- Trang Chủ
- Điện - Điện tử
- Giáo trình Bảo vệ Rơle (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng): Phần 1 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô
Xem mẫu
- BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỰ ĐỘNG HÓA
GIÁO TRÌNH
MÔ-ĐUN: BẢO VỆ RƠLE
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-... ngày ..... tháng.... năm 20
…….. của ………………
Tam Điệp, năm 2019
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
1
- Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể đƣợc
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Trong quá trình vận hành hệ thống điện (HTĐ), chúng ta có thể gặp tình trạng hệ
thống điện làm việc không bình thƣờng, sự cố... Nguyên nhân có thể do chủ quan
hoặc khách quan. Hệ thống bảo vệ rơle sẽ giúp phát hiện các tình trạng đó để đề ra
những biện pháp xử lý kịp thời. Một trong những yêu cầu quan trọng nhất của
ngành điện là phải cung ứng cho ngƣời tiêu thụ điện năng với chất lƣợng tốt nhất.
Để thỏa mãn yêu cầu này trong hệ thống điện đƣợc thực hiện bằng các bộ phận tự
động chức năng.
Giáo trình đƣợc thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn học của
chƣơng trình đào tạo Điện công nghiệp để giảng dạy ở cấp trình độ Cao đẳng. Tài
liệu trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản nhất trong lĩnh vực nêu trên.
Mặc dù đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh. Tác giả rất mong nhận đƣợc
các ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình đƣợc hoàn thiện hơn.
Tam Điệp, ngày 20 tháng 3 năm 2019
Chủ biên: Nguyễn Thị Linh Phƣơng
2
- MỤC LỤC
BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM VỀ BẢO VỆ RƠLE ................................................ 12
1. Nhiệm vụ của bảo vệ ....................................................................................... 12
2. Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống bảo vệ................................................... 13
2.1. Yêu cầu đối với bảo vệ chống ngắn mạch ............................................... 13
2.1.1. Tính chọn lọc..................................................................................... 13
2.1.2. Tác động nhanh ................................................................................. 13
2.1.3. Độ nhạy ............................................................................................. 14
2.1.4. Độ tin cậy .......................................................................................... 15
2.2. Yêu cầu đối với bảo vệ chống các chế độ làm việc không bình thƣờng . 15
3. Các phần tử chính của sơ đồ điện bảo vệ role................................................. 15
3.1. Cụm phần tử đo lƣờng.............................................................................. 16
3.2. Cụm logic ................................................................................................. 16
4. Cách biểu diễn rơle và các sơ đồ trên hình vẽ ................................................ 17
4.1. Phƣơng pháp biểu diễn ............................................................................. 17
4.1.1. Phƣơng pháp 1................................................................................... 17
4.1.2. Phƣơng pháp 2................................................................................... 17
4.2. Phƣơng pháp nối dây rơle ........................................................................ 18
4.2.1. Phƣơng pháp nối dây rơle ................................................................. 18
4.2.2. Cách đánh dấu đầu các cuộn dây của biến dòng điện ....................... 19
4.3. Sơ đồ nối máy biến dòng và rơle ............................................................. 20
4.3.1. Sơ đồ các BI và Rơle nối theo hình sao (Y) hoàn toàn ..................... 20
4.3.2. Sơ đồ các BI và role nối theo hình sao khuyết.................................. 20
4.3.3. Sơ đồ 1 rơle nối vào hiệu dòng 2 pha (số 8) ..................................... 22
5. Một số loại rơle thông dụng ............................................................................ 22
5.1. Rơle quá tải (Rơle nhiệt – Over Load)..................................................... 22
5.2.1. Khái niệm và công dụng ................................................................... 23
5.2.2. Nguyên lý làm việc ........................................................................... 23
5.2. Rơle thời gian ........................................................................................... 23
3
- 5.2.1. Khái niệm .......................................................................................... 23
5.2.2. Nguyên lý làm việc ........................................................................... 24
5.3. Rơle trung gian ......................................................................................... 24
5.3.1. Khái niệm .......................................................................................... 25
5.3.2. Nguyên lý hoạt động ......................................................................... 25
5.4. Rơlebảo vệ quá tải, mất pha, kẹt roto EOCR-SS ..................................... 25
5.5. Rơle bảo vệ điện áp PMR-44 ................................................................... 26
