiện đ ể phối hợp tốt nhất là các recloser ph ải có tố i thiểu mộ t lần tác động nhanh. Khi phối hợp cần chú ý khoảng thời gian giữ a các đặc tuyến của 2 recloser để khi sự cố xảy ra chúng không tác động đ ồng thời. II/- NGUYÊN Tắ C PHốI H ợP CƠ Bả N CủA RECLOSER ĐIệN Tử : Recloser điện tử luôn đáp ứng đ ược kh ả n ăng phối h ợp cho yêu cầu riêng của từng hệ thống, tất cả các recloser đ ược phối hợp đ ều phải chú ý đến dòng cắt tạm thời đối với sự cố ch ạm đ ất và chạm pha, cũng như lựa chọn đặc tuyến TCC, thứ tự tác động, thời gian tác động và các yếu tố phụ khác. Thông số chính cần quan tâm khi phố i hợp là : + Điện áp định mức. + Công suất cắt. + Công suất đ ịnh mức. Đối vớ recloser điện tử, giá trị dòng cắt nhỏ nhất nên chọn theo giá trị dòng tải đỉnh tại nơi đặt recloser và đ ảm bảo recloser hoạt động với bất kỳ dạng sự cố nào trong phạm vi b ảo vệ. Vì những sự cố thoáng qua thường lặp lại nên recloser phía máy biến áp cần tối thiểu mộ t lần tác động nhanh, recloser phía tải sẽ phối hợp được với recloser phía nguồn n ếu có cùng ho ặc lớn hơn số lần tác động nhanh so với recloser phía nguồn. Đường cong tác động ch ậm được chọn sao cho recloser phía tải có thể cắt các sự cố vĩnh cửu mà recloser phía nguồn không cắt hẳn, sau khi thự c hiện những lần tác độ ng nhanh. Tác động cắt đồng thời có thể được loại trừ b ằng cách chọn những đặc tuyến phù hợp và sử dụng recloser phối hợp tuần tự. III/- PHốI HợP TUầN Tự : “ Trang -73- ”
“ Chöông 4” Phối h ợp tuần tự được dùng để cải tiến sự phối hợp các recloser m ắc nối tiếp trên cùng đường dây. Mụ c đích của việc phố i hợp này là ngăn chặn những lần tác động nhanh không cần thiết của recloser phía nguồn khi sự cố xảy ra phía tải. Nếu recloser phía nguồn và phía tải có cùng đặc tuyến TCC thì chúng sẽ đồng thời tác động khi sự cố xảy ra phía tải. Ngay khi chúng không cùng đường cong tác động nhanh nhưng sự phối hợp không thích hợp cũng gây nên những lần m ất điện không cần thiết ở phần đường dây giữa hai recloser. Để khắc phụ c tình trạng này, ta sử dụng phối h ợp tu ần tự, khi đó recloser phía nguồn chỉ đơn thu ần đếm số lần đếm sô lần tác động nhanh của recloser phía tải mà không thực hiện cắt. Trong khi đó recloser phía tải phải tác động giải trừ được sự cố. Chứ c năng phố i hợp tuần tự chỉ phụ thuộ c vào hoạt động tác động nhanh, vì vậy số lần tác động trong phối hợp tuần tự được xác đ ịnh dựa trên số lần thiết lập tác động nhanh củ a recloser phía nguồn. Đường cong tác động nhanh của recloser phía nguồn ph ải n ằm thấp hơn đường cong tác động ch ậm củ a recloser phía tải. IV/- Những chức năng đặ c biệt của recloser điện tư : Khi sử dụng recloser vào các phối h ợp phức tạp, ta cần sử dụng đến nh ững chức năng đặc biệt và những phụ trợ có trong recloser. Những chức năng này giúp chúng ta nhiều thu ận lợi trong việc phát triển h ệ thống. 1. Chức năng cắt dòng tức thời : Khi dòng điện sự cố tăng đột ngột và rất lớn, để tránh hư hỏng thie1t b ị thì đòi hỏi recloser ph ải cắt ngay dòng sự cố mà không cần thực hiện kho ảng thời gian trễ trong chế độ hoạt động theo đặc tuyến TCC cài đặt trước đó. Khả năng cắt tức thời sẽ tác động khi dòng sự cố vượt qua giá trị cài đặt, giá trị này đư ợc tính b ằng cách nhân giá trị dòng điện cắt nhỏ nhất với hệ số nhân do ta tính trước phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể. Trạng thái cắt tức thời có thể cài đặt 1 lần hoặc nhiều lần tu ỳ theo thứ tự phối hợp. Khi sử dụng chức năng này để cắt dòng điện sự cố thì h ệ số nhân đối với sự cố pha không nhất thiết phải bằng hệ số n hân trong trường h ợp phát hiện sự cố theo dòng đất. Hệ số nhân này có thể thay đ ổi b ất k ỳ trong phạm vi cho phép củ a nhà sản xu ất. 2. Chức năng khoá tức thời : Đặc tính khoá tứ c th ời làm cho Recloser trở nên linh động hơn, nó cho phép bỏ qua thứ tự cắt sự cố theo đ ặc tuyến TCC cài đặt trước mà cắt hẳn sự cố tức thời khi dòng sự cố cao h ơn giá trị đặt. Với chức năng phụ trợ này làm giảm ảnh hưởng củ a dòng có biên độ lớn. 3. Thời gian đóng lại : “ Trang -74- ”
