Xem mẫu
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: HỆ THỐNG ĐIỆN
*** ***
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG
BẢO VỆ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN
Giáo viên: Nguyễn Thị Khánh
Hưng Yên, tháng 6 năm 2015
1
CHƯƠNG 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG CỦA BẢO VỆ
1.1 Khái niệm chung
1.1.1 Nhiệm vụ của BVRL
Khi thiết kế hoặc khi vận hành bất kỳ một hệ thống điện (HTĐ) nào cũng phải kể đến khả
năng phát sinh các hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thống điện ấy.
Nhiệm vụ của các thiết bị bảo vệ nói chung và bảo vệ rơle nói riêng là phát hiện và loại trừ
càng nhanh càng tốt phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện. Nguyên nhân gây hư hỏng, sự cố đối
với các phần tử trong hệ thống điện rất đa dạng: Do các hiện tượng thiên nhiên như giông bão, động
đất, lũ lụt, do máy móc thiết bị bị hao mòn, già cỗi, do các tai nạn ngẫu nhiên, do nhầm lẫn trong
thao tác của nhân viên vận hành v.v…
Nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện có thể ngăn chặn và
hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả tai hại của sự cố, trong đó phần lớn là các dạng ngắn
mạch. Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trong các phần tử trên đường từ nguồn đến điểm ngắn
mạch có thể gây ra những tác động nhiệt và cơ nguy hiểm cho các phần tử nó chạy qua. Hồ quang
tại chỗ ngắn mạch nếu để tồn tại lâu có thể đốt cháy thiết bị gây hỏa hoạn. Ngắn mạch làm cho điện
áp tại chỗ sự cố và khu vực lưới điện lân cận bị giảm thấp, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường
của các hộ tiêu dùng điện. Tồi tệ hơn, ngắn mạch có thể dẫn đến mất ổn định và tan rã hệ thống.
Các dạng ngắn mạch thường gặp trong hệ thống điện là:
- Ngắn mạch ba pha chiếm khoảng 5% số trường hợp ngắn mạch trong HTĐ.
- Ngắn mạch hai pha chiếm khoảng 10% số trường hợp ngắn mạch trong HTĐ.
- Ngắn mạch hai pha nối đất chiếm khoảng 20% số trường hợp ngắn mạch.
- Ngắn mạch một pha chiếm khoảng 65% số trường hợp ngắn mạch trong HTĐ.
Phân theo dạng thiết bị trong hệ thống điện, tỷ lệ hư hỏng như sau:
- Đường dây tải điện trên không chiếm khoảng 50% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Đường dây cáp chiếm khoảng 10% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Máy cắt điện chiếm khoảng 15% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Máy biến áp chiếm khoảng 12% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Máy biến dòng điện, biến điện áp chiếm khoảng 2% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Thiết bị đo lường, điều khiển, bảo vệ chiếm khoảng 3% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Các loại khác chiếm khoảng 8% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc không bình thường.
Một trong những tình trạng làm việc không bình thường là quá tải. Dòng điện quá tải làm tăng nhiệt
độ của các phần dẫn điện quá giới hạn cho phép, làm cho cách điện của chúng bị già cỗi và đôi khi
bị phá hỏng.
2
Thiết bị tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các hệ thống điện hiện đại là các rơle. Ý
nghĩa ban đầu của rơle là phần tử làm nhiệm vụ tự động chuyển (đóng, cắt) mạch điện. Ngày nay,
khái niệm rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm chức năng bảo
vệ và tự động hóa hệ thống điện, thỏa mãn những yêu cầu kỹ thuật đề ra đối với nhiệm vụ bảo vệ
cho từng phần tử cụ thể cũng như cho toàn bộ hệ thống.
Như vậy, nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ rơ le là tự động cắt phần tử hư hỏng ra khỏi hệ
thống điện. Ngoài ra còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của
các phần tử trong hệ thống điện. Tuỳ mức độ mà bảo vệ rơ le có thể tác động đi báo tín hiệu
hoặc cắt máy cắt.
1.1.2 Yêu cầu cơ bản của mạch bảo vệ
Để thực hiện được các chức năng và nhiệm vụ quan trọng trên, thiết bị bảo vệ phải thoả mãn
những yêu cầu cơ bản sau: tin cậy, chọn lọc, tác động nhanh, nhạy và kinh tế.
a/ Tin cậy
Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn. Cần phân biệt:
- Độ tin cậy khi tác động là mức độ chắc chắn rơ le hoặc hệ thống rơ le sẽ tác động đúng. Nói
cách khác, độ tin cậy khi tác động là khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy ra trong phạm
vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ.
