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

Nội dung text: Bài giảng Bảo vệ rơle và tự động hóa trong hệ thống điện - Chương 7: Bảo vệ dòng điện chống chạm đất

1. BÀI GIẢNG BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN Chương 7:
2. CHƯƠNG 7: 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 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 2
3. CHƯƠNG 7: 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. 3
4. CHƯƠNG 7: 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 động 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 không 4
5. 7.1 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 5
6. 7.1.1 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 vệ 6
7. 7.1.1.1 Dựa vào thành phần thứ tự không I0 hay U0 7
8. 7.1.1.2 Khi vận hành bình thường các thành phần sinh ra dòng không cân bằng là: o Thành phần 3I0 của dòng tải o Dòng từ hóa không hình sin làm xuất hiện thành phần bậc ba o Do tỷ số biến của BI không hoàn toàn giống nhau ở các pha A,B,C 8
9. 7.1.1.2 Sơ đồ nối rơ le vào bộ lọc dòng thứ tự không: Ta nhớ lại: dòng thứ cấp của biến dòng điện • • , • , 1 • • I TC = I SC − I  = (I SC − I  ) nI Ví dụ pha A: • • , • , 1 • • I a = I A − I  = (I A − I A ) 9 nAI
10. 7.1.1.2 Như vậy dòng vào rơ le: • • , • , 1 • • I a = I A − I  = (I A − I A ) nAI • • , • , 1 • • I b = I B − I  = (I B − I B ) nBI • • , • , 1 • • I c = I C − I  = (I C − I C ) nCI • • • • 1 • • • 1 • • • I R = I a + I b + I c = (I A + I B + I C ) − (I A + I B + I C ) nI nI • • • I R = 3I 0 TC − I KCB TC 10 Dòng điện vào rơ le có thêm thành phần không cân bằng
11. 7.1.1.2 • • • I R = 3I 0 TC − I KCB TC 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 BI 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 11
12. 7.1.1.3 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 nhất kat(3 I0 + I kcbtaigayra ) Ikd = ktv 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 ngoài Ikd= k at I kcbNM 12
13. 7.1.1.4 3I0min kkd = 1.5 Ikd Dòng điện thứ tự không nhỏ nhất qua rơle khi NM ở cuối vùng bảo vệ 13
14. 7.1.1.5 t12= t + t Thời gian tác động của bảo vệ trước sẽ bằng tời gian tác động của bảo vệ sau cộng thêm Δt 14
15. 7.1.1.6 Khi dòng thứ tự không lớn hơn dòng điện bảo vệ thứ tự không đã định trước 15
16. ?7.1.1 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) A B C D E 1 2 4 F 3 16
17. ?7.1.1 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) A B C D E 1 2 4 F 3 17
18. ?7.1.1 Thời gian làm việc, cũng phối hợp bậc thang A B C D E 1 2 4 F 3 Bảo vệ TTK chỉ có các bảo vệ 1, 2 và 3 phối hợp với nhau. Bảo vệ 4 không quan tâm 18
19. 7.2 7.2.1 BVDĐ cắt nhanh TTK cấp I 7.2.2 BVDĐ cắt nhanh TTK cấp II 19
20. 7.2.1 7.2.1.1 Dòng khởi động 7.2.1.2 Thời gian tác động 7.2.1.3 Vùng bảo vệ 20
21. 7.2.1.1 Dòng điện khởi động cắt nhanh cấp I Ikd = kat 3.I0max kat = 1.2 I0max Dòng điện NM TTK lớn nhất tại cuối phần tử rơ le bảo vệ. 21
22. 7.2.1.2 Bằng zero 22
23. 7.2.1.3 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. I 3II0 = kd 23
24. 7.2.2 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 vệ 24
25. 7.2.1.1 Dòng điện khởi động cắt nhanh cấp II II' I Ikd12= k at I kd k pd ' = 1.1 kat 25
26. 7.2.1.2 3I0min knh = II 1.2 Ikd Nếu không thỏa thì phải phối hợp với bảo vệ cấp II của rơle kề sau nó II' II Ikd12= k at I kd k pd 26
27. 7.2.1.2 II I t11= t + t II II t12= t + t 27
28. 7.2.1.3 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. II 3.I0 kpd= I kd 28
29. 7.1.3 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 29
30. 7.2 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. 30
31. 7.2 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 vệ 31
32. 7.2.1.1 Dòng điện khởi động Ikd= k at. k xk .3 U f C L 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 32
33. 7.2.1.2 I g min knh = Ikd 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: IIIUCCgmin=3 0 C − 3 0 L = 3 0 nm ( − L ) 33
34. 7.2.1.2 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: IIIUCCgmin=3 0 C − 3 0 L = 3 0 nm ( − L ) 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 C =C .L: điện dung đường dây được bảo vệ L đv 34
35. 7.2.1.2 Mạng có cuộn dập hồ quang: 3U0nm IUCCgmin= −3 0 nm ( − L ) xL xL: điện kháng cuộn dập hồ quang 35
36. 7.2.1.2 36
37. 7.2.1.3 So sánh dòng 37
38. 7.2.1.3 Do dòng NM nhỏ nên độ nhạy rất kém, để tăng độ nhạy phải phải dòng không cân bằng cách: o Dùng rơle độ nhạy cao o BI tốt o khuyếch đại thứ cấp Bảo vệ thứ tự không mạng trung tính không nối đất trực tiếp có thể báo hiệu hoặc cắt 38
39. 7.3 7.2.1.1 Dòng khởi động 7.2.1.3 Thời gian tác động 7.2.1.4 Vùng bảo vệ Ugkd=− k tc(3 U0 U kcb ) 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 39