Bảo vệ rơle và tự động hóa trong hệ thống điện - Chương 5: Bảo vệ quá dòng điện

BÀI GIảNG BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chương 5: BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆNCHƯƠNG 5: BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN5.1 Nguyên tắc hoạt động5.2 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 áp5.3 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh ( cấp I và cấp II)5.4 Tổng kết: bảo vệ dòng điện 3 cấp5.5 Đánh giá bảo vệ quá dòng điện5.6 Bài tập mẫu 25.1 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNGNguyên 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 nhanh35.2 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI 5.2.1 Bảo vệ dòng điện cực đại 5.2.2 Bảo vệ dòng điện cực đại có kiểm tra điện áp45.2.1 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI 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 5.2.1.5 Sơ đồ BI55.2.1.1 DÒNG KHỞI ĐỘNGKat: hệ số an toàn 1,2Ktv: hệ số trở về 0.85Kmm: hệ số mở máy 1,3 đến 1.8Ilvmax : dòng làm việc cực đại qua thiết bị được bảo vệnBI : tỷ số biến dòngKsd : hệ số sơ đồ65.2.1.2 ĐỘ NHẠYKnh > 1.1 - 1.3 khi làm bảo vệ dự trữKnh > 1.5 - 1.8 khi làm bảo vệ chínhINMmin : là dòng NM nhỏ nhất qua chỗ đặt bảo vệ khi nm ở cuối vùng bảo vệ75.2.1.3 THỜI GIAN TÁC ĐỘNGRơ le làm việc với thời gian không đổi khi dòng điện vượt quá giá trị khởi động thì gọi là đặt tính độc lậpRơ 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 chuẩnĐặc tình thời gian rất dốcĐặc tình thời gian rất dốcRơ 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.85.2.1.3 THỜI GIAN TÁC ĐỘNG95.2.1.3 THỜI GIAN TÁC ĐỘNG105.2.1.3 THỜI GIAN TÁC ĐỘNGĐặc 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 phối115.2.1.3 THỜI GIAN TÁC ĐỘNGĐặc 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 lọc125.2.1.3 THỜI GIAN TÁC ĐỘNGĐặc 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. 135.2.1.3 THỜI GIAN TÁC ĐỘNGNguyên tắc: bảo vệ phía trước có thời gian tác động bằng thời gian tác động của bảo vệ kề sau nó cộng với khoảng thời gian 14Khoảng Δt bao gồm (theo tiêu chuẩn IEC 255-4 khoảng 0.3 – 0.5s)Thời gian tác động và trở về của rơ leThời gian tác động cắt của máy cắtSai số thời gian của rơ le định thời gianThời gian dự trữ5.2.1.3 THỜI GIAN TÁC ĐỘNGCách chọn đặc tính phụ thuộc:Chọn đặc tính của BV B. Vẽ đặc tính raXác 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 . 15Chọn đặc tính trong cataloge sao cho thảo mãn t A1 ≥ Δ t + t B1 với mọi dòng NM bé hơn IN2maxLưu ý vẽ các đặc tính phải cùng cấp điện áp 5.2.1.3 THỜI GIAN TÁC ĐỘNG165.2.1.4 VÙNG BẢO VỆVùng bảo vệ quá dòng cực đại: khi dòng điện qua rơ le lớn hơn dòng điện khởi động.175.2.1.5 SƠ ĐỒ BISơ đồ sao đủ (dùng mạng NĐTT)Sơ đồ sao thiếu (dùng mạng KNĐTT)Sơ đồ số tám (chỉ chống chạm pha, không dùng để bảo vệ MBA đấu sao – tam giác vì rơ le không tác động khi có NM 2 pha B-C ở phía thứ cấp18Ví dụ19 5.2.2.1 Dòng khởi động 5.2.2.2 Độ nhạy 5.2.2.3 Thời gian tác động 5.2.2.4 Vùng bảo vệ 5.2.2.5 Sơ đồ BI205.2.2 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI CÓ KIỂM TRA ÁP 5.2.2.1 DÒNG VÀ ÁP KHỞI ĐỘNGĐể 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: 21Trong 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 đượcRõ ràng khi không có Kmm thì độ nhạy sẽ tăng. Vì dòng khởi động nhỏYêu cầu của rơ le giảm áp:Rơ le giảm áp không được tác động đối với điện áp làm việc tối thiểuRơ le giảm áp phải trở vể trạng thái bình thường sau khi loại bỏ NMĐiện 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 NM22Kat = 1.2Ktv = 1.25Ksd = 1 nếu BU đấu sao nđ và sao nđ Ksd = 1.732 sao nđ tam giácUlvmin = 0.9Udm5.2.2.1 DÒNG VÀ ÁP KHỞI ĐỘNG23UN max là điện áp NM cực đại khi có NM (ở chế độ min)tại cuối vùng bảo vệ5.2.2.2 ĐỘ NHẠY Knh > 1.1 - 1.3 khi làm bảo vệ dự trữKnh > 1.5 - 1.8 khi làm bảo vệ chínhINMmin : là dòng NM nhỏ nhất qua chỗ đặt bảo vệ khi nm ở cuối vùng bảo vệ245.2.2.3 THỜI GIAN TÁC ĐỘNGTương tự như 5.2.1.35.2.2.4 VÙNG BẢO VỆVùng bảo vệ quá dòng cực đại: khi dòng điện qua rơ le lớn hơn dòng điện khởi động.255.2.2.5 SƠ ĐỒ BISơ đồ sao đủ (dùng mạng NĐTT)Sơ đồ sao thiếu (dùng mạng KNĐTT)Sơ đồ số tám (chỉ chống chạm pha, không dùng để bảo vệ MBA đấu sao – tam giác vì rơ le không tác động khi có NM 2 pha B-C ở phía thứ cấpThêm BU265.3 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CẮT NHANH 275.3.1 Bảo vệ cắt nhanh tức thời (cấp I, không có tính độ nhạy)5.3.2 Bảo vệ cắt nhanh có trì hoãn (cấp II)5.3.1 BẢO VỆ CẤP 128 5.3.1.1 Dòng khởi động 5.3.1.2 Thời gian tác động 5.3.1.3 Vùng bảo vệ 5.3.1.1 DÒNG KHỞI ĐỘNGKhi 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 vệ29Kat = 1.2Ví dụ: Vùng bảo vệ5.3.1.1 DÒNG KHỞI ĐỘNGKhi 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 nhất30Ví dụ: 5.3.1.1 DÒNG KHỞI ĐỘNGKhi có 2 nguồn cung cấp: trường hợp tồn tại vùng không bảo vệ được (vùng chết)31Ví dụ: Vùng chết325.3.1.2 THỜI GIAN TÁC ĐỘNGBằng zero335.3.1.3 VÙNG BẢO VỆMuốn tìm vùng bảo vệ ta giải phương trình5.3.2 BẢO VỆ CẤP 234 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 5.3.2.1 DÒNG KHỞI ĐỘNG35K’at = 1.1Ví dụ: 365.3.1.2 THỜI GIAN TÁC ĐỘNGBằng Δt375.3.1.3 VÙNG BẢO VỆMuốn tìm vùng bảo vệ ta giải phương trìnhVí dụ385.3 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN 3 CẤPCấp I : cắt nhanh tức thờiCấp II : cắt nhanh có trì hoãnCấp III : bảo vệ dòng cực đại39