Bảo vệ rơle và tự động hóa trong hệ thống điện - Chương 7: Bảo vệ dòng điện chống chạm đất

BÀI GIảNG BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆNChương 7: BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤTCHƯƠNG 7: BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT Bảo vệ chống chạm đất là bảo vệ chống ngắn mạch một pha chạm đất N(1) va hai pha chạm nhau chạm đất N(1,1). Nguyên tắc dựa vào thành phần thứ tự không là I0 hoặc U0 muốn nhận được tín hiệu I0 hay U0 thì phải dùng bộ lọc thứ tự không 2 Bộ lọc dòng thứ tự không gồm mạch từ hình xuyến ôm lấy cả ba dây pha của mạch cần bảo vệ. Cuộn thứ được quấn trên mạch từ. Dây nối đất nếu có của cáp ba pha cần được cho chui qua mạch từ ứng với ba dây pha. Ngoài ra nếu có nếu thiết bị có nối đất trung tính trực tiếp thì lấy tín hiệu thứ tự không từ dây trung tínhCHƯƠNG 7: BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT3 Bộ lọc dòng thứ tự không gồm mạch từ hình xuyến ôm lấy cả ba dây pha của mạch cần bảo vệ. Cuộn thứ được quấn trên mạch từ. Dây nối đất nếu có của cáp ba pha cần được cho chui qua mạch từ ứng với ba dây pha. Ngoài ra nếu có nếu thiết bị có nối đất trung tính trực tiếp thì lấy tín hiệu thứ tự không từ dây trung tính Bộ lọc áp thứ tự không là dùng tam giác hở để lấy tín hiệu. Bộ lọc thực hiện bằng biến áp ba pha năm trụ hay tổ hợp ba máy biến áp một pha. CHƯƠNG 7: BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT 7.1 Bảo vệ cho mạng có dòng chạm đất lớn 7.2 Bảo vệ cho mạng có dòng chạm đất nhỏ 7.3 Bảo vệ điện áp thứ tự không4 Khi vận hành bình thường hoặc khi ngắn mạch giữa các pha thì dòng không cân bằng sẽ nhỏ và không tồn tại thành phần thứ tự không nên bảo vệ thứ tự không sẽ không tác động. Tuy nhiên, khi ngắn mạch chạm đất 1 pha hay 2 pha thì thành phần thứ tự không sẽ lớn nên bảo vệ phát hiện và tác động7.1 BẢO VỆ CHO MẠNG CÓ DÒNG CĐ LỚN 7.1.1 Bảo vệ dòng điện cực đại thứ tự không 7.1.2 Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không 7.1.3 Bảo vệ thứ tự không 3 cấp 57.1.1 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI TTK6 7.1.1.1 Nguyên tắc 7.1.1.2 Dòng không cân bằng 7.1.1.3 Dòng khởi động 7.1.1.4 Độ nhạy 7.1.1.5 Thời gian tác động 7.1.1.6 Vùng bảo vệ7.1.1.1 NGUYÊN TẮC7 Dựa vào thành phần thứ tự không I0 hay U0 7.1.1.2 DÒNG KHÔNG CÂN BẰNG8 Khi vận hành bình thường các thành phần sinh ra dòng không cân bằng là: Thành phần 3I0 của dòng tải Dòng từ hóa không hình sin làm xuất hiện thành phần bậc ba Do tỷ số biến của BI không hoàn toàn giống nhau ở các pha A,B,C Sơ đồ nối rơ le vào bộ lọc dòng thứ tự không:9 Ta nhớ lại: dòng thứ cấp của biến dòng điện Ví dụ pha A: 