Bảo vệ sai biệt thanh cái

Định nghĩa Bảo vệ Đa cấp Busbar

Bảo vệ đa cấp busbar là phương án nhanh chóng cách ly sự cố bằng cách so sánh dòng điện vào và ra khỏi busbar sử dụng định luật dòng điện Kirchoff.

Bảo vệ Dòng điện Đa cấp

Phương án bảo vệ busbar, liên quan đến định luật dòng điện Kirchoff, cho rằng tổng dòng điện vào một nút điện chính xác bằng tổng dòng điện ra khỏi nút đó. Do đó, tổng dòng điện vào một phần busbar bằng tổng dòng điện ra khỏi phần busbar đó.

Nguyên lý bảo vệ đa cấp busbar rất đơn giản. Ở đây, thứ cấp của các biến dòng được kết nối song song. Điều đó có nghĩa là, các đầu S1 của tất cả biến dòng được kết nối lại với nhau và tạo thành một dây bus. Tương tự, các đầu S2 của tất cả biến dòng được kết nối lại để tạo thành một dây bus khác. Một rơ-le đóng cắt được kết nối giữa hai dây bus này.

 Ở đây, trong hình trên chúng ta giả sử rằng ở điều kiện bình thường, các nguồn A, B, C, D, E và F mang dòng IA, IB, IC, ID, IE và IF. Giờ, theo định luật dòng điện Kirchoff,

 Tất cả các biến dòng được sử dụng cho bảo vệ đa cấp busbar đều có tỷ lệ dòng điện giống nhau. Do đó, tổng của tất cả các dòng thứ cấp cũng phải bằng không.

 Bây giờ, giả sử dòng điện thông qua rơ-le được kết nối song song với tất cả các biến dòng thứ cấp là iR, và iA, iB, iC, iD, iE và iF là các dòng thứ cấp. Giờ, hãy áp dụng KCL tại nút X. Theo KCL tại nút X,

 Vì vậy, rõ ràng là dưới điều kiện bình thường không có dòng điện nào chảy qua rơ-le đóng cắt bảo vệ busbar. Rơ-le này thường được gọi là Rơ-le 87. Giờ, giả sử xảy ra sự cố ở bất kỳ nguồn nào, bên ngoài khu vực được bảo vệ.

Trong trường hợp đó, dòng điện lỗi sẽ đi qua sơ cấp của biến dòng của nguồn đó. Dòng điện lỗi này được cung cấp bởi tất cả các nguồn khác được kết nối với bus. Vì vậy, phần đóng góp của dòng điện lỗi sẽ chảy qua biến dòng tương ứng của nguồn đó. Do đó, dưới điều kiện lỗi, nếu chúng ta áp dụng KCL tại nút K, chúng ta vẫn sẽ có, i R = 0

Điều đó có nghĩa là, khi có lỗi bên ngoài, không có dòng điện nào chảy qua rơ-le 87. Giờ hãy xem xét tình huống khi sự cố xảy ra trên chính busbar. Trong điều kiện này, dòng điện lỗi cũng được cung cấp bởi tất cả các nguồn được kết nối với bus. Do đó, trong điều kiện này, tổng của tất cả các dòng điện lỗi đóng góp bằng tổng dòng điện lỗi.

Giờ, tại đường dẫn lỗi không có biến dòng. (trong lỗi bên ngoài, cả dòng điện lỗi và dòng điện đóng góp cho lỗi từ các nguồn khác đều có biến dòng trong đường dẫn của chúng). Tổng của tất cả các dòng thứ cấp không còn bằng không. Nó bằng dòng thứ cấp tương đương của dòng điện lỗi. Giờ, nếu chúng ta áp dụng KCL tại các nút, chúng ta sẽ có giá trị i R khác không.

 Do đó, trong điều kiện này, dòng điện bắt đầu chảy qua rơ-le 87 và nó làm đóng cắt mạch đối với tất cả các nguồn được kết nối với phần busbar này.

