bai thi nghiem voi role dien co

Bộ môn Hệ thống điện Phòng thí nghiệm Điều khiển và bảo vệ hệ thống điện C1-121

1

BÀI THÍ NGHIỆM SỐ 1

XÁC ĐỊNH SỰ PHÂN BỐ DÒNG ĐIỆN KHI NGẮN MẠCH

SAU MÁY BIẾN ÁP

I. Mục tiêu

Sau khi thực hiện bài thí nghiệm này, sinh viên có khả năng:

1. Xác định hướng và độ lớn của vectơ dòng điện ngắn mạch pha phía sơ cấp

của máy biến áp hai cuộn dây khi xảy ra ngắn mạch ở phía còn lại.

2. So sánh độ nhạy của các kiểu sơ đồ bảo vệ đối với các dạng ngắn mạch.

II. Cách xác định vectơ dòng điện ngắn mạch

1. Xác định độ lớn của dòng điện ngắn mạch

Việc xác định độ lớn của dòng điện ngắn mạch có thể được

thực hiện thông qua các máy biến dòng điện (BI) và các

đồng hồ đo dòng điện.

IN – Dòng điện ngắn mạch cần đo.

IT – Dòng điện phía thứ cấp của BI.

Hình 1.1. Các xác định độ lớn của dòng điện ngắn mạch

2. Xác định hướng của dòng điện ngắn mạch

2.1. Biểu diễn vectơ trong hệ tọa độ

o x

y

y0

x0

Vector dựng lạia

1200

I2

I1

A

BC

I1=Icosφ1

I

φ1

A

Hình a Hình b

I

O

O

Hình 1.2 Xác định vectơ khi biết

hình chiếu lên hai trục

Hình 1.3 Xác định vectơ trên các trục

A, B, C

Trong hệ tọa độ Đề các xOy như hình 1.2, vectơ a

được xác định bởi hai hình chiếu trên

hai trục Ox, Oy là x0, y0. Nếu biết được x0, y0 ta hoàn toàn dựng lại được vectơ a

.

Tương tự như vậy, trong hệ trục tọa độ OABC (có các trục lệch nhau 1200 trên cùng một

mặt phẳng), vectơ I

cũng được xác định bởi các hình chiếu giả sử là a, b, c. Ta có thể

chứng minh được:

0cba

Do đó ta chỉ cần biết hai hình chiếu thì có thể suy ra hình chiếu còn lại. Vậy vectơ I

có thể

được xác định thông qua một cặp hình chiếu. Giả sử cặp hình chiếu đó là I1 và I2 như hình

1.3 thì: I1 = Icosφ1, φ1 là góc lệc giữa hai vectơ I

và OA .

I2 = Icosφ2, φ2 là góc lệc giữa hai vectơ I

và OB .

*

*

IT A

IN


2

2.2. Xác định hướng của dòng điện bằng Oát mét

Nếu ta chọn hệ tọa độ điện áp Uab, Ubc, Uca như hệ trục OABC ở hình 1.3 với ba vectơ

cabcab U,U,U có độ lớn cùng là U và lệch nhau 1200 trong không gian thì mối quan hệ

giữa các hình chiếu I1, I2 có thể được biểu diễn thông qua mối quan hệ giữa các giá trị công

suất là:

22

11

cosUIP

cosUIP

Giả thiết ta có Oát mét loại một pha. Sử dụng Oát mét này có thể nhanh chóng xác định

được các giá trị công suất trên. Nếu cuộn dòng của Oát mét nối vào mạch có dòng điện cần

xác định, còn cuộn áp được cấp các vectơ điện áp Uab, Ubc, Uca đối xứng nhau (bằng nhau

về độ lớn và lệch nhau 1200) thì số đo của Oát mét tương ứng là P1, P2, P3 và:

0PPP 321

Uab

UbcUca

Icosφ1

33ca3

22bc2

11ab1

cosUIcosIUP

cosUIcosIUP

cosUIcosIUP

I

abU

1

5,4P1

5,1P23P3

Hướng

của

vector I

Hình 1.4. Dựng lại vector dòng điện từ các giá trị công suất

Về phương diện lý thuyết, phương pháp trên có thể xác định cả độ lớn của vectơ I, nhưng

trong bài thí nghiệm này ta sẽ sử dụng Ampe mét để xác định độ lớn của I.

III. Mô hình thí nghiệm

1. Máy biến áp và các thiết bị đo

Ta sẽ sử dụng các đồng hồ đo dòng điện và các đông hồ đo công suất như hình 1.9

A

0

4

8

12

1620

Nút đầu vàoNút đầu

ra

kW

0

1

2

3

45

*IA IA IC IC A B C

Đầu vào và ra dòng Đầu vào và ra áp

Ampe mét Oát mét

Hình 1.5. Các thiết bị chính trên mặt đứng của bàn thí nghiệm


3

A

0

4

8

12

1620

A

0

4

8

12

1620

A

0

4

8

12

1620

A

0

2

4

6

810

A

0

2

4

6

810

A

0

2

4

6

810

kW

0

1

2

3

45

*IA IA IC IC A B C

3 A

mp

e m

ét

đo

dò

ng

lớ

n3

Am

pe

mé

t đ

o d

òn

g n

hỏ

Rơle

Rơle thời gian

Aptomát

Nút đóng điện

Khoá ngắn mạch

OÁT MÉT

A B C O

Nguồn áp đưa vào OÁT MÉT

K

Nút tạo ngắn mạch với đất

Chốt ngắn mạch

( 3 tiếp điểm nối liền khi khoá ngắn mạch đóng)

Nút tạo các dạng ngắn mạch Các đầu ra của BI

Khoá tạo nối đất trung tính

cuộn dây máy biến áp

Hình 1.6. Sơ đồ mặt bàn thí nghiệm

Tổ nối dây của máy biến áp điện lực là Y/ -11.

Khóa ngắn mạch xoay theo chiều ngược của chiều kim đồng hồ. Khóa ngắn mạch nằm

ngang là ở trạng thái cắt. Khóa ngắn mạch thẳng đứng là ở trạng thái đóng.

2. Các sơ đồ nối BI

Để đưa các dòng điện ngắn mạch vào các cơ cấu đo lường, ta phải sử dụng các BI. Sơ đồ

nối các BI trên các pha với nhau sẽ ảnh hưởng đến vectơ dòng điện ngắn mạch và vì vậy

cũng sẽ ảnh hưởng đến độ nhạy của các bảo vệ. Có ba sơ đồ nối BI cơ bản là sơ đồ sao

hoàn toàn, sơ đồ sao thiếu và sơ đồ hiệu dòng pha (sơ đồ số 8).

Với các rơ le số hiện nay, sơ đồ nối của các BI được quy định thống nhất là sơ đồ sao hoàn

toàn. Tuy vậy để hiểu rõ sự ảnh hưởng của các sơ đồ nối BI đến tác động của các bảo vệ,

bài thí nghiệm này vẫn tiến hành với đủ ba loại sơ đồ nối trên.


4

2.1. Sơ đồ sao hoàn toàn

Sơ đồ nối các máy biến dòng điện và rơle theo hình sao hoàn toàn (Hình 1.7) cần ba máy

biến dòng điện và ba rơle, cho phép phản ứng với mọi loại ngắn mạch.

Ở chế độ đối xứng dòng điện trong dây chung 0IIII cbaTT , còn trong chế độ

không đối xứng thì dòng trong dây chung ITT = 3I0, với I0 là thành phần thứ tự không của

các dòng điện trong các pha.

Nếu ta gọi ksđ là một hệ số biễu diễn quan hệ giữa độ lớn dòng điện đi vào rơ le và dòng

điện thứ cấp của BI thì:T

Rsđ

I

Ik .

*

*

*

*

*

*

RI RI RI

ITT

IcIbIa

IA IB IC IA

*

*

RI

IT

IR

IT IR

Hình 1.7. Cách nối dây và biểu diễn các véc tơ dòng điện trong sơ đồ sao hoàn toàn.

trong đó:

IR: dòng điện chạy qua Rơle

IT: dòng điện chạy trong cuộn thứ cấp của máy biến dòng.

