Bài giảng Bảo vệ rơle - Bảo vệ quá dòng điện

5.1 Nguyên tắc hoạt động 5.2 Bảo vệ dòng điện cực đại (cấp III) 5.2.1 Bảo vệ dòng điện cực đại 5.2.2 Bảo vệ dòng điện cực đại có kiểm tra điện áp 5.3 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh ( cấp I và cấp II) 5.4 Tổng kết: Bảo vệ dòng điện 3 cấp 5.5 Đánh giá Bảo vệ quá dòng điện 5.6 Bải tập mẫu * Nguyên tắc hoạt động: BVDĐ là loại bảo vệ tác động khi dòng điện đi qua chỗ đặt thiết bị bảo vệ lớn hơn giá trị định trước. BVDĐ được phân thành: Bảo vệ dòng điện cực đại Bảo vệ dòng điện cắt nhanh * 5.2.1 Bảo vệ dòng điện cực đại 5.2.2 Bảo vệ dòng điện cực đại có kiểm tra điện áp * 5.2.1.1 Dòng khởi động 5.2.1.2 Độ nhạy 5.2.1.3 Thời gian tác động 5.2.1.4 Vùng bảo vệ * Dòng khởi động của BV Ikđ là dòng nhỏ nhất đi qua BV mà làm cho BV khởi động nhưng nó phải lớn hơn dòng điện phụ tải cực đại đi qua BV. Ngoài ra, nó còn phụ thuộc vào các yếu tố khác. * Dòng trở về của BV phải lớn hơn dòng tự mở máy để đảm bảo rơ le trở về ngay sau khi cắt NM. Hay Itv > Imm max =Kmm.Ilv max , vì khi NM điện áp giảm thấp, động cơ nối vào thanh góp B tự hãm. Khi loại trừ NM điện áp được phục hồi, các động cơ tự mở máy. Dòng điện mở máy sẽ lớn hơn dòng ban đầu (khi chưa NM). Nếu Itv 1.5 Độ nhạy vùng dự trữ Knh >1.2 Nếu độ nhạy không thỏa mãn điều kiện trên thì phải dùng sơ đồ nối dây rơ le kiểu khác để đảm bảo độ nhạy. Nếu vẫn không thỏa mãn thì cần áp dụng bảo vệ khác nhạy hơn Để đảm bảo tính chọn lọc, thời gian tác động của bảo vệ dòng cực đại phải theo nguyên tắc bậc thang. Độ chênh lệch thời gian giữa thời gian tác động của 2 bảo vệ kề nhau gọi là bậc thời gian hay bậc chọn lọc: ∆t = t1 – t2 * ∆t được chọn sao cho khi có NM tại đoạn BC thì chỉ có BV 2 tác động còn BV 1 không tác động mặc dù đã khởi động. Ký hiệu : * Đặc tính làm việc: 1 2 3 1 : Đặc tính độc lập 2 : Đặc tính phụ thuộc có giới hạn 3 : Đặc tính phụ thuộc Rơ le làm việc với thời gian xác định nào đó khi dòng điện vượt quá giá trị khởi động thì gọi là đặc tính thời gian phụ thuộc, gồm có: Đặc tính thời gian có độ dốc chuẩn Đặc tình thời gian rất dốc Đặc tình thời gian rất dốc Rơ le có đặc tính phụ thuộc khởi động khi dòng điện vượt quá giá trị dòng khởi động, thời gian tác động phụ thuộc vào dòng điện qua rơ le. Dòng điện qua rơ le càng lớn thì thời gian tác động giảm. * Đặc tính thời gian có độ dốc chuẩn: Loại này làm việc theo đặc tính thời gian phụ thuộc khi dòng điện NM nhỏ và đặc tính thời gian độc lập khi dòng điện NM lớn. (Nói cách khác, khi dòng điện NM nhỏ hơn khoảng 10 đến 20 lần dòng điện định mức thì đặc tính là đặc tính thời gian phụ thuộc. Khi