5.6. Rơle bảo vệ dòng rò MK300 ................................................................ 27
BÀI 1: BẢO VỆ QUÁ DÕNG ĐIỆN ..................................................................... 29
1. Nguyên tắc tác động ........................................................................................ 29
2. Bảo vệ dòng cực đại ........................................................................................ 29
2.1. Dòng điện khởi động của bảo vệ.............................................................. 30
2.1.1. Dòng điện khởi động của bảo vệ....................................................... 30
2.1.2. Các phần tử chính của bảo vệ dòng cực đại...................................... 31
2.2. Độ nhạy của bảo vệz ................................................................................ 32
2.3. Thời gian tác động của bảo vệ ................................................................. 32
2.3.1. Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập ................................................. 32
2.2.2. Bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn .............................. 34
2.2.3. Bậc chọn lọc về thời gian .................................................................. 36
3. Bảo vệ dòng điện cắt nhanh ............................................................................ 36
3.1. Bảo vệ cắt nhanh của đƣờng dây 1 nguồn cung cấp ................................ 37
3.1.1. Dòng khởi động của bảo vệ .............................................................. 37
3.1.2. Vùng tác động của bảo vệ ................................................................. 38
3.1.3. Thời gian tác động của bảo vệ .......................................................... 38
3.2. Bảo vệ cắt nhanh của đƣờng dây có 2 nguồn cung cấp ........................... 39
4. Đánh giá bảo vệ quá dòng điện ....................................................................... 40
5.2. Mạch bảo vệ quá tải, mất pha, kẹt roto sử dụng CPR605 ........................ 42
BÀI 2: BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CÓ HƢỚNG......................................................... 44
1. Nguyên tắc hoạt động...................................................................................... 44
2. Sơ đồ bảo vệ dòng có hƣớng ........................................................................... 44
4
- 2.1. Đặc tính của rơle định hƣớng công suất .................................................. 46
2.2. Sơ đồ nối rơle định hƣớng công suất ....................................................... 47
3. Sơ đồ bảo vệ dòng điện có hƣớng ba cấp ....................................................... 50
3.1. Bảo vệ dòng điện có hƣớng cấp I............................................................. 50
3.2. Bảo vệ dòng điện có hƣớng cấp II ........................................................... 51
3.3. Bảo vệ dòng điện có hƣớng cấp III .......................................................... 52
4. Thời gian làm việc........................................... Error! Bookmark not defined.
5. Dòng khởi động của bảo vệ......................... 53Error! Bookmark not defined.
5.1. Chỉnh định khỏi dòng quá độ sau khi cắt ngắn mạch ngoài ............. Error!
Bookmark not defined.
5.2. Chỉnh định khỏi dòng phụ tải ................... Error! Bookmark not defined.
5.3. Chỉnh định khỏi dòng các pha không hƣ hỏng ....... Error! Bookmark not
defined.
6. Chỗ cần đặt bảo vệ có bộ phận định hƣớng công suất ... Error! Bookmark not
defined.
7. Đánh giá bảo vệ dòng điện có hƣớng.............................................................. 52
BÀI 3: BẢO VỆ SO LỆCH DÕNG ĐIỆN ............................................................. 55
1. Nguyên tắc hoạt động...................................................................................... 55
2. Dòng không cân bằng trong bảo vệ so lệch dòng điện ................................... 56
3. Dòng điện khởi động của bảo vệ so lệch dòng điện ....................................... 56
4. Những biện pháp thƣờng dùng để nâng cao độ nhạy và tính đảm bảo của bảo
vệ ......................................................................................................................... 57
4.1. Nối các rơle qua máy biến dòng bão hòa trung gian (BIG) ..................... 58
4.2. Dùng rơle so lệch tác động hãm ............................................................... 58
5. Bảo vệ so lệch ngang....................................................................................... 59
BÀI 4: BẢO VỆ DÕNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT ...................................... 62
MĐ 27 - 4 ................................................................................................................ 62
1. Bảo vệ chống chạm đất trong mạng điện có dòng chạm đất lớn .................... 62
1.1. Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không ........................................................... 62
1.2. Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không có hƣớng ........................................... 64
1.3. Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không ................................................................ 67