7.1.1.2 DÒNG KHÔNG CÂN BẰNG Như vậy dòng vào rơ le:10 Dòng điện vào rơ le có thêm thành phần không cân bằng7.1.1.2 DÒNG KHÔNG CÂN BẰNG Ở chế độ tải, mạch BI không bảo hòa nên dòng không cân bằng do tải gay ra lấy khoảng (2-4)% dòng điện định mức của BI117.1.1.2 DÒNG KHÔNG CÂN BẰNG Khi có NM thì dòng không cần bằng có thể lấy bằng 10% dòng NM cực đại Thực tế có thể lấy 3I0 = (4-5)% Ilvmax Nếu thời gian tác động của bảo vệ chông chạm đất lớn hơn thời gian của bảo vệ chống NM nhiều pha thì chọn dòng khởi động theo điều kiện làm việc lớn nhất127.1.1.3 DÒNG KHỞI ĐỘNG Nếu thời gian tác động của bảo vệ chông chạm đất nhỏ hơn thời gian của bảo vệ chống NM nhiều pha thì chọn dòng khởi động theo dòng điện NM ngoài7.1.1.4 ĐỘ NHẠY13 Dòng điện thứ tự không nhỏ nhất qua rơle khi NM ở cuối vùng bảo vệ7.1.1.5 THỜI GIAN TÁC ĐỘNG14 Thời gian tác động của bảo vệ trước sẽ bằng tời gian tác động của bảo vệ sau cộng thêm Δt7.1.1.6 VÙNG BẢO VỆ15 Khi dòng thứ tự không lớn hơn dòng điện bảo vệ thứ tự không đã định trước?7.1.1 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI TTK16 Dòng không cân bằng cực đại được xác định theo chế độ bình thường hay theo NM tùy thuộc vào thời gian tác động của bảo vệ: Nếu thời gian tác động của BV TTK lớn hơn thời gian tác động BV chống NM nhiều pha đặt liền sau nó (tính từ nguồn đi) thì dòng KCB cực đại tính trong chế độ làm việc bình thường (khoảng 0.01 đến 0.02 A)ABCDEF1243?7.1.1 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI TTK17 Dòng không cân bằng cực đại được xác định theo chế độ bình thường hay theo NM tùy thuộc vào thời gian tác động của bảo vệ:Nếu thời gian tác động của BV TTK nhỏ hơn thời gian tác động của BV chống NM nhiều pha đặt liền sau nó thì dòng KCB cực đại sẽ được tính theo chế độ NM ba pha ngoài khu vực bảo vệ (tức là đầu đoạn tiếp sau nó)ABCDEF1243?7.1.1 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI TTK18 Thời gian làm việc, cũng phối hợp bậc thang ABCDEF1243 Bảo vệ TTK chỉ có các bảo vệ 1, 2 và 3 phối hợp với nhau. Bảo vệ 4 không quan tâm7.2 BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CẮT NHANH TTK19 7.2.1 BVDĐ cắt nhanh TTK cấp I 7.2.2 BVDĐ cắt nhanh TTK cấp II7.2.1 BVDĐ CẮT NHANH TTK CẤP I20 7.2.1.1 Dòng khởi động 7.2.1.2 Thời gian tác động 7.2.1.3 Vùng bảo vệ7.2.1.1 DÒNG KHỞI ĐỘNG21 Dòng điện khởi động cắt nhanh cấp I = 1.2Dòng điện NM TTK lớn nhất tại cuối phần tử rơ le bảo vệ.7.2.1.2 THỜI GIAN TÁC ĐỘNG 22 Bằng zero 7.2.1.3 VÙNG BẢO VỆ23 Vùng bảo vệ cắt nhanh được xác định bằng phương pháp đố thị theo điểm cắt của đường cong 3I0 và đường thẳng dòng khởi động. 7.2.2 BVDĐ CẮT NHANH TTK CẤP II24 7.2.1.1 Dòng khởi