- Độ tin cậy không tác động là mức độ chắc chắn rằng rơ le hoặc hệ thống rơ le sẽ không làm
việc sai. Nói cách khác, độ tin cậy không tác động là khả năng tránh làm việc nhầm ở chế độ vận
hành bình thường hoặc sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được qui định.
Trên thực tế độ tin cậy tác động có thể được kiểm tra tương đối dễ dàng bằng tính toán thực
nghiệm, còn độ tin cậy không tác động rất khó kiểm tra vì tập hợp những trạng thái vận hành và tình
huống bất thường có thể dẫn đến tác động sai của bảo vệ không thể lường trước được.
Để nâng cao độ tin cậy nên sử dụng rơ le và hệ thống rơ le có kết cấu đơn giản, chắc chắn, đã
được thử thách qua thực tế sử dụng và cũng cần tăng cường mức độ dự phòng trong hệ thống bảo
vệ. Qua số liệu thống kê vận hành cho thấy, hệ thống bảo vệ trong các hệ thống điện hiện đại có xác
suất làm việc tin cậy khoảng (95 99)%.
b/ Tính chọn lọc
Là khả năng của bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống
điện.
Xét một thí dụ cụ thể: đối với
mạng điện đã cho
(hình 1-1)
khi ngắn mạch tại điểm N1 bảo vệ
A
C
~
5
N1
3
phải cắt máy cắt 5 ở đầu đường dây
bị hư hỏng BC. Như vậy tất cả các
hộ tiêu thụ, trừ những hộ nối vào
thanh góp C sẽ tiếp tục làm việc bình
thường sau khi máy cắt cắt.
4
3
N2
~
1
2
Hình 1-1
Thí dụ về tính chọn lọc của bảo vệ rơ le
Khi ngắn mạch tại điểm N2, để bảo đảm tính chọn lọc, bảo vệ cần phải cắt các máy cắt 1 và 2
ở hai đầu đường dây bị hư hỏng và việc cung cấp điện cho trạm B vẫn được duy trì.
Theo nguyên lý làm việc, các bảo vệ được phân ra:
- Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối là những bảo vệ chỉ làm nhiệm vụ khi sự cố xảy ra trong một
phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận.
- Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng được bảo vệ
còn có thể thực hiện chức năng dự phòng cho các bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận.
Để thực hiện yêu cầu về chọn lọc đối với các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối, phải có sự phối
hợp giữa đặc tính làm việc của các bảo vệ lân cận nhau trong toàn hệ thống nhằm đảm bảo mức độ
liên tục cung cấp điện cao nhất, hạn chế đến mức thấp nhất thời gian ngừng cung cấp điện.
c) Tác động nhanh
Phần tử bị ngắn mạch càng được cắt nhanh, càng hạn chế được mức độ phá hoại các thiết bị,
càng giảm được thời gian sụt áp ở các hộ dùng điện và càng có khả năng duy trì được ổn định sự
làm việc của các máy phát điện và toàn bộ hệ thống . Tuy nhiên khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc để
thoả mãn yêu cầu tác động nhanh cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp và đắt tiền. Vì vậy
yêu cầu tác động nhanh chỉ đề ra tuỳ thuộc vào những điều kiện cụ thể của mạng điện và tình trạng
làm việc của phần tử được bảo vệ trong hệ thống điện.
Rơ le hay bảo vệ được gọi là tác động nhanh (có tốc độ cao) nếu thời gian tác động không
vượt quá 50ms (2,5 chu kỳ của dòng điện tần số 50Hz). Rơ le hay bảo vệ được gọi là tác động tức
thời nếu không thông qua khâu trễ (tạo thời gian) trong tác động rơ le. Hai khái niệm tác động nhanh
và tác động tức thời được dùng thay thế lẫn nhau để chỉ các rơ le hoặc bảo vệ có thời gian tác động
không quá 50ms.
Thời gian cắt sự cố tC gồm hai thành phần: thời gian tác động của bảo vệ tBV và thời gian tác
động của máy cắt t MC
tC = tBV + tMC
Đối với các máy cắt điện có tốc độ cao hiện đại tMC = (20 60)ms (từ 1 3 chu kỳ 50Hz).
