Trong hệ thống điện có trung điểm không nối đất khi xảy ra chạm đất 1 pha trên đường dây và chạm đất 1 pha trên thanh cái thì bảo vệ nào tác động? 

Trường hợp chạm đất trên đường dây

Khi cách điện 1 pha trên lưới điện bị hỏng thì xảy ra chạm đất. Trên đường dây xuất hiện dòng điện chạm đất (3I0). Dòng điện này đi từ phía đường dây về thanh cái trạm, lồng qua máy biến áp chính, về pha bị chạm đất rồi xuống đất. Dòng điện 3I0 này phụ thuộc vào: 

  • Tình trạng chạm đất (chạm đất qua điện trở nối đất lớn hay bé). 
  • Chiều dài đường dây (km). 
  • Cấp điện áp của lưới điện (kV).

Giá trị dòng điện chạm đất có thể tính tương đối như sau:

giá trị dòng điện chạm đất

Trong đó:

  • l là chiều dài đường dây [km]
  • U là điện áp của nguồn điện [kV]

Hệ thống bảo vệ rơ le chạm đất 1 pha bao gồm: 

  • Một máy biến dòng thứ tự không TI0 có dạng hình xuyến treo trên cổ cáp xuất tuyến.
  • Một rơ le thứ tự không RT0 được đấu vào máy biến dòng thứ tự không TI0
  • Một rơ le trung gian đi tác động máy cắt điện của lộ đường dây đang có chạm đất. 
  • Một rơ le điện áp báo chạm đất 3U0 đấu vào cuộn dây tam giác hở của TU.

Bình thường sẽ không có dòng điện 3I0 đi qua rơ le. Khi xảy ra chạm đất một đường dây nào đó, lập tức trên máy biến dòng thứ tự không của đường dây đang có chạm đất xuất hiện dòng điện 3I0∑, dòng điện này có chiều đi từ phía thanh cái ra đường dây, rơ le khởi động đi tác động máy cắt. Các đường dây khác có cùng chung thanh cái với đường dây đang bị chạm đất sẽ có dòng điện 3I0 đi từ phía đường dây về thanh cái. Các dòng điện 3I0 này cũng đi qua TI0 của bản thân nó nhưng có chiều ngược với chiều của đường dây có chạm đất.

Để các bảo vệ chạm đất của nhiều đường dây không cùng khởi động một lúc, gây ra tác động sai người ta dùng phương pháp so sánh góc lệch pha của điện áp U= 100V~ lấy trên TU và dòng điện 3I0 lấy trên các TI0. Điện áp và các dòng điện này cấp cho các rơ le RT0, khẳng định được chỉ khi nào có dòng 3I0 đi từ phía thanh cái ra đường dây mới cho phép rơ le khởi động. Do dòng 3I0 nhỏ, 3I0 ≤ 1A nên rơ le không khởi động được, cần phải tăng 3I0 lên bằng cách dùng thêm máy biến áp tạo trung tính. Máy biến áp tạo trung tính dùng để tạo ra dòng điện 3I0L. Khi chạm đất dòng điện 3I0L mang tính điện cảm xuất hiện trên các cuộn dây máy biến áp tạo trung tính cũng lồng qua máy biến áp chính và đi vào điểm chạm đất.

Kết quả ta có dòng điện tổng 3I0∑ có giá trị lớn hơn dòng điện 3I0C nhiều, dòng điện 3I0C mang tính điện dung. Dòng điện chạm đất tổng 3I0∑ được tính như sau:

Dòng điện chạm đất tổng

Với lưới điện 110kV đo điện áp cao, tuyến dây có chiều dài lớn nên khi xảy ra chạm đất 1 pha thì dòng điện chạm đất sẽ quá lớn cần phải giảm đi bằng cách nối đất trung điểm máy biến áp 110kV.
Khi chạm đất 1 pha 110kV, điện áp của pha bị chạm đất bằng ≈ 0. Dòng điện tăng lên bằng dòng điện ngắn mạch 1 pha. Trong cuộn dây 110kV xuất hiện 1 dòng điện không cân bằng đi qua điểm nối đất chung: 

dòng điện không cân bằng

Dòng điện IO đi qua cuộn dây 110kV mang tính điện cảm được ký hiệu là I0L. Dòng điện chạm đất tổng I0∑ được tính như sau:

Dòng điện chạm đất tổng 110kV
Như vậy có thể điều chỉnh được dòng điện chạm đất bằng cách tăng giảm số điểm nối đất của các trung điểm cuộn dây máy biến áp 110kV.

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chạm đất 1 pha trên đường dây

Trường hợp chạm đất trên thanh cái

Khi chạm đất một pha trên thanh cái cũng xuất hiện dòng điện chạm đất 3I0.

Để khởi động bảo vệ chạm đất thì 3TI tổng phải đấu dây theo sơ đồ bộ lọc thứ tự không, 3 cuộn dây thứ cấp của 3 TI đấu theo sơ đồ sao đủ, từ điểm chung của 3 cuộn dây thứ cấp TI đến điểm nối đất ta đấu nối tiếp thêm một rơ le thứ tự không. Trong sơ đồ dưới RIa, RIb, RIc là 3 rơ le dòng điện dùng cho bảo vệ quá dòng, R3I0 là rơ le bảo vệ chạm đất.

sơ đồ bảo vệ chạm thanh cái

 


VNK gửi tặng bạn cuốn sách “gối đầu giường” dành cho dân điện-điện tử.
Tải ngay: 1500 Câu hỏi về điện

Bảo vệ chạm đất 1 pha trên đường dây và trên thanh cái
5 (100%) 1 vote