Bảo vệ đường dây cấp điện

Hệ thống điện dạng hình quạt được đặc trưng bởi dòng điện chảy một chiều, từ nguồn phát hoặc nguồn cung cấp đến điểm tải. Tuy nhiên, hệ thống này có một nhược điểm lớn: trong trường hợp xảy ra sự cố, việc duy trì tính liên tục của nguồn cung cấp điện tại điểm tải trở nên khó khăn.

Trong hệ thống dạng hình quạt, nơi nhiều đường dây được kết nối theo chuỗi, mục tiêu là cách ly phần nhỏ nhất có thể của hệ thống khi xảy ra sự cố. Bảo vệ theo thời gian phân cấp đạt được mục tiêu này một cách hiệu quả. Hệ thống bảo vệ quá dòng được cấu hình sao cho rơle càng xa trạm phát điện, thời gian hoạt động của nó càng ngắn. Cơ chế thiết lập thời gian phân cấp này đảm bảo rằng sự cố được giải quyết gần nguồn vấn đề nhất có thể, giảm thiểu tác động đến phần còn lại của hệ thống.

Khi xảy ra sự cố trên SS4, rơle OC5 phải là rơle đầu tiên hoạt động, thay vì bất kỳ rơle nào khác. Điều này có nghĩa là thời gian hoạt động của rơle OC4 phải ngắn hơn so với rơle OC3, và cứ tiếp tục như vậy. Điều này rõ ràng minh họa sự cần thiết của việc thiết lập thời gian phân cấp đúng đắn cho các rơle. Khoảng thời gian tối thiểu giữa hai cầu chì liền kề được xác định bởi tổng thời gian làm việc của chính chúng cộng với một khoảng an toàn nhỏ.

Đối với các cầu chì thường được sử dụng, khoảng thời gian phân biệt tối thiểu giữa các cầu chì trong quá trình điều chỉnh là khoảng 0,4 giây. Thời gian thiết lập cho các rơle OC1, OC2, OC3, OC4, và OC5 lần lượt là 0,2 giây, 1,5 giây, 1,5 giây, 1,0 giây, 0,5 giây, và tức thì. Ngoài hệ thống phân cấp thời gian, việc giảm thiểu thời gian hoạt động cho các sự cố nghiêm trọng cũng rất quan trọng. Điều này có thể đạt được bằng cách kết nối các cầu chì hạn chế thời gian song song với cuộn từ ngắt.

Bảo vệ đường dây song song

Các kết nối đường dây song song chủ yếu được sử dụng để đảm bảo cung cấp điện liên tục và phân phối tải. Khi xảy ra sự cố trên đường dây được bảo vệ, thiết bị bảo vệ sẽ nhận biết và cách ly đường dây có lỗi, cho phép các đường dây còn lại ngay lập tức đảm nhận tải tăng lên.

Một trong những phương pháp bảo vệ đơn giản và hiệu quả nhất cho rơle trong hệ thống đường dây song song là sử dụng rơle quá tải có đặc tính ngược thời gian ở phía gửi, kết hợp với rơle ngược dòng tức thì hoặc rơle hướng ở phía nhận, như được minh họa trong hình dưới đây. Cấu hình này cho phép phát hiện và cách ly sự cố nhanh chóng và chính xác, nâng cao độ tin cậy và ổn định tổng thể của hệ thống đường dây song song.

Khi xảy ra sự cố nghiêm trọng F trên bất kỳ đường dây nào, điện sẽ chảy vào sự cố từ cả phía gửi và phía nhận của đường dây. Kết quả là, hướng dòng điện qua rơle tại điểm D sẽ đảo ngược, khiến rơle mở.

Dòng điện vượt mức sau đó sẽ bị giới hạn ở điểm B cho đến khi rơle quá tải của nó kích hoạt và ngắt cầu chì. Hành động này hoàn toàn cách ly đường dây có lỗi, cho phép cung cấp điện tiếp tục thông qua đường dây lành. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ hiệu quả khi sự cố đủ nghiêm trọng để đảo ngược dòng điện tại D. Do đó, bảo vệ sai lệch được tích hợp thêm cùng với bảo vệ quá tải ở cả hai đầu đường dây để tăng cường độ tin cậy của hệ thống bảo vệ.

Bảo vệ hệ thống vòng chính

Hệ thống vòng chính là một mạng lưới liên kết nối một loạt các trạm điện thông qua nhiều tuyến đường. Trong hệ thống này, hướng dòng điện có thể được điều chỉnh theo nhu cầu, đặc biệt khi sử dụng các kết nối.

Sơ đồ cơ bản của hệ thống như vậy được minh họa trong hình dưới đây, nơi G đại diện cho trạm phát điện, và A, B, C, và D biểu thị các trạm biến áp. Tại trạm phát điện, dòng điện chảy theo một hướng, do đó không cần rơle quá tải có thời gian trễ. Rơle quá tải theo thời gian được lắp đặt ở cuối các trạm biến áp. Các rơle này chỉ hoạt động khi dòng điện vượt mức chảy ra khỏi các trạm biến áp mà chúng bảo vệ, đảm bảo cách ly sự cố chọn lọc và duy trì sự ổn định của hệ thống vòng chính.

Khi đi vòng theo hướng GABCD, các rơle ở phía xa của mỗi trạm được cấu hình với thời gian trễ giảm dần. Tại trạm phát điện, thời gian trễ được đặt là 2 giây; tại các trạm A, B, và C, các thiết lập lần lượt là 1,5 giây, 1,0 giây, và 0,5 giây, trong khi rơle ở điểm tiếp theo hoạt động tức thì. Tương tự, khi di chuyển xung quanh vòng theo hướng ngược lại, các rơle ở phía ra được thiết lập theo một mẫu thời gian trễ tương ứng.

Trong trường hợp xảy ra sự cố tại điểm F, dòng điện chảy vào sự cố qua hai đường khác nhau: ABF và DCF. Các rơle được kích hoạt là những rơle nằm giữa trạm B và điểm sự cố F, cũng như giữa trạm C và điểm sự cố F. Cấu hình này đảm bảo rằng sự cố trên bất kỳ đoạn nào của hệ thống vòng chính sẽ chỉ kích hoạt các rơle liên quan đến đoạn cụ thể đó. Do đó, các đoạn không bị ảnh hưởng của hệ thống có thể tiếp tục hoạt động mà không bị gián đoạn, duy trì tính toàn vẹn và độ tin cậy của mạng phân phối điện tổng thể.