Những máy cắt thông thường có tMC ≤ 5 chu kỳ (khoảng 100ms ở 50Hz). Vậy thời gian loại trừ sự
cố tC khoảng từ 2 8 chu kỳ ở tần số 50Hz (khoảng
40
160ms) đối với bảo vệ tác
động nhanh.
4
Đối với lưới điện phân phối thường dùng các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối, bảo vệ chính
thông thường có thời gian cắt sự cố khoảng (0,2
1,5) giây, bảo vệ dự phòng khoảng
(1,5
2,0) giây.
d/ Độ nhạy
Độ nhạy đặc trưng cho khả năng “cảm nhận” sự cố của rơ le hoặc hệ thống bảo vệ. Độ nhạy
của bảo vệ được đặc trưng bằng hệ số độ nhạy Kn là tỉ số của đại lượng vật lý đặt vào rơ le khi có sự
cố với ngưỡng tác động của nó. Sự sai khác giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơ le và ngưỡng
tác động của nó càng lớn, rơ le càng dễ cảm nhận sự xuất hiện của sự cố, nghĩa là rơ le tác động
càng nhạy.
Độ nhạy thực tế của bảo vệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Chế độ làm việc của hệ thống
(mức độ huy động nguồn), cấu hình của lưới điện, dạng ngắn mạch, vị trí của điểm ngắn mạch, . . .
Đối với các bảo vệ chính thường yêu cầu phải có hệ số độ nhạy từ 1,5
vệ dự phòng hệ số độ nhạy từ 1,2
1,5.
2,0 còn đối với bảo
e/ Tính kinh tế
Các thiết bị bảo vệ được lắp đặt trong hệ thống điện không phải để làm việc thường xuyên
trong chế độ vận hành bình thường, luôn luôn sẵn sàng chờ đón những bất thường và sự cố có thể
xảy ra và có những tác động chuẩn xác.
Đối với các trang thiết bị điện cao áp và siêu cao áp, chi phí để mua sắm, lắp đặt thiết bị bảo
vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị của công trình. Vì vậy yêu cầu về kinh tế không đề ra,
mà bốn yêu cầu kỹ thuật trên đóng vai trò quyết định, vì nếu không thoả mãn được các yêu cầu này
sẽ dẫn đến hậu quả tai hại cho hệ thống điện.
Đối với lưới điện trung áp và hạ áp, số lượng các phần tử cần được bảo vệ rất lớn, và yêu cầu
đối với thiết bị bảo vệ không cao bằng thiết bị bảo vệ ở các nhà máy điện hoặc lưới truyền tải cao
áp. Vì vậy cần phải cân nhắc tính kinh tế trong lựa chọn thiết bị bảo vệ sao cho có thể đảm bảo được
các yêu cầu kỹ thuật và chi phí thấp nhất.
Năm yêu cầu trên trong nhiều trường hợp mâu thuẫn nhau, ví dụ muốn có được tính chọn lọc
và độ nhạy cao cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp, bảo vệ càng phức tạp, càng khó thỏa
mãn yêu cầu về độ tin cậy; hoặc những yêu cầu cao về kỹ thuật sẽ làm tăng chi phí cho thiết bị bảo
vệ. Vì vậy trong thực tế cần dung hòa ở mức tốt nhất các yêu cầu trên trong quá trình lựa chọn các
thiết bị riêng lẻ cũng như tổ hợp toàn bộ các thiết bị bảo vệ, điều khiển và tự động trong hệ thống
điện.
1.1.3 Cơ cấu của hệ thống bảo vệ
Rơ le làm việc theo tín hiệu điện thường được nối với hệ thống điện thông qua các máy biến
dòng điện (BI), các máy biến điện áp (BU), có nhiệm vụ cách ly mạch bảo vệ khỏi điện áp cao phía
hệ thống và giảm biên độ của dòng điện, điện áp của hệ thống xuống đến trị tiêu chuẩn ở phía thứ
cấp, thuận tiện cho việc chế tạo và sử dụng các thiết bị bảo vệ, đo lường và điều khiển.
Tín hiệu dòng điện và điện áp đưa vào rơ le sẽ được so sánh với ngưỡng tác động của nó, nếu
vượt quá ngưỡng này rơ le sẽ tác động “tức thời” hoặc có thời gian gửi tín hiệu đi cắt máy cắt điện
của phần tử được bảo vệ.
