(NB) Giáo trình Bảo vệ rơ le (Nghề: Vận hành nhà máy nhiệt điện - Cao đẳng) được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Những giới thiệu chung về hệ thống bảo vệ Rơ le; Các sơ đồ nguyê lý bảo vệ Rơ le; Rơ le số đa chức năng; Hợp bộ Rơ le; Kết nối, cài đặt Rơle bảo vệ quá dòng; Kết nối, cài đặt Rơle bảo vệ so lệch; Kết nối, cài đặt Rơle bảo vệ khoảng cách. Mời các bạn cùng tham khảo!
Trang 1TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: BẢO VỆ RƠ LE NGHỀ: VẬN HÀNH NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
(Ban hành kèm theo Quyết định số: 213/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022
của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)
Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022
(Lưu hành nội bộ)
Trang 3Trang 3
LỜI GIỚI THIỆU
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế đất nước, yêu cầu về cất lượng và độ tin cậy cung cấp điện ngày càng nghiêm ngặt, điều đó đòi hỏi hệ thống bảo vệ Rơ le phải luông được cải tiến va hoàn thiện Những thành tựu to lớn trong các lĩnh vực khác nhau như vật liệu điện, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật vi xử lý, công nghệ thông tin, … cho phép chế tạo các loại Rơle với tính năng siêu việt, đảm bảo cho hệ thống Rơ le tác động nhanh, nhạy, tin cậy và chọn lọc Giáo trình Bảo vệ Rơle được biên soạn nhằm mục đích giới thiệu các kiến thức cư bản về hệ thống bảo vệ Rơle
Giáo trình được biên soạn với sự cộng tác của các giáo viên giảng trường Cao Đẳng Dầu Khí Xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ của các bạn đồng nghiệp, các tác giả những tài liệu mà chúng tôi đã tham khảo cũng như những điều kiện thuận lợi trường Cao Đẳng Dầu Khí đã dành cho chúng tôi để giáo trình này sớm ra mắt cùng bạn đọc
Chúng tôi đã biên soạn cuốn giáo trình bảo vệ rơ le gồm 7 bài với những nội dung cơ bản sau:
- Bài 1: Những giới thiệu chung về hệ thống bảo vệ Rơ le
- Bài 2: Các sơ đồ nguyê lý bảo vệ Rơ le
- Bài 3: Rơ le số đa chức năng
- Bài 4: Hợp bộ Rơ le
- Bài 5: Kết nối, cài đặt Rơle bảo vệ quá dòng
- Bài 6: Kết nối, cài đặt Rơle bảo vệ so lệch
- Bài 7: Kết nối, cài đặt Rơle bảo vệ khoảng cách
Giáo trình Bảo vệ Rơle được biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy của giáo
viên và là tài liệu học tập của học viên Tuy đã cố gắng nhiều trong việc trình bàyvà nội dung nhưng chắc rằng giáo trình khó tránh khỏi sai sót vậy nên chúng tôi rất mong những ý kiến đóng góp của quý đồng nghiệp, các em học viên để lần tái bản sau càng hoàn thiện hơn
Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 03 năm 2022
1 Chủ biên: Nguyễn Lê Cương
2 Lê Thị Thu Hường
3 Nguyễn Xuân Thịnh
Trang 4Trang 7
MỤC LỤC
BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE 16
1.5 BIỂU TƯỢNG CỦA CÁC RƠLE, HỆ THỐNG ĐÁNG SỐ THIẾT BỊ ĐIỆN 29
BÀI 2: CÁC SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ BẢO VỆ RƠLE 37
BÀI 3: RƠLE SỐ ĐA CHỨC NĂNG 89
BÀI 4: HỢP BỘ RƠLE 103
4.2 CÁC BIỆN PHÁP AN TOÀN KHI SỬ DỤNG THIẾT BỊ THỬ NGHIỆM RƠLE:
103
BÀI 5: KẾT NỐI, CÀI ĐẶT RƠLE BẢO VỆ QUÁ DÒNG 117
BÀI 6: KẾT NỐI, CÀI ĐẶT RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH 130
6.1 CẤU TẠO CỦA RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH: 131
6.2 SƠ ĐỒ KẾT NỐI RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH: 135
6.3 CÀI ĐẶT GIÁ TRỊ CHO RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH: 139
6.4 CẤP DÒNG THỬ NGHIỆM RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH: 141
BÀI 7: KẾT NỐI, CÀI ĐẶT RƠLE BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH 148
7.1 CẤU TẠO CỦA RƠLE BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH: 149
7.2 SƠ ĐỒ KẾT NỐI CỦA RƠLE BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH: 153
7.3 CÀI ĐẶT GIÁ TRỊ CHO RƠLE BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH: 157
Trang 5Trang 8
7.4 CẤP DÒNG THỬ NGHIỆM RƠLE BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH: 167
TÀI LIỆU THAM KHẢO 173
Trang 6Trang 7
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT
Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất cho phép đối với phần tử được bảo vệ
Km: hệ số mở máy (khởi động) của các phụ tải động cơ có dòng điện chạy qua chỗ đặt bảo vệ
Kat: hệ số an toàn, thường lấy trong khoảng 1.1 (với rơle tĩnh và rơle số) đến 1.2 (với rơle điện cơ)
Kv: hệ số trở về với các rơle điện cơ Kv = 0,85 ÷ 0,9 ; với rơle tĩnh và rơle số Kv
≈ 1