Trong sơ đồ sao hoàn toàn, dòng điện chạy qua các rơle cũng bằng dòng điện các pha

tương ứng nên ksđ = 1.

2.2. Sơ đồ sao khuyết

Sơ đồ sao khuyết dùng hai máy biến dòng điện và hai rơle, sơ đồ này phản ứng với mọi

loại ngắn mạch trừ ngắn mạch chạm đất ở pha không mắc BI. Sơ đồ này cho phép tiết kiệm

một BI so với sơ đồ sao hoàn toàn.

Trong sơ đồ này ksđ = 1 và caTT III (giả sử pha B không mắc BI).

*

* *

*

*

RI RI

Ing

IcIa

IB IC IA

*

*

RI

IT

IR

IT IR

Hình 1.8. Nối dây và biểu diễn các véc tơ dòng điện trong sơ đồ sao khuyết

2.3 Sơ đồ hiệu hai dòng pha

Trong sơ đồ này dòng điện chạy qua các rơle có dạng: acR III .


5

Ở chế độ đối xứng: 3I

I3

I

IkI3I3I

a

a

T

RsđcaR

Khi có ngắn mạch pha B thì sơ đồ không phản ứng.

Khi ngắn mạch 2 pha A, C thì IR = 2Ia = 2Ic nên ksđ = 2.

Khi ngắn mạch 2 pha A, B hay B, C thì ksđ = 1.

*

*

*

*

RI

IR

IcIa

IA IB IC

Chế độ đối xứng Ngắn mạch pha B với đất Ngắn mạch hai pha A, CNgắn mạch hai pha A,

B

a

c

R

II

I

aI

cI bI

a

c

R

II

I

aI

bI

cI cI

aI

ac

RI

II

a

acR

I

III

aI

cI

bI

Hình 1.9. Sơ đồ nối hiệu hai dòng pha và đồ thị véc tơ dòng điện tại vị trí đặt các BI khi

xảy ra ngắn mạch.

Khi có ngắn mạch hai pha ksđ = 2.

Ngoài các sơ đồ nêu trên, đối với máy biến áp giảm áp trung tính nối đất trực tiếp ta còn có

thể sử dụng sơ đồ biểu diễn trên hình 1.10.

Sơ đồ này cũng sử dụng ba rơle và ba máy biến dòng điện nhưng khác với sơ đồ sao hoàn

toàn ở chỗ phía thứ cấp các máy biến dòng điện sẽ được đấu tam giác. Mục đích của việc

làm này là loại bỏ thành phần thứ tự không chạy qua rơle khi xảy ra ngắn mạch chạm đất

trong mạng.

*

*

*

*

*

*

RI RI RIIA IB IC

Mạng điện với máy biến áp hạ áp

I0BA

I0Σ

I0Nguồn

Hình 1.10. Sơ đồ các BI đấu tam giác còn rơ le đấu sao

Xét ví dụ: Sơ đồ mạng điện với máy biến áp hạ áp.


6

Khi xảy ra ngắn mạch chạm đất bên nhánh 2 sẽ xuất hiện dòng điện thứ tự không chạy qua

biến dòng phía đấu Y0 của máy biến áp. Nếu phía thứ cấp biến dòng đấu sao thì thành phần

thứ tự không sẽ đi vào rơle và có thể làm cho rơle quá dòng bảo vệ máy biến áp tác động

sai.Việc sử dụng sơ đồ biến dòng như Hình 1.10 có thể khắc phục được việc rơle tác động

sai như trên.

Trên đây là bốn dạng sơ đồ đấu nối máy biến dòng thường gặp khi sử dụng rơle cơ điện.

Trong bài thí nghiệm này chúng ta sẽ khảo sát xem khi xảy ra sự cố tại một phía máy biến

áp thì rơle đặt tại phía còn lại sẽ nhận được dòng điện ngắn mạch như thế nào nếu sơ đồ

đấu nối giữa BI và rơle lần lượt là các dạng sơ đồ 1.7 ; 1.8 , 1.9.

IV. Nội dung thí nghiệm

1. Thí nghiệm với sơ đồ sao hoàn toàn

1.1. Đo dòng điện làm việc lớn nhất

1. Aptomat ở vị trí mở.

2. Khóa ngắn mạch ở vị trí cắt.

3. Nối các BI phía thứ cấp theo sơ đồ sao hoàn toàn như hình 1.7. Trong đó các RI

được thay bởi các Ampe mét đo dòng nhỏ ở hình 1.6.

4. Đóng Aptomat.

5. Đọc các số đo trên Ampe mét.

6. Cắt aptomat.

Dòng điện làm việc max của từng pha:

Ia = ...………. ; Ib = …………. ; Ic = ………….

1.2. Xác định độ lớn và hướng của dòng điện ngắn mạch

* Xác định độ lớn và hướng của dòng điện pha a trong tính trạng ngắn mạch ba pha sau

máy biến áp.

1. Nối các BI phía thứ cấp theo sơ đồ sao hoàn toàn như hình 1.7. Trong đó các RI

được thay bởi các Ampe mét đo dòng lớn ở hình 1.6.

2. Tạo dạng ngắn mạch ba pha phía sau máy biến áp.

3. Nối nối tiếp đầu vào dòng điện của đồng hồ công suất với đồng hồ Ampe ở pha a.

4. Đưa điện áp Uab vào đồng hồ đo công suất.

5. Đóng aptomat.

6. Đóng khóa ngắn mạch.

7. Đọc số chỉ của các đồng hồ Ampe và đồng hồ công suất.

8. Cắt khóa ngắn mạch.

9. Cắt aptomat.

Chú ý không được để ngắn mạch tồn tại quá lâu gây hư hỏng các thiết bị.

Số chỉ của các đồng hồ Ampe được ghi vào cột dòng điện ngắn mạch tương ứng ở bảng

1.1. Số chỉ của đồng hồ công suất ghi vào ô giá trị công suất tương ứng với điện áp cấp vào

đồng hồ là Uab, dòng điện cấp vào là Ia.

Nếu kim của đồng hồ công suất có chiều hướng chỉ âm, ta thực hiện tiếp các bước 8, 9. Sau

đó đảo cực tính điện áp ở bước 4 rồi thực hiện như trình tự đã nêu. Giá trị công suất được

ghi vào bảng lúc này là giá trị âm.

Tiếp tục đưa Ubc vào đầu vào điện áp của đồng hồ đo công suất với các bước thực hiện như

đã làm với Uab.

Ta không cần thiết phải thực hiện với Uca vì: P1 + P2 + P3 = 0.

Các trường hợp còn lại được tiến hành tương tự. Kết quả ghi vào bảng 1.1.


7

Dạng ngắn mạch

Pha ngắn mạch

Dòng ngắn mạch IW

UW

P1, 2, 3 Vẽ đồ thị véc

tơ Ia Ib Ic Ia Ib Ic

N(3)

ABC

Uab

Ubc

Uca

N(2)

AB

Uab

Ubc

Uca

BC

Uab

Ubc

Uca

CA

Uab

Ubc

Uca

N(1)

A-Đ

Uab

Ubc

Uca

B-Đ

Uab

Ubc

Uca

C-Đ

Uab

Ubc

Uca

Bảng 1.1 Số liệu kết quả thí nghiệm sơ đồ sao hoàn toàn

2. Thí nghiệm với sơ đồ sao khuyết

Sơ đồ nối BI như hình 1.8. Chú ý rằng BI ở pha B không được sử dụng nên ta phải nối tắt

đầu ra. Cách thực hiện tương tự như đã làm với sơ đồ sao hoàn toàn. Kết quả được ghi vào

bảng 1.2.


8

Dòng điện làm việc max: Ia = ...………. ; Ic = ………….

