Skip to content Skip to navigation Skip to collection information

OpenStax-CNX

You are here: Home » Content » Bảo vệ các phần tử chính trong hệ thống điện » Bảo vệ thanh góp

Navigation

Lenses

What is a lens?

Definition of a lens

Lenses

A lens is a custom view of the content in the repository. You can think of it as a fancy kind of list that will let you see content through the eyes of organizations and people you trust.

What is in a lens?

Lens makers point to materials (modules and collections), creating a guide that includes their own comments and descriptive tags about the content.

Who can create a lens?

Any individual member, a community, or a respected organization.

What are tags? tag icon

Tags are descriptors added by lens makers to help label content, attaching a vocabulary that is meaningful in the context of the lens.

This content is ...

Affiliated with (What does "Affiliated with" mean?)

This content is either by members of the organizations listed or about topics related to the organizations listed. Click each link to see a list of all content affiliated with the organization.
  • VOCW

    This module and collection are included inLens: Vietnam OpenCourseWare's Lens
    By: Vietnam OpenCourseWare

    Click the "VOCW" link to see all content affiliated with them.

Also in these lenses

  • http://www.chetaobienthe.webs.com display tagshide tags

    This collection is included inLens: máy biến áp's Lens
    By: máy biến áp

    Comments:

    "HANOI TRANSFORMER MANUFACTURING AND ELECTRIC MATERIAL JSC CÔNG TY CP CHẾ TẠO BIẾN THẾ VÀ VẬT LIỆU ĐIỆN HÀ NỘI Cầu Diễn - Từ Liêm - Hà Nội http://www.maybienap.webs.com/ Chuyên sản xuất các loại […]"

    Click the "http://www.chetaobienthe.webs.com" link to see all content selected in this lens.

    Click the tag icon tag icon to display tags associated with this content.

Recently Viewed

This feature requires Javascript to be enabled.

Tags

(What is a tag?)

These tags come from the endorsement, affiliation, and other lenses that include this content.
 

Bảo vệ thanh góp

Module by: PGS. TS. Lê Kim Hùng. E-mail the author

A. GIỚI THIỆU CHUNG

I. ĐẶT VẤN ĐỀ

Sự cố xảy ra với thanh góp rất ít, nhưng vì thanh góp là đầu mối liên hệ của nhiều phần tử trong hệ thống nên khi xảy ra ngắn mạch trên thanh góp nếu không được loại trừ một cách nhanh chóng và tin cậy thì có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng và làm tan rã hệ thống. Với thanh góp có thể không cần xét đến bảo vệ quá tải vì khả năng quá tải của thanh góp là rất lớn.

Bảo vệ thanh góp cần thoả mãn những đòi hỏi rất cao về chọn lọc, khả năng tác động nhanh và độ tin cậy.

II. NGUYÊN NHÂN GÂY SỰ CỐ TRÊN THANH GÓP

Các nguyên nhân gây ra sự cố trên thanh góp có thể là:

  • Hư hỏng cách điện do già cỗi vật liệu.
  • Quá điện áp.
  • Máy cắt hư do sự cố ngoài thanh góp.
  • Thao tác nhầm.
  • Sự cố ngẫu nhiên do vật dụng rơi chạm thanh góp.

Đối với hệ thống thanh góp phân đoạn hay hệ thống nhiều thanh góp cần cách ly thanh góp bị sự cố ra khỏi hệ thống càng nhanh càng tốt. Các dạng hệ thống thanh góp thường gặp như hình 3.1.

Mỗi sơ đồ hệ thống thanh góp có chức năng và tính linh hoạt làm việc khác nhau đòi hỏi hệ thống bảo vệ rơle phải thoả mãn được các yêu cầu đó. Các dạng hệ thống bảo vệ thanh góp như sau:

  • Kết hợp bảo vệ thanh góp với bảo vệ các phần tử nối với thanh góp.
  • Bảo vệ so lệch thanh góp.
  • Bảo vệ so sánh pha.
  • Bảo vệ có khoá có hướng.

Trong đó loại 1, 2 phù hợp cho các trạm vừa và nhỏ 3, 4 dùng cho các trạm lớn.

B. CÁC DẠNG BẢO VỆ THANH GÓP

I. BẢO VỆ THANH GÓP BẰNG CÁC PHẦN TỬ NỐI KẾT VỚI THANH GÓP

Hệ thống bảo vệ này bao gồm bảo vệ quá dòng điện hoặc bảo vệ khoảng cách của các phần tử nối vào thanh góp, nó có vùng bảo vệ bao phủ cả thanh góp. Khi ngắn mạch trên thanh góp sự cố được cách ly bằng bảo vệ của các phần tử liên kết qua thời gian của cấp thứ hai.

