Giáo trình Bảo vệ rơ le và tự động hóa: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 2 của giáo trình "Bảo vệ rơ le và tự động hóa" tiếp tục cung cấp cho học viên những nội dung về: các hình thức bảo vệ khác; tự động điều chỉnh tần số; tự động điều chỉnh điện áp; tự động đóng nguồn dự trữ; tự động đóng trở lại nguồn điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Bảo vệ rơ le và tự động hóa: Phần 2 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh Chương 4 CÁC HÌNH THỨC BẢO VỆ KHÁC 4.1. Bảo vệ khoảng cách 4.1.1. Nguyên lý tác động Một trong những nguyên lý bảo vệ có tính chọn lọc cao là dựa trên đặc điểm phân bố điện áp khi ngắn mạch. Điện áp tại điểm ngắn mạch N1 bằng không và tăng dần khi càng xa điểm ngắn mạch. Nếu đo được tỷ số U/IN thì sẽ biết được tổng trở ngắn mạch, có nghĩa là tổng trở ngắn mạch tỷ lệ khoảng cách đến điểm ngắn mạch. Loại bảo vệ được thực hiện theo nguyên lý xác định khoảng cách từ nơi đặt bảo vệ đến điểm ngắn mạch gọi là bảo vệ khoảng cách (BVKC). Thời gian trễ của bảo vệ phụ thuộc vào khoảng cách lN, nó tăng dần cùng với lN, có nghĩa là các bảo vệ đặt gần điểm ngắn mạch sẽ tác động trước, các bảo vệ đặt càng xa càng tác động sau, điều đó cho phép duy trì được sự chọn lọc của bảo vệ đối với mạng điện có cấu trúc bất kỳ. Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ khoảng cách được bố trí trên hình 4.1 Hình 4.1. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ khoảng cách Cơ cấu chủ yếu của bảo vệ khoảng cách là rơle khoảng cách hay còn gọi là rơle tổng trở, nó phản ứng theo tỷ lệ của áp và dòng chạy qua cuộn dây. Trên sơ đồ (Hình 4.1) giả sử ngắn mạch xảy ra tại điểm N1 điện áp dư của mạng U tại điểm ngắn mạch bằng 0 và tăng dần về phía nguồn, bảo vệ ở một khoảng cách lN so với điểm ngắn mạch có giá trị điện áp pha là: 89 U  I(3) N .Z0 .l N (4.1) Trong đó: I(3) N - dòng điện ngắn mạch ba pha; Z0 - suất tổng trở của một đơn vị chiều dài đường dây; lN - khoảng cách từ nguồn đến điểm ngăn mạch Điện áp đưa đến rơle U I(3) .Z .l UR   N 0 N (4.2) kU kU Trong đó: kU - hệ số biến áp Dòng điện đưa đến rơle I(3) N IR  (4.3) ki Trong đó: ki - hệ số biến dòng Như vậy tổng trở giả tưởng hay tổng trở ảo trên cực của rơle là: UR I(3) .Z .l .k Z .l .k ZR   N 0 (3)N i  0 N i (4.4) IR k U .I N kU Từ biểu thức (4.4) cho thấy ZR không phụ thuộc vào giá trị dòng và áp mà chỉ được xác định bằng khoảng cách đến điểm ngắn mạch. Trên sơ đồ hình 4.1 khi ngắn mạch xảy ra tại điểm N1 thì trước hết bảo vệ 1 sẽ tác động, nếu bảo vệ 1 từ chối tác động vì một lý do nào đó thì bảo vệ 2 sẽ tác động. 4.1.2. Những bộ phận chính của bảo vệ khoảng cách và tác động tương hỗ giữa chúng Bộ phận khởi động làm nhiệm vụ bảo vệ khi xảy ra sự cố ngắn mạch: Thường dùng rơle dòng điện cực đại hoặc rơle tổng trở làm nhiệm vụ khởi động; Cơ cấu khởi động làm nhiệm vụ đo khoảng từ nơi đặt thiết bị bảo vệ đến nơi xảy ra ngắn mạch; Bộ phận tạo thời gian làm việc, duy trì một khoảng thời gian trễ cho bảo vệ. 90 Hình 4.2. Sơ đồ nguyên lý một pha bảo vệ khoảng cách Bộ phận xác định chiều công suất được xác định cho mạng điện kín làm nhiệm vụ ngăn chặn không cho bảo vệ tác động khi chiều công suất ngắn mạch đi từ đường dây vào thanh cái. Người ta thường dùng rơle hướng công suất làm nhiệm vụ xác định chiều công suất. Sau đây trên hình 4.2, chúng ta xét một ví dụ bảo vệ khoảng cách có đặc tính thời gian ba cấp: Cấp I: Khi ngắn mạch xảy ra trong vùng 1, các rơle RI; RZ1; RG; TH làm việc với một thời gian t1 không lớn lắm gửi tín hiệu đi cắt máy cắt MC. Cấp II: Nếu ngắn mạch ở vùng thứ 2 xa hơn, các rơle RI; RZ2; Rt1; RG; TH làm việc với một thời gian t2 gửi tín hiệu đi cắt máy cắt MC. Cấp III: Nếu ngắn mạch ở vùng thứ 3, các rơle RI; Rt2; RG; TH làm việc với một thời gian t3 gửi tín hiệu đi cắt máy cắt MC. Các rơle tổng trở không kiểm soát được vùng thứ 3 và bảo vệ trong trường hợp này làm việc như bảo vệ theo chiều dòng điện. 4.1.3. Đặc tính thời gian làm việc và vùng tác động của bảo vệ khoảng cách 4.1.3.1. Đặc tính thời gian Đặc tính thời gian của bảo vệ khoảng cách là sự phụ thuộc thời gian tác động và khoảng cách đến điểm ngắn mạch. Hiện nay người ta thường dùng loại bảo vệ khoảng cách có đặc tính thời gian từng cấp số lượng vùng bảo vệ và cấp thời gian thường là 3. Chiều dài vùng bảo vệ và thời gian mỗi vùng có thể điều chỉnh được. 91 Hình 4.3. Đặc tính thời gian của bảo vệ khoảng cách Vùng bảo vệ 1: Thời gian tác động t1 rất bé (gồm thời gian làm việc của bản thân rơle và của máy cắt), chiếm 8085% chiều dài của đoạn dây để bảo vệ có thể tác động chọn lọc khi ngắn mạch ở đoạn đường dây sau. Vùng bảo vệ 2: Thời gian tác động t2, chiếm khoảng 3040% chiều dài của đoạn dây sau (để phối hợp với vùng thứ 2 của đoạn này về chọn lọc) t2= t1+ t Vùng bảo vệ 3: Thời gian tác động t3 dùng làm bảo vệ dự trữ cho các đoạn tiếp theo và bọc lấy toàn bộ những đoạn này. t3= t2+ t 4.1.3.2. Vùng tác động của bảo vệ khoảng cách ba cấp Bảo vệ khoảng cách ba cấp là dạng bảo vệ thường được dùng đối với đường dây. Các vùng bảo vệ cấp 1 và cấp 2 được thiết lập theo sự hiệu chỉnh của rơle tổng trở với điều kiện tổng trở giả tưởng trên cực của rơle nhỏ hơn tổng trở của đường ...