Dạng

ngắn mạch Pha ngắn mạch


UW

P1, 2, 3 Vẽ đồ thị

véc tơ Ia Ic Ia Ic

N(3)

ABC

Uab

Ubc

Uca

N(2)

AB

Uab

Ubc

Uca

BC

Uab

Ubc

Uca

CA

Uab

Ubc

Uca

N(1)

A-Đ

Uab

Ubc

Uca

B-Đ

Uab

Ubc

Uca

C-Đ

Uab

Ubc

Uca

Bảng 1-2 Số liệu kết quả thí nghiệm sơ đồ sao khuyết


9

3. Thí nghiệm với sơ đồ hiệu dòng pha

Sơ đồ nối BI như hình 1.9. Chú ý rằng BI ở pha B không được sử dụng nên ta phải nối tắt

đầu ra. Cách thực hiện tương tự như đã làm với sơ đồ sao hoàn toàn. Kết quả được ghi vào

bảng 1.3.

Dòng điện làm việc max IR= Ia –Ic = ...……….

Dạng ngắn mạch

Pha ngắn mạch


UW

P1, 2, 3 Vẽ đồ thị

véctơ IR IR

N(3)

ABC

Uab

Ubc

Uca

N(2)

AB

Uab

Ubc

Uca

BC

Uab

Ubc

Uca

CA

Uab

Ubc

Uca

N(1)

A-Đ

Uab

Ubc

Uca

B-Đ

Uab

Ubc

Uca

C-Đ

Uab

Ubc

Uca

Bảng 1-3 Số liệu kết quả thí nghiệm sơ đồ hiệu dòng pha

V. Xử lý kết quả

1. Sơ đồ sao hoàn toàn

1.1. Đánh giá độ nhạy

Giả sử ta đặt bảo vệ quá dòng điện cho máy biến áp. Các rơ le sử dụng có các ngưỡng đặt

dòng điện khởi động là: 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 A.

Dòng điện khởi động sẽ được tính như sau:


10

maxlv

tv

mmatsđ ttkđ I

k

kkkI …………………………………………..

Với kat = 1,2 kmm = 1,3 ktv = 0,85

Hệ số sơ đồ đối với sơ đồ sao hoàn toàn: ksđ = …………….

Dòng điện khởi động đặt vào rơ le (chọn lấy giá trị trong dải ngưỡng khởi động lớn hơn,

gần nhất so với Ikđtt): IkđR = ………………

Dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất đọc được nhờ đồng hồ Ampe (đây cũng chính là dòng điện

đi vào rơ le bảo vệ) trong bảng 1.1 khi ngắn mạch ba pha là )3(

minRI = ………………..

Độ nhạy của sơ đồ sao hoàn toàn khi ngắn mạch ba pha: kđ

)3(

minR)3(

nhI

Ik ………………

Bằng cách tương tự ta tính được:

kđ

)2(

minR)2(

nhI

Ik ………………

kđ

)1(

minR)1(

nhI

Ik ………………

Độ nhạy tương đối so với dạng ngắn mạch ba pha:

)3(

nh

)2(

nh)2(

k

kk ………………

)3(

nh

)1(

nh)1(

k

kk ………………

1.2. Biểu diễn hướng của vectơ dòng điện

Dựa theo các trị số công suất đã đo được ở bảng 1.1, ta biểu diễn hướng của các vectơ

dòng điện trên các hệ trục tọa độ điện áp.

Uab

UbcUca

Hình 1.8. N(3)

Hình 1.9.a. N(2)

AB Hình 1.9.b. N(2)

BC

Uab

UbcUca

Uab

UbcUca


11

Hình 1.9.c. N(2)

CA Hình 1.10.a. N(1)

A-Đ Hình 1.10.b. N(1)

B-Đ

Uab

UbcUca

Uab

UbcUca

Uab

UbcUca

Hình 1.10.c. N(1)

C-Đ

Uab

UbcUca

2. Sơ đồ sao khuyết


Dòng điện khởi động theo tính toán: maxlv

tv

mmatsđ ttkđ I

k

kkkI ………………………

Với kat = 1,2 kmm = 1,3 ktv = 0,85

Hệ số sơ đồ đối với sơ đồ sao khuyết: ksđ = …………….

Dòng điện khởi động đặt vào rơ le IkđR = ………………

kđ

)3(

minR)3(

nhI

Ik ………………

kđ

)2(

minR)2(

nhI

Ik ………………

kđ

)1(

minR)1(

nhI

Ik ………………


)3(

nh

)2(

nh)2(

k

kk ………………

)3(

nh

)1(

nh)1(

k

kk ………………





12

Uab

UbcUca

Hình 1.12.a. N(3)

Hình 1.12.b. N(2)

AB Hình 1.12.c. N(2)

BC

Uab

UbcUca

Uab

UbcUca

Hình 1.12.d. N(2)

CA Hình 1.12.e. N(1)

A-Đ Hình 1.12.f. N(1)

B-Đ

Uab

UbcUca

Uab

UbcUca

Uab

UbcUca

Hình 1.12.g. N(1)

C-Đ

Uab

UbcUca

3. Sơ đồ hiệu dòng pha


Dòng điện khởi động theo tính toán: maxlv

tv

mmatsđ ttkđ I

k

kkkI ………………………

Với kat = 1,2 kmm = 1,3 ktv = 0,85

Hệ số sơ đồ đối với sơ đồ hiệu dòng pha (trong chế độ đối xứng): ksđ = …………….

Dòng điện khởi động đặt vào rơ le IkđR = ………………


13

kđ

)3(

minR)3(

nhI

Ik ………………

kđ

)2(

minR)2(

nhI

Ik ………………

kđ

)1(

minR)1(

nhI

Ik ………………


)3(

nh

)2(

nh)2(

k

kk ………………

)3(

nh

)1(

nh)1(

k

kk ………………




Uab

UbcUca

Hình 1.13.a. N(3)

Hình 1.13.b. N(2)

AB Hình 1.13.c. N(2)

BC

Uab

UbcUca

Uab

UbcUca

Hình 1.13.d. N(2)

CA Hình 1.13.e. N(1)

A-Đ Hình 1.13.f. N(1)

B-Đ

Uab

UbcUca

Uab

UbcUca

Uab

UbcUca


14

Hình 1.13.g. N(1)

C-Đ

Uab

UbcUca

VI. Một số câu hỏi kiểm tra

1. Ý nghĩa của hệ số Ksđ trong công thức tính dòng điện khởi động của rơle

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................. ...............................

.................................................................................................................................................

2. Vectơ dòng khi ngắn mạch ba pha sẽ thay đổi như thế nào nếu chiều dương quy ước của

pha A hướng từ chỗ ngắn mạch đến nguồn?

.................................................................................................................. ...............................

.................................................................................................................. ...............................

.................................................................................................................................................

3. Có thể dùng áp từ nguồn không đồng bộ với dòng đang nghiên cứu đưa vào OÁT mét

không?

.................................................................................................................. ...............................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................. ...............................

4. Có được lấy áp dư gần chỗ ngắn mạch đưa vào OÁT mét để xây dựng các vectơ dòng

không?

.................................................................................................................. ...............................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................. ...............................

5. Tại sao sơ đồ hiệu dòng pha không thể dùng để bảo vệ chống ngắn mạch nhiều pha sau

máy biến áp nối Y/Δ ?

.................................................................................................................. ...............................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

6. Sơ đồ như thế nào để rơle không phản ứng theo dòng thứ tự không?


15

.................................................................................................................. ...............................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................. ...............................


16


PHỐI HỢP SỰ LÀM VIỆC GIỮA CÁC BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN

CÓ ĐẶC TUYẾN THỜI GIAN PHỤ THUỘC TRONG MẠNG ĐIỆN

HÌNH TIA CÓ MỘT NGUỒN CUNG CẤP

I. Mục tiêu


1. Tính toán, cài đặt dòng điện khởi động cho các bảo vệ quá dòng điện.

2. Tính toán, phối hợp thời gian làm việc cho các bảo vệ quá dòng điện đặc tính phụ

thuộc trong mạng điện hình tia một nguồn cung cấp.

3. Kiểm tra sự chính xác của các bảo vệ đã cài đặt.

II. Giới thiệu về rơ le dòng điện GL – 11.

Rơ le GL – 11 là rơ le cơ điện do Trung Quốc sản xuất, làm việc theo nguyên lý cảm ứng.