5
- 1.3.1. Bảo vệ cắt nhanh TTK không có hƣớng ........................................... 67
1.3.2. Bảo vệ cắt nhanh TTK có hƣớng ...................................................... 68
1.4. Đánh giá và phạm vi sử dụng bảo vệ ....................................................... 68
2. Bảo vệ chống chạm đất trong mạng có dòng chạm đất nhỏ ........................... 69
2.1. Những yêu cầu đối với bảo vệ ................................................................. 71
2.2. Nguyên tắc thực hiện................................................................................ 71
3. Lắp mạch bảo vệ dòng chạm đất sử dụng MK300 kết hợp với ZCT ............. 72
3.1. Nguyên lý làm việc của ZCT ................................................................... 72
3.2. Lắp mạch bảo vệ dòng chạm đất sử dụng MK300 kết hợp với ZCT ...... 74
Bài 5: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH ...................................................................... 76
MĐ 27 - 5 ................................................................................................................ 76
1. Nguyên tắc hoạt động...................................................................................... 76
2. Đặc tính thời gian ............................................................................................ 77
3. Sơ đồ bảo vệ khoảng cách ............................................................................... 78
4. Sơ đồ nối rơle tổng trở .................................................................................... 80
6. Đánh giá và lĩnh vực ứng dụng của bảo vệ khoảng cách................................ 81
BÀI 6: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ........................... 82
1. Bảo vệ máy biến áp ......................................................................................... 82
1.1. Các sự cố và chế độ làm việc không bình thƣờng của máy biến áp ........ 82
1.2. Bảo vệ chống sự cố trực tiếp bên trong máy biến áp ............................... 82
1.2.1. Bảo vệ quá dòng điện ........................................................................ 83
1.2.2. Bảo vệ so lệch máy biến áp 2 cuộn dây ............................................ 83
1.2.3. Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây máy biến áp ................................. 85
2. Bảo vệ máy phát .............................................................................................. 86
2.1. Tổng quát.................................................................................................. 86
2.1.1. Bảo vệ cuộn dây stator máy phát ...................................................... 86
2.1.2. Bảo vệ roto ........................................................................................ 87
2.1.3. Các bảo vệ khác ................................................................................ 87
2.2. Bảo vệ stator máy phát ............................................................................. 87
2.2.1. Bảo vệ so lệch ngang......................................................................... 87
6
- 2.2.2. Bảo vệ so lệch dọc............................................................................. 88
2.2.3. Bảo vệ quá nhiệt stator – Quá tải máy phát ...................................... 90
2.2.4. Bảo vệ chạm đất stator ...................................................................... 90
2.3. Bảo vệ roto ............................................................................................... 92
2.3.1. Bảo vệ chống kích từ máy phát ......................................................... 92
2.3.2. Bảo vệ cuộn dây roto chạm đất ......................................................... 93
2.4. Các sơ đồ bảo vệ tiêu biểu ....................................................................... 94
3. Bảo vệ động cơ ................................................................................................ 96
3.1. Dòng khởi động và dòng hãm của động cơ ............................................. 96
3.1.1. Dòng khởi động ................................................................................. 96
3.1.2. Dòng động cơ bị hãm ........................................................................ 97
3.2. Những tình trạng làm việc không bình thƣờng của động cơ ................... 98
3.2.1. Những tình trạng làm việc không bình thƣờng của động cơ ............ 98
3.2.2. Lắp mạch sử dụng rơle quá dòng để bảo vệ ..................................... 99
3.2.3. Lắp mạch sử dụng rơle không cân bằng pha................................... 100
7
- CHƢƠNG TRÌNH MÔ ĐUN
Mã mô đun: MĐ 27
I. Vị trí, tính chất của mô đun:
- Vị trí: Mô đun đƣợc bố trí dạy sau các môn học, mô đun nghề
- Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề
II. Mục tiêu mô đun:
- Về kiến thức: Nắm đƣợc các nguyên tắc bảo vệ
- Về kỹ năng:
+ Phân tích đƣợc nguyên lý hoạt động của sơ đồ từ đó phát hiện lỗi và đề ra
phƣơng pháp cải tiến khả thi
+ Lắp đƣợc các mạch bảo vệ sử dụng rơle
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo,tác phong công nghiệp.
+ Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn
cho ngƣời và thiết bị.