động 7.2.2.2 Độ nhạy 7.2.1.3 Thời gian tác động 7.2.1.4 Vùng bảo vệ7.2.1.1 DÒNG KHỞI ĐỘNG25 Dòng điện khởi động cắt nhanh cấp II = 1.17.2.1.2 ĐỘ NHẠY26 Nếu không thỏa thì phải phối hợp với bảo vệ cấp II của rơle kề sau nó7.2.1.2 THỜI GIAN TÁC ĐỘNG 277.2.1.3 VÙNG BẢO VỆ28 Vùng bảo vệ cắt nhanh được xác định bằng phương pháp đố thị theo điểm cắt của đường cong 3I0 và đường thẳng dòng khởi động. 7.1.3 BẢO VỆ TTK 3 CẤP29 7.1.3.1 Cấp I cắt nhanh không thời gian trì hoãn 7.1.3.2 Cấp II cắt nhanh có thời gian trì hoãn 7.1.3.3 Cấp III quá dòng thứ tự không 7.2 BẢO VỆ CHO MẠNG CÓ DÒNG CĐ NHỎ Ở mạng trung tính không nối đất trực tiếp khi chạm đất thì dòng NM có giá trị nhỏ. Nó khép mạch với điện dung đường dây so với đất cho nên nó phụ thuộc vào điện dung và điện trở quá độ ở chỗ chạm đất. Có thể dùng dòng này để phát hiện chạm đất. Để thực hiện bảo vệ ta dùng bộ lộc: Đối với đường dây trên không dùng bộ lọc hình sao Đối với cáp ngầm dùng biến dòng điện pha không, cần lưu ý là dây nối đất phải nối chui qua biến dòng điện pha không để tránh tác động sai khi có chạm đất mạch khác. 307.2 BẢO VỆ CHO MẠNG CÓ DÒNG CĐ NHỎ31 7.2.1.1 Dòng khởi động 7.2.2.2 Độ nhạy 7.2.1.3 Thời gian tác động 7.2.1.4 Vùng bảo vệ7.2.1.1 DÒNG KHỞI ĐỘNG32 Dòng điện khởi động kat : 1.2 kxk : 2-3 với bảo vệ cắt chậm, 4-5 với tác động nhanh Uf : điện áp pha CL=Cđv .L: điện dung đường dây 7.2.1.2 ĐỘ NHẠY33 knh 1.5 với đường dây trên không, 1.25 với cáp ngầm Igmin là dòng chạm đất nhỏ nhất đi qua bảo vệ khi có chạm đất ở cuối vùng bảo vệ, được xác định như sau: Mạng không có cuộn dập hồ quang:7.2.1.2 ĐỘ NHẠY34 Igmin là dòng chạm đất nhỏ nhất đi qua bảo vệ khi có chạm đất ở cuối vùng bảo vệ, được xác định như sau: Mạng không có cuộn dập hồ quang: I0C :tổng dòng dung mỗi pha của mạng U0nm :điện áp pha khi có chạm đất I0L :dòng điện điện dung mỗi pha của đường dây được bảo vệ C: điện dung của mạng CL=Cđv .L: điện dung đường dây được bảo vệ 7.2.1.2 ĐỘ NHẠY35 Mạng có cuộn dập hồ quang: xL: điện kháng cuộn dập hồ quang 7.2.1.2 THỜI GIAN TÁC ĐỘNG 367.2.1.3 VÙNG BẢO VỆ37 So sánh dòng7.2.1.3 Đánh giá38 Do dòng NM nhỏ nên độ nhạy rất kém, để tăng độ nhạy phải phải dòng không cân bằng cách: Dùng rơle độ nhạy cao BI tốt khuyếch đại thứ cấp Bảo vệ thứ tự không mạng trung tính không nối đất trực tiếp có thể báo hiệu hoặc cắt 7.3 BẢO VỆ ĐIỆN ÁP TTK39 7.2.1.1 Dòng khởi động 7.2.1.3 Thời gian tác động 7.2.1.4 Vùng bảo vệ U0 trong điều kiện làm viêc bình thường lấy khoảng 5% Ukcb điện áp kcb của bộ lọc lấy khoảng 2%-4% Để tính bảo vệ báo tính hiệu khi có NM không đối xứng, thời gian chỉnh định chọn lớn hơn bảo vệ lớn nhất, và thường chọn 9s