Điện điện tử - Chương II: Bảo vệ quá dòng (overcurrent protection)

BÀI GIẢNGCHƯƠNG II: BẢO VỆ QUÁ DÒNG: (OVERCURRENT PROTECTION)CHƯƠNG II: BẢO VỆ QUÁ DÒNG: (OVERCURRENT PROTECTION)NGUYÊN TẮC LÀM VIỆCSƠ ĐỒ NGUYÊN LÝPHÂN LOẠITÍNH TOÁN THÔNG SỐ BVQDBẢO VỆ CẮT NHANHSƠ ĐỒ NỐI DÂY BIBVQD NHIỀU CẤPBVQD CÓ KHÓABVQD THEO THÀNH PHẦN THỨ TỰĐÁNH GIÁ1. NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC: (PRINCIPLE WORK)Bảo vệ có tên là bảo vệ quá dòng cực đại _ hoạt động theo chiều tăng DĐ.Bảo vệ hoạt động theo đại lượng đầu vào là giá trị biên độ dòng điện IRL.Bảo vệ làm việc khi Irl > Ing ( Ikd , Idặt ) Phân biệt thành hai vùngVùng rơ le làm việcVùng rơ le không làm việcIIlvABIsc10IkdHình 2.12. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: (PRINCIPLE SCHEME) Hình 2.21MCCCTh3RI4RT5Th6RG2BI++++---2. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: (PRINCIPLE SCHEME) Đi cắt 1MC2BI1MC5ThHình 2.33RI4RT++-Sơ đồ khối rơ le quá dòng: (Block scheme of overcurrent relays ) Đi cắtBIĐo lườngBộ LogicThời gianTín hiệuChấp hànhTín hiệu cắtPB0S3S2Chọn kênhS/CPC0PC1PC2PC3PC7202122SnS1InI1 Cổng A 8255A PPI Cổng Ccao 8085A Bộ vi xử lí Kit Cổng Cthấp Cổng BChuyãøn âäøi A/DADC0800Chọn kênhAM3705C.lưuBiến đổi I/U BI C.lưuBIBiến đổi I/U Hình 2.4Sơ đồ khối rơ le quá dòng: (Block scheme of overcurrent relays ) RIRTMC51 RGMCHình 2.53. PHÂN LOẠI: (CLASSIFY)THEO THỜI GIAN ( TÍNH DỰ TRỮ ): _ BVQD (51). Có hai loại :  BVQD độc lập  BVQD phụ thuộc _ BVCN ( 50 ) THEO TÍN HIỆU ĐẦU VÀO : _ BV theo dòng pha _ BV theo dòng I0 _ BV theo dòng I2 _ BV quá dòng có khóa điện áp4. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ:Dòng khởi độngThời gian bảo vệĐộ nhạy4.1 BV QD CÓ THỜI GIAN4.1. BV QD CÓ THỜI GIAN: (TIME OVERCURRENT PROTECTION)Không tác động saiTránh các dòng quá độ cho phép4.1.1 Dòng khởi động Vùng sự cốVùng làm việcI1IkdItv0Hình 2.6Ikđ > Iqd( đóng DZ ) Ikđ = KatKmm IlvmaxItv > Iqd(cắt NM ngoài) Iqd = Imm = Kmm Ilvmax 4.1.1 Dòng khởi động kdtvtvIIK=maxlvtvmmatkdsIKKKI=max.lvkdsIKI=tIKĐImmmaxItvIIlvmaxINImmThời gian dòng ngắn mạch đi qua BVIlvHình 2.7BIkdskdtnII=BIkdssdkdRLnIKI=4.1.1 Dòng khởi động Đảm bảo tính chọn lọc: a/ BV có đặc tính thời gian độc lập. b/ BV có đặc tính thời gian phụ thuộc. 4.1.2 Thời gian làm việc của BV Thời gian làm việc tBV = const.Phối hợp theo cấp thời gian (nguyên tắc bậc thang) t(n-1) = max { tn } + t.a) BV có đặc tính thời gian độc lậptBVItHình 2.8a) BV có đặc tính thời gian độc lập: (DEFINITE TIME OVERCURENT PROTECTION)tnh4lttnh2tnh3tBV1ttBV2ttBV3ttnh2BV1BV2BV3tPTtnh1BV2 ’BV3 ’BV4 ‘BV4ABCDHình 2.9Xét sơ đồ mạng như hình trên, việc chọn thời gian làm việc của các bảo vệ được bắt đầu từ bảo vệ của đoạn đường dây xa nguồn cung cấp nhất, tức là từ các bảo vệ BV4 và BV4’. Giả thiết thời gian làm việc của các bảo vệ tương ứng là tnh4 và tPT. Thời gian làm việc tBV3 của BV3 được