III. Nội dung mô đun:
Thời gian (giờ)
Trong đó
S Thực
Tên các bài trong mô đun Tổng hành, thí
TT Lý Kiểm
số nghiệm,
thuyết tra
thảo luận,
bài tập
1 Bài mở đầu: Khái niệm về bảo vệ 10 2 7
Rơle
1. Nhiệm vụ của bảo vệ 0,25 0,25
2. Các yêu cầu cơ bản đối với hệ 0,25 0,25
thống bảo vệ
3. Các phần tử chính của sơ đồ bảo 0,25 0,25
vệ rơle
4. Cách biểu diễn rơle và các sơ đồ 3,5 0,5 3
trên hình vẽ
5. Một số rơle thông dụng 4,75 0,75 4
8
- Thời gian (giờ)
Trong đó
S Thực
Tên các bài trong mô đun Tổng hành, thí
TT Lý Kiểm
số nghiệm,
thuyết tra
thảo luận,
bài tập
6. Kiểm tra 1 1
2 Bài 1: Bảo vệ quá dòng điện 30 4 24
1. Nguyên tắc tác động 1 1
2. Bảo vệ dòng điện cực đại 1 1
3. Bảo vệ dòng điện cắt nhanh 0,5 0,5
4. Đánh giá bảo vệ quá dòng điện 0,5 0,5
5. Kiểm tra, hiệu chỉnh rơle bảo vệ 4,5 0,5 4
dòng điện
6. Lắp mạch bảo vệ quá dòng cho 20,5 0,5 20
động cơ
7. Kiểm tra 2 2
3 Bài 2: Bảo vệ dòng điện có hƣớng 2 2
1. Nguyên tắc hoạt động 0,25 0,25
2. Phần tử định hƣớng công suất 0,25 0,25
3.Bảo vệ dòng điện có hƣớng 3 cấp 1 1
4.Một số lĩnh vực và lƣu ý khi áp 0,25 0,25
dụng bộ phận định hƣớng công suất
cho bảo vệ dòng điện
5. Đánh giá bảo vệ dòng điện có 0,25 0,25
hƣớng
4 Bài 3: Bảo vệ so lệch dòng điện 2 2
1.Nguyên tắc hoạt động 0,5 0,5
2. Dòng điện không cân bằng trong 0,25 0,25
bảo vệ so lệch dòng điện
9
- Thời gian (giờ)
Trong đó
S Thực
Tên các bài trong mô đun Tổng hành, thí
TT Lý Kiểm
số nghiệm,
thuyết tra
thảo luận,
bài tập
3.Dòng điện khởi động của bảo vệ 0,25 0,25
so lệch dòng điện
4. Những biện pháp thƣờng dùng 0,25 0,25
để nâng cao độ nhạy và tính đảm
bảo của bảo vệ
5. Bảo vệ so lệch ngang 0,5 0,5
6. Đánh giá bảo vệ so lệch 0,25 0,25
5 Bài 4: Bảo vệ dòng điện chống 9 2,5 6,5
chạm đất
1.Bảo vệ chống chạm đất trong 1 1
mạng điện có dòng chạm đất lớn
2. Bảo vệ chống chạm đất trong 1 1
mạng có dòng chạm đất nhỏ
3. Lắp mạch bảo vệ dòng chạm đất 8 0,5 7,5
sử dụng MK300 kết hợp ZCT,
MK231
6 Bài 5: Bảo vệ khoảng cách 4 3 1
1. Nguyên tắc hoạt động 0,5 0,5
2. Đặc tính thời gian 0,25 0,25
3. Sơ đồ bảo vệ khoảng cách 0,5 0,5
4. Sơ đồ nối rơle tổng trở 1 1
5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự làm 0,5 0,5
việc của bảo vệ khoảng cách
6. Đánh giá và lĩnh vực của bảo vệ 0,25 0,25
khoảng cách
Kiểm tra
10
- Thời gian (giờ)
Trong đó
S Thực
Tên các bài trong mô đun Tổng hành, thí
TT Lý Kiểm
số nghiệm,
thuyết tra
thảo luận,
bài tập
1 1
7 Bài 6: Bảo vệ các phần tử trong 32 3,5 26,5 2
hệ thống điện
1. Bảo vệ máy biến áp 1 1
2. Bảo vệ máy phát 1 1
3. Bảo vệ thanh cái 0,5 0,5
4. Bảo vệ động cơ 27,5 1 26,5
Kiểm tra 2 2
Cộng 90 18 66 6
11
- BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM VỀ BẢO VỆ RƠLE
Mục tiêu:
- Trình bày đƣợc nhiệm vụ của bảo vệ, các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống bảo vệ.
- Phân biệt đƣợc các phần tử chính của sơ đồ điện bảo vệ rơle; Biểu diễn đƣợc rơle
trong các sơ đồ nối dây
- Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn
cho ngƣời và thiết bị
Nội dung chính:
1. Nhiệm vụ của bảo vệ
Khi thiết kế và vận hành bất kỳ một hệ thống điện (HTĐ) nào cần phải kể đến khả
năng phát sinh hƣ hỏng và các tình trạng làm việc không bình thƣờng trong HTĐ
ấy. Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong HTĐ. Hậu quả
của ngắn mạch là:
- Sụt thấp điện áp ở một phần tử của HTĐ
- Phá hủy các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện
- Phá hủy các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ.