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0,5

1

Đường cong mẫuChỉnh định thời

gian đặtVị trí chỉnh định

dòng khởi động

Đĩa quay

2

3

4

Chốt

chỉnh định

Hình 2-1 Mặt trước của rơle GL-11

1. Đặt dòng điện khởi động

Dòng điện khởi động của rơ le được đặt bằng các chốt chỉnh định. Có bảy vị trí của chốt

ứng với bảy giá trị của dòng điện khởi động: 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 A.

2. Chỉnh định thời gian đặt cho rơ le

2.1. Đặc tính quá dòng điện cắt nhanh

Chức năng này được cài đặt bằng cách xoay vị trí của núm điều chỉnh sang vị trí cắt nhanh.

2.2. Đặc tính quá dòng điện phụ thuộc

Đặc tính tác động của rơ le biểu diễn quan hệ giữa thời gian làm việc của rơ le và bội số

của dòng điện ngắn mạch so với dòng điện khởi động: m = IN/Ikđ, trong đó IN là dòng điện

ngắn mạch đi qua rơ le, Ikđ là dòng điện khởi động cài đặt cho rơ le. Đặc tính này có dạng

như hình 2.2.

Từ giá trị m = 10 trở đi, đặc tính có dạng độc lập (không phụ thuộc vào m). Đường cong

tác động được cài đặt thông qua giá trị tđặt. Đây là thời gian cắt của rơ le khi 10m . Giá

trị này được đặt vào thang chỉnh định thời gian đặt của rơ le.

Trên mặt của rơ le đã có sẵn hai đường cong chuẩn, như hình vẽ 2.2, ứng với tđặt = 4 giây

(đường phía trên) và tđặt = 0,5 giây (đường phía dưới).


17

1 5 10 15

5

10

0m

IN=

IkdR

98

76

4

3

2

1

2 3 4 6 7 8 9

tđặt = 4 giây

tđặt = 0,5 giây

tcắt, giây

Hình 2-2. Đường cong mẫu của rơle GL-11

Nếu 4t5,0 đăt thì đường cong tác động sẽ nằm giữa hai đường cong chuẩn và xác định

theo nguyên tắc:

“ Một điểm bất kỳ trên đƣờng cong ứng với tđặt ≠ 0,5; 4 đều tạo ra các đoạn thẳng

AiBi và AiCi đảm bảo: constnCA

BA

ii

ii ”

1 5 10

5

10

0

s

2,5

3,5

1,5s

0,5 s

4 s6,5

0,9

R kđ

N

I

Im

s

tđặt

0,5s

4s

ai

ci

bi

m

Bi

Ai

Ci

Bi

Ai

Ci

Hình 2.3 Nguyên tắc xác định đường cong đặc tính tác động

Ví dụ cài đặt

Bài toán thuận: Với giá trị tđặt = 1,5 giây và Ikđ = 4 A thì rơ le sẽ làm việc trong

khoảng thời gian bao lâu để phát tín hiệu cắt dòng điện IN = 14 A?

Trả lời. Vì tđặt = 1,5 giây nên tại m = 10 ta có tỷ số: 5,25,05,1

5,14

5,0t

t4n

đăt

đăt .

Bội số dòng ngắn mạch ứng với IN = 14 A là: 5,34

14

I

Im

kđ

N .


18

Giả sử thời gian làm việc của rơ le ứng với IN = 14 A là t thì tại m = 3,5 ta có:

a = t b = 6,5 c = 0,9

Theo nguyên tắc xác định đường cong ở trên, ta có: 5,2t5,20,9-t

t- 6,5hay

AC

ABn

giây.

Vậy rơ le sẽ làm việc trong 2,5 giây để phát tín hiệu cắt đối với dòng điện IN = 14 A.

Bài toán nghịch: Với giá trị Ikđ = 4 A và thời gian yêu cầu để rơ le phát tín hiệu

cắt dòng điện IN = 14 A là 2,5 giây thì cần đặt tđặt = ?

Trả lời.

Bội số dòng ngắn mạch ứng với IN = 14 A là: 5,34

14

I

Im

kđ

N .

Theo yêu cầu về thời gian cắt ta có: a = 2,5 giây. Tương ứng với giá trị m = 3,5 ta có b =

6,5 và c = 0,9. Vậy tỷ số đặc trưng của đường cong tác động là: 5,29,05,2

5,25,6

AC

ABn .

Gọi thời gian đặt vào rơ le là tđặt thì tại m = 10 ta có: 5,1t5,2n5,0t

t4đat

đăt

đăt giây

Vậy cần đặt giá trị tđặt = 1,5 giây vào rơ le để thỏa mãn yêu cầu đề ra.


1. Mô hình đường dây thực

Mô hình sử dụng trong bài thí nghiệm này mô tả đường dây hình tia một nguồn cung cấp

gồm ba phân đoạn như hình vẽ 2.4.

Δt Δt

t, giây

Δt

tnhD

t3t2

t’3t’2

t1

tnhB

tnhC

a3a2a1

A B C D

~1MC

tnhA

I>

2MC

tnhB

3MC

tnhC

I> I>

1BV 2BV 3BV

)km(

tnhD

Hình 2.4. Mô hình đường dây thí nghiệm

Trong đó:

Các thanh cái A, B, C, D đều có phụ tải nhánh, thời gian cắt của các bảo vệ ở phụ

tải nhánh B, C, D lần lượt là tnhB, tnhC, tnhD.

Ở đầu mỗi phân đoạn AB, BC, CD đặt các bảo vệ quá dòng điện 1BV, 2BV, 3BV.

Vùng bảo vệ chính của 1BV là toàn bộ đoạn đường dây từ thanh cái A đến thanh cái B,

vùng bảo vệ dự phòng là các đường dây từ thanh cái B trở đi.

Vùng bảo vệ chính của 2BV là toàn bộ đoạn đường dây từ thanh cái B đến thanh cái C,

vùng bảo vệ dự phòng là các đường dây từ thanh cái C trở đi.


19

Vùng bảo vệ chính của 3BV là toàn bộ đoạn đường dây từ thanh cái C đến thanh cái D,

vùng bảo vệ dự phòng là các đường dây từ thanh cái D trở đi.

Đặc tính cắt của các bảo vệ cũng đã được biểu diễn trên hình 2.4.

2. Cài đặt cho các bảo vệ

2.1. Cài đặt dòng điện khởi động

Dòng điện khởi động của các bảo vệ được tính theo công thức:

maxlv

tv

mmat ttkđ I

k

kkI

Trong đó:

kat = 1,2 – hệ số an toàn

kmm = 1,5 – hệ số mở máy của phụ tải động cơ

ktv = 0,85 – hệ số trở về của rơ le

Ilvmax – dòng điện làm việc lớn nhất đi qua bảo vệ của các đoạn đường dây mà bảo

vệ làm nhiệm vụ bảo vệ chính.

Sau khi tính được giá trị Ikđtt ta đối chiếu với các giá trị có thể cài đặt trên rơ le như trong

mục II.1. để chọn lấy giá trị lớn hơn gần nhất làm IkđR cài đặt vào rơ le.

2.2. Cài đặt thời gian tác động

Để cài đặt thời gian tác động của các bảo vệ, ta cần biết một số thông số sau nhằm giải bài

toán nghịch như ví dụ trong mục II.2.2.2:

Giá trị dòng điện khởi động đặt vào rơ le: IkđR, A.

Dòng điện ngắn mạch đi qua bảo vệ khi ngắn mạch ở cuối phân đoạn bảo vệ.

Thời gian cắt yêu cầu cảu bảo vệ khi ngắn mạch ở cuối phân đoạn bảo vệ.

Với 3BV:

Thời gian cắt khi ngắn mạch ở cuối phân đoạn CD (ngắn mạch ở thanh cái D) là:

ttmaxt nhDBVD3

Với tnhD – thời gian cắt của các bảo vệ trên thanh góp D.

Δt = 0,5 giây – độ phân cấp thời gian giữa các bảo vệ.

