Bảo vệ dòng điện tải cho đường dây truyền tải

Phương án Bảo vệ Dòng Tải cho Đường Truyền Điện

Phương án bảo vệ dòng tải chủ yếu được sử dụng để bảo vệ các đường truyền điện dài. Không giống như các phương pháp bảo vệ thông thường tập trung vào việc so sánh giá trị dòng điện thực tế, phương án này hoạt động bằng cách so sánh góc pha của dòng điện ở hai đầu đường dây. Dựa trên mối quan hệ góc pha, nó có thể xác định chính xác xem sự cố đang xảy ra bên trong đoạn đường dây được bảo vệ (sự cố nội bộ) hay bên ngoài nó (sự cố ngoại vi). Kênh truyền thông dòng tải, một thành phần quan trọng của hệ thống bảo vệ này, bao gồm bốn yếu tố chính: thiết bị phát, thiết bị nhận, thiết bị kết nối và bẫy dòng.

Thiết bị nhận dòng tải có nhiệm vụ bắt giữ dòng tải được truyền từ thiết bị phát đặt ở đầu xa của đường dây. Sau khi nhận, nó chuyển đổi dòng tải này thành điện áp một chiều (DC). Điện áp DC này đóng vai trò là tín hiệu điều khiển, có thể được sử dụng bởi các rơle hoặc mạch điện khác để thực hiện các chức năng bảo vệ cụ thể. Đáng chú ý, khi không có dòng tải nào được nhận, điện áp đầu ra của thiết bị nhận giảm xuống zero, chỉ ra sự gián đoạn trong liên kết truyền thông hoặc thay đổi trạng thái hoạt động của hệ thống.

Bẫy dòng, được đặt giữa thanh bus và điểm kết nối của tụ điện với đường truyền điện, là mạng LC song song (cuộn cảm - tụ điện) được điều chỉnh kỹ lưỡng để cộng hưởng ở tần số cao. Chức năng chính của nó là giữ dòng tải trong đoạn đường dây được bảo vệ. Bằng cách làm như vậy, nó ngăn chặn hiệu quả sự can thiệp từ các kênh dòng tải liền kề khác, đảm bảo tính toàn vẹn và độ chính xác của hoạt động của hệ thống bảo vệ. Ngoài ra, bẫy dòng đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu mất tín hiệu dòng tải đến các mạch điện lân cận, do đó tăng cường độ tin cậy tổng thể của liên kết truyền thông dòng tải và các chức năng bảo vệ liên quan.

Bảo vệ Dòng Tải: Thành Phần và Phương Pháp

Tụ điện kết nối có chức năng kép trong hệ thống bảo vệ dòng tải. Nó kết nối thiết bị tần số cao với một trong các dây dẫn, cho phép truyền tín hiệu dòng tải. Đồng thời, nó cách ly thiết bị điện từ điện áp cao của đường dây. Trong điều kiện hoạt động bình thường, dòng điện chỉ chảy qua dây dẫn. Tuy nhiên, đối với dòng tải tần số cao, nó lưu thông dọc theo dây dẫn được trang bị bẫy tần số cao, đi qua tụ điện bẫy và sau đó tới đất.

Các Phương Pháp Bảo vệ Dòng Tải

Có nhiều phương pháp bảo vệ dòng tải, với hai hình thức cơ bản là Bảo vệ So Sánh Hướng và Bảo vệ So Sánh Pha. Các phương pháp này được mô tả chi tiết dưới đây:

1. Bảo vệ So Sánh Hướng

Trong phương án bảo vệ so sánh hướng, cơ chế bảo vệ dựa trên việc so sánh hướng dòng điện trong trường hợp sự cố tại hai đầu đường truyền điện. Các rơle bảo vệ chỉ hoạt động khi dòng điện ở cả hai đầu đường dây đều chảy từ thanh bus về phía đường dây. Sau khi so sánh hướng, rơle dẫn hướng truyền thông tin về cách các rơle hướng ở đầu đối diện phản ứng với sự cố ngắn mạch.

Các rơle đặt ở cả hai đầu đường dây cùng nhau làm nhiệm vụ cách ly sự cố khỏi thanh bus. Trong trường hợp sự cố nội bộ, dòng điện chảy theo hướng bảo vệ. Ngược lại, đối với sự cố ngoại vi, dòng điện chảy theo hướng ngược lại. Trong trường hợp sự cố, một tín hiệu đơn giản được truyền qua rơle dẫn hướng từ một đầu đường dây sang đầu còn lại. Các sơ đồ bảo vệ rơle dẫn hướng được sử dụng cho bảo vệ đường truyền điện có thể được chia thành hai loại chính:

• Phương án Bảo vệ Khóa Dòng Tải: Phương án này hạn chế hoạt động của rơle. Nó hoạt động bằng cách khóa sự cố trước khi nó có thể vào đoạn đường dây được bảo vệ. Phương án bảo vệ khóa dòng tải được đánh giá cao về độ tin cậy, vì nó bảo vệ hiệu quả thiết bị hệ thống khỏi nguy cơ hỏng hóc.