- Phá hủy ổn định của HTĐ
Ngoài các loại hƣ hỏng, trong HTĐ còn có các tình trạng làm việc không bình
thƣờng. Một trong những tình trạng làm việc không bình thƣờng là quá tải. dòng
điện quá tải làm tăng nhiệt độ các phần dẫn điện quá giới hạn cho phép làm cách
điện của chúng bị già cỗi hoặc đôi khi bị phá hủy.
Để ngăn ngừa sự phát sinh sự cố và sự phát triển của chúng có thể thực hiện các
biện pháp để cắt nhanh phần tử bị hƣ hỏng ra khỏi mạng điện, để loại trừ những
tình trạng làm việc không bình thƣờng có khả năng gây nguy hiểm cho thiết bị và
hộ tiêu dùng
Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hoạt động trong HTĐ cần
có những thiết bị ghi nhận sự phát sinh của hƣ hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện
ra phần tử bị hƣ hỏng và cắt phần tử bị hƣ hỏng ra khỏi HTĐ. Thiết bị này đƣợc
thực hiện nhờ những khí cụ tự động có tên gọi là role. Thiết bị bảo vệ đƣợc thực
hiện nhờ rơle gọi là thiết bị bảo vệ role (BVRL)
Nhƣ vậy nhiệm vụ chính của BVRL là tự động cắt phần tử hƣ hỏng ra khỏi HTĐ.
Ngoài ra thiết bị BVRL còn ghi nhận và phát hiện ra những tình trạng làm việc
không bình thƣờng của các phần tử trong HTĐ, tùy mức độ mà BVRL có thể tác
động đi báo các tín hiệu hoặc đi cắt máy cắt. Những thiết bị BVRL phản ứng với
tình trạng làm việc không bình thƣờng thực hiện tác động sau một hời gian duy trì
12
- nhất định (cần phải có tính tác động nhanh nhƣ ở các thiết bị BVRL chống hƣ
hỏng)
2. Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống bảo vệ
2.1. Yêu cầu đối với bảo vệ chống ngắn mạch
2.1.1. Tính chọn lọc
Khả năng của BV chỉ cắt phần hƣ hỏng khi NM đƣợc gọi là tính chọn lọc.
Đối với ví dụ trên hình 1.1, yêu cầu này đƣợc thực hiện nhƣ sau: khi ngắn mạch
(NM) tại điểm N1,máy cắt MC3 là máy cắt ở gần chỗ sự cố nhất đƣợc cắt ra, nhờ
vậy các phụ tải không nối vào đƣờng dây hƣ hỏng vẫn đƣợc nhận điện. Khi NM tại
điểm N2, đƣờng dây sự cố II đƣợc cắt ra từ hai phía nhờ MC1 và MC2, còn đƣờng
dây I vẫn làm việc, vì vậy toàn bộ các hộ tiêu thụ vẫn nhận đƣợc điện. Yêu cầu tác
động chọn lọc là yêu cầu cơ bản nhất để đảm bảo cung cấp điện an toàn cho các hộ
tiêu thụ. Nếu BV tác động không chọn lọc, sự cố có thể lan rộng.
2.1.2. Tác động nhanh
Tính tác động nhanh của BV là yêu cầu quan trọng khi có NM bên trong của thiết
bị. Bảo vệ tác động càng nhanh thì:
- Đảm bảo tính ổn định làm việc song song của các máy phát trong hệ thống, làm
giảm ảnhhƣởng của điện áp thấp lên các phụ tải.
- Giảm tác hại dòng NM tới các thiết bị
- Giảm xác suất dẫn đến hƣ hỏng nặng hơn
- Nâng cao hiệu quả thiết bị tự đóng lại.