Với 2BV:

Thời gian cắt khi ngắn mạch ở cuối phân đoạn BC (ngắn mạch ở thanh cái C) là:

tt;tmaxt BVC3nhCBVC2

Với: tnhC – thời gian cắt của các bảo vệ trên thanh góp C.


t3BVC – thời gian cắt của 3BV khi ngắn mạch sát vị trí đặt 3BV (coi như ngắn mạch

trên thanh cái C). Để tính được t3BVC ta phải giải bài toán thuận như ví dụ trong

mục II.2.2.2 với chú ý rằng dòng ngắn mạch đi qua 3BV khi ngắn mạch sát vị trí

đặt 3BV cũng bằng dòng ngắn mạch đi qua 2BV khi ngắn mạch trên thanh góp C.

Với 1BV:

Thời gian cắt khi ngắn mạch ở cuối phân đoạn AB (ngắn mạch ở thanh cái B) là:

tt;tmaxt BVB2nhBBVB1

Với: tnhB – thời gian cắt của các bảo vệ trên thanh góp B.


t2BVB – thời gian cắt của 2BV khi ngắn mạch sát vị trí đặt 2BV (coi như ngắn mạch

trên thanh cái B). Để tính được t2BVB ta phải giải bài toán thuận như ví dụ trong

mục II.2.2.2 với chú ý rằng dòng ngắn mạch đi qua 2BV khi ngắn mạch sát vị trí

đặt 2BV cũng bằng dòng ngắn mạch đi qua 1BV khi ngắn mạch trên thanh góp B.


20

3. Mô hình thí nghiệm

A

0

12

A

0

10

20A

0

1A

0

10

20A

0

12

A

0

10

20

A1 A4 A2 A5 A3 A6

CM1 CM2 CM3

CM4 CM5 CM6

1RI (GL11)

T

Reset

AP1 AP2

OnOff

Máy biến áp tự ngẫuKhóa ngắn mạch

Khóa phụ tải

Khóa T

Đ

Đ

C

C

Đ

C

2RI (GL11) 3RI (GL11)

Hình 2-5 Mặt thẳng đứng của bàn thí nghiệm

~A1,4 1PT A2,5 2PT A3,6 3PT

1

B

2

B

3

BK-1 K-2 K-3 K-4

K-0

Các đèn tín hiệu

Phụ tải

Nguồn

Điểm nối đất

Điểm tạo

ngắn

mạch

Hình 2-6 Mặt nghiêng bàn thí nghiệm

Trong đó:

1B, 2B, 3B: các công tắc điều khiển trạng thái máy cắt. Bật công tắc về phía phải là đóng

máy cắt, bật công tắc về phía trái là mở máy cắt.

Các đèn tín hiệu: đèn đỏ sáng khi máy cắt tương ứng đang đóng, đèn xanh sáng khi máy

cắt tương ứng đang mở.

K-0, K-1, K-2, K-3, K-4: các vị trí tạo ngắn mạch. K-0 là điểm nối đất.

A1, A2, A3: Các Ampemét để đo dòng điện phụ tải, có phạm vi đo cho phép 0 ÷ 2 A.

A4, A5, A6: Các Ampemét để đo dòng điện ngắn mạch, có phạm vi đo cho phép 0 ÷ 20 A.

CM1, CM2, CM3: Các chuyển mạch đặt ngay dưới các Ampemét. Chuyển mạch ở vị trí

phía trái là ta đang dùng Ampemét đo dòng điện phụ tải, ở phía phải là ta đang dùng

Ampemét đo dòng điện ngắn mạch.


21

T: Đồng hồ đo thời gian dùng để đo thời gian tác động của bảo vệ. Kim đồng hồ quay hết 1

vòng tương đương với thời gian 1s. Bên dưới đồng hồ có một cần Reset giúp ta đưa kim

trở về vị trí ban đầu để chuẩn bị cho lần đo tiếp theo.

AP1: Aptômát dùng để cấp nguồn cho đường dây và các đèn tín hiệu trên mặt nghiêng bàn

thí nghiệm.

AP2: Aptômát đưa điện vào điều khiển máy cắt hoặc báo tín hiệu.

1RI, 2RI, 3RI: các rơle quá dòng tương ứng của 1BV, 2BV, 3BV trên các đoạn đường dây

tương ứng. Ở đây dùng loại GL-11 do Trung Quốc sản xuất.

CM4, CM5, CM6: Các chuyển mạch tương ứng với mỗi bảo vệ, cho phép máy cắt làm

việc hoặc không làm việc.

Máy biến áp tự ngẫu: dùng để đặt dòng điện làm việc của mạng.

Khoá phụ tải: dùng để đóng phụ tải vào mạng.

Khoá ngắn mạch: dùng để tạo ngắn mạch.

Khóa T: khóa đồng hồ thời gian.

IV. Nội dung thí nghiệm

1. Đo dòng phụ tải lớn nhất qua các bảo vệ

1.1. Kiểm tra

1. Khóa T ở vị trí cắt.

2. CM1, CM2, CM3 ở vị trí trái (sử dụng A1, A2, A3).

3. CM4, CM5, CM6 ở vị trí phải (khóa máy cắt tác động).

4. Khóa phụ tải ở vị trí cắt.


6. Máy biến áp tự ngẫu ở vị trí điều chỉnh 0.

7. Các máy cắt trên mặt nghiêng bàn thí nghiệm ở vị trí đóng.

1.2. Trình tự đo

1. Đóng AP1.

2. Đóng AP2.

3. Đóng khóa phụ tải.

4. Thay đổi vị trí điều chỉnh của máy biến áp tự ngẫu đến vị trí mà ta coi đó là vị trí

cho dòng điện làm việc lớn nhất.

5. Đọc số chỉ trên A1 tra có dòng điện làm việc lớn nhất của đoạn AB.

6. Đọc số chỉ trên A2 tra có dòng điện làm việc lớn nhất của đoạn BC.

7. Đọc số chỉ trên A3 tra có dòng điện làm việc lớn nhất của đoạn CD.

8. Cắt AP2.

9. Cắt AP1.

Các kết quả đo được ghi vào bảng 2.1.

2. Đo dòng điện ngắn mạch đi qua các bảo vệ

Đưa CM1, CM2, CM3 sang vị trí phải (sử dụng A4, A5, A6).

Các kết quả đo dòng điện ngắn mạch được ghi trong bảng 2.1.

2.1. Đo dòng điện ngắn mạch đi qua 3BV

1. Nối K3 với K0.

2. Đóng AP1.

3. Đóng AP2.



22

5. Đọc số chỉ trên A6 được dòng điện ngắn mạch đi qua 3BV.


7. Cắt AP2.

8. Cắt AP1.

9. Tháo dây nối K3 với K0.

Chú ý rằng phải đọc nhanh số chỉ trên A6 rồi cắt ngay khóa ngắn mạch để tránh hư hỏng

thiết bị.

2.2. Đo dòng điện ngắn mạch qua 2BV


2. Đóng AP1.

3. Đóng AP2.




7. Cắt AP2.

8. Cắt AP1.



thiết bị.

2.3. Đo dòng điện ngắn mạch qua 1BV


2. Đóng AP1.

3. Đóng AP2.




7. Cắt AP2.

8. Cắt AP1.



thiết bị.

3. Cài đặt cho các bảo vệ

3.1. Cài đặt dòng điện khởi động

Đối với 3BV:

CDmaxlv

tv

mmat ttkđ I

k

kkI …………………….......................................................................

IkđR = ………………………………………………………………………………………..

Đối với 2BV:

BCmaxlv

tv

mmat ttkđ I

k

kkI …………………….......................................................................

IkđR = ………………………………………………………………………………………..

Đối với 1BV:

ABmaxlv

tv

mmat ttkđ I

k

kkI …………………….......................................................................

IkđR = ………………………………………………………………………………………..


23

3.2. Cài đặt thời gian tác động

Đối với 3BV:

Số liệu cho trước: giây....................tmax nhD ; Δt = ………………..giây

Khi ngắn mạch tại D: BV3kđ

NDD3

I

Im ………………………………………………………

Gióng lên hai đường cong chuẩn ta có: b = ……………….; c = ………………….