INmin: dòng ngắn mạch cực tiểu đai qua bảo vệ
INng.max: dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất thường được tính theo ngắn mạch ba pha trực tiếp trên thanh cái ở cuối phần tử được bảo vệ với chế độ làm việc cực đại của hệ thống
Kat: hệ số an toàn, thường lấy bằng 1.2÷1.3
I* dòng điện chạy qua rơle tính quy đổi về giá trị tương đối so với trị số đặt trên rơle t: thời gian làm việc của bảo vệ (giây)
Δt: cấp độ chọn lọc về thời gian (0,3÷0,5 s)
tn: thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng gần nguồn hơn
tn-1: thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng của đường dây nối của thanh góp liền
kề (xa nguồn hơn)
Trang 7Trang 8
KKCK: hệ số tính đến sự có mặt của thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch, KKCK có thể lấy từ 1 đến 2 tuỳ theo biện phấp được sử dụng để nâng cao độ nhạy của bảo vệ
tcắtNng: thời gian lớn nhất của các bảo vệ nối vào thanh góp điện áp máy phát
Δ t: bậc chọn lọc thời gian, thường Δ t = (0,25 ÷ 0,5) sec
Dòng điện vào cuộn làm việc ILV:
Dòng điện hãm vào cuộn hãm IH:
I”N: trị hiệu dụng của dòng siêu quá độ khi ngắn mạch trên đầu cực máy phát
nI: tỷ số biến dòng của BI
RSL: điện trở mạch so lệch (gồm rơle và dây nối)
tBV2điểm ktừ: thời gian tác động của bảo vệ chống chạm đất điểm thứ hai mạch kích
R1: rơle chọn lọc thanh góp I
R2: rơle chọn lọc thanh góp II
K: rơle kiểm tra đứt mạch thứ
Trang 8
Trang 7 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng so sánh mã số relay bảo vệ theo ANSI và ký hiệu rơle bảo vệ theo IEC .35
Bảng 5.1: Bảng các chức năng của Rơle MK233A 121
Bảng 5 2: Nút chuyển mạch mềm 125
Bảng 5.3: Kết quả thời gian tác động 128
Bảng 5 4: Kết quả thử dòng tác động 128
Bảng 5.5: Thời gian tác động theo tiêu chuẩn 128
Bảng 6.1: Đầu vào dòng điện (Iđm) 139
Bảng 6.2: Đầu vào điện áp (Uđm), Nguồn nuôi (Ux) 139
Bảng 6.3: Tần số (fđm) 139
Bảng 6.4: Nguồn cung cấp đầu vào cách ly quang 140
Trang 9Trang 8
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1 1 Cấu trúc tổng quát của hệ thống bảo vệ 25 Hình 1 2: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống bảo vệ 26 Hình 1 3 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống bảo vệ có dự phòng để tăng cường độ tin cậy 27 Hình 1 4: Máy biến dòng cao áp, hạ áp và sơ đồ nguyên lý của máy biến dòng 28 Hình 1 5: Máy biến điện áp cao áp, hạ áp và sơ đồ nguyên lý của máy biến điện áp 29 Hình 2 1: Bảo vệ quá dòng điện có thời gian: a) Sơ đồ nguyên lý; b) chọn dòng khởi động 40 Hình 2 2: Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh:a) Sơ đồ nguyên lý b) Chọn dòng khởi động 41 Hình 2 3: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh đường dây có hai nguồn cung cấp 42 Hình 2.4: Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng điện 44 Hình 2.5: Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng điện trong lưới điện hình tia (a) cho trường hợp đặc tuyến độc lập (b) và đặc tuyến phụ thuộc (c) 44
Hình 2.6: Đặc tính thời gian phụ thuộc thường gặp của bảo vệ quá dòng điện 45
Hình 2.7: Bảo vệ quá dòng điện có hướng đường dây 2 mạch song song (a) và cách chọn thời gian làm việc của bảo vệ (b) 47 Hình 2.8: Phối hợp thời gian làm việc của các bảo vệ quá dòng có hướng trong lưới điện
có 2 nguồn cung cấp 48 Hình 2.9: Sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cuộn stator MFĐ; 51 Hình 2.10: Đồ thị véctơ của dòng điện trong mạch BVSLD (a) Bình thường và khi ngắn mạch ngoài (b) Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (Hình 1.2) 52 Hình 2.11: Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm cuộn dây stator MFĐ 54 Hình 2.12: Bảo vệ so lệch dùng rơle tổng trở cao cho MFĐ (a) Sơ đồ nguyên lý (b) Mạch điện đẳng trị và phân bố điện áp trong chế độ làm việc bình thường (c) nhóm 2BI bị bão hoà khi ngắn mạch ngoài và hoàn toàn d) khi có ngắn mạch trong 57 Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý (a); đặc tính thời gian (b) và đặc tuyến khởi động (c) của bảo vệ khoảng cách cho MFĐ 59 Hình 2.14: Bảo vệ so lệch ngang có hãm (a) và đặc tính khởi động (b) (Hình 1.7) 60 Hình 2.15: Sơ đồ bảo vệ so lệch ngang theo mã số 61 Hình 2.16: Sơ đồ bảo vệ so lệch ngang cho các pha MFĐ, sơ đồ tính toán (a) và theo mã
số (b) 62 Hình 2.17: Ngắn mạch nhiều pha trong cuộn dây MBA 65
Hình 2.18: Ngắn mạch một pha chạm đất Error! Bookmark not defined
Trang 10Trang 9
Hình 2.19: Dòng điện chạm đất một pha của MBA nối đất qua tổng trở Error!