Thời gian cắt hƣ hỏng t bao gồm thời gian tác động của (BV) tbv và thời gian cắt
của MC tMC:t = tbv + tMC
13
- Đối với các HTĐ hiện đại, thời gian cắt NM lớn nhất cho phép theo yêu cầu đảm
bảo tính ổn định rất nhỏ. Ví dụ đối với đƣờng dây tải điện 300 ÷ 500kV, cần phải
cắt sự cố trong vòng 0,1 ÷ 0,12 giây (s) sau khi NM xuất hiện, còn trong mạng 110
÷ 220kV thì trong vòng 0,15 ÷ 0,3s. Trong các mạng phân phối 6, 10, 15kV ở cách
xa nguồn thời gian cắt sự cố cho phép lên tới 1,5 ÷ 3s. Muốncắt nhanh NM cần
giảm thời gian tác động của BV và MC. Hiện dùng phổ biến các MC có tMC= 0,15
÷ 0,06s. Nếu cần cắt NM với thời gian t = 0,12s bằng MC có tMC= 0,08s thì thời
gian tác động của BV không đƣợc vƣợt quá 0,04s (hai chu kỳ). Bảo vệ có thời gian
tác động dƣới 0,1s đƣợc xếp vào loại tác động nhanh. Loại BV tác động nhanh hiện
đại có tBV= 0,01 ÷ 0,04s
Việc chế tạo BV vừa tác động chọn lọc, vừa nhanh là vấn đề khó. Các BV này
phức tạp và đắt. Để đơn giản, có thể thực hiện cắt nhanh NM không chọn lọc, sau
đó dùng thiết bị tự đóng lại phần bị cắt không chọn lọc.
2.1.3. Độ nhạy
Trên hình 1.1 ta thấy mỗi BV cần tác động khi sự cố xảy ra trong vùng BV của
mình (để bảođảm vừa có BV chính và BV dự trữ tại chỗ). Ví dụ, BV1 và 2 cần tác
động khi NM xảy ra trong đoạn DE. Ngoài ra, nó còn cần tác động khi NM xảy ra
trong đoạn BC của BV3. Điều này cần thiết để dự phòng trƣờng hợp NM trên đoạn
BC mà BV3 hoặc MC3 này không làm việc. Tác độngcủa BV đối với đoạn kế tiếp
đƣợc gọi là dự phòng xa. Mỗi BV cần tác động không chỉ với trƣờng hợp NM trực
tiếp mà cả khi NM qua điện trở trung gian của hồ quang. Ngoài ra, nó cần tác
độngkhi NM xảy ra trong lúc hệ thống làm việc ở chế độ cực tiểu (ở chế độ này
một số nguồn đƣợc cắtra và do đó dòng NM có giá trị nhỏ).
Độ nhạy của BV thƣờng đƣợc đánh giá bằng hệ số nhạy knh. Đối với BV cực đại tác
động, đại lƣợng theo dõi tăng khi có hƣ hỏng (ví dụ quá dòng điện) thì knh đƣợc xác
định
Trong đó: INmin - dòng NM nhỏ nhất;
Ikđbv- giá trị dòng nhỏ nhất mà BV có thể tác động.Đối với BV cực tiểu
tác động khi đại lƣợng theo dõi giảm khi hƣ hỏng (ví dụ điện áp cựctiểu), hệ số knh
đƣợc xác định ngƣợc lại bằng trị số điện áp khởi động chia cho điện áp dƣ còn
lạilớn nhất khi hƣ hỏng. BV cần có độ nhạy sao cho nó tác động chắc chắn khi NM
qua điện trở của hồ quang ở cuối vùng đƣợc giao BV trong chế độ cực tiểu của hệ
thống.
14
- 2.1.4. Độ tin cậy
Độ tin cậy thể hiện yêu cầu BV phải tác động chắc chắn khi NM xảy ra trong vùng
đƣợc giao BV và không đƣợc tác động đối với các chế độ mà nó không có nhiệm
vụ tác động. Đây là yêu cầu rất quan trọng. Một BV nào đó hoặc không tác động
hoặc tác động nhầm rất có thể dẫn đến hậu quả là số phụ tải bị mất điện nhiều hơn
hoặc làm cho sự cố lan tràn. Ví dụ, khi NM tại điểm N2 trên hình 1.1 mà BV không
tác động cắt MC1 và MC2 đƣợc thì các BV dự phòng xa khác số cắt nguồn II MC4,
MC5 và trạm B nhƣ vậy BV không tin cậy, làm mất điện nhiều, gây thiệt hại kinh
tế.Để BV có độ tin cậy cao cần dùng sơ đồ đơn giản, giảm số lƣợng rơle và tiếp
xúc, cấu tạo đơngiản, chế độ và lắp ráp đảm bảo chất lƣợng, đồng thời kiểm tra
thƣờng xuyên trong quá trình vận hành.