chọn lớn hơn thời gian làm việc lớn nhất của các bảo vệ tại trạm D một bậc t. Nếu tPT > tnh4 thì tBV3 = tPT + t.Thời gian làm việc của bảo vệ ở trạm B cũng tương tự, ví dụ nếu có tnh3 > tBV3 thì tBV2 = tnh3 + t.Trường hợp tổng quát, đối với bảo vệ của đoạn thứ n thì: tn = t (n-1)max + t. Với t (n-1)max: thời gian làm việc lớn nhất của các bảo vệ ở đoạn thứ n-1 (xa nguồn hơn đoạn thứ n).b/ BV có đặc tính thời gian phụ thuộcltnh2tnh3tttBV1ttBV2ttBV3ttnh2BV1MC1MC3BV2BV3tPTttttBV2tttBV3MC2Hình 2.10Chọn thời gian làm việc của bảo vệ có hai yêu cầu khác nhau do giá trị bội số dòng ngắn mạch ở cuối đoạn được bảo vệ so với dòng khởi động:Khi bội số dòng lớn, bảo vệ làm việc ở phần độc lập của đặc tính thời gian: lúc ấy thời gian làm việc của các bảo vệ được chọn giống như bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập.Khi bội số dòng nhỏ, bảo vệ làm việc ở phần phụ thuộc của đặc tính thời gian: trong trường hợp này, sau khi phối hợp thời gian làm việc của các bảo vệ kề nhau có thể giảm được thời gian cắt ngắn mạch: ttt(n-1) = max { tn } + t Thời gian làm việc tBV = f(I)It1tI1I2t2Hình 2.11b/ BV có đặc tính thời gian phụ thuộc: (INVERSE TIME OVERCURRENT PROTECTION)đặc tính của rơ le cảm ứngđặc tính của rơ le sốtiêu chuẩn I.E.C; A.N.S.I)(.1)(*sPTK BIAItúûùêëé+-=I*t (s)Hình 2.12 Đặc tính thời gian phụ thuộc rơ le số: (INVERSE TIME CHARACTERISTIC OF DIGITAL RELAYS)Họ đặc tínhTên đặc tínhABPKMinT.D.Max T.D.AIEC A -Dốc tiêu chuẩn1.1400.020.33660.01710.099BIEC B -Rất dốc13. 500010.66670.03320.000CIEC C -Cực dốc80.000021.23750.06237.125MIIEEE -Trung bình0.01040.02660.024.11060.21123.3 SIIEEE -Tiêu chuẩn0.003420.002620.0213.30010.67399.0VIIEEE -Rất dốc3.880.096327.38050.37221.4IIEEE - Dốc5.950.1824.1650.21124.9EIIEEE -Cực dốc5.670.0352210.8140.54324.4Khả năng phân biệt tình trạng sự cố để tác động Kn = INmin / IKĐ Bảo vệ chính: Kn  1,5Bảo vệ dự trử: Kn  1,22.4.3 Độ nhạy acủa BV Kn = INmin / IKĐ Giới hạn độ nhạy2.4.3_Độ nhạy của BV IN = IKDNVùng BV chínhVùng khởi động Hình 2.14 FCO laø moôt thieât bò ñoùng caĩt vaø bạo veô raât thođng dúng tronglöôùi phađn phoâi nhôø tính kinh teâ, ñôn giạn vaø hieôu quạ cụa noù. Loái thođng dúng nhaât laø thieât bò bạo veô dáng töï rôi. Khi dađy chạy ñöùt, cô caâu cô khí seõ laøm boô phaôn tieâp ñieơm ñoông töï ñoông rôùt xuoâng nhö ñöôïc minh hóa trong hình 2.10. Bảo vệ quá dòng bằng cầu chì tự rơi: (FCO) FCO: (Fuse cut-out)Sứ đỡSứ đỡ đầu dâyTiếp điểm lò xoGiá lắp đặtĐầu dâyGiá cầu chìMắt nối mở dây chảyHình 2.15: Một số loại cầu chì tự rơi _FCO5. BẢO VỆ QUÁ DÒNG CẮT NHANH: (INSTANTANEOUS OVERCURRENT PROTECTION)5.1. BVCN cho đường dây 1 nguồn cung cấpINngmaxNVùng BV IkdVùng tác động IlCNlHình 2.16Bảo vệ làm việc với t  0Tính chọn lọc đảm bảo theo vùng làm việc, thể hiện qua cách chọn dòng khởi động: IKĐ = Kat . INngmax 5.2 BVCN cho đường dây có 2 nguồn cung cấpINngmaxANIkdVùng BV không tác động IlCNAlINngmaxAlCNBABNANBHình 2.17Bảo vệ được đặt cả hai phía đường dây. Khi ngắn mạch ngoài tại NA thì dòng ngắn mạch là INngmaxA, khi ngắn mạch ngoài tại NB thì dòng ngắn mạch là INngmaxB. Trên hình vẽ ta thấy INngmaxA>INngmaxB. Dòng khởi động chọn giống nhau cho cả hai phía: IKĐ = kat . INngmaxA  Ngắn mạch trong đoạn lCNA chỉ có BVCN phía A tác động.  