Bảo vệ quá dòng chạm đất ký hiệu là gì năm 2024

CÔNG TY TNHH TM KT SUNPOWER TRUNG TÂM UPS CHÍNH HÃNG

MST : 0313996572 Trụ sở : 96/28 Phạm Đăng Giảng, P BHH, Q.Bình Tân, TP HCM VPGD : 39 đường DC3, P.Sơn Kỳ, Q.Tân Phú, TP.HCM SĐT / Fax : (028) 6252.3068 Hotline : 0984.813.535 Email : [email protected]

Copyright © 2016 sunpower-ups.vn. All Rights Reserved

Nguồn phát phân tán là một xu hướng công nghệ đang tiến triển khắp nơi trên thế giới, đồng thời cũng tạo ra các thách thức mới cho nghành công nghiệp năng lượng. Thực tế đòi hỏi truyền dẫn công suất hai chiều và khả năng thay đổi trình tự của chuỗi năng lượng Phát điện- Truyền Tải-Phân phối- Bán lẻ sẽ dẫn đến kết quả lưới phân phối cần phải trang bị hệ thống bảo vệ cho cả hai tình huống dòng công suất chạy theo hướng thuận và hướng nghịch.

Bảo vệ có hướng là một khái niệm không mới nhưng nó khá phức tạp so với các phần tử bảo vệ truyền thống vốn chỉ dựa trên độ lớn của tín hiệu. Loạt bài phân tích kỹ thuật này sẽ trình bày các khái niệm vật lý cơ sở giúp cho các kỹ sư và kỹ thuật viên hiểu rõ lý thuyết đứng sau thuật toán bảo vệ có hướng và ứng dụng thích hợp nhất của nó.

Bảo vệ quá dòng có hướng

Phần tử đầu tiên chúng ta xem xét là Bảo vệ quá dòng có hướng. Nói một cách khái quát, phần tử này tương đối đơn giản về mặt tính toán, dự đoán kết quả và thử nghiệm, nhưng lại rất hữu hiệu trong việc giúp hiểu được các nguyên lý hoạt động của một phần tử bảo vệ có hướng trong thực tế.

Bảo vệ Quá dòng (pha) thông thường ngụ ý bảo vệ các sự cố không liên quan đến dòng chạm đất (dòng rò). Loại sự cố này bao gồm các hiện tượng hai dây dẫn chạm nhau (sự cố pha-pha), ví dụ một nhánh cây rơi nằm trên đường dây hay bất cứ kiểu ngắn mạch nào gây kết nối giữa các pha. Đây không phải là phần tử tốt nhất để phát hiện sự cố chạm đất.

Về mặt nguyên lý, Bảo vệ quá dòng có hướng tính toán chênh lệch góc pha giữa dòng điện và điện áp.

Đặt vấn đề một cách đơn giản, nếu véc tơ điện áp và dòng điện cùng chỉ về một hướng, dòng điện đó có thể được xem có hướng thuận; nếu hai véc tơ chỉ ngược hướng nhau, dòng sự cố có thể được cho là có hướng nghịch.

Qui trình tính toán trong nghành rơ le bảo vệ thường chuyển đổi các giá trị dòng và điện áp đo được thành các thành phần đối xứng (thứ tự thuận, nghịch và không). Hướng của sự cố quá dòng được tính toán dựa trên sự chênh lệch góc pha giữa điện áp và dòng điện thứ tự thuận.

Để hiểu rõ hơn, chúng ta xét tình huống sự cố sau:

Hình 1 – Một mạng hai nguồn đơn giản

Mạng trên có hai nguồn, và tùy thuộc vào cách chúng ta lựa chọn cài đặt, sự cố có thể nằm về phía thuận hay phía nghịch tương ứng với vị trí của recloser lắp ở chính giữa đường dây.(Lưu ý: Recloser là một máy cắt tự đóng lại được tích hợp các cảm biến dòng điện, điện áp và rơ le công nghệ vi xử lý).

Trước hết, chúng ta giả định trường hợp đơn giản nhất: khi đường dây được xem là một phần tử thuần trở. Véc tơ điện áp và dòng điện thứ tự thuận có đặc tính như hình 2 và 3 dưới đây.

Hình 2 và 3: Sự cố thuần trở nằm ở phía thuận (trái) và phía nghịch (phải)

Từ giản đồ véc tơ trên, chúng ta xem sự cố A là nằm về hướng thuận. Góc lệch pha giữa điện áp thứ tự thuận (V1) và dòng thứ tự thuận (I1) sẽ gần bằng không độ. Trong trường hợp sự cố hướng nghịch, góc lệnh này sẽ vào khoảng 180 độ.

Nói chung, góc pha của dòng điện có thể quay nhiều nhất đến 90 độ về phía này hoặc phía kia của véc tơ điện áp.

Nghĩa là khi góc pha dòng sự cố nằm trong khoảng từ -90 độ, sang 0 đến +90 độ so với góc đặc tính cài đặt, sự cố được xem là nằm về hướng thuận, và hướng nghịch cho các giá trị góc pha còn lại.

Hình 4: Vùng tác động cho Góc Đặc tính bằng 0 độ

Nhưng tại sao chúng ta phải có một dải các giá trị góc pha cho hướng thuận lớn như vậy?

Thực tế mạng phân phối điện không phải là một phần tử thuần trở và góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp phụ thuộc vào cả phần tử điện trở lẫn kháng trở của hệ thống- chính là các giá trị R và X.

