Main menu

Bạn đánh giá: 5 / 5

Ngôi sao có hiệu lựcNgôi sao có hiệu lựcNgôi sao có hiệu lựcNgôi sao có hiệu lựcNgôi sao có hiệu lực
 

Quá dòng(Overcurrent), So lệch (Differential) và Dưới áp (Undervoltage)

Khi chúng ta xem xét sơ đồ bảo vệ hệ thống điện, cách nhanh nhất là xem bắt đầu từ sơ đồ bảo vệ thanh cái, vì đó là sơ đồ dễ nhất. Người ta thường sử dụng các rơ le bảo vệ quá dòng (Hình 1). Rơle bảo vệ quá dòng là thiết bị điện từ trường trong đó dòng điện chạy qua cuộn dây xung quanh một lõi kim loại tạo ra từ trường. Khi dòng điện đủ lớn, từ trường hút nắp kim loại, làm đóng công tắc mạch.

Hình 1 - Bảo vệ quá dòng.

Trên sơ đồ có hai thiết bị. Một là biến dòng hướng (direction CT). Nếu dòng I1P chảy từ sơ cấp đến mốc đánh dấu trên cuộn sơ cấp, thì dòng đầu ra I1S sẽ xuất hiện trên biến dòng tại điểm đánh dấu thứ cấp.

 

Lưu ý quan trọng cần ghi nhớ.

Biến dòng làm biến đổi cường độ dòng điện qua từ trường, nhưng giữ nguyên dạng sóng và độ lệch pha.

Trên hình 1 dòng I1P và dòng I1S được biến đổi với hệ số 2000/5. Có nghĩa là nếu dòng sơ cấp là 2000 Amps thì sẽ tạo ra dòng thứ cấp sẽ là 5 Amps.

Bảo vệ Thanh cái So lệch

Bảo vệ So lệch sử dụng rơ le quá dòng như vừa đề cập. Để đơn giản ta chỉ xét một pha trong hệ thống ba pha, các pha còn lại giống hệt nhau.

Rơ le so lệch được cấp dòng bằng biến dòng CTs ngoài vùng thanh cái bảo vệ. Trên hình 2, điểm bảo vệ của các biến dòng CT, nếu  dòng I1P chạy vào thanh cái, dòng tương ứng I1S sẽ chạy trên cuộn thứ cấp biến dòng CT1. Tương tự dòng I2P chạy vào thanh cái thì dòng tương ứng I2S chạy vào thứ cấp CT2 (lưu ý hướng dòng).

Khi thanh cái ở trạng thái bình thường thì dòng ra sẽ bằng nhau và dòng tuần hoàn trong mạch thứ cấp sẽ như hình vẽ. Sẽ không xuất hiện dòng điện chạy trong rơ le quá dòng.

Dòng chạy trong rơ le quá dòng bằng so sánh (vì thế nên gọi là rơ le so lệch) giữa dòng vào. Trong trường hợp này dòng bằng nhau nên dòng so lệch bằng không.

Hình 2 - Bảo vệ so lệch

Nếu thanh cái trong hình 2 xuất hiện chạm mạch (giữ pha với pha hoặc pha với đất), dòng vào và dòng ra thanh cái sẽ khác nhau. . Vì vậy dòng so sánh quá rơ le sẽ khác không (I1S – I2S).

Nếu dòng so lệch đủ lớn gây từ trường kích hoạt rơ le quá dòng bảo vệ so lệch, gây cầu dao X Y, thêm với chặn và resclose máy cắt, khởi động quá trình bảo vệ do chạm mạch và các thao tác cần thiết khác cho vùng bảo vệ xác định.

Hình 3 thể hiện hướng dòng điện cho chạm mạch nghiêm trọng nhất, chạm mạch giữa cho thấy các hướng dẫn hiện hành đối với các lỗi nghiêm trọng nhất, chạm mạch cả hai đầu thanh cái. Trên sơ đồ ta sẽ thấy bổ sung thêm được máy cắt và biến áp. Thận trọng chọn hệ số biến dòng CT và điểm bảo vệ, mạch thứ cấp mắc song song.

Hình 4 là ví dụ máy biến áp được cấp nguồn ngoài thanh cái.

Hình 3 - So lệch hoạt động.

Hình 4 - Kết thúc Bảo vệ so lệch

Bảo vệ Dự phòng Quá dòng Thanh cái (Bus Overcurrent Backup)

Bảo vệ được kết hợp từ hai rơ le so lệch tốc độ cao vừa đề cập ở phần trước. Chúng được gọi là bảo vệ trùng hoặc bảo vệ thanh cái A và B. Xem hình 2 phía trên về cấu hình.