Bookmark not defined
Hình 2.20: Ngắn mạch giữa các vòng dây trong cùng một pha 66
Hình 2.21: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc 67
Hình 2.22: Bảo vệ so lệch máy biến áp 68
Hình 2.23: Sơ đồ bảo vệ so lệch dùng rơle nối qua biến dòng bảo hoà trung gian 69
Hình 2.24: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm (a) và giản đồ véc tơ dòng điện so lệch (b) 70
Hình 2.25: Sơ đồ nối dây mạch dòng bảo vệ so lệch máy biến áp 71
Hình 2.26: Hệ thống thanh góp 73
Hình 2.27: Sơ đồ phát hiện đứt mạch thứ dùng rơle nối nối tiếp (Hình 3.6) 74
Hình 2.28: Sơ đồ mạch điều khiển 75
Hình 2.29: Sơ đồ so lệch loại cân bằng 76
Hình 2.30: Sơ đồ bảo vệ so lệch dùng rơle dòng điện 76
Hình 2.31: Sơ đồ bảo vệ so lệch cân bằng áp 77
Hình 2.32: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm 78
Hình 2.33: Sơ đồ thanh góp bằng rơle so lệch tổng trở cao 79
Hình 2.34: Sơ đồ thay thế mạch thứ cấp BI 79
Hình 2.35: Pha dòng điện khi ngắn mạch bên trong (a) và ngắn mạch bên ngoài (b) 82
Hình 2.36: a) sơ đồ bảo vệ so lệch 2 thanh góp; b) Sơ đồ phân bố dòng thứ cấp BI khi ngắn mạch ngoài; c) Sơ đồ phân bố dòng thứ cấp BI khi ngắn mạch trên thanh góp I; d) Sơ đồ phân bố dòng thứ cấp BI khi đứt dây dẫn dong thứ cấp BI 83
Hình 3.1: Cấu trúc phần cứng điển hình của một rơle số 91
Hình 3.2: Rơle Mikro 96
Hình 3.3: Rơle REF54X 98
Hình 3.4: Rơle bảo vệ khoảng cách P443 100
Hình 4 1: Hợp bộ thí nghiệm CMC256 105
Hình 4 2: Thiết bị đo điện trở cách điện MIT520 106
Hình 4 3: Thiết bị đo điện trở tiếp xúc DRLO600 107
Hình 4 4: Đồng hồ đo điện vạn năng 108
Hình 5.1: Cấu tạo rơle MK233A 119
Hình 5 2: Sơ đồ nối dây rơle MK233A 121
Hình 5 3: Sơ đồ nối dây mô hình 123
Hình 5.4: Chu trình chức năng 123
Hình 5.5: Các đương đặc tính thời gian phụ thuộc 126
Trang 11Trang 10
Hình 6 1: Rơ le KBCH130 132
Hình 6.2: Sơ đồ khối Rơ le KBCH 132
Hình 6.3: Sơ đồ nối dây rơle KBCH 130 bảo vệ cho MBA 3 cuộn dây 135
Hình 6 4: Đo điện trở cách điện cuộn dây của rơle điện cơ 136
Hình 6 5: Thử nghiệm chức năng đo lường của rơle kỹ thuật số 138
Hình 6 6: Sơ đồ thử nghiệm rơle so lệch ba pha 139
Hình 7.1:Hình dáng bên ngoài của một rơle MICOM P441 151
Hình 7 2: Đo điện trở cách điện cuộn dây của rơle điện cơ 154
Hình 7 3: Thử nghiệm chức năng đo lường của rơle kỹ thuật số 156
Hình 7 4: Sơ đồ thử nghiệm rơle so lệch ba pha .157
Trang 12Trang 11
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN: BẢO VỆ RƠ LE
1 Tên mô đun: Bảo vệ rơ le
2 Mã mô đun: ELEI6317
Thời gian thực hiện mô đun: 75 giờ; (Lý thuyết: 14 giờ; Thực hành: 58 giờ; kiểm tra:
3 giờ)
Số tín chỉ: 3
3 Vị trí, tính chất của mô đun:
- Vị trí: Mô đun Bảo vệ Rơle là mô đun tự chọn được bố trí học sau các môn học chung và các môn học, mô đun cơ sở
4 Mục tiêu mô đun:
+ Trình bày được các sơ đồ bảo vệ cho máy phát điện, động cơ điện, máy phát điện, đường dây, thanh góp
+ Cài đặt được các thông số bảo vệ cho các rơle bảo vệ
+ Sử dụng được các thiết bị thử nghiệm rơle, kết nối và thử nghiệm được các loại rơle
+ Truy xuất được giá trị ghi nhận của role số, chẩn đoán được các sự cố dựa trên thông tin lưu trữ trên rơle
+ Lắp đặt được các rơle bảo vệ cho máy phát điện, động cơ điện, máy phát điện, đường dây, thanh góp
Thời gian đào tạo (giờ)
Tổng
số
Lý thuyết
Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập
Kiểm tra
LT TH
Trang 137 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao
Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề
II.1 Môn học, mô đun cơ
Môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề
20 ELEO55160 Vận hành lò hơi và hệ
Trang 14Nội dung tổng quát
Thời gian (giờ)
Tổng
số
Lý thuyết
Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập
Kiểm tra
LT TH
1 Bài 1: Giới thiệu chung về hệ thống
5 Bài 5: Kết nối, cài đặt rơle bảo vệ quá
6 Điều kiện thực hiện mô đun:
6.1 Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng:
-Phòng học lý thuyết/tích hợp
Trang 15Trang 14
-Phòng thực hành/nhà xưởng/mô hình: Xưởng thực tập điện
6.2 Trang thiết bị máy móc:
-Máy tính, máy chiếu
-Các thiết bị, máy móc: Máy cắt điện, motor điện, máy biến áp, rơ le…
-Mô hình mô phỏng (nếu có thì liệt kê cụ thể)
+Bộ thí nghiệm bảo vệ quá dòng
+Bộ thí nghiệm bảo vệ chống dòng rò
+Bộ thí nghiệm bảo vệ so lệch
+Bộ thí nghiệm bảo vệ quá áp, thấp áp
+Bộ thí nghiệm bảo vệ có hướng
6.3 Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu:
-Giáo trình, giáo án
-Qui trình thực hành
-Phiếu thực hành, phiếu học tập
6.4 Các điều kiện khác:
7 Nội dung và phương pháp đánh giá
- Kiểm tra định kỳ: Thiết kế nội dung các bài kiểm tra dạng lý thuyết hoặc thực hành theo qui định ở mục III
+ Bài kiểm tra số 1: Nội dung bài 1,2
+ Bài kiểm tra số 2: Nội dung bài 3,4,5
+ Bài kiểm tra số 3: Nội dung bài 6,7
- Thi kết thúc mô đun: Thi thực hành
- Phương pháp đánh giá:
+ Đánh giá theo hình thức lý thuyết sử dụng các câu hỏi vấn đáp
+ Đánh giá theo hình thức thực hành sử dụng phiếu đánh giá thực hành có các tiêu chí và thang điểm
8 Hướng dẫn thực hiện mô đun
8.1 Phạm vi áp dụng chương trình
- Chương trình mô đun này được áp dụng cho nghề điện công nghiệp, hệ cao đẳng
8.2 Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy mô đun đào tạo:
- Đối với giáo viên, giảng viên:
+ Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết hoặc tích hợp hoặc thực hành phù hợp với bài học Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy
+ Tổ chức giảng dạy: (mô tả chia ca, nhóm )
+ Thiết kế các phiếu học tập, phiếu thực hành
Trang 16Trang 15
- Đối với người học:
+ Tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ
+ Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng
+ Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập
+ Tuân thủ qui định an toàn, giờ giấc
Những trọng tâm chương trình cần chú ý:
8.3 Tài liệu cần tham khảo:
- Tài liệu tiếng Việt:
[1] PGS TS Lê Kim Hùng (2002), Bảo vệ Rơle trong hệ thống điện, NXB Đại học
Trang 17Trang 16
BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE
❖ GIỚI THIỆU BÀI 1:
Bài 1 là bài giới thiệu chung về hệ thống bảo vệ rơ le để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận nội dung môn học ở những bài tiếp theo
❖ MỤC TIÊU CỦA BÀI 1 LÀ:
Về kiến thức:
▪ Trình bày các yêu cầu của hệ thống bảo vệ rơle
▪ Trình bày được các thông tin cần thiết cho hệ thống bảo vệ rơle
▪ Trình bày được cấu trúc của hệ thống bảo vệ rơle
Về kỹ năng:
▪ Giải thích được nguyên lý làm việc của các rơle
▪ Nêu được vai trò của các thiết bị phụ trợ cho hệ thống bảo vệ rơle
Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
▪ Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn cho người và thiết bị
❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1:
- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài
1 (cá nhân hoặc nhóm)
- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài mở đầu theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định
❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1:
- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng thí nghiệm điện
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
Trang 18Trang 17
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham
khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan
- Các điều kiện khác: Không có
❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1:
- Nội dung:
✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
- Phương pháp:
✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có
❖ NỘI DUNG BÀI 1:
1.1 CÁC YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE:
1.1.1 Khái niệm chung:
- Những thành tựu đạt được trong lịch sử phát triển ngành công nghiệp điện lực, đặc biệt trong những năm gần đây, cho phép thiết kế và xây dựng các hệ thống điện tin cậy và kinh tế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất nhu cầu điện năng ngày càng tăng của xã hội Trong sự phát triển của các hệ thống điện lực, các thiết bị và hệ thống bảo vệ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng, nó đảm bảo cho các thiết bị điện chủ yếu như máy phát điện,
Trang 19Trang 18
máy biến áp, đường dây dẫn điện trên không và cáp ngầm, thanh góp và các động cơ cỡ lớn…và toàn bộ hệ thống điện và làm việc an toàn, phát triển liên tục và bền vững
- Các thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ càng nhanh càng tốt phần tử bị
sự cố ra khỏi hệ thống 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 biến đổi thời tiết, giông bão, động đất, lũ lụt, do máy móc thiết bị hao mòn, già cỗi do các tai nạn ngẫu nhiên, do nhầm lẫn trong thao tác của nhân viên vận hành vv …
- Nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống 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 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 và gây hoả 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 dùng điện Tồi tệ hơn, ngắn mạch có thể dẫn đến mức ổn định và tan rã hệ thống
- Thiết bị bảo vệ đơn giản nhất được sử dụng sớm nhất trong hệ thống điện là các loại cầu chì hay gọi đúng hơn: cầu chảy Cầu chảy là một “chỗ yếu” được tạo ra một cách
có chủ định trong mạch điện để ngắt mạch bằng dây chảy khi có dòng điện sự cố chạy qua Cho đến ngày nay cầu chảy vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong lưới điện phân phối (đến 110 kV) do kết cấu đơn giản, rẻ tiền và làm việc khá chắc chắn
- Tuy nhiên trong các lưới điện hiện đại, đối với các phần tử quan trọng như : các máy phát điện, máy biến áp công suất lớn, các hệ thống thanh góp và đường dây tải điện cao
áp và siêu cao áp không thể dung cầu chảy để bảo vệ được vì những nhược điểm rất cơ bản của nó : dòng tác động (chảy) không chính xác, phụ thuộc vào vật liệu và công nghệ chế tạo dây chảy, khó phối hợp tác động trong lưới điện có cấu hình phức tạp; chỉ tác động một lần; thời giant hay dây chảy gây mất điện kéo dài cho hộ tiêu thụ; không thể thực hiện việc ghép nối và liên động với các thiết bị bảo vệ và tự động khác trong hệ thống
Trang 20Trang 19
- Thiết bị tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các hệ thống điện hiện đại là các rơle Rơ le là phiên âm từ tiếng nước ngoài (RELAIS- Pháp, RELAY- Anh) với nghĩa ban đầu của nó là phần tử làm nhiệm vụ tự động chuyển (đóng, cắt) mạch điện Rơle được dung rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực và thiết bị khác nhau: trong bảo vệ các thiết