I.1. Sơ đồ bảo vệ dòng điện:

Hệ thống bảo vệ dùng các bảo vệ dòng điện của MBA, đường dây và bảo vệ dòng điện đặt ở thanh góp (hình 3.2). Khi ngắn mạch trên thanh góp cần thực hiện cắt máy cắt phân đoạn trước sau một thời gian trễ các máy cắt nguồn nối với thanh góp sự cố được cắt ra. Bảo vệ đặt trên thanh góp cần phối hợp với thời gian của bảo vệ đường dây nối với thanh góp. Phối hợp với bảo vệ đường dây:

t MC I = t ñz I + Δt t MC I = t ñz I + Δt size 12{t rSub { size 8{"MC"} } rSup { size 8{I} } =t rSub { size 8{"ñz"} } rSup { size 8{I} } +Δt} {}

với tñzItñzI size 12{t rSub { size 8{"ñz"} } rSup { size 8{I} } } {} là thời gian cắt nhanh đường dây.

Cấp thời gian thứ hai dự trữ cho cấp thứ hai của đường dây:

t MC II = t ñz II + Δ t, t MC II = t ñz II + Δ t, size 12{t rSub { size 8{"MC"} } rSup { size 8{"II"} } =t rSub { size 8{"ñz"} } rSup { size 8{"II"} } +Δ"t,"} {}

Thời gian của bảo vệ dòng cực đại của phần tử có nguồn phải lớn hơn thời gian của máy cắt:

t MBA = t MC II + Δt . t MBA = t MC II + Δt . size 12{t rSub { size 8{"MBA"} } =t rSub { size 8{"MC"} } rSup { size 8{"II"} } +Δt "." } {}

Để giảm thời gian loại trừ sự cố trên thanh góp xuống mức thấp nhất, cần khoá bảo vệ của phần tử nối với nguồn bằng các rơle của các lộ ra cấp điện cho phụ tải.

I.2. Nguyên tắc thực hiện khoá rơle dòng (hình 3.3):

Các phần tử nguồn có bảo vệ dòng cực đại có hai cấp thời gian tác động tH và tTG. Cấp thời gian tH được chọn phối hợp với bảo vệ các phần tử khác trong hệ thống, còn cấp thời gian tTG để loại trừ sự cố trên thanh góp, bé hơn nhiều so với tH.

Khi sự cố trên đường dây ra, bảo vệ quá dòng của các lộ này gởi tín hiệu khoá mạch cắt với thời gian tTG­ của máy cắt nguồn, đồng thời đưa tín hiệu tác động cắt máy cắt thuộc đường dây bị sự cố. Thông thường sự cố trên đường dây ra sẽ được cắt với thời gian t1, t2 tuỳ theo vị trí điểm ngắn mạch. Nếu các bảo vệ hoặc máy cắt tương ứng từ chối tác động thì sau thời gian tH bảo vệ quá dòng ở phần tử phía nguồn sẽ tác động cắt máy cắt phía nguồn.

Khi ngắn mạch trên thanh góp bảo vệ các xuất tuyến ra không khởi động nên không gởi tín hiệu khoá máy cắt phía nguồn và thanh góp sự cố được cắt ra với thời gian tTG.

I.3. Dùng rơle định hướng công suất khoá bảo vệ nhánh có nguồn nối với thanh cái:

Nguyên tắc thực hiện khoá bằng rơle định hướng công suất khi các phần tử nối với thanh góp có nguồn cung cấp từ hai phía. Rơle khoá tác động khi hướng công suất ngắn mạch ra khỏi thanh góp. Khi ngắn mạch trên một nhánh có nguồn phần tử định hướng công suất trên nhánh đó khởi động. Khi ngắn mạch trên thanh góp rơle định hướng công suất không khởi động và thanh góp được cắt ra khỏi nguồn.