2.2. Yêu cầu đối với bảo vệ chống các chế độ làm việc không bình thƣờng
Tƣơng tự BV chống NM, các BV này cũng cần tác động chọn lọc, nhạy và tin cậy.
Yêu cầu tác động nhanh không đề ra. Thời gian tác động của BV loại này cũng
đƣợc xác định theo tínhchất và hậu quả của chế độ làm việc không bình thƣờng.
Thông thƣờng các chế độ này xảy ra chốc lát và tự tiêu tan, ví dụ hiện tƣợng quá tải
ngắn hạn khi khởi động động cơ không đồng bộ.Trƣờng hợp này nếu cắt ngay sẽ
làm phụ tải mất điện. Vì vậy, chỉ cần cắt thiết bị khi xuất hiện chế độ làm việc
không bình thƣờng nếu có nguy cơ thực tế đối với thiết bị đó, nghĩa là sau khoảng
thời gian nhất định. Trong nhiều trƣờng hợp, nhân viên vận hành có nhiệm vụ loại
trừ chế độ khôngbình thƣờng và nhƣ vậy chỉ cần yêu cầu BV báo tín hiệu.
3. Các phần tử chính của sơ đồ điện bảo vệ role
Trong trƣờng hợp tổng quát, sơ đồ BV gồm 2 phần tử chính: phần tử đo lƣờng và
phần tử logic (H 1.2)
15
- 3.1. Cụm phần tử đo lƣờng
Gồm các rơle chủ yếu làm nhiệm vụ liên tục thu nhiều tin tức (sự cố ngắn mạch
và các tình trạng làm việc không bình thƣờng khác của hệ thống điện) rồi gửi tín
hiệu đến cụm logic
Trong cụm này có các rơle sau:
- Rơle dòng điện: RI
- Rơle điện áp: RU
- Rơle tổng trở: RZ
- Rơle công suất: RW
- Rơle nhiệt: RN (OL)
3.2. Cụm logic
Cụm này làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu do cụm đo lƣờng đƣa tới. Nếu tín
hiệu phù hợp với chƣơng trình đặt trƣớc nó phát tín hiệu điều khiển.
Trong cụm này có các rơle sau:
- Rơle thời gian: RT
- Rơle trung gian: RG
- Rơle tín hiệu: Th
16
- 4. Cách biểu diễn rơle và các sơ đồ trên hình vẽ
4.1. Phƣơng pháp biểu diễn
4.1.1. Phƣơng pháp 1
Rơle đƣợc coi nhƣ một thiết bị tổng hợp và đƣợc biểu diễn bằng hình vuông với
nửa vòng tròn phía trên
Cuộn dây rơle thƣờng ko vẽ và đặt phía trong phần hình vuông
Tiếp điểm của rơle đƣợc vẽ ở nửa vòng tròn phía trên
Những chữ cái trong hình vuông đặc trƣng cho loại rơle
Ví dụ:
Còn đối với những sơ đồ bảo vệ phức tạp, để xét nguyên lý tác động của bảo vệ
đƣợc dễ dàng ngƣời ta thƣờng dùng sơ đồ khai triển theo phƣơng pháp thứ 2
4.1.2. Phƣơng pháp 2
Rơle đƣợc biểu diễn dƣới dạng khai triển thì: Cuộn dây rơle và tiếp điểm của nó
đƣợc biểu diễn riêng và dùng chữ cái để thể hiện loại rơle
Ví dụ:
Trong thời gian gần đây, cùng với việc sử dụng bán dẫn, điện tử vào sơ đồ ngƣời
ta còn sử dụng rộng rãi sơ đồ khối (sơ đồ cấu trúc). Loại sơ đồ này biểu diễn mối
liên hệ giữa các phần tử (khối) của sơ đồ
Mỗi khối đƣợc biểu diễn bằng một hình chữ nhật và đƣợc quy ƣớc bằng chữ ở
bên trong.
17
- 4.2. Phƣơng pháp nối dây rơle
4.2.1. Phƣơng pháp nối dây rơle
Cuộn dây của rơle có thể mắc trực tiếp vào dòng điện và điện áp của lƣới điện
hoặc mắc qua máy biến dòng và máy biến áp.
Nếu rơle đƣợc mắc trực tiếp ngƣời ta gọi là rơle sơ cấp, còn nếu rơle đƣợc mắc
qua biến dòng hoặc biến áp đƣợc gọi là rơle thứ cấp
Ví dụ: Sơ đồ hình vẽ:
Hình 1.3. Cách mắc rơle
a. Mắc trực tiếp
b. Mắc qua biến dòng (BI)
Hiện nay dùng rộng rãi rơle thứ cấp vì có những ƣu điểm sau:
- Rơle đƣợc cách ly với điện áp cao, do đó khi kiểm tra sửa chữa không cần phải
cắt điện phần tử đƣợc bảo vệ.