bị điện, trong bưu chính viễn thong, trên phương tiện giao thông và hệ thống điều khiển đèn đường, trong rôbốt và hầu như tất cả các thiết bị tự động, thiết bị điện và điện tử gia dụng, trong các dây chuyền công nghệ liên hoàn vv…
- Ngày nay, các khái niệm rơle được dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm chức năng bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện, thoả 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
- Để thực hiện được các chức năng và nhiệm vụ quan trọng đã đề cập ở trên, thiết bị bảo
vệ phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau đây: tin cậy, chọn lọc, tác động nhanh nhạy
và kinh tế
1.1.2 Độ tin cậy
- Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn Người ta phân biệt:
- Độ tin cậy khi tác động (dependability) được định nghĩa như mức độ chắc chắn là rơle hoặc hệ thống rơle sẽ tác động đúng (theo định nghĩa của Hiệp hội kĩ sư điện và điện tử- IEEE)
- Độ tin cậy không tác động: (security) “mức độ chắc chắn rằng rơle hoặc hệ thống rơle
sẽ không làm việc sai”
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 còn độ tin cậy không tác động là khả năng tránh làm việc nhằm ở chế độ vận hành bình thường hoặc sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được quy định
Trên thực tế độ tin cậy tác động có thể kiểm tra tương đối dễ dàng bằng tính toán và thực nghiệm, còn độ tin cậy không tác động rất khó kiểm tra vì tập hợpp những trạng
Trang 211.1.3 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 Cấu hình của hệ thống điện càng phức tạp việc đảm bảo tính chọn lọc của bảo vệ càng khó khăn
- Theo nguyên lý được làm việc, các bảo vệ được phân ra: bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối và bảo vệ có độ chọn lọc tương đối Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối là những bảo
vệ chỉ làm việc 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 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
1.1.4.Tác động nhanh
- Hiển nhiên bảo vệ phát hiện và cách ly phần tử bị sự cố càng nhanh càng càng tốt 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
- Rơle hay bảo vệ được gọi là tác động nhanh (hay còn gọi là tốc độ cao) nếu thời gian tác động không vượt quá 50ms (2,5 chu kỳ của dòng công nghiệp 50Hz) Rơle hay bảo
vệ được gọi là tác động nhất thời nếu không thong qua khâu trễ (tạo thời gian) trong tác động của rơle Thông thường hai khái niệm tác động nhanh và tác động tức thời được
Trang 221.1.5.Độ nhạy
- Độ nhạy đặc trưng cho khả năng “cảm nhận” sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ , nó được biểu diễn bằng hệ số độ nhạy, tức tỉ số giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơle khi có sự cố với ngưỡng tác động của nó Sự sai khác giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơle và ngưỡng khởi động của nó càng lớn, rơle càng dễ cảm nhận sự xuất hiện của
sự cố, hay như thường nói rơle tác động càng nhạy
- Độ nhạy thực tế của bảo vệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất phải
kể đến: chế độ làm việc của hệ thống (mức độ huy động nguồn), cấu hình của lưới điện dạng ngắn mạch và vị trí điểm ngắn mạch, nguyên lý làm việc của rơle, đặc tính của quá trình quá độ trong hệ thống điện v v
- Tuỳ theo yêu cầu của bảo vệ mà yêu cầu về độ nhạy đối với nó cũng khác nhau Các bảo vệ chính thường yêu cầu phải có hệ số độ nhạy trong khoảng từ 1,5 đến 2, còn có các bảo vệ dự phòng - từ 1,2 đến 1,5
1.1.6.Tính kinh tế
- Các thiết bị bảo vệ được thiết kế và lắp đặt trong hệ thống điện, khác với các máy móc
và thiết bị khác, không phải để làm việc thường xuyên trong chế độ vận hành bình thường Nhiệm vụ chủ yếu của chúng ta là phải luôn luôn sẵn sang chờ đón những bất thường và sự cố có thể xảy ra bất kỳ lúc nào 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 và lắp đặt thiết bị bảo
Trang 23Trang 22
vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị của công trình, vì vậy thông thường giá
cả thiết bị bảo vệ không phải là yếu tố quyết định trong lựaa chọn chủng loại hoặc nhà cấp hang cho thiết bị bảo vệ ở đây, bốn yêu cầu kỹ thuật đã nêu trên đây đóng vai trò quyết định, vì nếu không thoả mãn các ỵêu cầu này sẽ dẫn đến hậu quả rất tai hại cho hệ thống điện
- Đối với lưới điện trung, hạ áp, vì số lượng các phần tử cần được bảo vệ rất lớn, vả lại yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ không cao bằng thiết bị bảo vệ ở các nhà máy điện lớn hoặc lưới truyền tải cao áp và siêu cao áp, do vậy cần cân nhắc đến tính kinh tế trong lựa chọn thiết bị bảo vệ sao cho có thể đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật với chi phí thấp nhất
- Cuối cùng cũng cần nói them rằng, năm yêu cầu đề ra trên đây trong nhiều trường hợp mâu thuẫn nhau, chẳng hạn 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 thảo 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 hoà ở mức tốt nhất các yêu cầu nêu trên trong quá trình lựca 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
1.2 CÁC THÔNG TIN CẦN THIẾT CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE
- Để có thể lựa chọn, tính toán thiết kế, lắp đặt và vận hành đúng hệ thống bảo vệ, các
kỹ sư thiết kế, nhà chế tạo thiết bị, các nhà tư vấn cũng như kỹ sư vận hành cần biết những thông tin tối thiểu sau đây:
1.2.1.Cấu hình hệ thống
- Thường dùng sơ đồ một sợi để diễn giải cấu trúc và nguyên lý làm việc của thiết bị bảo vệ và sơ đồ 3 (hoặc 4) sợi trong các chỉ dẫn lắp ráp, đấu dây ở thiết bị và bảng điện
Ở sơ đồ lắp ráp, vị trí của máy cắt điện, máy biến dòng điện và điện áp, bảng điều khiển
và vị trí của từng rơle phải được chỉ rõ và đánh số Chế độ nối đất của trung tâm hệ thống cũng phải được xác định
1.2.2 Sơ đồ nối các thiết bị sơ cấp và tổng trở của chúng, điện áp, tần số và thứ tự pha
Trang 24Trang 23
Thường được chỉ dẫn ngay trên các bản vẽ về cấu hình hệ thống và các bản vẽ lắp ráp Những thông tin này phục vụ cho việc tính toán các chế độ sự cố của hệ thống cũng như trị số đặt của rơle
1.2.3 Tổ đấu dây
Tổ đấu dây của máy biến áp lực, máy biến dòng điện và điện áp cùng với tỉ số biến đổi của chúng cần biết để tính các trị số thứ cấp của dòng, áp, tổng trở khởi động của rơle
1.2.4 Yêu cầu về tính toán ngắn mạch
Để bảo vệ chống sự cố nhiều pha cần tính toán ngắn mạch bap ha, để chống ngắn mạch chạm đất cần tính toán ngắn mạch một pha Ngoài ra, đối với các bảo vệ phản ứng theo các thành phần đối xứng cần tính toán các thành phần dòng và áp thứ tự nghịch và thứ tự không tại chỗ bị sự cố và chỗ đặt rơle bảo vệ Tính toán ngắn mạch được thực hiện cho cả hai chế độ cực đại và cực tiểu của hệ thống
1.2.5 Xác định thời gian tác động tối đa cho phép
Xác định thời gian tác động tối đa cho phép của bảo vệ theo điều kiện ổn định của hệ thống, theo khả năng phát nóng của trang thiết bị Thời gian này phụ thuộc vào trị số của dòng điện sự cố trong tính toán ngắn mạch
1.2.6 Yêu cầu kỹ thuật đối với bảo vệ
Mức độ dự phòng cần thiết để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống bảo vệ, độ nhạy tối thiểu cần đạt được đối với từng loại bảo vệ cho từng tình huống sự cố khác nhau 1.2.7 Thông tin về hệ thống bảo vệ hiện hữu và yêu cầu nâng cấp, mở rộng
Thông thường các công trình điện lực (nhà máy điện, trạm biến áp, thiết bị phân phối) được phát triển mở rộng và nâng cấp theo sự tăng trưởng của nhu cầu sử dụng điện và
hệ thống bảo vệ cũng như được mở rộng và nâng cấp theo, để thiết kế, nâng cấp và mở rộng phải có thông tin đầy đủ về hệ thống bảo vệ cũng như được mở rộng và nâng cấp theo, để thiết kế, nâng cấp và mở rộng phải có thông tin đầy đủ về hệ thống bảo vệ hiện hữu và những yêu cầu phải đạt được sau khi nâng cấp và mở rộng
Trang 25Trang 24
1.3.NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA RƠLE:
Rơle làm việc theo tín hiệu thường được nối với hệ thống điện thông qua các máy biến dòng điện (BI) và máy biến điện áp (BU) Chúng còn được gọi là các máy biến đổi đại lượng đầu vào hoặc các máy biến đổi đo lường, có nhiệm vụ cách ly mạch bảo vệ khỏi điện áp cao phía hệ thống và giảm biên độ của điện áp và dòng điện của hệ thống xuống đến những trị số 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 và áp đưa vào rơle sẽ được so sánh với ngưỡng tác động của nó và nếu vượt quá ngưỡng này rơle sẽ tác động “tức thời” hoặc có thời gian gửi tín hiệu đi cắt máy cắt điện của phần tử được bảo vệ Để cung cấp năng lượng cho việc thao tác máy cắt điện, cho rơle và các thiết bị phụ trợ khác, người ta thường sử dụng nguồn điện thao tác riêng độc lập với phần tử được bảo vệ
Nguyên lý làm việc, chức năng, nhiệm vụ cũng như yêu cầu và các thông số kỹ thuật của từng loại phần tử và thiết bị trong hệ thống như máy biến áp dòng điện, máy biến điện áp, các bộ lọc thành phần đối xứng của dòng và áp, rơle và các thiết bị phụ trợ, kênh truyền thông tin và nguồn điện thao tác sẽ được đề cập đến sau
1.4 CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE:
1.4.1.Cấu trúc hệ thống bảo vệ rơle:
Trong trường hợp tổng quát gồm, một hệ thống bảo vệ rơle được mô tả trong Hình 1.1, bao gồm các bộ phận chính như sau:
Bộ phận đo lường: gồm các máy biến dòng điện (BI hoặc là CT), máy biến điện áp (BU hoặc là VT), các thiết bị đo lường khác để làm nhiệm vụ đo lường các đại lượng dòng điện, điện áp, tần số …Các tín hiệu sơ cấp có thể được đưa vào các bộ lọc các thành phần đối xứng, hoặc các thiết bị biến đổi AC/DC để đưa tín hiệu vào hệ thống các rơle
Bộ phận phân tích và so sánh logic: gồm các rơle có nhiệm vụ là phân tích và so sánh các tín hiệu đưa vào với các giá trị khởi động cho trước để đánh giá tình trạng làm việc của HTĐ là bình thường, không bình thường (quá tải) hay là sự cố Tương ứng với các
Trang 27Trang 26
Hình 1 2: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống bảo vệ
Những năm trước đây hệ thống hay sơ đồ bảo vệ rơle thường được tổ hợp từ nhiều rơle và các thiết bị riêng lẻ, mỗi phần tử hoặc nhóm phần tử thực hiện một chức năng nhất định trong sơ đồ bảo vệ
Ngày nay nhiều nhà chế tạo rơle theo đuổi mục tiêu “mỗi đối tượng cần được bảo vệ chỉ cần dung một bộ bảo vệ” Để tăng cường độ tin cậy có thể đặt thêm một bộ thứ hai với tính năng tương đương nhưng hoạt động theo một nguyên lý khác hoặc do một nhà sản xuất khác chế tạo
Nguyên lý dự phòng này còn được áp dụng cho mạch máy biến dòng điện và điện áp, cho nguồn điện thao tác và cho cuộn cắt của máy phát điện (Hình 1.3)