5
nguon tai.lieu . vn
KHOA : ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: HỆ THỐNG ĐIỆN
*** ***
ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG
BẢO VỆ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN
Giáo viên: Nguyễn Thị Khánh
Hưng Yên, tháng 6 năm 2015
1
CHƯƠNG 1: CÁC VẤN ĐỀ CHUNG CỦA BẢO VỆ
1.1 Khái niệm chung
1.1.1 Nhiệm vụ của BVRL
Khi thiết kế hoặc khi vận hành bất kỳ một hệ thống điện (HTĐ) nào cũng phải kể đến khả
năng phát sinh các hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thống điện ấy.
Nhiệm vụ của các thiết bị bảo vệ nói chung và bảo vệ rơle nói riêng là phát hiện và loại trừ
càng nhanh càng tốt phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện. Nguyên nhân gây hư hỏng, sự cố đối
với các phần tử trong hệ thống điện rất đa dạng: Do các hiện tượng thiên nhiên như giông bão, động
đất, lũ lụt, do máy móc thiết bị bị hao mòn, già cỗi, do các tai nạn ngẫu nhiên, do nhầm lẫn trong
thao tác của nhân viên vận hành v.v…
Nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện có thể ngăn chặn và
hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả tai hại của sự cố, trong đó phần lớn là các dạng ngắn
mạch. Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trong các phần tử trên đường từ nguồn đến điểm ngắn
mạch có thể gây ra những tác động nhiệt và cơ nguy hiểm cho các phần tử nó chạy qua. Hồ quang
tại chỗ ngắn mạch nếu để tồn tại lâu có thể đốt cháy thiết bị gây hỏa hoạn. Ngắn mạch làm cho điện
áp tại chỗ sự cố và khu vực lưới điện lân cận bị giảm thấp, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường
của các hộ tiêu dùng điện. Tồi tệ hơn, ngắn mạch có thể dẫn đến mất ổn định và tan rã hệ thống.
Các dạng ngắn mạch thường gặp trong hệ thống điện là:
- Ngắn mạch ba pha chiếm khoảng 5% số trường hợp ngắn mạch trong HTĐ.
- Ngắn mạch hai pha chiếm khoảng 10% số trường hợp ngắn mạch trong HTĐ.
- Ngắn mạch hai pha nối đất chiếm khoảng 20% số trường hợp ngắn mạch.
- Ngắn mạch một pha chiếm khoảng 65% số trường hợp ngắn mạch trong HTĐ.
Phân theo dạng thiết bị trong hệ thống điện, tỷ lệ hư hỏng như sau:
- Đường dây tải điện trên không chiếm khoảng 50% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Đường dây cáp chiếm khoảng 10% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Máy cắt điện chiếm khoảng 15% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Máy biến áp chiếm khoảng 12% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Máy biến dòng điện, biến điện áp chiếm khoảng 2% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Thiết bị đo lường, điều khiển, bảo vệ chiếm khoảng 3% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
- Các loại khác chiếm khoảng 8% số trường hợp hư hỏng trong HTĐ.
Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc không bình thường.
Một trong những tình trạng làm việc không bình thường là quá tải. Dòng điện quá tải làm tăng nhiệt
độ của các phần dẫn điện quá giới hạn cho phép, làm cho cách điện của chúng bị già cỗi và đôi khi
bị phá hỏng.
2
Thiết bị tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các hệ thống điện hiện đại là các rơle. Ý
nghĩa ban đầu của rơle là phần tử làm nhiệm vụ tự động chuyển (đóng, cắt) mạch điện. Ngày nay,
khái niệm rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm chức năng bảo
vệ và tự động hóa hệ thống điện, thỏa mãn những yêu cầu kỹ thuật đề ra đối với nhiệm vụ bảo vệ
cho từng phần tử cụ thể cũng như cho toàn bộ hệ thống.
Như vậy, nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ rơ le là tự động cắt phần tử hư hỏng ra khỏi hệ
thống điện. Ngoài ra còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của
các phần tử trong hệ thống điện. Tuỳ mức độ mà bảo vệ rơ le có thể tác động đi báo tín hiệu
hoặc cắt máy cắt.
1.1.2 Yêu cầu cơ bản của mạch bảo vệ
Để thực hiện được các chức năng và nhiệm vụ quan trọng trên, thiết bị bảo vệ phải thoả mãn
những yêu cầu cơ bản sau: tin cậy, chọn lọc, tác động nhanh, nhạy và kinh tế.
a/ Tin cậy
Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn. Cần phân biệt:
- Độ tin cậy khi tác động là mức độ chắc chắn rơ le hoặc hệ thống rơ le sẽ tác động đúng. Nói
cách khác, độ tin cậy khi tác động là khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy ra trong phạm
vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ.