- Rơle đặt ở nơi thuận tiện, cách xa phần tử bảo vệ.
- Rơle có thể chế tạo thành tiêu chuẩn hóa với dòng định mức thứ cấp biến dòng
5A,10A và điện áp định mức của máy biến áp là 100V. Không phụ thuộc vào dòng
và áp của phần tử mạch sơ cấp cần bảo vệ.
Rơle sơ cấp có những ƣu nhƣợc điểm sau:
+ Ƣu điểm:
18
- - Không cần tới biến dòng và biến điện áp
- Không cần dùng nguồn thao tác
+ Nhƣợc điểm: Dòng qua rơle là dòng phụ tải rất lớn, nên rơle sơ cấp chỉ sử dụng
đƣợc với các mạng hạ áp và 1 số rất ít sử dụng trong mạng 6,10kV có công suất
nhỏ.
4.2.2. Cách đánh dấu đầu các cuộn dây của biến dòng điện
Ta biết máy biến dòng điện làm nhiệm vụ cách ly mạch thứ cấp ra khỏi điện áp
cao bên mạch sơ cấp và đảm bảo dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn (5A hoặc 10A). Khi
dòng điện sơ cấp định mức có những giá trị khác nhau. Ngoài ra máy biến dòng
còn cho ngƣời ta khả năng phối hợp các pha một cách hợp lý trong sơ đồ bảo vệ.
Trong sơ đồ bảo vệ cần pharia nối đúng đầu các dây sơ cấp và thứ cấp của máy
biến dòng.
Khi chế tạo biến dòng điện, các đầu cuộn dây sơ cấp và thứ cấp phải đánh dấu thế
nào để có thể xác định đƣợc chiều dòng thứ cấp theo chiều dòng sơ cấp.
- Các đầu cuộn sơ cấp đánh dấu tùy ý, một đầu đánh dấu là S1 là đầu vào thì đầu
còn lại đánh dấu S2 là đầu ra.
- Nhƣng các cuộn thứ cấp phải tuân theo quy tắc sau: Khi dòng điện vào cuộn sơ
cấp từ đầu S1 đến đầu S2 thì đầu cuộn thứ cấp có dòng điện vào mạch phụ kia đã
đƣợc đánh dấu T1, đầu còn lại là T2.
Các đầu S1 và T1 đôi khi ngƣời ta còn đánh dấu sao (*)
Vậy theo cách đánh dấu ở trên, dòng điện qua cuộn dây rơle mắc vào mạch thứ
cấp BI có cùng chiều nhƣ khi mắc trực tiếp vào mạch sơ cấp.
Hình 1.4. Cách đánh dấu cuộn dây của biến dòng
19
- 4.3. Sơ đồ nối máy biến dòng và rơle
4.3.1. Sơ đồ các BI và Rơle nối theo hình sao (Y) hoàn toàn
Trong sơ đồ này, các máy biến dòng điện đặt trên cả 3 pha. Cuộn dây của rơle
đƣợc nối vào dòng pha toàn phần
Hình 1.5. Sơ đồ sao (Y) hoàn toàn
Dòng vào mỗi rơle bằng dòng pha. Trong chế độ làm việc bình thƣờng hoặc khi
ngắn mạch 3 pha có trung tính không nối đất thì:
̇ ̇ ̇ ̇
Trong dây trung tính (dây trở về) không có dòng. Nhƣng dây trung tính vẫn cần
thiết để đảm bảo sự làm việc đúng đắn của sơ đồ khi ngắn mạch chạm đất. Sơ đồ có
thể làm việc đối với các dạng ngắn mạch (trừ trƣờng hợp ngắn mạch 3 pha không
chạm đất hoặc ngắn mạch 3 pha chạm đất trong lƣới điện có trung tính cách ly với
đất)
Tuy nhiên để chống ngắn mạch 1 pha thƣờng dùng những sơ đồ hoàn hảo
hơn có bộ lọc dòng thứ tự không
4.3.2. Sơ đồ các BI và role nối theo hình sao khuyết
Trong sơ đồ này, các máy biến dòng điện chỉ đặt trên 2 pha.
20
nguon tai.lieu . vn