Trang 28Đối với một số thiết bị đo lường và bảo vệ làm việc theo góc lệch pha của dòng điện cần phải nối đúng đầu các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp của máy biến dòng Các đầu cuộn dây sơ cấp được ký hiệu S1 và S2, còn các đầu cuộn dây thứ cấp T1 và T2 Các đầu cùng tên (đôi khi là S1 và T1) đôi khi được đánh dấu (*) hoặc nếu trên hình vẽ không ghi ký hiệu thì được hiểu là đầu cùng tên (S1 và T1 hoặc S2 và T2) nằm cạnh nhau Các đầu dây được xác định theo quy tắc sau: Chọn đầu S1 của cuộn sơ cấp với qui ước là khi giá trị tức thời của dòng điện sơ cấp IS đi từ đầu S1 đến S2 còn dòng điện thứ cấp
IT sẽ đi từ T2 đến T1 (Hình 1.4 - a)
Trang 29Trang 28
Hình 1.4: Máy biến dòng cao áp, hạ áp và sơ đồ nguyên lý của máy biến dòng Các đầu dây của máy biến dòng có thể được kiểm tra bằng thực nghiệm Theo sơ đồ đơn giản gồm một Miliampemet có thang đo về hai phía và một bộ pin hoặc ắc quy như Hình 1.4b Nếu các đầu dây đấu đúng như hình vẽ thì khi công tắc K đóng kim của mA lệch về phía cực dương (+), còn khi công tắc K mở thì kim sẽ lệch về phía cực âm (-) 1.4.3.Biến điện áp
Máy biến điện áp (BU, VT= Voltage Transformer hoặc PT= Potential Transformer) làm nhiệm vụ biến đổi điện áp cao phía sơ cấp xuống điện áp thứ cấp tiêu chuẩn 100V hoặc 110V để dùng cho mục đích bảo vệ và đo lường, đồng thời cách ly các thiết bị ở mạch thứ cấp khỏi điện áp cao phía sơ cấp
Các máy biến điện áp cao áp, hạ áp và sơ đồ nguyên lý được trình bày như ở hình 1.5 Cách đánh dấu các đầu dây của các cuộn sơ cấp và thứ cấp của BU cũng hoàn toàn tương tự như đối với cách đánh dấu các đầu dây của BI Các đầu cuộn dây sơ cấp được
Trang 30Trang 29
ký hiệu S1 và S2, còn các đầu cuộn dây thứ cấp T1 và T2 Các đầu cùng tên (đôi khi là S1 và T1) đôi khi được đánh dấu (*) hoặc nếu trên hình vẽ không ghi ký hiệu thì được hiểu là đầu cùng tên (S1 và T1 hoặc S2 và T2) nằm cạnh nhau
Hình 1.5: Máy biến điện áp cao áp, hạ áp và sơ đồ nguyên lý của máy biến điện áp
1.4.4.Máy cắt:
Máy cắt à phần tử thực hiện có nhiệm vụ thực hiện việc báo tín hiệu hoặc cắt máy căt
để bảo vệ hệ thống điện trong trường hợp sự cố xảy ra
1.5 BIỂU TƯỢNG CỦA CÁC RƠLE, HỆ THỐNG ĐÁNG SỐ THIẾT BỊ ĐIỆN
Cuộn dây Rơle được đại diện bởi một biểu tượng hộp hình chữ nhật trong mạch Nếu các Rơle có hai cuộn dây, vẽ hai song song hộp hình chữ nhật Cùng lúc đó, nhân vật số
"J" tiếp sức được đánh dấu trong hoặc gần hộp hình chữ nhật Có hai cách để đại diện cho các số liên lạc của rơ le: một là để rút ra cho họ trực tiếp ở mặt bên của hình chữ nhật, là trực quan hơn Khác là để rút ra những số liên lạc vào của mạch điều khiển tương ứng theo nhu cầu của mạch kết nối Thông thường, các số liên lạc của các Rơle tương tự và các cuộn dây được đánh dấu bằng các biểu tượng cùng một văn bản, và các
Trang 31Trang 30
số liên lạc được nhóm lại thành các con số để hiển thị sự khác biệt Hiện có 3 hình thức
cơ bản của số liên lạc cho rơ le:
1 khi cuộn dây chuyển động (H-type) không điện khí hoá, các số liên lạc hai bị ngắt kết nối, và khi điện khí hoá, các số liên lạc hai được đóng cửa Nó được chỉ định bởi người đứng phiên âm các từ hợp chất "H"
2 khi các cuộn dây động phá vỡ (D) không tràn đầy sinh lực, địa chỉ liên lạc hai được đóng cửa, và liên hệ hai bị ngắt kết nối sau khi năng lượng Nó được chỉ định bởi chữ
"D" trong tiền tố chữ dùng ký tự
3 chuyển đổi kiểu (Z loại) đây là loại số liên lạc Có ba địa chỉ liên lạc trong nhóm liên hệ này, i e một di chuyển liên hệ ở giữa và một số liên lạc tĩnh ở phần trên và dưới Khi các cuộn dây không tràn đầy sinh lực, di chuyển số liên lạc và là một trong những liên hệ tĩnh bị ngắt kết nối và các khác đóng cửa Khi các cuộn dây tràn đầy sinh lực, liên hệ chuyển động di chuyển, làm cho phân ly ban đầu đóng cửa và trạng thái đóng ban đầu mở và mở, để đạt được mục đích của chuyển đổi Các nhóm liên lạc ở đây được gọi là quá trình chuyển đổi địa chỉ liên lạc Từ "chuyển" được sử dụng như tiền tố ngữ
âm của từ "z"
- 1: Phần tử chỉ huy khởi động
- 2: Rơle trung gian (chỉ huy đóng hoặc khởi động) có trễ thời gian
- 3: Rơle liên động hoặc kiểm tra
Trang 32Trang 31
- 12: Thiết bị chống vượt tốc
- 13: Thiết bị tác động theo tốc độ đồng bộ
- 14: Chức năng giảm tốc độ
- 15: Thiết bị bám tốc độ hoặc tần số phù hợp với thiết bị song hành
- 16: Dự phòng cho tương lai hiện chưa sử dụng
- 17: Khóa đóng cắt mạch shunt hoặc phóng điện
- 18: Thiết bị gia tốc hoặc giảm tốc độ đóng
- 19: Côngtắctơ khởi động thiết bị có quá độ (thiết bị khởi động qua nhiều mức tăng dần)
- 20: Van vận hành bằng điện
- 21 Rơle khoảng cách
- 22: Mắy cắt tác động điều khiển cân bằng
- 23: Thiết bị điều khiển nhiệt độ
- 24: Rơle tỷ số V/Hz (điện áp/tần số), chức năng quá kích thích
- 25: Chức năng kiểm tra đồng bộ
Trang 33Trang 32
- 36: Rơle phân cực
- 37: Chức năng bảo vệ kém áp hoặc kém công suất
- 38: Chức năng đo nhiệt độ vòng bi hoặc gối trục
- 39: Chức năng đo độ rung
- 40: Chức năng bảo vệ chống mất kích từ
- 41: Máy cắt dập từ
- 42: Máy cắt khởi động máy hoặc thiết bị
- 43: Thiết bị chuyển đổi hoặc chọn mạch điều khiển bằng tay
- 44: Rơle khởi động khối chức năng kế tiếp vào thay thế
- 45: Rơle giám sát tình trạng không khí (khói, lửa, chất nổ v.v.)
