Bảo vệ tần số cao và vô tuyến

Ngắn mạch ngoài: (về phía trạm B)

Rơle 1RI thực hiện khởi động máy phát tần số cao ở cả hai phía của đường dây. Máy phát gửi tín hiệu khóa đến rơle 4RG ở đầu kia của đường dây (theo kênh tần số cao), cũng như đến 4RG ở đầu này (trực tiếp qua máy thu). Đồng thời rơle 2RI khởi động đưa áp vào cuộn dây và đưa cực dương (+) nguồn thao tác đến tiếp điểm của rơle định hướng công suất 3RW. Rơle 3RW phía A khép tiếp điểm đưa nguồn đến rơle trung gian 5RG và cuộn làm việc của rơle 4RG. Rơle 5RG mở tiếp điểm làm hở mạch khởi động máy phát, máy phát tần số cao phía A ngừng làm việc. Tuy nhiên rơle 3RW phía B không khởi động do hướng công suất ngắn mạch đi vào thanh góp. Máy phát phía B vẫn tiếp tục làm việc, gửi tín hiệu khóa qua kênh tần số cao đến rơle 4RG ở phía A.

Như vậy ở phía A, rơle 4RG có dòng trong cả 2 cuộn làm việc và hãm nên nó không khởi động, bảo vệ không tác động. Ở phía B cũng tương tự, bảo vệ không tác động do 4RG chỉ có dòng trong cuộn hãm.

Ngắn mạch trong vùng bảo vệ khi có nguồn cung cấp từ hai phía:

Các rơle dòng 1RI, 2RI, rơle định hướng công suất 3RW và rơle trung gian 5RG khởi động ở cả hai phiá của đường dây được bảo vệ. Máy phát tần số cao ở cả hai phía đều không làm việc do vậy không có tín hiệu khóa gửi đến cuộn hãm của các rơle trung gian 4RG. Lúc này rơle 4RG chỉ có dòng vào cuộn làm việc, nên chúng tác động và đường dây bị hư hỏng được cắt ra cả ở hai phía.

Ngắn mạch trong vùng bảo vệ khi chỉ có nguồn cung cấp từ 1 phía: (Giả sử chỉ có nguồn cung cấp ở phía trạm A)

Khi xảy ra ngắn mạch trong vùng bảo vệ, ở phía B bộ phận khởi động không làm việc, ở phía A sau khi rơle 5RG tác động, tín hiệu khóa sẽ không còn, rơle 4RG chỉ có dòng trong cuộn làm việc và bảo vệ tác động cắt đường dây bị hư hỏng về phía A.

Khi có nguồn cung cấp từ hai phía, có thể xảy ra hiện tượng khởi động không đồng thời nếu lúc đầu sự phân bố dòng như thế nào đó khiến cho bảo vệ chỉ khởi động về một phía. Lúc ấy bảo vệ tác động cắt đường dây giống như trường hợp có một nguồn cung cấp.

Ngắn mạch khi kênh tần số cao bị hỏng:

Khi ngắn mạch trên đoạn được bảo vệ và kênh thông tin bị hỏng, thì bảo vệ không làm việc sai bởi vì chỉ yêu cầu kênh làm việc tốt khi ngắn mạch ngoài. Trong trường hợp ngắn mạch ngoài nếu hỏng kênh thông tin thì bảo vệ có thể tác động nhầm. Tuy nhiên trong thực tế xác suất đó là rất bé.

Ngắn mạch ngoài : (hình 7.12 a' - g')

Các rơle 1RI, 2RI (khi ngắn mạch ba pha đối xứng), 3RI, 4RI (khi ngắn mạch ba pha không đối xứng), 6RGT và 7RGT khởi động. Dòng ở hai đầu đường dây được bảo vệ lệch pha nhau một góc 180o. Do vậy, các máy phát sẽ làm việc không đồng thời và phát ra các tín hiệu tần số cao lệch pha nhau một nửa chu kỳ tần số công nghiệp. Tổng hợp lại ở đầu vào máy thu sẽ có tín hiệu liên tục. Không có dòng vào rơle 10RG và bảo vệ sẽ không tác động.

Để chắc chắn bảo vệ không tác động khi ngắn mạch ngoài, cần đảm bảo hai yêu cầu sau :

 Máy phát tần số cao phải khởi động trước khi bộ phận so sánh pha làm việc. Yêu cầu này được thực hiện nhờ cuộn dây rơle 10RG chỉ kín mạch sau khi tiếp điểm của rơle 7RGT đóng lại có thời gian.

