0.4 Bảo vệ khoảng cách

Nguyên tắc tác động:

Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ dùng rơ le tổng trở có thời gian làm việc phụ thuộc vào quan hệ giữa điện áp UR và dòng điện IR đưa vào rơle và góc R giữa chúng :

$t=f(\frac{U_R}{I_R},j_R)$

thời gian này tự động tăng lên khi khoảng cách từ chỗ nối bảo vệ đến điểm hư hỏng tăng lên. Bảo vệ đặt gần chỗ hư hỏng nhất có thời gian làm việc bé nhất

Nếu nối rơle tổng trở của bảo vệ khoảng cách (BVKC) vào hiệu các dòng pha và điện áp dây tương ứng (ví du, 2 pha A,B) thì khi ngắn mạch 2 pha A, B ta có:

Dòng vào rơle:

$I_R=\frac{1}{n_I}(I_A-I_B)$

Ap đặt vào rơle:

$U_R=\frac{1}{n_U}(U_A-U_B)=\frac{1}{n_U}(I_A-I_B)Z_{1}l$

Như vậy : $\frac{U_R}{I_R}=Z_1\text{.}l$

Trong đó :

Z1 : tổng trở thứ tự thuận của 1 km đường dây.

nI, nU : tỷ số biến đổi của BI và BU cung cấp cho bảo vệ.

IA, IB : dòng chạy qua cuộn sơ cấp của BI đặt ở pha A, B.

UA, UB : áp pha A, B tại chỗ nối bảo vệ (chỗ nối BU).

l : khoảng cách từ chổ đặt bảo vệ đến điểm ngắn mạch

Khi ấy:

$t=f(\frac{U_R}{I_R},j_R)=f(Z_1\text{.}l,j_R)$

Ban đầu để đơn giản, coi bảo vệ có thời gian làm việc không phụ thuộc vào góc R:

t = f (Z1.l) (6.1)

Như vậy thời gian làm việc t của bảo vệ không phụ thuộc vào giá trị của áp và dòng đưa vào bảo vệ mà chỉ phụ thuộc vào khoảng cách từ chổ nối bảo vệ đến điểm hư hỏng.

Đặc tính thời gian:

Là quan hệ giữa thời gian tác động của bảo vệ với khoảng cách hay tổng trở đến chổ hư hỏng.

Hiện nay thường dùng bảo vệ có đặc tính thời gian hình bậc thang (nhiều cấp). Số vùng và số cấp thời gian thường  3 để sơ đồ bảo vệ được đơn giản (hình 6.1).

Chiều dài của vùng II phải có giá trị thế nào để đảm bảo bảo vệ tác động chắc chắn với thời gian tII khi ngắn mạch ở cuối đoạn được bảo vệ. Khi thời gian tII được chọn theo cách như trên thì chiều dài của vùng II bị giới hạn bởi yêu cầu chọn lọc của các bảo vệ. Xét đến các sai số đã nêu và tính đến chiều dài của vùng I, vùng II chiếm khoảng 30% đến 40% chiều dài đoạn kề.

• Vùng III có thời gian tác động tIII dùng làm dự trữ cho các đoạn tiếp theo và bọc lấy toàn bộ những đoạn nầy. Thời gian tIII của các bảo vệ được chọn theo nguyên tắc bậc thang ngược chiều.

Khi ngắn mạch qua điện trở trung gian rqđ thời gian tác động của các vùng có thể tăng lên. Ví du, ngắn mạch ở vùng I qua rqđ, bảo vệ khoảng cách có thể làm việc với thời gian của cấp II hoặc cấp III (các đường nét chấm trên hình 6.1).

Sau đây xét một ví dụ cụ thể về đặc tính thời gian làm việc hình bậc thang có 3 cấp của bảo vệ khoảng cách (hình 6.2).