- Độ tin cậy không tác động là mức độ chắc chắn rằng rơ le hoặc hệ thống rơ le sẽ không làm
việc sai. Nói cách khác, độ tin cậy không tác động là khả năng tránh làm việc nhầm ở chế độ vận
hành bình thường hoặc sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được qui định.
Trên thực tế độ tin cậy tác động có thể được kiểm tra tương đối dễ dàng bằng tính toán thực
nghiệm, còn độ tin cậy không tác động rất khó kiểm tra vì tập hợp những trạng thái vận hành và tình
huống bất thường có thể dẫn đến tác động sai của bảo vệ không thể lường trước được.
Để nâng cao độ tin cậy nên sử dụng rơ le và hệ thống rơ le có kết cấu đơn giản, chắc chắn, đã
được thử thách qua thực tế sử dụng và cũng cần tăng cường mức độ dự phòng trong hệ thống bảo
vệ. Qua số liệu thống kê vận hành cho thấy, hệ thống bảo vệ trong các hệ thống điện hiện đại có xác
suất làm việc tin cậy khoảng (95 99)%.
b/ Tính chọn lọc
Là khả năng của bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống
điện.
Xét một thí dụ cụ thể: đối với
mạng điện đã cho
(hình 1-1)
khi ngắn mạch tại điểm N1 bảo vệ
A
C
~
5
N1
3
phải cắt máy cắt 5 ở đầu đường dây
bị hư hỏng BC. Như vậy tất cả các
hộ tiêu thụ, trừ những hộ nối vào
thanh góp C sẽ tiếp tục làm việc bình
thường sau khi máy cắt cắt.
4
3
N2
~
1
2
Hình 1-1
Thí dụ về tính chọn lọc của bảo vệ rơ le
Khi ngắn mạch tại điểm N2, để bảo đảm tính chọn lọc, bảo vệ cần phải cắt các máy cắt 1 và 2
ở hai đầu đường dây bị hư hỏng và việc cung cấp điện cho trạm B vẫn được duy trì.
Theo nguyên lý làm việc, các bảo vệ được phân ra:
- Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối là những bảo vệ chỉ làm nhiệm vụ khi sự cố xảy ra trong một
phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận.
- Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng được bảo vệ
còn có thể thực hiện chức năng dự phòng cho các bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận.
Để thực hiện yêu cầu về chọn lọc đối với các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối, phải có sự phối
hợp giữa đặc tính làm việc của các bảo vệ lân cận nhau trong toàn hệ thống nhằm đảm bảo mức độ
liên tục cung cấp điện cao nhất, hạn chế đến mức thấp nhất thời gian ngừng cung cấp điện.
c) Tác động nhanh
Phần tử bị ngắn mạch càng được cắt nhanh, càng hạn chế được mức độ phá hoại các thiết bị,
càng giảm được thời gian sụt áp ở các hộ dùng điện và càng có khả năng duy trì được ổn định sự
làm việc của các máy phát điện và toàn bộ hệ thống . Tuy nhiên khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc để
thoả mãn yêu cầu tác động nhanh cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp và đắt tiền. Vì vậy
yêu cầu tác động nhanh chỉ đề ra tuỳ thuộc vào những điều kiện cụ thể của mạng điện và tình trạng
làm việc của phần tử được bảo vệ trong hệ thống điện.
Rơ le hay bảo vệ được gọi là tác động nhanh (có tốc độ cao) nếu thời gian tác động không
vượt quá 50ms (2,5 chu kỳ của dòng điện tần số 50Hz). Rơ le hay bảo vệ được gọi là tác động tức
thời nếu không thông qua khâu trễ (tạo thời gian) trong tác động rơ le. Hai khái niệm tác động nhanh
và tác động tức thời được dùng thay thế lẫn nhau để chỉ các rơ le hoặc bảo vệ có thời gian tác động
không quá 50ms.
Thời gian cắt sự cố tC gồm hai thành phần: thời gian tác động của bảo vệ tBV và thời gian tác
động của máy cắt t MC
tC = tBV + tMC
Đối với các máy cắt điện có tốc độ cao hiện đại tMC = (20 60)ms (từ 1 3 chu kỳ 50Hz).