“ Chöông 4” Th ời gian đ óng lại là khoảng thời gian tồn tại giữ a lần m ở tiếp điểm chính và lần đóng tiếp điểm trở lại sao đó. Thời gian đóng tiếp điểm trở lại n ằm trong ph ạm vi từ 0 .5 – 60 giây, phụ thuộc vào từng loại recloser và điều kiện vận hành. §4.4 PHỐI HỢP GIỮA RELAY VỚI CẦU CHÌ Phố i hợp relay với cầu chì bao gồm hai ph ần chính : + Phố i hợp relay với cầu chì phía nguồn. + Phố i hợp relay với cầu chì phía tải. Trong cả hai trường hợp, relay đ iều khiển máy cắt theo thời gian. Khi phối hợp với cầu chì phía nguồn, relay ph ải cắt trước khi cầu ch ì bắt đầu chảy, còn khi phối hợp với cầu chì phía tải thì relay phải tác động sau cầu chì. I. Những phương pháp phối hợp : 1/- Phương pháp tổng thời gian tích luỹ : Là ph ương pháp đơn giản và kinh điển là thêm vào bộ đ ếm thời gian các sự cố thời gian độc lập nhỏ hơn 10 giây, mộ t khoảng th ời gian tiêu biểu theo yêu cầu đ ể làm nguội hoàn toàn và so sánh thời gian tổng này với đặc tuyến của cầu chì. Mộ t thời gian dự phòng khoảng 50% củ a đ ặc tuyến thời gian ch ảy nhỏ nhất của cầu chì phía nguồn được cho phép mang tải trước, ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường xung quanh, tính không lặp lại của đặc tính relay. 2/- Phương pháp hệ số nguội : Ph ương pháp này có kết quả phối hợp chính xác hơn ph ương pháp tổng thời gian tích lu ỹ, ph ương pháp này liên quan đến việc sử dụng các hệ số làm nguộ i của các dây chảy và sự đánh giá kho ảng thời gian đóng lại của relay. Công thứ c : Teff = TF(N) + TF(N-1) + C(N-1) x C(N) x TF(N-2) + … Với : + Teff : khoảng thời gian sự cố ảnh hư ởng củ a relay. + TF(N) : khoảng thời gian của sự cố thứ N của thiết b ị đóng lại. + C(N) : hệ số làm nguội của dây ch ảy trong thời gian đóng lại. Việc sử dụng công th ức trên đòi hỏi phải hiểu biết nhiều về đặc tính phụ c hồi củ a relay. Bảng hệ số làm nguội của dây ch ảy : Thời gian 0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Làm nguội Hệ số 1 0 .93 0 .8 0.68 0.57 0.46 0.36 0 .26 0 .17 0 .09 0.02 Làm nguội §4.5 PHỐI HỢP GIỮA RECLOSER VỚI RELAY “ Trang -75- ”
“ Chöông 4” Phối h ợp giữa recloser và Relay cũ ng được th ực hiện tương tự như phố i hợp với các thiết bị bảo vệ khác, tuy nhiên khi phố i hợp với Relay bảo vệ quá dòng thì phải biết rõ những đ ặc tính của Realy Đối với Relay tĩnh có đ ặc điểm là thời gian trở về củ a nó rất nhanh do đó thời gian tích lũ y củ a Relay khi Recloser đóng lại nhiều lần có giá trị không đ áng kể. Vì vậy việc phối h ợp giữa Reclo ser với Realy tĩnh đặt ở đ ầu nguồn tương đối đơn giản. Chỉ cần chọn đặc tính củ a Recloser nằm dưới đặc tính củ a Relay bảo vệ và bảo đ ảm khoảng cách an toàn giữa hai đường đặc tính để bảo đ ảm trong mọi trư ờng hợp Recloser sẽ tác động trước Relay bảo vệ đầu nguồn. Đối với Relay tĩnh, Realy điện cơ có nhiều đặc đ iểm cần được xem xét khi phối h ợp với thiết bị đ ặt sau nó. Relay đ iện cơ có thờ gian tác động cũng như thời gian trở về đ ều có quán tính thời gian , vì vậy khi phối hợp Recloser với Relay đ iện cơ cần phải lưu ý cộng tất cả các khoảng thời gian tích lũ y sai số cho Relay khi Recloser tác động. - - - - - - -// - - - - - - - - - “ Trang -76- ”