II. BẢO VỆ SO LỆCH THANH GÓP

II.1. Các yêu cầu khi bảo vệ so lệch thanh góp:

Sơ đồ sơ lệch thanh góp cần thoả mãn các yếu tố sau:

  • Phân biệt vùng tác động (tính chọn lọc).
  • Kiểm tra tính làm việc tin cậy.
  • Kiểm tra mạch nhị thứ BI.
II.1.1. Phân biệt vùng tác động:

Một hệ thống thanh góp gồm có hai hay nhiều thanh góp khác nhau, khi có sự cố trên thanh góp nào hệ thống bảo vệ rơle phải cắt tất cả các máy cắt nối tới thanh góp đó. Để thực hiện yêu cầu này, mạch thứ cấp của tất cả các BI của một thanh góp nối song song và nối với dây dẫn phụ, từ đó đưa vào rơle bảo vệ thanh góp đó, khi nhánh nào được nối với thanh góp nào thì BI của nó sẽ được nối với dây dẫn phụ của thanh góp đó bằng tiếp điểm phụ của dao cách ly. Để đảm bảo, tất cả các điểm trên thanh góp nằm trong vùng bảo vệ được giới hạn bởi các BI.

II.1.2. Kiểm tra mạch thứ cấp BI:

Khi dây dẫn mạch BI bị đứt hay chạm chập sẽ gây ra dòng không cân bằng chạy vào rơle so lệch có thể rơle hiểu nhầm đưa tín hiệu đi cắt các máy cắt. Đối với bảo vệ thanh góp trong thực tế vận hành xác suất xảy ra hư hỏng mạch thứ cấp lớn nên hệ thống bảo vệ thanh góp cần có bộ phận phát hiện hư hỏng mạch thứ cấp BI.

Một trong những mạch đơn giản để phát hiện đứt mạch thứ cấp là dùng rơle phát hiện đứt mạch thứ BI (rơle 95 hình 3.7) đặt nối tiếp hay song song với mạch bảo vệ thanh góp (87B).

II.1.3. Kiểm tra tính làm việc tin cậy:

Bảo vệ thanh góp làm việc nhầm sẽ gây thiệt hại to lớn nên hoạt động của sơ đồ phải luôn được kiểm tra. Hệ thống kiểm tra phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Hệ thống kiểm tra phải thực hiện bằng rơle khác làm việc độc lập với rơle chính (rơle K hình 3.8a)

- Tác động nhanh như bảo vệ chính.

- Nguồn cung cấp của rơle kiểm tra phải khác với nguồn cung cấp cho bảo vệ chính.

- Nó cho tác động khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ và không tác động khi có ngắn mạch ngoài.

Trong sơ đồ trên có 3 vùng bảo vệ riêng biệt. Mỗi mạch nối với 1 bộ biến dòng tạo thành vùng bảo vệ I, II và V. Mạch điều khiển máy cắt gồm các tiếp điểm của rơle phân biệt vùng bảo vệ ghép nối tiếp với tiếp điểm của rơle kiểm tra.Ví dụ khi xảy ra ngắn mạch trên thanh góp I, lúc đó đồng thời tiếp điểm của rơle bảo vệ cho thanh góp I và tiếp điểm của rơle kiểm tra đóng mới đưa nguồn điều khiển cắt các máy cắt nối với thanh góp I.

II.2. Bảo vệ so lệch thanh góp dùng rơle dòng điện:

Nguyên lý so lệch cân bằng dòng hay áp thường được dùng bảo vệ thanh góp.

Bảo vệ loại cân bằng áp (hình 3.9): Các cuộn thứ cấp BI được nối sao cho khi ngắn mạch ngoài và làm việc bình thường, sức điện động của chúng ngược chiều nhau trong mạch, rơle được mắc nối tiếp trong mạch dây dẫn phụ.

- Khi ngắn mạch ngoài, cũng như khi làm việc bình thường có dòng phụ tải chạy qua, các sđđ E˙TI,E˙TI, size 12{ { dot {E}} rSub { size 8{"TI"} } ,} {}E˙TIIE˙TII size 12{ { dot {E}} rSub { size 8{"TII"} } } {} bằng nhau. Ví dụ I˙TI=I˙TIII˙TI=I˙TII size 12{ { dot {I}} rSub { size 8{"TI"} } = { dot {I}} rSub { size 8{"TII"} } } {}nI=nIInI=nII size 12{n rSub { size 8{I} } =n rSub { size 8{"II"} } } {}nên:

I ˙ R = E ˙ TI E ˙ TII Z I ˙ R = E ˙ TI E ˙ TII Z size 12{ { dot {I}} rSub { size 8{R} } = { { { dot {E}} rSub { size 8{"TI"} } - { dot {E}} rSub { size 8{"TII"} } } over {Z} } } {}

trong đó Z là tổng trở toàn mạch vòng.

- Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ các sđđ E˙TI,E˙TI, size 12{ { dot {E}} rSub { size 8{"TI"} } ,} {}E˙TIIE˙TII size 12{ { dot {E}} rSub { size 8{"TII"} } } {} cộng nhau và tạo thành dòng trong rơle làm bảo vệ tác động.

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dòng thanh góp có hai mạch như hình 3.10. Vùng bảo vệ được giới hạn giữa các BI. Dòng điện không cân bằng khi ngắn mạch ngoài trong sơ đồ này thường rất lớn do:

 Dòng từ hoá BI khác nhau.

 Tải mạch thứ cấp BI khác nhau.

 Mức độ bão hoà của BI do thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch gây ra khác nhau.

Thời gian suy giảm của thành phần không chu kì được đánh giá bằng hằng số thời gian ττ size 12{τ} {}tuỳ thuộc vào loại phần tử nối kết với thanh góp bị sự cố. Một vài trị số ττ size 12{τ} {} tiêu biểu như sau:

Máy phát cực lồi có cuộn cảm: 0,15sec.

Máy phát cực lồi không có cuộn cảm: 0,3sec.

Máy biến áp: 0,04sec.

Đường dây: 0,04sec.

Từ các số liệu trên ta nhận thấy nếu có máy phát nối với thanh góp, thành phần không chu kì của dòng ngắn mạch sẽ tồn tại lâu hơn và BI bị bão hoà nhiều hơn.

Với bảo vệ so lệch dùng rơle dòng điện nên sử dụng đặc tính thời gian phụ thuộc để phối hợp với thời gian giảm dần của thành phần không chu kì dòng ngắn mạch.

Để không bị ảnh hưởng bởi hiện tượng bão hoà lõi thép của BI khi ngắn mạch ngoài, người ta dùng BI với lõi không phải là sắt từ (BI tuyến tính, lõi không khí). Ưu điểm của BI này là:

- Không bị bão hoà.

- Đáp ứng nhanh và không bị quá độ.

- Tin cậy, dễ chỉnh định.

- Không nguy hiểm khi hở mạch thứ cấp.

Tuy nhiên khuyết điểm của loại này là công suất đầu ra thứ cấp thấp và giá thành rất đắt. Sơ đồ dùng BI tuyến tính thường là sơ đồ so lệch cân bằng áp (hình 3.11). Khi ngắn mạch ngoài tổng dòng bằng không và điện thế đưa vào rơle bằng không. Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, hiệu điện thế suất hiện qua rơle tổng trở và làm rơle tác động.

II.3. Bảo vệ so lệch thanh góp dùng rơle dòng điện có hãm:

Để khắc phục dòng không cân bằng lớn của bảo vệ so lệch thanh góp khi dùng rơle dòng điện người ta cũng có thể dùng rơle so lệch có hãm. Loại rơle này cung cấp một đại lượng hãm thích hợp để khống chế dòng không cân bằng khi ngắn mạch ngoài có dòng không cân bằng lớn.

Dòng điện so lệch Isl (dòng làm việc) :

I˙sl =I˙lv=I˙TII˙TIII˙sl =I˙lv=I˙TII˙TII size 12{ { dot {I}} rSub { size 8{"sl "} } = { dot {I}} rSub { size 8{"lv"} } = { dot {I}} rSub { size 8{"TI"} } - { dot {I}} rSub { size 8{"TII"} } } {}(3-1)

Dòng điện hãm IH:

I˙H =K(I˙TI+I˙TII)I˙H =K(I˙TI+I˙TII) size 12{ { dot {I}} rSub { size 8{"H "} } =K \( { dot {I}} rSub { size 8{"TI"} } + { dot {I}} rSub { size 8{"TII"} } \) } {} (3-2)

Với K là hệ số hãm, K < 1.

Trong chế độ làm việc bình thường, hay khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, dòng điện làm việc sẽ bé hơn nhiều so với dòng điện hãm nên rơle so lệch không làm việc. Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (ví dụ chỉ có một nguồn cung cấp đến thanh góp), lúc này:

I˙lv=I˙TI>I˙HI˙lv=I˙TI>I˙H size 12{ { dot {I}} rSub { size 8{"lv"} } = { dot {I}} rSub { size 8{"TI"} } > { dot {I}} rSub { size 8{H} } } {} (3-3)

nên rơle so lệch sẽ làm việc.

II.4. Bảo vệ so lệch thanh góp dùng rơle tổng trở cao (không hãm):

Rơle so lệch tổng trở cao được mắc song song với điện trở R có trị số khá lớn.