 Chỉ ngừng máy phát tần số cao sau khi đã cắt ngắn mạch ngoài. Yêu cầu này được thực hiện nhờ rơle 6RGT có tiếp điểm mở chậm. Khi tiếp điểm này mở ra thì các máy phát sẽ ngừng làm việc, lúc ấy mạch cuộn dây10RG đã hở.

Ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ khi có nguồn cung cấp từ hai phía: (hình 7.12 a" - g")

Ban đầu, các rơle cũng làm việc giống như trương hợp (a) ngắn mạch ngoài. Dòng ở hai đầu đường dây trùng pha nhau (khi bỏ qua góc lệch pha của các sức điện động nguồn và các yếu tố khác). Các máy phát làm việc đồng bộ với nhau và phát tín hiệu tần số cao trùng pha nhau. Do vậy tín hiệu tổng hợp nhận được ở máy thu sẽ không liên tục và gây nên những xung dòng vuông góc ở đầu ra máy thu. Qua thiết bị san bằng 11SB dòng này được biến đổi thành dòng một chiều đưa vào cuộn dây rơle 10RG. Khi trị số dòng đủ lớn thì rơle 10RG tác động cắt đường dây qua rơle trung gian 12RG và rơle tín hiệu 13Th.

khi ngắn mạch trong và ngoài vùng bảo vệ.

Thực tế khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ dòng ở hai phía của đường dây hư hỏng thường lệch pha nhau một góc đáng kể do sức điện động của các phần hệ thống điện lệch pha nhau, do góc tổng trở của các phần hệ thống điện không bằng nhau, do sai số của BI và tính chất của bộ lọc phức hợp 9LF. Vì vậy góc lệch pha giữa các dòng ở đầu ra bộ lọc 9LF có thể tăng lên khiến cho bảo vệ không tác động được khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ. Trị số góc lệch giới hạn được xác định theo điều kiện bảo vệ không được tác động khi ngắn mạch ngoài do những khác biệt trong sai số của BI, bộ lọc 9LF, tốc độ truyền sóng hữu hạn và góc lệch pha của dòng ở 2 đầu đường dây do dung dẫn.

Khả năng tác động của bảo vệ ứng với những góc lệch pha  khác nhau của các dòng điện ở đầu ra các bộ lọc 9LF được đặc trưng bởi đặc tính pha (hình 7.13), đó là quan hệ giữa dòng iR10 trong cuộn dây rơle 10RG với góc lệch pha . Vùng tác động và không tác động của bảo vệ được xác định bởi giao điểm của đường cong iR10 = f() với đường thẳng dòng khởi động iKĐR10 của rơle 10RG. Vùng không tác động của bảo vệ tính theo góc  chiếm khoảng 40 - 50o.

Ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ khi nguồn cung cấp từ 1 phía:

Khi bộ phận khởi động ở phía nhận điện không làm việc (ví dụ, dùng bộ phận khởi động theo dòng) thì máy phát tần số cao ở phía này không khởi động được. Do vậy ở phía nguồn, máy thu chỉ nhận được tín hiệu từ máy phát tại chỗ. Dòng trong máy thu có dạng giống như khi có nguồn cung cấp 2 phía (hình 7.12e" ), rơle 10RG phía nguồn tác động cắt đường dây qua 12RG.

Bảo vệ cũng có thể cắt đúng đường dây bị hư hỏng có nguồn cung cấp 2 phía khi sự phân bố dòng lúc đầu không thuận lợi.

Ngắn mạch khi có hư hỏng kênh tần số cao :

Bảo vệ chỉ tác động không đúng khi ngắn mạch ngoài đồng thời kênh tần số cao của bảo vệ bị hư hỏng.

Dòng khởi động của rơle dòng 1RI :

IKĐ1RI = kat1ktv.nIIlv max size 12{ { {k rSub { size 8{ ital "at"1} } } over {k rSub { size 8{ ital "tv"} } "." n rSub { size 8{I} } } } I rSub { size 8{ ital "lv"" max"} } } {}

Khi tính chọn IKĐ1RI không cần kể đến hệ số mở máy kmm, vì sau khi cắt ngắn mạch ngoài các động cơ tự mở máy có thể làm trì hoãn sự trở về của bộ phận khởi động nhưng không làm cho bảo vệ dọc tác động nhầm.