dòng điện NM lớn hớn khoảng trên thì đặc tính là đặc tính là đường thẳng). Thường dùng bảo vệ rộng rãi lưới phân phối * Đặc tính thời gian rất dốc: Loại này có độ dốc dốc hơn độ dốc chuẩn. Được dùng thay thế đặc tính có độ dốc chuẩn khi độ dốc chuẩn không đảm bảo tính chọn lọc * Đặc tính thời gian cực dốc: Loại này có độ dốc lớn nhất, thích hợp dùng để bảo vệ máy phát, máy biến áp động lực, máy biến áp nối đất… nhằm chống quá nhiệt. * Cách chọn đặc tính phụ thuộc: Chọn đặc tính của BV B. Vẽ đặc tính ra Xác định dòng NM lớn nhất ngay sát BV B (N2) IN2max Ứng với đặc tính BV B suy ra thời gian tác động của BV B (tB1). Vậy tB1 là thời gian tác động của BV B khi NM tại N2. Để đảm bảo tính chọn lọc thì thời gian BV A khi có NM tại N2 phải lớn hơn tB1: t A1 ≥ Δt + t B1 Xác định được điểm A 1 trên đặc tuyến của BV A . * Chọn đặc tính trong cataloge sao cho thảo mãn t A1 ≥ Δ t + t B1 với mọi dòng NM bé hơn IN2max Lưu ý vẽ các đặc tính phải cùng cấp điện áp * Vùng bảo vệ quá dòng cực đại: khi dòng điện qua rơ le lớn hơn dòng điện khởi động. * Để phân biệt giữa NM và quá tải đồng thời nâng cao độ nhạy của BVDĐ CĐ, người ta dùng sơ đồ BV dòng điện cực đại có kiểm tra áp. Khi NM thì dòng điện tăng và điện áp giảm xuống nên cả rơ le dòng điện và rơ le điện áp đều khởi động ( BV chỉ tác động khi cả rơ le dòng điện và rơ le điện áp thỏa mãn) Dòng khởi động của BV được tính: * Trong biểu thức không có Kmm vì sau khi cắt NM, ngoài các động cơ tự khởi động nhưng không làm điện áp giảm nhiều nên các rơ le không tác động được Rõ ràng khi không có Kmm thì độ nhạy sẽ tăng. Vì dòng khởi động nhỏ Yêu cầu của rơ le giảm áp: Rơ le giảm áp không được tác động đối với điện áp làm việc tối thiểu Rơ le giảm áp phải trở vể trạng thái bình thường sau khi loại bỏ NM Điện áp khởi động được chọn sao cho rơ le không khởi động khi điện áp min và rơ le trở về ngay sau khi cắt NM * Độ nhạy ≥ 1.5 Kat = 1.1 đến 1.2 UN max là điện áp NM cực đại khi có NM tại cuối vùng bảo vệ * 5.3.1 Bảo vệ cắt nhanh tức thời (BVCN cấp I) 5.3.2 Bảo vệ cắt nhanh trì hoãn (BVCN cấp II) * 5.3.1.1 Dòng khởi động 5.3.1.2 Độ nhạy (không có định nghĩa độ nhạy cho cấp I) 5.3.1.3 Thời gian tác động 5.3.1.4 Vùng bảo vệ Khi có 1 nguồn cung cấp: Dòng điện khởi động BV cắt nhanh bằng hệ số an toàn nhân với dòng điện ngắn mạch lớn nhất cuối vùng bảo vệ * Khi có 1 nguồn cung cấp: Đường dây làm việc hợp bộ với MBA. Thì ta chọn dòng điện khởi động sao cho nó không tác động khi có NM sau thanh cái C. Trong trường hợp này việc bảo vệ rất có hiệu quả vì vùng bảo vệ bao gồm đường dây và cả MBA. * Khi có 2 nguồn cung cấp: Dòng