Trong chế độ làm việc bình thường và khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ (điểm N2), ta có:

ΔI˙=I˙TII˙TII=0ΔI˙=I˙TII˙TII=0 size 12{Δ { dot {I}}= { dot {I}} rSub { size 8{"TI"} } - { dot {I}} rSub { size 8{"TII"} } =0} {} (3-4)

Nếu bỏ qua sai số của máy biến dòng, thì dòng điện thứ cấp của BI chạy qua điện trở R có thể xem bằng không.

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (điểm N1) toàn bộ dòng ngắn mạch sẽ chạy qua điện trở R tạo nên điện áp đặt trên rơle rất lớn, rơle sẽ tác động.

Sơ đồ (hình 3.14) trình bày phương án thực hiện bảo vệ rơle tổng trở cao đối với thanh góp. Để đơn giản, ta xét trường hợp sơ đồ thanh góp chỉ có hai phần tử (G, H) và máy biến dòng có thông số giống nhau. Rơle được mắc nối tiếp vời một điện trở ổn định RR, việc mắc nối tiếp một điện trở ổn định RR sẽ làm tăng tổng trở mạch rơle nên phần lớn dòng không cân bằng (do sự bão hoà không giống nhau giữa các BI khi ngắn mạch ngoài) sẽ chạy trong mạch BI bị bão hòa có tổng trở thấp hơn, nghĩa là RR có tác dụng phân dòng qua rơle.

Nếu xem cácmáy biến dòng hoàn toàn giống nhau thì RBIG = RBIH (điện trở thứ cấp BI), dây dẫn phụ được đặc trưng bởi R1H và R1G (hình 3.14) và điện kháng mạch từ hóa xH, xG. Ở chế độ ngắn mạch ngoài, nếu các máy biến dòng không bị bão hòa thì xH và xG có trị số khá lớn nên dòng điện từ hóa có thể bỏ qua, dòng điện ra vào nút cân bằng nhau (định luật 1 Kirchoff) do đó phía thứ cấp BI không có dòng chạy qua rơle, rơle không tác động. Trường hợp tồi tệ nhất là máy biến dòng đặt trên phần tử có sự cố bão hòa hoàn toàn, giả thiết ngắn mạch ngoài ở nhánh H làm BI nhánh H bị bão hòa hoàn toàn (xH = 0) nghĩa là biến dòng H không có tín hiệu đầu ra, tình trạng này được biểu thị bằng cách nối tắt xH (hình 3.14). Máy biến dòng G cho tín hiệu đầu ra lớn hơn, không bị bão hòa.

Collection Navigation

Content actions

Download:

Collection as:

PDF | EPUB (?)

What is an EPUB file?

EPUB is an electronic book format that can be read on a variety of mobile devices.

Downloading to a reading device

For detailed instructions on how to download this content's EPUB to your specific device, click the "(?)" link.

| More downloads ...

Module as:

PDF | More downloads ...

Add:

Collection to:

My Favorites (?)

'My Favorites' is a special kind of lens which you can use to bookmark modules and collections. 'My Favorites' can only be seen by you, and collections saved in 'My Favorites' can remember the last module you were on. You need an account to use 'My Favorites'.

| A lens I own (?)

Definition of a lens

Lenses

A lens is a custom view of the content in the repository. You can think of it as a fancy kind of list that will let you see content through the eyes of organizations and people you trust.

What is in a lens?

Lens makers point to materials (modules and collections), creating a guide that includes their own comments and descriptive tags about the content.

Who can create a lens?

Any individual member, a community, or a respected organization.

What are tags? tag icon

Tags are descriptors added by lens makers to help label content, attaching a vocabulary that is meaningful in the context of the lens.

| External bookmarks

Module to:

My Favorites (?)

'My Favorites' is a special kind of lens which you can use to bookmark modules and collections. 'My Favorites' can only be seen by you, and collections saved in 'My Favorites' can remember the last module you were on. You need an account to use 'My Favorites'.

| A lens I own (?)

Definition of a lens

Lenses

A lens is a custom view of the content in the repository. You can think of it as a fancy kind of list that will let you see content through the eyes of organizations and people you trust.

What is in a lens?

Lens makers point to materials (modules and collections), creating a guide that includes their own comments and descriptive tags about the content.

Who can create a lens?

Any individual member, a community, or a respected organization.

What are tags? tag icon

Tags are descriptors added by lens makers to help label content, attaching a vocabulary that is meaningful in the context of the lens.

| External bookmarks