Thời gian cắt yêu cầu khi ngắn mạch tại D: ttmaxt nhDBVD3 ………………giây

Từ đó a = t3BVD = ……………………

Tỷ số đặc trưng của đường cong tác động của 3BV là: AC

ABn3 ……………………….

Gọi thời gian đặt của 3BV là tđặt.

Tại m = 10 ta có: ........................t...........n5,0t

t4BV3đăt3

đăt

đăt giây

Đối với 2BV:

Số liệu cho trước: giây....................tmax nhC ; Δt = ………………..giây

* Tính thời gian tác động của 3BV khi ngắn mạch sát vị trí đặt của 3BV (coi nh ư

ngắn mạch trên thanh cái C).

Dòng ngắn mạch đi qua 3BV: INC = ……………….A

Bội số dòng ngắn mạch: ...............c

...............b....................

I

Im

3BV kđ

NCC3

Gọi thời gian cắt này là t3BVC. Tại m3C ta có phương trình:

....................t...............n.........................ct

tb

AC

ABBVC33

BVC3

BVC3 giây.

* Tính thời gian tác động của 2BV khi ngắn mạch trên thanh cái C.

Khi ngắn mạch tại C: BV2kđ

NCC2

I

Im ……………………………………………


Thời gian cắt yêu cầu khi ngắn mạch tại C:

tt;tmaxt BVC3nhCBVC2 …………….………………giây

Từ đó a = t2BVC = ……………………


ABn2 ……………………….


Tại m = 10 ta có: ........................t...........n5,0t

t4BV2đăt2

đăt

đăt giây

Đối với 1BV:

Số liệu cho trước: giây....................tmax nhB ; Δt = ………………..giây

* Tính thời gian tác động của 2BV khi ngắn mạch sát vị trí đặt của 2BV (coi như


24

ngắn mạch trên thanh cái B).

Dòng ngắn mạch đi qua 2BV: INB = ……………….A

Bội số dòng ngắn mạch: ...............c

...............b....................

I

Im

2BV kđ

NBB2

Gọi thời gian cắt này là t2BVB. Tại m2B ta có phương trình:

....................t...............n.........................ct

tb

AC

ABBVB22

BVB2

BVB2 giây.

* Tính thời gian tác động của 1BV khi ngắn mạch trên thanh cái B.

Khi ngắn mạch tại B: BV1kđ

NBB1

I

Im ……………………………………………


Thời gian cắt yêu cầu khi ngắn mạch tại B:

tt;tmaxt BVB2nhBBVB1 …………….………………giây

Từ đó a = t1BVB = ……………………


ABn1 ……………………….


Tại m = 10 ta có: ........................t...........n5,0t

t4BV1đăt1

đăt

đăt giây

Tổng kết các kết quả tính toán trong bảng 2.1.

Giá trị Đoạn AB Đoạn BC Đoạn CD

Dòng làm việc max Ilvmax, A

Dòng khởi động tính toán Ikđtt, A

Dòng khởi động cài đặt trên rơle IkđR, A

Dòng ngắn mạch tại cuối đường dây IN, A

Thời gian cắt khi ngắn mạch cuối đường dây, (s)

Thời gian đặt tính toán tđtt (s)

Bảng 2.1

4. Kiểm tra hoạt động của các bảo vệ

Dùng vít điều chỉnh để khóa chức năng cắt nhanh trên mỗi rơ le. Đặt dòng điện khởi động

và thời gian tác động như đã tính toán trong bảng 2.1.

Kiểm tra theo trình tự sau:

1. Khóa T ở vị trí đóng.


25

2. Kim đồng hồ thời gian ở vị trí không.

3. CM1, CM2, CM3 ở vị trí phải.

4. CM4, CM5, CM6 ở vị trí trái.

5. Khóa phụ tải ở vị trí đóng.


7. Máy biến áp tự ngẫu ở vị trí điều chỉnh dòng điện làm việc max.

8. Các máy cắt đang ở vị trí đóng.

9. AP1, AP2 ở vị trí mở.

1.Kiểm tra 3BV:


2. Đóng AP1.

3. Đóng AP2.


5. Quan sát đồng hồ thời gian. Nếu kim đồng hồ quay số vòng tướng ứng với thời

gian cắt mong muốn khi ngắn mạch cuối đường dây thì việc cài đặt là chính xác.

Nếu không, chỉnh lại giá trị tđặt một chút rồi lại kiểm tra theo trình tự như trên.

6. Ghi lại trị số tđặt sau khi kiểm tra vào bảng 2.2.


8. Đưa kim đồng hồ thời gian về vị trí 0.

9. Cắt AP2.

10. Cắt AP1.

2. Kiểm tra 2BV:


2. Đóng AP1.

3. Đóng AP2.








9. Cắt AP2.

10. Cắt AP1.

3. Kiểm tra 1BV:


2. Đóng AP1.

3. Đóng AP2.








9. Cắt AP2.

10. Cắt AP1.


26

V. Một số câu hỏi kiểm tra

1. Các chữ số trên vít điều chỉnh của bộ phận cắt nhanh là giá trị của đại lượng nào?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

................................................................................................................................ .................

2. Tại sao thời gian tác động của GL-11 chỉ phụ thuộc dòng điện khi bội số dòng điện ngắn

mạch nhỏ, còn khi bội số dòng điện ngắn mạch lớn thì hầu như không phụ thuộc?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

3. Tại sao trị số đặt về dòng điện khởi động của của rơ le GL-11 chỉ có thể thay đổi từng

bậc ?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

4 Ưu và nhược điểm của bảo vệ có đặc tuyến thời gian phụ thuộc so với đặc tuyến thời

gian độc lập?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................... .............

5.Khi ngắn mạch qua điện trở trung gian bảo vệ đang nghiên cứu sẽ làm việc ra sao ?

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................

6. Chế độ làm việc của hệ thống có ảnh hưởng tới độ nhạy của các bảo vệ quá dòng hay

không?

............................................................................................................................................ .....

.................................................................................................................................................

.................................................................................................................................................


27


NGHIÊN CỨU BẢO VỆ QUÁ DÒNG CÓ HƢỚNG VỚI ĐẶC TUYẾN

THỜI GIAN ĐỘC LẬP

I. Mục tiêu


1. Đặt các bảo vệ quá dòng điện trong các mạng điện kín hoặc hai nguồn cung cấp.

2. Xác định được các vị trí trng mạng điện không cần thiết phải đặt bộ định hướng

công suất cho bảo vệ quá dòng điện.

3. Khắc phục được hiện tượng khởi động không đồng thời của các bảo vệ quá dòng

điện.

II. Lý thuyết bảo vệ quá dòng điện cho mạng có hai nguồn cung cấp

Nguyên lý bảo vệ quá dòng điện có nhược điểm nổi bật là không đảm bảo được tính chọn

lọc trong lưới điện phức tạp như mạch vòng, lưới có các phần tử làm việc song song, lưới

có nhiều nguồn cung cấp.

Hình 3.1.a. Minh họa mạng điện có hai nguồn cung cấp

~HTĐ

A

C

B

1BV

3BV 5BV

6BV4BV

2BV

N2

N1

Hình 3.1.b. Minh họa mạng điện kín

Xét sự làm việc của các bảo vệ 2BV và 3BV trong sơ đồ Hình 3.1.a. Khi xảy ra ngắn mạch

tại điểm N2 nằm trên đoạn AB, do 2BV nằm gần điểm sự cố hơn 3BV nên để đảm bảo tính

chọn lọc thì 2BV phải tác động nhanh hơn 3BV, nghĩa là t2<t3. Nhưng nếu ngắn mạch tại

điểm N1 nằm trên đoạn BC, lúc này 3BV lại nằm gần điểm sự cố hơn, nên để đảm bảo tính

chọn lọc trong trường hợp này thì t3<t2. Từ đó ta có thể thấy rằng đối với những lưới điện

như trên thì khi vị trí điểm sự cố thay đổi, yêu cầu về chọn thời gian làm việc của các bảo

vệ quá dòng thông thường trong lưới điện mâu thuẫn nhau và các bảo vệ không đảm bảo

được tính chọn lọc.