Khi tất cả các nguồn vào và ra, được kết nối với phần bus này bị đóng cắt, bus trở nên chết. Phương án bảo vệ đa cấp busbar này cũng được gọi là bảo vệ dòng điện đa cấp của busbar.

Bảo vệ Busbar Phân đoạn

Trong khi giải thích nguyên lý hoạt động của bảo vệ dòng điện đa cấp busbar, chúng ta đã thể hiện một busbar không phân đoạn đơn giản. Nhưng trong hệ thống điện áp trung bình cao, busbar thường được phân đoạn thành nhiều phần để tăng độ ổn định của hệ thống.

Việc này được thực hiện vì, sự cố trong một phần của busbar không nên ảnh hưởng đến phần khác của hệ thống. Do đó, khi có sự cố trên bus, toàn bộ bus sẽ bị ngắt. Hãy vẽ và thảo luận về bảo vệ busbar có hai phần.

Ở đây, phần bus A hoặc vùng A được giới hạn bởi CT1, CT2 và CT3, trong đó CT1 và CT2 là biến dòng nguồn và CT3 là biến dòng bus.

Bảo vệ Hiệu điện thế Đa cấp

Phương án bảo vệ dòng điện đa cấp chỉ nhạy khi các biến dòng không bão hòa và duy trì cùng tỷ lệ dòng điện, sai số góc pha dưới điều kiện lỗi tối đa. Điều này thường không phải lúc nào cũng đúng, đặc biệt trong trường hợp lỗi bên ngoài trên một trong các nguồn. Biến dòng trên nguồn lỗi có thể bị bão hòa bởi dòng điện tổng cộng và do đó sẽ có sai số rất lớn. Do sai số lớn này, tổng của dòng thứ cấp của tất cả các biến dòng trong một vùng cụ thể có thể không bằng không.

 Do đó, có khả năng cao đóng cắt tất cả các mạch cắt liên quan đến vùng bảo vệ này, ngay cả trong trường hợp lỗi bên ngoài lớn. Để ngăn chặn sự vận hành sai này của bảo vệ dòng điện đa cấp busbar, rơ-le 87 được cung cấp với dòng điện khởi động cao và đủ thời gian trễ. Nguyên nhân gây bão hòa biến dòng khó khăn nhất là thành phần dòng điện một chiều tạm thời của dòng ngắn mạch.

Những khó khăn này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng biến dòng lõi không. Biến dòng này cũng được gọi là bộ ghép tuyến tính. Do lõi biến dòng không sử dụng sắt, đặc trưng thứ cấp của các biến dòng này là đường thẳng. Trong bảo vệ hiệu điện thế đa cấp busbar, các biến dòng của tất cả các nguồn vào và ra được kết nối theo chuỗi thay vì kết nối song song.

Thứ cấp của tất cả các biến dòng và rơ-le đa cấp tạo thành một vòng kín. Nếu cực của tất cả các biến dòng được khớp đúng, tổng hiệu điện thế trên tất cả các thứ cấp biến dòng bằng không. Do đó, không có hiệu điện thế kết quả xuất hiện trên rơ-le đa cấp. Khi có sự cố trên bus, tổng của tất cả các hiệu điện thế thứ cấp biến dòng không còn bằng không. Do đó, sẽ có dòng điện lưu thông trong vòng do hiệu điện thế kết quả. 

Vì dòng điện vòng này cũng chảy qua rơ-le đa cấp, rơ-le được kích hoạt để đóng cắt tất cả các mạch cắt liên quan đến vùng bus được bảo vệ. Ngoại trừ khi dòng điện lỗi đất bị hạn chế nghiêm trọng bởi trở kháng trung tính, thường không có vấn đề chọn lọc. Khi có vấn đề như vậy, nó được giải quyết bằng cách sử dụng thiết bị bảo vệ phụ trợ nhạy hơn, bao gồm rơ-le bảo vệ giám sát.

Tầm quan trọng của Cách ly Chọn lọc

Các hệ thống hiện đại cần cách ly chỉ các phần lỗi để giảm thiểu gián đoạn điện và đảm bảo xử lý lỗi nhanh chóng.