Phát hiện sự cố chạm đất trên mạng Trung tính cách ly và Nối đất qua cuộn dập hồ quang

Lưới điện trung tính cách ly và nối đất qua cuộn dập hồ quang là thách thức lớn cho việc phát hiện sự cố một pha chạm đất. Cho dù sự cố loại này là phổ biến nhất trên hệ thống đường dây trên trên không, nó lại rất khó phát hiện trên hệ thống có cách vận hành điểm trung tính như trên.

Tuy nhiên, vấn đề trên hiện đã được giải quyết.

Thay vì dựa vào phương pháp sử dụng dòng trung tính thông thường, chúng tôi tính toán thành phần điện trở của dòng trung tính và tác động bảo vệ trên giá trị này.

Phương pháp này đã được áp dụng trên Recloser OSM của NOJA Power và đã được thử nghiệm thực tế thành công với dòng đặt nhất thứ 400mA cho Bảo vệ chạm đất nhạy.

Tại sao Dùng mạng Trung tính cách ly và Nối đất qua cuộn dập hồ quang?

Một cách cơ bản, cách vận hành trên nhằm giảm dòng sự cố chạm đất và tăng độ tin cậy của hệ thống. Khi mạng trung tính cách ly và nối đất qua cuộn dập hồ quang có một pha chạm đất, vị trí sự cố sẽ trở thành điểm điện áp đất mới. Vì không có điện thế giữa đất và trung tính máy biến áp, trên lý thuyết không có dòng điện sự cố. Do đó chúng ta thường thấy dòng chạm đất rất bé.

Các điểm trên chính là lợi ích trong việc góp phần giảm cháy rừng và cải thiện liên tục cung cấp điện. Mạng trung tính cách ly thông thường cho phép vận hành trong tình trạng chạm đất một pha, dù cách vận hành này đang trở nên ít phổ biến hơn vì các lý do an toàn.

Lý do chính các công ty điện lực ngày nay chuyển sang cách nối đất trung tính không hiệu quả là nhằm phòng tránh cháy rừng. Giảm dòng điện sự cố chạm đất là cách tuyệt vời để giảm thiểu nguy cơ cháy rừng, nhưng cũng gây khó khăn trong việc phát hiện dòng và vị trí sự cố chạm đất.

Phát hiện và Định vị Sự cố một pha chạm đất trên mạng trung tính nối đất không hiệu quả

Cả hai mạng có kiểu vận hành trung tính nêu trên đây đều thuộc phân loại “trung tính nối đất không hiệu quả”. Và không giống như các mạng “trung tính nối đất hiệu quả”, các mạng loại này có dòng trung tính khi chạm đất một pha rất thấp. Đặc điểm này là yếu tố khó khăn trước nhất vì các bảo vệ chạm đất truyền thống thường chủ yếu dựa vào dòng sự cố tương đối lớn để phát hiện sự cố một cách chính xác.

Do đó nếu đơn thuần chỉ dựa vào các bảo vệ chạm đất dùng độ lớn dòng điện biểu kiến thì sẽ không có kết quả tin cậy.

Trên mạng trung tính cách ly hay nối đất qua cuộn dập hồ quang, chúng ta cần phải áp dụng các thuật toán bảo vệ khác. Cụ thể là Bảo vệ Chạm đất Nhạy phương pháp Watt-Metric. Kỹ thuật này tính toán công suất thực từ dòng điện trung tính và tận dụng dòng điện rò tự nhiên trong tình trạng sự cố.

Tất cả các sự cố trong thực tế thường có một thành phần điện trở- đại diện cho lượng công suất thực cung cấp cho điểm chạm đất. Trong các mạng trung tính cách ly hay nối đất qua cuộn dập hồ quang, công suất thực này chỉ chạy ra khỏi xuất tuyến có sự cố, và các xuất tuyến liên quan khác sẽ xuất hiện dòng điện dung. Không may là độ lớn dòng điện dung thường lớn hơn thành phần thuần trở, khiến cho các phương pháp bảo vệ truyền thống thất bại.

Chúng ta có thể tính được công suất thực tiêu thụ bởi điểm sự cố nhờ biểu thức lượng giác sau:

Thành phần điện trở bằng dòng trung tính biểu kiến nhân với cosine của góc pha giữa điện áp trung tính và dòng điện trung tính.

Thay vì chỉ dựa vào dòng biểu kiến (cách truyền thống), chúng tôi còn tính toán và cho rơ le tác động dựa trên thành phần thực của dòng trung tính. Với một hệ thống được hiệu chuẩn và có đủ độ nhạy, như các recloser OSM của NOJA Power, bạn có thể phát hiện chính xác sự cố chạm đất trên mạng trung tính cách ly ngay cả khi thành phần thực của dòng trung tính thấp đến 200mA

Để biết thêm chi tiết về cách thực hiện hệ thống bảo vệ này, chúng tôi có một Sách trắng hướng dẫn áp dụng chức năng này một cách chi tiết.

Kết luận

“Nước Úc đã trải qua nhiều biến cố cháy rừng nghiêm trọng trong nhiều thập kỷ qua, kết quả là một vài phương thức hạn chế cháy rừng đã được áp dụng”, Tổng giám đốc điều hành Tập đoàn NOJA Power Neil O’Sullivan cho biết.

“Rõ ràng rằng phát hiện sự cố chạm đất dưới 1A , là giới hạn để năng lượng hồ quang bằng hoặc bé hơn 0.1A² giây, sẽ tránh được hiện tượng mồi lửa, và chúng tôi đã phát triển khả năng này trong các sản phẩm recloser của chúng tôi để đáp ứng các yêu cầu của khách hàng.”

Phát hiện sự cố chạm đất trên mạng trung tính cách ly và nối đất qua cuộn dập hồ quang là một vấn đề đã được giải quyết. Các Recloser OSM với tùy chọn SEF 200mA của NOJA Power cho phép các công ty điện lực đang vận hành các mạng trung tính dạng này phát hiện các sự cố mà trước đây không thể phát hiện bằng các thiết bị truyền thống.