NGUYÊN NHÂN GÂY SỰ CỐ TRÊN THANH GÓP

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:

với là thời gian cắt nhanh đường dây.

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

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

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.

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.

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.

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

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

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 tuỳ thuộc vào loại phần tử nối kết với thanh góp bị sự cố. Một vài trị số 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.

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) :

(3-1)

Dòng điện hãm IH:

(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:

(3-3)

Nên rơle so lệch sẽ làm việc

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:

(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 các máy 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 xmH, xmG. Ở chế độ ngắn mạch ngoài, nếu các máy biến dòng không bị bão hòa thì xmH và xmG 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 (xmH = 0) nghĩa là biến dòng H không có tín hiệu đầu ra, tình trạng này được biểu thị bằng cách nối tắt xmH (hình 3.14). Máy biến dòng G cho tín hiệu đầu ra lớn hơn, không bị bão hòa.

Dòng điện ngắn mạch phía thứ cấp ( INMT) phân bố qua các tổng trở nhánh gồm RlH, RBIH và nhánh rơle:

Dòng điện qua rơle:

(3-5)

Nếu RR có giá trị nhỏ, IR sẽ gần bằng INMT, điều này là không cho phép. Mặt khác, nếu RR lớn khi đó I¬R giảm. Phương trình (3-5) có thể viết gần đúng với sai số cho phép như sau:

(3-6)

(3-7)

Muốn tăng độ nhạy của bảo vệ cần chọn BI có điện trở cuộn thứ RBI bé và giảm đến mức thấp nhất điện trở của dây dẫn nối từ BI đến rơle.

Khi ngắn mạch trên thanh góp tất cả các dòng điện phía sơ cấp đều chạy vào thanh góp, ở phía thứ cấp tất cả các dòng điện đều chạy vào rơle, có thể gây quá điện áp trên cực của rơle. Để chống quá áp cho rơle có thể mắc song song 1 điện trở phi tuyến với rơle.

Những yêu cầu cơ bản khi sử dụng sơ đồ này là:

- Tỉ số BI của tất cả các nhánh giống nhau.

- Điện thế thứ cấp BI đủ lớn.

- Điện trở cuộn dây thứ cấp BI nhỏ.

- Tải dây dẫn phụ nhỏ.