Chương 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI RƠLE
2.3. Rơle bảo vệ đường dây
2.3.5. Rơle bảo vệ khoảng cách (21)
- Rơle khoảng cách còn gọi là rơle tổng trở. Rơle tổng trở là rơle tác động theo tổng trở đoạn đường đây từ điểm ngắn mạch đến chỗ đặt rơle (đầu đường dây).
- Bộ phận cơ bản của bảo vệ khoảng cách là rơle tổng trở RZ. Rơle tổng trở về nguyên tắc gồm cuộn cường độ wi, cuộn điện áp wu, một phần động quay mang tiếp điểm động và hệ tiếp điểm tĩnh. Cuộn dòng điện dây to, ít dòng, đấu vào mạch thứ cấp BI và tạo ra mômen quay Mitheo chiều đóng tiếp điểm (mômen tác động).
Cuộn điện áp dây nhỏ, nhiều vòng, đấu vào mạch thứ cấp BU, tạo ra mômen quay Mutheo chiều mở tiếp điểm (mômen hãm).
- Điều kiện tác động là tổng trở giả tưởng đặt vào rơle nhỏ hơn tổng trở chỉnh định của rơle zR zcR
z được gọi là tổng trở giả tưởng, là giá trị đo được bằng tỷ số giữa điện áp
- Tổng trở chỉnh định zcRđược thay đổi bằng cách chọn số vòng wi, wuvà trở kháng mạch điện áp.
- Ở chế độ bình thường, điện áp URlớn (xấp xỉ danh định), dòng IRlà dòng tải. Do đó, tổng trở giả tưởng R R
R
z U
I có giá trị lớn và rơle không tác động.
- Khi có ngắn mạch, điện áp URgiảm mãnh liệt, dòng IRtăng cao, nên
R R
R
z U
I có giá trị nhỏ hơn zcRvà rơle tác động đi cắt máy cắt MC. Vì thế loại này còn gọi là bảo vệ kém tổng trở, và rơle RZ là rơle kém tổng trở.
- Bảo vệ khoảng cách cho đường dây đều là loại bảo vệ khoảng cách nhiều cấp, thông thường là ba cấp, trong đó:
BI MC
BU
1TH 2TH 3TH
RU 3RZ RW KBP 1RZ 2RZ 1RS 2RS
in UR
UR
Hình 2.22: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ khoảng cách ba cấp
+ Cấp 1: Bảo vệ chính cho đường dây (bảo vệ 80-85% đường dây) nghĩa là tổng trở khởi động ZIA của vùng thứ nhất của bảo vệ đặt ở đầu A trên đường dây AB được chọn theo:
ZIA K .Z1 AB
Ở đây K1: hệ số có xét đến sai số của mạch đo lường của bản thân rờle khoảng cách và của việc xác định thông số của tổng trở đường dây được bảo vệ ZAB (K1 = 0.8 - 0.9)
+ Cấp 2: Bảo vệ phần còn lại của đường dây và một phần đường dây về sau. Tổng trở khởi động của vùng thứ II của bảo vệ đầu A cần được phối hợp với vùng thứ I của đoạn bảo vệ đoạn tiếp theo (đầu B) theo biểu thức:
ZIIA K .(Z11 ABK Z )1 IB
Trong đó: ZIB- tổng trở khởi động của vùng thứ I của bảo vệ đặt ở đầu B đường dây tiếp theo
K1: hệ số phối hợp với bảo vệ cấp I tại B (K1 = 0.85 - 0.9) K11: hệ số tính đến sai số của bảo vệ cấp II (K11 = (0.8 - 1) Thời gian tác động: tII = tI + t
+ Cấp 3: Bảo vệ 120% đường dây. Tương tự như vùng II có thể tính tổng trở khởi động của vùng thứ III:
ZIIIA K .[(Z11 ABK .(Z2 BCK .Z )]1 IC Trong đó:
ZIC là tổng trở khởi động của vùng thứ I của bảo vệ đặt ở đầu C đường dây liền kề với đường dây tiếp theo.
K1: hệ số phối hợp với bảo vệ cấp I tại C (K1 = 0.85 - 0.9) K11: hệ số tính đến sai số của bảo vệ cấp III (K11 = (0.8 - 1) K2: hệ số tính đến sai số của bảo vệ cấp II (K2 = (0.8 - 1) Thời gian tác động tIII = tII +t
Hình 2.23: Phối hợp tổng trỏ khởi động và đặc tính hời gian giữa các vùng bảo vệ khoảng cách a) Sơ đồ lưới điện;
b) Phối hợp khởi động và thời gian làm việc giữa các vùng
- Nếu từ thanh cái cuối đường dây ra thì đường dây có chiều dài ngắn nhất được chọn để phối hợp với tổng trở vùng thứ II của đường dây đang xét. Thông thường tổng trở khởi động cấp II ít nhất cuãng bao trùm được 20% chiều dài của đường dây tiếp theo để làm dự phòng chống các hư hỏng trên thanh góp cuối đường dây.
Vùng khởi động thứ III thường bao lấy toàn bộ chiều dài đường dây dài nhất tiếp theo để làm bảo vệ dự phòng cho đường dây này.
RZA RZB1
A ZAB B ZBC C
tA I
tIIA
tIIIA
tIB
tIIB1
tIB2
tIIB2
B C1 C2
ZAB
A=0.8
ZI ZBI =0.8ZBC1 ZIC=0.8ZCD
II=0.8
ZA (ZAB+Z )B1I
AB+
A [Z
ZIII=0.8 0.8(ZBC2+Z )]C2I
Phối hợp với đường dây ngắn nhất
ZBC2
B2=0.8
ZI
Đường dây ngắn nhất
Đường dây dài nhất
Phối hợp với đường dây dài nhất tiếp theo RZB2
Hình 2.24: Phối hợp các vùng bảo vệ khoảng cách trong trường hợp từ thanh cái cuối đường dây có nhiều đầu ra