Dòng khởi động của rơle dòng 2RI :

Để ngăn ngừa khả năng tác động nhầm của bảo vệ khi ngắn mạch ngoài, dòng khởi động của rơle 2RI được chọn lớn hơn so với rơle 1RI :

IKĐ2RI = kat2. IKĐ1RI

trong đó : kat2  1,4  1,5

Dòng khởi động của bộ lọc - rơle dòng thứ tự nghịch LI2-3RI:

Được chỉnh định khỏi dòng không cân bằng sơ cấp của bộ lọc (I'KCB) trong chế độ vận hành bình thường với phụ tải cực đại và (I"KCB) khi ngắn mạch ngoài ba pha với I(3)N.ng.max = nI.IKĐ1RI (vì khi có dòng I(3)Nng lớn hơn thì sẽ có tín hiệu khóa do tác động của các rơle 1RI ở hai đầu đường dây):

IKĐLI2 - 3RI  k'at3ktv size 12{ { {k rSup { size 8{'} rSub { size 8{ ital "at"3} } } } over {k rSub { size 8{ ital "tv"} } } } } {}. I'KCB

và : IKĐLI2 - 3RI  k"at3. I"KCB

Để đảm bảo so sánh đúng góc pha dòng điện ở hai đầu đường dây, dạng đường bao tín hiệu tần số cao phải vuông góc. Muốn vậy điện áp ở đầu ra của bộ phận điều khiển không được nhỏ hơn trị số Uđk.min. Khi điện áp nhỏ hơn Uđk.min đường bao đó sẽ có dạng hình thang và bảo vệ sẽ không mất tính chọn lọc khi ngắn mạch ngoài, vì vậy vẫn đảm bảo xung khóa liên tục. Tuy nhiên khi hư hỏng trong vùng bảo vệ với điện áp như vậy bảo vệ có thể không tác động. Do đó, dòng khởi động của các rơle 1RI và 3RI nên phối hợp với điện áp này như thế nào đó để bảo vệ chỉ tác động khi tín hiệu tần số cao có dạng như yêu cầu. Đối với rơle 3RI dòng khởi động tính theo điều kiện này có thể là quyết định.

Đối với bộ lọc nối vào dòng I1 + kI2, điều kiện tính toán để phối hợp là ngắn mạch 2 pha chạm đất có điện áp k1.I1tt + kI2tt = Uđk.min ; áp này có thể nhỏ hơn n lần so với áp k1.k.I2tt. Trong trường hợp này cần thực hiện điều kiện :

IKĐLI2 - 3RI­ > I2tt

Điện áp Uđk.min với giả thiết là I1 = 0 sẽ tương ứng với dòng thứ tự nghịch sơ cấp của bộ lọc là : I2đk.min. Do vậy cần chọn :

IKĐLI2- 3RI­ > n. I2đk.min

Dòng khởi động của bộ lọc - rơle LI2-4RI :

Phân tích giống như đối với rơle 2RI, dòng khởi động của bộ lọc - rơle LI2-4RI được chọn lớn hơn IKĐLI2- 3RI­ và lấy bằng :

IKĐLI2- 4RI­ = kat4. IKĐLI2- 3RI­

Trong đó : kat4  2.

Hệ số k của bộ lọc trong bộ phận điều khiển :

Hệ số k xác định theo điều kiện:

kI2  kat I1

Trường hợp tính toán là ngắn mạch 2 pha chạm đất ở một đầu đường dây, khi ấy tỉ số I1 / I2 là lớn nhất. Do vậy :

k³k at . I 1 ( 1,1 ) I 2 ( 1,1 ) size 12{k³k rSub { size 8{ ital "at"} } "." { {I rSub { size 8{1} } rSup { size 8{ ( 1,1 ) } } } over {I rSub { size 8{2} } rSup { size 8{ ( 1,1 ) } } } } } {}

Thường k  6  8 ; kat  1,8  2

Để đảm bảo cho bảo vệ làm việc đúng (không tác động) khi ngắn mạch ngoài, cần chọn hệ số k như nhau ở các nửa bộ hai phía đường dây.

Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ :

Độ nhạy của bảo vệ được xác định chủ yếu theo độ nhạy của các rơle khởi động 2RI và 4RI dùng để điều khiển mạch cắt của máy cắt.

Trong trường hợp nối rơle 4RI vào bộ lọc dòng thứ tự nghịch thì hệ số độ nhạy được tính toán với ngắn mạch một pha hoặc hai pha chạm đất ở một đầu đường dây tùy thuộc dạng hư hỏng nào có dòng nhỏ hơn.

Hệ số độ nhạy khi ngắn mạch 3 pha cũng được tính toán với hư hỏng ở một đầu của đường dây được bảo vệ.

Yêu cầu : Kn  1,5  2