• Phương án Bảo vệ Cho Phép Khóa: Đối lập với phương án khóa, phương án bảo vệ này cho phép dòng điện sự cố vào đoạn đường dây được bảo vệ.

2. Bảo vệ So Sánh Pha Dòng Tải

Hệ thống bảo vệ so sánh pha dòng tải tập trung vào việc so sánh mối quan hệ pha giữa dòng điện vào vùng dẫn hướng và dòng điện ra khỏi vùng được bảo vệ. Đặc biệt, nó không liên quan đến việc so sánh mức độ của các dòng điện này. Phương pháp bảo vệ này chủ yếu cung cấp bảo vệ chính hoặc bảo vệ chính, do đó cần bổ sung bằng bảo vệ dự phòng. Sơ đồ mạch của phương án bảo vệ so sánh pha dòng tải được minh họa trong hình dưới đây.

Hoạt Động và Lợi Ích của Bảo vệ Dòng Tải

Các biến áp dòng (CT) được lắp đặt trên đường truyền điện cung cấp điện cho mạng lưới. Mạng lưới này chuyển đổi dòng điện đầu ra từ CT thành điện áp xoay chiều một pha. Điện áp này sau đó được cấp cho cả thiết bị phát dòng tải và so sánh. Tương tự, đầu ra của thiết bị nhận dòng tải cũng được hướng đến so sánh. So sánh đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát hoạt động của rơle phụ trợ, từ đó kích hoạt việc cắt mạch đứt của đường truyền điện khi cần thiết.

Lợi Ích của Bảo vệ Dòng Tải

Các phương án bảo vệ dòng tải mang lại nhiều lợi ích đáng kể, được nêu dưới đây:

• Hoạt Động Đồng Thời và Nhanh Chóng của Rơle Cắt: Một trong những lợi ích chính là khả năng đạt được việc cắt đồng thời và nhanh chóng của rơle cắt ở cả hai đầu đường truyền điện. Hành động phối hợp này đảm bảo rằng sự cố được cách ly kịp thời, giảm thiểu thời gian của các tình huống bất thường trong hệ thống điện.

• Xử Lý Sự Cố Hiệu Quả: Hệ thống có quy trình xử lý sự cố nhanh chóng. Bằng cách nhanh chóng ngắt dòng điện sự cố, nó hiệu quả ngăn chặn tác động nghiêm trọng lên hệ thống điện, giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc thiết bị và duy trì ổn định hệ thống.

• Tín Hiệu Tích Hợp: Bảo vệ dòng tải loại bỏ nhu cầu sử dụng dây tín hiệu riêng biệt. Thay vào đó, các đường dây điện được sử dụng để truyền cả điện năng và tín hiệu truyền thông. Điều này đơn giản hóa thiết kế tổng thể của hệ thống, giảm chi phí lắp đặt và giảm thiểu khả năng nhiễu tín hiệu từ nguồn bên ngoài.

• Cắt Siêu Nhanh: Nó cho phép rơle cắt ở cả hai đầu đường dây cắt trong vòng chỉ một đến ba chu kỳ. Thời gian phản ứng cực kỳ nhanh này rất quan trọng để bảo vệ các hệ thống điện hiện đại, công suất lớn và đảm bảo cung cấp điện đáng tin cậy.

• Tương Thích với Thiết Bị Hiện Đại: Hệ thống bảo vệ dòng tải rất tương thích với các rơle cắt hành động nhanh hiện đại. Sự kết hợp này cho phép truyền tải thậm chí hiệu quả và đáng tin cậy hơn, nâng cao hiệu suất và khả năng bảo vệ tổng thể của lưới điện.

• Ứng Dụng Đa Dạng: Trong lịch sử, công nghệ truyền thông dòng tải đã được sử dụng rộng rãi cho nhiều mục đích, bao gồm kiểm soát giám sát, giao tiếp điện thoại, đo lường từ xa và truyền dẫn. Sự đa dạng này khiến nó trở thành tài sản quý giá trong hệ thống điện, cho phép tích hợp mượt mà nhiều chức năng trong một cơ sở hạ tầng.