Về mặt khái niệm, khi nhìn vào giản đồ véc tơ, các véc tơ thuần trở nằm dọc theo theo trục x, và các véc tơ thuần kháng nằm dọc theo trục y. Dòng điện có tính kháng (có thể dung kháng hay cảm kháng) càng nhiều thì véc tơ của nó sẽ quay lệch khỏi trục thuần trở (trục x) càng xa.

Các kỹ sư phải chọn một dải giá trị góc pha cho vùng tác động bảo vệ để tính đến tất cả các trường hợp sự cố thuộc hướng thuận và không cho tác động bảo vệ cho các sự cố thuộc hướng nghịch (hay ngược lại). Ngoài loại dây dẫn và cách lắp đặt chúng trên hệ thống, giá trị X và R còn tùy thuộc vào khoảng cách từ điểm sự cố đến vị trí máy cắt, điều này dẫn đến các sự cố có thể có góc lệch pha rất khác nhau.

Đặc tínhDây dẫn 95mm2 AlDây dẫn 240mm2 AlĐiện trở0.31 Ω/km0.12 Ω/kmKháng trở0.15 Ω/km0.3 Ω/kmTỉ lệ X/R0.482.5

Bảng trên đây trình bày một vài ví dụ để so sánh giữa hai loại dây nhôm. Một loại có tiết diện 95mm2 và loại kia là 240mm2. Điều thú vị ở đây là tỉ lệ X/R. Tỉ lệ X/R cho thấy với cùng một chiều dài đường dây, bạn có thể dự đoán phần nào góc lệch pha của véc tơ dòng điện.

Khi tỉ lệ này nhỏ hơn 1, đường dây càng dài, thành phần điện trở của nó càng lớn. Nghĩa là, sự cố càng xa máy cắt, góc lệch pha giữa dòng và áp càng tiến về không.

Khi tỷ lệ này lớn hơn 1, đường dây càng dài, tính kháng của nó càng nhiều. Nghĩa là khi sự cố càng xa máy cắt, góc lệch pha giữa véc tơ dòng điện và điện áp càng lớn.

Hay nói cách khác, độ lệch giữa hai véc tơ sẽ có dạng phân kỳ hay hội tụ tùy thuộc vào loại cáp được sử dụng. Hình 5 trình bày góc pha của véc tơ dòng điện theo tỉ số giữa X và R.

Hình 5: Sự khác nhau của véc tơ dòng điện theo X/R

Lý do các bảo vệ quá dòng có hướng sử dụng thông số “Góc đặc tính” hay “Góc quay” (một thuật ngữ cổ điển dùng cho rơ le thế hệ cũ) là để tính đến điện kháng của hệ thống điện. Có thể cho rằng nếu góc pha của một sự cố hướng thuận thay đổi theo kháng trở của lưới thì, thì nó cũng có thể xảy ra tương tự cho phía ngược lại. Lấy ví dụ, một bảo vệ quá dòng có hướng với góc đặc tính 60 độ sẽ ám chỉ rằng hệ thống đó có khá nhiều tính kháng, và kết quả là góc sự cố có thể nằm trong khoảng từ 150 độ, giảm đến 60 độ về tiếp tục giảm xuống đến -30 độ. Trường hợp sự cố hướng nghịch cũng tương tự theo phía ngược lại.

“Mạng phân phối với tỉ lệ nguồn phát năng lượng tái tạo cao thường truyền công suất ngược vào ban ngày (công suất chạy về trạm) và theo hướng thuận vào ban đêm (công suất chạy ra khỏi trạm)”,- Giám đốc điều hành tập đoàn NOJA Power Neil O’Sullivan cho biết. “Hiện tượng này ngày càng trở nên phổ biến và đòi hỏi Bảo vệ quá dòng có hướng phải được trang bị trên tất cả các xuất tuyến dạng này nhằm đảm bảo phát hiện sự cố và phối hợp bảo vệ chọn lọc.”

Nói tóm lại, chúng ta đã tìm hiểu một số điểm mấu chốt sau:

• Bảo vệ quá dòng có hướng được thực hiện bằng nhiều phương pháp nhưng cách phổ biến nhất là sử dụng góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp thứ tự thuận.
• Nếu một mạng có tính thuần trở, hoàn toàn có thể cho rằng sự cố hướng thuận có góc lệch bằng không độ và sự cố hướng nghịch có góc lệch 180 độ.
• Lý do lớn nhất cho sự dịch chuyển góc lệch giữa dòng điện và điện áp là tỉ lệ X/R của điểm sự cố.
• Trên thực tế hệ thống thường có kháng trở và lý do để cài đặt một góc đặc tính cho rơ le là để tính đến tất cả các tình huống quá dòng, vì tỉ lệ X/R thay đổi dọc theo chiều dài đường dây được bảo vệ.
• Mạng càng có tính điện trở, góc đặc tính càng dịch chuyển về không. Tính kháng trở của mạng càng cao thì góc đặc tính càng tiến về 90 độ.

Recloser OSM của NOJA Power đã được triển khai cho vô số các ứng dụng bảo vệ có hướng trên khắp thế giới. Nếu bạn cần hỗ trợ trong việc cài đặt thiết bị hay cần tìm hiểu thêm, vui lòng liên hệ với chúng tôi tại trang web www.nojapower.com.vn

Bài viết trên đây được viết trên thiện chí và NOJA Power không chịu trách nhiệm cho bất cứ thiệt hại nào phát sinh tự việc thiếu chính xác hay không hoàn thiện của bài viết. NOJA Power cam kết chia sẻ kiến thức và chuyên môn trong ngành công nghiệp năng lượng và sẽ đón nhận bất kỳ phản hồi hay yêu cầu đính chính nào liên quan đến nội dung bài viết. Các ý kiến phản hồi xin gởi về [email protected]