Đối với lưới hạ áp (điện áp dưới 13.8kV ) thường không có bảo vệ ngắn mạch đi kèm máy cắt (X và Y trong hình 2). Vì thế nên bảo vệ trùng A và B không áp dụng được.

Vùng bảo vệ với với bảo vệ trùng và không có bảo vệ máy cắt ngắn mạch chỉ hoạt động trong trường hợp máy cắt không được hư hỏng. Vì vậy một trong hai bảo vệ được đưa vào dự phòng, để đề phòng máy cắt chính không hoạt động. Sơ đồ vùng bảo vệ trùng được thể hiện trong hình 5.

Hình 5. Bảo vệ thanh cái có dự phòng.

Trong hình 5 ta thấy vùng so lệch thanh cái tiêu chuẩnvùng dự phòng thanh cái mở rộng bao gồm máy cắt Load L1 và Load L2 bên ngoài vùng.

Coi rằng ngắn mạch (phase với phase hoặc phase với đất) hoặc quá tải trên phát tuyến L1. Bảo vệ cho L1 sẽ ngắt máy cắt X. Nếu máy cắt X không ngắt trong khoảng thời gian xác định, bảo vệ dự phòng thanh cái sẽ hoạt động kích hoạt máy cắt S, ngắt tất cả nguồn cho thanh cái.

Bảo vệ dự phòng được thể hiện trong hình 6.

Hình 6 - Bảo vệ dự phòng quá dòng.

Rơ le dự phòng quá dòng sẽ theo dõi tổng dòng cấp cho thanh cái, trong khi đó rơ le so lệch chỉ thấy sự khác biệt giữa dòng cấp và dòng tải. Việc thiết lập rơ le cho bảo vệ dự phòng quá dòng rất khó và cần sự chính xác về thời điểm hoạt động.

Sau cùng, các máy cắt X Y phải khôi phục ở trạng thái không chạm mạch trước khi khôi phục lại bảo vệ dự phòng cấp nguồn cho cầu dao chính S.

Thanh cái chạm đất

Sự cố thanh cái chạm đất xảy ra phổ biến hơn là sự cố pha chạm pha hoặc ba pha chạm nhau. Nguyên nhân chủ yếu là do suy giảm chất lượng lớp cách điện hoặc độ ẩm. Do ảnh hưởng nghiêm trọng đến các thiết bị kết nối, thanh cái này cần ngay lập tức cách ly khỏi hệ thống điện.

Rơ le bảo vệ sai lệch được sử dụng để bảo vệ thanh cái với loại chạm mạch này.

Bảo vệ thấp áp thanh cái (Bus Undervoltage Protection)

Bảo vệ thấp áp thanh cái (hay còn gọi là no-volt trip) được sử dụng nhiều trong hai trường hợp:

Nhiều thiết bị tải, đặc biệt là động cơ, dễ bị ảnh hưởng bởi điện áp thấp. Khi điện áp cung cấp cho động cơ giảm, động cơ sẽ cố gắng để cung cấp cùng một lượng mô-men xoắn cho tải nhất định và sẽ cần dòng lớn hơn. Điều này sẽ dẫn đến nóng quá mức cuộn dây động cơ, dẫn đến thiệt hại vật liệu cách nhiệt giảm tuổi thọ động cơ.

Ứng dụng khác là dùng đề phòng tất cả tải khởi động lại cùng ăn dòng một lúc, đặc biệt khi đóng điện lại. Tải thường được tăng lên dần dần để máy phát ổn định tạo công suất trước khi các tải khác kết nối vào (theo giới hạn gia nhiệt tải / không giải trên động cơ).

Khi tải kết nối cùng lúc vào thanh cái khi cấp lại nguồn, điện áp trên thanh cái sẽ giảm và tải rơi vào tình trạng thấp áp. Một nguy cơ khác là điện áp đóng lại quá nhanh dẫn đến dòng cấp và dòng tải bị lệch pha, gây xung dòng và áp lực cơ khí lên động cơ.

Bảo vệ thấp áp thực hiện bằng rơ le điện từ (ví dụ được thể hiện trong hình 7). Rơ le gây từ trường cuộn dây khi điện áp vẫn cao hơn mức thiết lập, gây đóng các tiếp điểm thường mở.

 

Hình 7 - Rơe bảo vệ thấp áp.

Khi điện áp sụt giảm, cuộn dây không thể giữ lá từ và tiếp điểm sẽ bị ngắt ra. Trong loại bảo vệ này thường có đi kèm bộ trễ (định giờ), đề phòng xung động trong quá trình chuyển đổi điện áp (nếu thanh đổi điện áp diễn ra nhanh thì trạng thái rơ le không thay đổi).

Mức sụt điện áp và thời gian trễ được đặt sao cho quá trình đóng điện lại không gây quá tải cho động cơ.