Những máy cắt thông thường có tMC ≤ 5 chu kỳ (khoảng 100ms ở 50Hz). Vậy thời gian loại trừ sự
cố tC khoảng từ 2 8 chu kỳ ở tần số 50Hz (khoảng
40
160ms) đối với bảo vệ tác
động nhanh.
4
Đối với lưới điện phân phối thường dùng các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối, bảo vệ chính
thông thường có thời gian cắt sự cố khoảng (0,2
1,5) giây, bảo vệ dự phòng khoảng
(1,5
2,0) giây.
d/ Độ nhạy
Độ nhạy đặc trưng cho khả năng “cảm nhận” sự cố của rơ le hoặc hệ thống bảo vệ. Độ nhạy
của bảo vệ được đặc trưng bằng hệ số độ nhạy Kn là tỉ số của đại lượng vật lý đặt vào rơ le khi có sự
cố với ngưỡng tác động của nó. Sự sai khác giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơ le và ngưỡng
tác động của nó càng lớn, rơ le càng dễ cảm nhận sự xuất hiện của sự cố, nghĩa là rơ le tác động
càng nhạy.
Độ nhạy thực tế của bảo vệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Chế độ làm việc của hệ thống
(mức độ huy động nguồn), cấu hình của lưới điện, dạng ngắn mạch, vị trí của điểm ngắn mạch, . . .
Đối với các bảo vệ chính thường yêu cầu phải có hệ số độ nhạy từ 1,5
vệ dự phòng hệ số độ nhạy từ 1,2
1,5.
2,0 còn đối với bảo
e/ Tính kinh tế
Các thiết bị bảo vệ được lắp đặt trong hệ thống điện không phải để làm việc thường xuyên
trong chế độ vận hành bình thường, luôn luôn sẵn sàng chờ đón những bất thường và sự cố có thể
xảy ra và có những tác động chuẩn xác.
Đối với các trang thiết bị điện cao áp và siêu cao áp, chi phí để mua sắm, lắp đặt thiết bị bảo
vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị của công trình. Vì vậy yêu cầu về kinh tế không đề ra,
mà bốn yêu cầu kỹ thuật trên đóng vai trò quyết định, vì nếu không thoả mãn được các yêu cầu này
sẽ dẫn đến hậu quả tai hại cho hệ thống điện.
Đối với lưới điện trung áp và hạ áp, số lượng các phần tử cần được bảo vệ rất lớn, và yêu cầu
đối với thiết bị bảo vệ không cao bằng thiết bị bảo vệ ở các nhà máy điện hoặc lưới truyền tải cao
áp. Vì vậy cần phải cân nhắc tính kinh tế trong lựa chọn thiết bị bảo vệ sao cho có thể đảm bảo được
các yêu cầu kỹ thuật và chi phí thấp nhất.
Năm yêu cầu trên trong nhiều trường hợp mâu thuẫn nhau, ví dụ muốn có được tính chọn lọc
và độ nhạy cao cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp, bảo vệ càng phức tạp, càng khó thỏa
mãn yêu cầu về độ tin cậy; hoặc những yêu cầu cao về kỹ thuật sẽ làm tăng chi phí cho thiết bị bảo
vệ. Vì vậy trong thực tế cần dung hòa ở mức tốt nhất các yêu cầu trên trong quá trình lựa chọn các
thiết bị riêng lẻ cũng như tổ hợp toàn bộ các thiết bị bảo vệ, điều khiển và tự động trong hệ thống
điện.
1.1.3 Cơ cấu của hệ thống bảo vệ
Rơ le làm việc theo tín hiệu điện thường được nối với hệ thống điện thông qua các máy biến
dòng điện (BI), các máy biến điện áp (BU), có nhiệm vụ cách ly mạch bảo vệ khỏi điện áp cao phía
hệ thống và giảm biên độ của dòng điện, điện áp của hệ thống xuống đến trị tiêu chuẩn ở phía thứ
cấp, thuận tiện cho việc chế tạo và sử dụng các thiết bị bảo vệ, đo lường và điều khiển.
Tín hiệu dòng điện và điện áp đưa vào rơ le sẽ được so sánh với ngưỡng tác động của nó, nếu
vượt quá ngưỡng này rơ le sẽ tác động “tức thời” hoặc có thời gian gửi tín hiệu đi cắt máy cắt điện
của phần tử được bảo vệ.
5