Ngắn mạch trong đoạn lCNB chỉ có BVCN phía B tác động.  Khi ngắn mạch trong đoạn giữa thì không có BVCN nào tác động. Tuy nhiên nếu (lCNA + lCNB) > l thì khi ngắn mạch ở đoạn giữa cả hai BVCN sẽ cùng tác động.6. BVQD NHIỀU CẤP:1MC5Th8Th11Th2BI3RI6RI9RI10RT7RT4RGTHình 2.186. BVQD NHIỀU CẤP:Cấp 1: Rơle 3RI, 4RGT, 5Th cắt nhanh không thời gian (t1  0,1 giây). Dòng khởi động IKĐ1 Cấp 2: Rơle 6RI, 7RT, 8Th cắt nhanh có thời gian t2 = t1 + t. Dòng khởi động IKĐ2Cấp 3: Rơle 9RI, 10RT, 11Th bảo vệ quá dòng t3 = t ’3 + t. IKĐ3 Vùng BV cấp 1Vùng BV cấp 2Hình 2.196. BVQD NHIỀU CẤP: ttt3t1t2t’3t’1t’2Hình 2.206. BVQD NHIỀU CẤP:  Ưu _nhược điểm: a. Ưu điểm:  Bảo vệ đảm bảo cắt khá nhanh ngắn mạch ở tất cả các phần của mạng điện. b. Nhược điểm:  Độ nhạy thấp.  Chiều dài vùng bảo vệ phụ thuộc vào tình trạng làm việc của hệ thống và dạng ngắn mạch.  Chỉ đảm bảo tính chọn lọc trong mạng hở có một nguồn cung cấp.7. BVQD CÓ KHÓA ĐIỆN ÁP:2RU IKCB  0KN >>8.1. BVQD RI0 :Mặt ngoàiMặt trongHình 2.25: Rơle MCGG - 82SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ RƠLE MCGG 82 8.1. BVQD RI0 :Bảo vệ chống chạm đất1RITh2RTMCHình 2.26Sơ đồ khối của bảo vệ dòng cực đại thứ tư khôngRIRTMC IoHình 2.278.2 BVQD thứ tự akhông:Dòng I0 tỷ lệ với dòng đi trong đất (T.T)BV RI0 cho lưới có dòng chạm đất lớn * các dạng NM chạm đất: N(1), N(1,1) * I0 >> IKCB BV RI0 cho lưới có dòng chạm đất bé * các dạng chạm đất 1 điểm, 2 điểm * IC > IKCB BV cho các phần tử quan trọng, công suất lớn như MP, MBA . . .9. ĐÁNH GIÁ:Chọn lọcNhanhNhạyTin cậyLĩnh vực ứng dụng Bảo vệ được đánh giá theo các tiêu chuẩn: 9.1. Chọn lọc:BVQD BVCN Chọn lọc tương đối. Phối hợp theo thời gian. Dự trữ từ xa cho nhau. Chọn lọc tuyệt đối. Xác định vùng làm việc theo dòng kđ. Không dự trữ cho nhau. 9.2 NhanhBVQD BVCN cần thời gian để đảm bảo tính chọn lọc. không nhanh. không cần thời gian để đảm bảo tính chọn lọc. chỉ bảo vệ được một phần.10.3. Nhạy* đạt yêu cầu.* một số trường hợp không tốt do dòng INmin không lớn hơn Ikđ nhiều.BVQD 9.4 Tin cậyBVQD loại làm việc theo dòng điện. cấu trúc thiết bị đơn giản. sơ đồ đơn giản, ít thiết bị. với rơ le số: phụ thuộc phần cứng, chương trình, có phần tự kiểm tra (self-test).9.5 Lĩnh vực sử dụng* bảo vệ chính cho lưới phân phối hình tia một nguồn cung cấp (nguồn cấp từ một phía ).* bảo vệ dự trữ cho lưới truyền tải.* bảo vệ dự trữ cho các thiết bị chính.* không làm việc chọn lọc được trong lưới có nhiều nguồn, mạng vòng. DCBANNHình 2.29