28

Để đảm bảo tính chọn lọc, ta cần đưa thêm bộ phận định hướng công suất vào sơ đồ bảo vệ

để mỗi bảo vệ chỉ tác động theo một hướng công suất (hoặc dòng điện nhất định), chẳng

hạn như đi từ thanh góp vào đường dây.

Khi gắn thêm bộ phận định hướng công suất, các bảo vệ quá dòng được phân thành hai

nhóm, mỗi nhóm chỉ tác động theo một chiều dòng công suất (dòng điện nhất định).

Nhóm lẻ: gồm các bảo vệ số 1, 3, 5 chỉ tác động khi công suất ngắn mạch hướng từ

A đến D.

Nhóm chẵn: gồm các bảo vệ số 2, 4, 6 chỉ tác động khi công suất ngắn mạch hướng

từ D đến A.

Trong mỗi nhóm thời gian tác động của bảo vệ chọn theo nguyên tắc bậc thang :

t1 > t3 > t5

t6 > t4 > t2

Nguyên tắc chọn thời gian này được gọi là nguyên tắc bậc thang ngược chiều nhau như

biểu diễn trong hình 3.2.

Hình 3.2. Nguyên tắc bậc thang trong bảo vệ quá dòng điện

BV1 BV3 BV5 BV6 BV4 BV2

t

L

t1 t3

t5

t2 t4

t6

t


29


Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý của mạng điện

Hình 3.4. Sơ đồ tượng trưng mạng điện được bảo vệ.

Sơ đồ mạng điện được trình bày trên mặt nghiêng của bàn thí nghiệm (xem Hình 3.4). Hai

trạm N-1 và N-2 đặt gần nhau và có thể nối trực tiếp với nhau qua máy cắt MC. Trạm N-3

và N-4 là trạm nhận điện. Cả 4 trạm kể trên nối với nhau bằng 3 đường dây trục chính là

D0, D1, D2. Các đường dây D3, D4, D5, D6 là các đường dây nhánh đi ra từ thanh góp các

trạm. Có thể dễ dàng nhận thấy là nếu máy cắt MC mở, ta có đường dây hình tia có 2

nguồn cung cấp ở 2 đầu, còn nếu MC đóng, ta có mạng vòng có 2 nguồn cung cấp.

Bảo vệ đặt ở mỗi đầu đường dây trục chính là bảo vệ quá dòng điện có hướng, gồm có rơ

le dòng RI, rơ le thời gian RT vào rơ le công suất RW. Bảo vệ đặt ở đầu các đường dây

5MC 6MC

3MC 4MC

1MC 2MC

8MC 7MC D 3 D 4

D 5

D 1

MCLL

D 0

F2 F1

Tr¹m N-3 Tr¹m N-4

Tr¹m N-1 Tr¹m N-2

9MC 10MC

D 6

D 2

S S


30

nhánh D3, D4, D5, D6 là bảo vệ quá dòng điện có đặc tuyến thời gian độc lập, gồm có các

rơ le RI và RT.

Tất cả các rơ le RI, RT và RW bố trí phía trên của mặt thẳng đứng bàn thí nghiệm. Các rơ

le RI và RT có thể tháo nắp (vỏ) để đặt các giá trị dòng điện khởi động và thời gian tác

động của các bảo vệ. Các rơ le công suất RW chỉ có cuộn dòng nối cố định vào mạch bảo

vệ, còn cuộn áp thì nối tới các thanh góp tương ứng qua các công tắc đảo mạch (xem hình

3.6), cho phép đảo cực của các cuộn áp đưa vào các điện áp của thanh góp, nhờ vậy có thể

đổi chiều tác động của BV. Phía trên mỗi RW có con nối thực hiện nối tắt tiếp điểm của

nó, khi đó bảo vệ quá dòng điện có hướng biến thành bảo vệ quá dòng điện thông thường

không có hướng.

Phía trên cùng mặt thẳng đứng của bàn đặt bốn đồng hồ đo dòng điện trên đường dây. Các

đồng hồ đó theo thứ tự từ trái sang phải là A1, A3 - dùng để đo dòng điện đường dây D1

và A2, A4 đo dòng điện D2 (A1, A2 dùng để đo dòng phụ tải, còn A3, A4 đo dòng điện

ngắn mạch).

Chuyển mạch đặt giữa từng đôi đồng hồ, trên mặt thẳng đứng của bàn. Tại mặt nghiêng, ở

mỗi ký hiệu máy cắt có đặt công tắc điều khiển máy cắt đó. Đèn tín hiệu chỉ thị trạng thái

máy cắt, đặt hai bên mỗi máy cắt. Nếu núm công tắc ở phía trên, máy cắt đó đóng, đèn đỏ

sáng, còn nếu núm công tắc ở phía dưới, máy cắt mở đèn xanh sáng. Nếu máy cắt nào đó,

bị rơ le bảo vệ tác động cắt ra, đèn tín hiệu mầu xanh của MC sáng nhấp nháy. Trên mặt

nghiêng còn có khoá phụ tải cho phép cắt hoặc đưa các đường dây D3, D4, D5, D6 vào

làm việc.

Hình 3.5 .Vị trí thiết bị điều khiển bàn thí nghiệm

1

RI

A1,3 A1,3

5RW 3RW 1RW

9

RI 3

RI 5

RI 7

RI

5

RT 3

RT 1

RT

1CN

2

RI

A1,3 A1,3

6RW 4RW 2RW

10

RI 4

RI 6

RI 8

RI

7

RT 8

RT 6

RT 4

RT 2

RT

2CN

9

RT

Biến áp tự ngẫu Biến áp tự mgẫu

RD

10

RT

1AP 2AP

Khoá ngắn mạch


31

Hình 3.6. Sơ đồ nguyên lý nối dây RW trong mạch bảo vệ

1. Chọn dòng khởi động cho các bảo vệ

Dòng khởi động của bảo vệ chọn theo điều kiện bảo vệ phải trở về sau khi cắt ngắn mạch

ngoài. Khi đó có dòng mở máy (tự khởi động) của các động cơ đi qua bảo vệ đang xét.

maxlv

tv

mmatkdBV I

k

kkI (3.1)

trong đó :

kat = 1,1 1,2 - Hệ số an toàn.

kmm = 1 3 - Hệ số mở máy.

ktv = 0,85 - Hệ số trở về của rơ le.

Ilvmax – dòng điện làm việc lớn nhất qua bảo vệ theo chiều phù hợp với chiều tác động của

bảo vệ. Dòng điện làm việc lớn nhất đối với đường dây đang xét, có thể là dòng điện khi

một trong những đường dây đầu nguồn bị cắt.

Ví dụ : Tính dòng khởi động cho các bảo vệ trong sơ đồ (hình 3.4). Cho dòng điện nhánh

là:

Inh7=1,4 A; Inh8 =1,4 A; Inh9 =1,4 A; Inh10 =1,4 A

Ilv maxD1 =...........A; Ilv maxD2 =...........A; Ilv maxD0 =...........A

...........Ik

kkIIII maxlv

tv

mmat10kdnh9kdnh8kdnh7kdnh

...........Ik

kkII 1Dmaxlv

tv

mmat3kd1kd

Công tắc

đảo mạch

Con nối

Con nối

RW

Đến RT (+) Từ RI

I U *

*

IR

Công

tắc đảo

mạch

UTa


32

...........Ik

kkII 2Dmaxlv

tv

mmat4kd2kd

...........Ik

kkII 0Dmaxlv

tv

mmat6kd5kd

Bởi vì các rơ le sử dụng ở đây chỉ có các ngưỡng đặt là 2,5 A; 3 A; 3,5 A; 4 A; 4,5 A; 5 A

nên từ giá trị Ikđ tính toán ta suy ra Iđ như trong bảng 3-1.