điện khởi động BV cắt nhanh 2 phía phải giống nhau và bằng hệ số an toàn nhân với dòng điện ngắn mạch lớn nhất cuối vùng bảo vệ nào lớn nhất * Ví dụ: Khi có 2 nguồn cung cấp: trường hợp tồn tại vùng không bảo vệ được (vùng chết) * Ví dụ: Không định nghĩa độ nhạy BVCN cấp I * Thời gian tác động của BVCN gần như bằng 0s. Tuy nhiên thực tế thì nó bằng thời gian làm việc của phần đo lường và phần logic. Thời gian tác động của BVCN vào khoảng 0.02 đền 0.06s * Đối với đường dây truyền tải trên không có đặt chống sét ống để bảo vệ chống quá áp. Khi chống sét này làm việc thì chúng tạo nên ngắn mạch tạm thời trên các đường dây trong khoảng 0.5 đến 1.5 chu kỳ. Do đó, ta muốn BVCN không tác động thì phải thêm phần thời gian trì hoãn khoảng 0.06 đến 0.08s. Ký hiệu: Xác định vùng bảo vệ bằng đồ thị: Ta vẽ đường cong dòng NM và vẽ giá trị dòng khởi động rồi tìm giao điểm. Từ giao điểm vừa tìm được ta suy ra vùng bảo vệ (theo chiều dài hoặc theo giá trị tổng trở). Xác định vùng bảo vệ bằng phương trình: * Ký hiệu: * 5.3.2.1 Dòng khởi động 5.3.2.2 Độ nhạy 5.3.2.3 Thời gian tác động 5.3.2.4 Vùng bảo vệ Dòng điện khởi động BV cắt nhanh trì hoãn bằng hệ số an toàn nhân với dòng điện khởi động cấp I của BV liền sau nó (theo chiều từ nguồn đi đến tải ) * Ví dụ: Khi tại thanh cái B có thêm MBA nối vào: thì dòng điện khởi động sẽ là dòng lớn nhất của 2 giá trị sau: thứ nhất là dòng khởi động phối hợp với dòng khởi động cấp I của BV B. Thứ hai là dòng khởi động được tính theo dòng điện NM tại D * Ví dụ: Và Độ nhạy BVCN trì hoãn (cấp II) yêu cầu phải lớn hơn hoặc bằng khoảng 1.3 đến 1.5 * Thời gian tác động của BVCN trì hoãn: Để đảm bảo tính chọn lọc thì thời gian tác động của BVCN trì hoãn (cấp II) phải lớn hơn thời gian tác động của BVCN (cấp I). * Ký hiệu: Xác định vùng bảo vệ bằng đồ thị: Ta vẽ đường cong dòng NM và vẽ giá trị dòng khởi động rồi tìm giao điểm. Từ giao điểm vừa tìm được ta suy ra vùng bảo vệ (theo chiều dài hoặc theo giá trị tổng trở). Xác định vùng bảo vệ bằng phương trình: * Ký hiệu: Vùng bảo vệ Bảo vệ dòng điện 3 cấp: Cấp I : BVCN Cấp II : BVCN trì hoãn Cấp III : BV dòng điện cực đại Tính toán từng cấp cần phải cho biết kết quả: Giá trị dòng khởi động Thời gian tác động Độ nhạy Vùng bảo vệ * Ưu điểm: Đơn giản, Rẻ tiền, Độ tin cậy cao Tác động nhanh (BVCN) Khuyết điểm: Thời gian NM khá lớn, nhất là gần nguồn (cấp III) Có độ nhạy kém trong mạng nhiều nhánh và phụ tải lớn * Dùng rộng rãi nhất trong các mạng hình tia của tất cả các cấp điện áp. Trong mạng 22 kV và 15kV nó là bảo vệ chính. Còng trong mạng cao áp thì là bảo vệ dự trữ 28; 29; 33; 41; 48; 49; *