Bảo vệ số

Các đại lượng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ilàm việc max 1,4 1,4 1,4 1,4

Ikhởi động tính toán

Iđặt

tđ (với đặc tính độc lập)

Bảng 3-1. Tính toán cài đặt cho các bảo vệ

* Hiện tƣợng khởi động không đồng thời (chờ tác động):

Xét Hình 3.1.b. Nếu điểm ngắn mạch N-2 dịch chuyển dần về phía nguồn A, thì dòng ngắn

mạch qua 1MC lớn dần, còn thành phần dòng ngắn mạch chạy theo mạch vòng giảm đi.

Nếu dòng qua 3BV giảm tới mức bằng hoặc nhỏ hơn dòng khởi động của 3BV, bảo vệ này

sẽ không tác động, chừng nào bảo vệ 1BV chưa tác động và chưa cắt máy cắt 1MC ra. Sau

khi 1MC được cắt ra, dòng qua 3BV tăng vọt lên và lúc này 3MC mới được cắt ra. Hiện

tượng này gọi là “khởi động không đồng thời” hoặc “chờ tác động”. Nó làm tăng thời gian

loại trừ sự cố trên đường dây. Vùng mà khi ngắn mạch ở đó xẩy ra hiện tượng khởi động

không đồng thời gọi là vùng khởi đông không đồng thời. Đối với đường dây AB và AC

vùng này nằm ở phía gần nguồn A. Có thể dễ dàng thấy là, nếu Ikđ của 3BV và 4BV càng

nhỏ, vùng này càng nhỏ.

Để tránh các bảo vệ tác động sau khi xẩy ra hiện tượng tác động không đồng thời, còn phải

phối hợp độ nhạy của các bảo vệ có cùng hướng tác động :

Ikđ6BV katIkđ3BV và Ikđ5BV katIkđ4BV (3.2)

Để minh hoạ, xét ví dụ sau:

Giả sử: Ikđ6BV Ikđ3BV, t1 = 1,5 sec, t3 = 0,5 sec, t6 = 1sec

Khi ngắn mạch trong vùng khởi động không đồng thời của đường dây AB, có thể có

trường hợp 1BV và 6BV cùng khởi động trong khi 3BV chưa khởi động. Vì t1 < t6 nên

6BV cắt trước. Đây là điều mà ta không mong muốn. Như vậy ta cần phải làm tăng độ

nhạy hai bảo vệ 3BV, 4BV. Để thực hiện điều này, ta lấy dòng làm việc bình thường qua

3BV, 4BV để tính lại Ikđ của hai bảo vệ trên:

lvbt

tv

atkdBV I

k

kI (3.3)


33

Bảng 3-2. Tính toán cài đặt lại cho các bảo vệ.

2. Chọn thời gian tác động

Thời gian tác động của bảo vệ phải chọn lớn hơn thời gian tác động của các phần tử trước

nó, mà bảo vệ đang cần phối hợp.

Ví dụ : t1 t3 + t; t1 tnhmax + t

trong đó : tnhmax - thời gian tác động lớn nhất của bảo vệ các nhánh nối tới trạm B.

Bảo vệ số

Các đại lượng 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ilàm việc bình thường

Ilàm việc max

Ikhởi động tính toán

Iđặt

tđ (với đặc tính độc lập)

MỤC LỤC


XÁC ĐỊNH SỰ PHÂN BỐ DÒNG ĐIỆN KHI NGẮN MẠCH

SAU MÁY BIẾN ÁP

I. MỤC TIÊU ............................................................................................... 1

II. CÁCH XÁC ĐịNH VECTƠ DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH................... 1 1. Xác định độ lớn của dòng điện ngắn mạch ................................................................. 1

2. Xác định hướng của dòng điện ngắn mạch ................................................................. 1

2.1. Biểu diễn vectơ trong hệ tọa độ .......................................................................... 1

2.2. Xác định hướng của dòng điện bằng Oát mét ...................................................... 2

III. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ..................................................................... 2 1. Máy biến áp và các thiết bị đo.................................................................................... 2

2. Các sơ đồ nối BI ........................................................................................................ 3

2.1. Sơ đồ sao hoàn toàn ............................................................................................ 4

2.2. Sơ đồ sao khuyết ................................................................................................ 4

2.3 Sơ đồ hiệu hai dòng pha ...................................................................................... 4

IV. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM ................................................................... 6 1. Thí nghiệm với sơ đồ sao hoàn toàn ........................................................................... 6

1.1. Đo dòng điện làm việc lớn nhất ........................................................................... 6

1.2. Xác định độ lớn và hướng của dòng điện ngắn mạch ........................................... 6

2. Thí nghiệm với sơ đồ sao khuyết ............................................................................... 7

3. Thí nghiệm với sơ đồ hiệu dòng pha .......................................................................... 9

V. XỬ LÝ KẾT QUẢ ................................................................................... 9 1. Sơ đồ sao hoàn toàn ................................................................................................... 9

1.1. Đánh giá độ nhạy ................................................................................................ 9

1.2. Biểu diễn hướng của vectơ dòng điện ................................................................ 10

2. Sơ đồ sao khuyết...................................................................................................... 11

2.1. Đánh giá độ nhạy .............................................................................................. 11


3. Sơ đồ hiệu dòng pha ................................................................................................ 12

3.1. Đánh giá độ nhạy .............................................................................................. 12


VI. MỘT SỐ CÂU HỎI KIỂM TRA ........................................................ 14


PHỐI HỢP SỰ LÀM VIỆC GIỮA CÁC BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN

CÓ ĐẶC TUYẾN THỜI GIAN PHỤ THUỘC TRONG MẠNG ĐIỆN

HÌNH TIA CÓ MỘT NGUỒN CUNG CẤP

I. MỤC TIÊU .............................................................................................. 16

II. GIỚI THIỆU VỀ RƠ LE DÒNG ĐIỆN GL – 11. ............................... 16 1. Đặt dòng điện khởi động .......................................................................................... 16

2. Chỉnh định thời gian đặt cho rơ le ............................................................................ 16

2.1. Đặc tính quá dòng điện cắt nhanh ...................................................................... 16

2.2. Đặc tính quá dòng điện phụ thuộc ..................................................................... 16

III. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ................................................................... 18

1. Mô hình đường dây thực .......................................................................................... 18

2. Cài đặt cho các bảo vệ ............................................................................................. 19

2.1. Cài đặt dòng điện khởi động ............................................................................. 19

2.2. Cài đặt thời gian tác động.................................................................................. 19

3. Mô hình thí nghiệm ................................................................................................. 20

IV. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM ................................................................. 21 1. Đo dòng phụ tải lớn nhất qua các bảo vệ .................................................................. 21

1.1. Kiểm tra ............................................................................................................ 21

1.2. Trình tự đo ........................................................................................................ 21

2. Đo dòng điện ngắn mạch đi qua các bảo vệ .............................................................. 21

2.1. Đo dòng điện ngắn mạch đi qua 3BV ................................................................ 21

2.2. Đo dòng điện ngắn mạch qua 2BV .................................................................... 22

2.3. Đo dòng điện ngắn mạch qua 1BV .................................................................... 22

3. Cài đặt cho các bảo vệ ............................................................................................. 22

3.1. Cài đặt dòng điện khởi động ............................................................................. 22

3.2. Cài đặt thời gian tác động.................................................................................. 23

4. Kiểm tra hoạt động của các bảo vệ ........................................................................... 24

V. MỘT SỐ CÂU HỎI KIỂM TRA .......................................................... 26


NGHIÊN CỨU BẢO VỆ QUÁ DÒNG CÓ HƢỚNG VỚI ĐẶC TUYẾN

THỜI GIAN ĐỘC LẬP

I. MỤC TIÊU .............................................................................................. 27

II. LÝ THUYẾT BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN CHO MẠNG CÓ HAI

NGUỒN CUNG CẤP ................................................................................. 27

III. MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM ................................................................... 29 1. Chọn dòng khởi động cho các bảo vệ ....................................................................... 31

2. Chọn thời gian tác động ........................................................................................... 33

bai thi nghiem voi role dien co

Automotive