- 46: Rơle dòng điện thứ tự nghịch hoặc bộ lọc dòng điện thứ tự thuận
- 47: Rơle điện áp thứ tự nghịch hoặc bộ lọc điện áp thứ tự thuận
- 48: Rơle bảo vệ duy trì trình tự
- 49: Rơle nhiệt (bảo vệ quá nhiệt)
- 50: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh
- 50N: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh chạm đất
- 51: Bảo vệ quá dòng (xoay chiều) có thời gian
- 51N: Bảo vệ quá dòng chạm đất có thời gian duy trì
- 52: Máy cắt dòng điện xoay chiều
- 53: Rơle cưỡng bức kích thích điện trường cho máy điện một chiều
- 54: Thiết bị chuyển số cơ khí được điều khiển bằng điện
- 55: Rơle hệ số công suất
- 56: Rơle điều khiển áp dụng điện trường kích thích cho động cơ xoay chiều
- 57: Thiết bị nối đất hoặc làm ngắn mạch
- 58: Rơle ngăn chặn hư hỏng chỉnh lưu
Trang 34Trang 33
- 59: Rơle quá điện áp
- 60: Rơle cân bằng điện áp hoặc dòng điện
- 61: Cảm biến hoặc khóa đóng cắt theo mật độ khí
- 62: Rơle duy trì thời gian đóng hoặc mở tiếp điểm
- 63: Rơle áp lực (Buchholz)
- 64: Rơle phát hiện chạm đất
- 64R: Bảo vệ chống chạm đất cho cuộn rôto
- 64G: Bảo vệ chống chạm đất cho cuộn stato
- 65: Bộ điều tốc
- 66: Chức năng đếm số lần khởi động trong một giờ
- 67: Rơle bảo vệ quá dòng có hướng
- 67N: Rơle bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng
- 68: Rơle khoá
- 69: Thiết bị cho phép điều khiển
- 70: Biến trở
- 72: Máy cắt điện một chiều
- 73: Tiếp điểm có trở chịu dòng tải
- 74: Rơle cảnh báo (rơle tín hiệu)
- 75: Cơ cấu thay đổi vị trí
- 76: Rơle bảo vệ quá dòng một chiều
- 77: Thiết bị đo xa
- 78: Rơle bảo vệ góc lệch pha
- 79: Rơle tự đóng lại (điện xoay chiều)
- 80: Thiết bị chuyển đổi theo trào lưu chạy qua
Trang 35Trang 34
- 81: Rơle tần số
- 82: Rơle đóng lặp lại theo mức mang tải mạch điện một chiều
- 83: Rơle chuyển đổi hoặc chọn điều khiển tự động
- 84: Bộ điều áp máy biến áp (OLTC)
- 85: Rơle nhận thông tin phối hợp tác động từ bảo vệ đầu đối diện
- 86: Rơle khoá đầu ra
- 87: Bảo vệ so lệch
- 87B: Rơle bảo vệ so lệch thanh cái
- 87G: Rơle bảo vệ so lệch máy phát
- 87L: Rơle bảo vệ so lệch đường dây
- 87M: Rơle bảo vệ so lệch động cơ
- 87T: Rơle bảo vệ so lệch máy biến áp
- 87TG: Rơle bảo vệ so lệch hạn chế máy biến áp chạm đất (chỉ giới hạn cho cuộn dây đấu sao có nối đất)
- 88: Động cơ phụ hoặc máy phát động cơ
- 89: Khóa đóng cắt mạch
- 90: Rơle điều chỉnh (điện áp, dòng điện, công suất, tốc độ, tần số, nhiệt độ)
- 91: Rơle điện áp có hướng
- 92: Rơle điện áp và công suất có hướng
- 93: Các chức năng tiếp điểm thay đổi kích thích
- 94: Rơle cắt đầu ra
- 95: Chức năng đồng bộ (cho động cơ đồng bộ có tải nhỏ và quán tính nhỏ) bằng hiệu ứng mômen từ trở
- 96: Chức năng tự động đổi tải cơ học
Trong một số trường hợp, bản vẽ sử dụng các ký hiệu theo tiêu chuẩn IEC Ta có thể
sử dụng bảng sau để tra cứu chức năng của relay:
Trang 36Trang 35
Bảng 1.1: Bảng so sánh mã số relay bảo vệ theo ANSI và ký hiệu rơle bảo vệ theo
TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI 1:
1 Đặc điểm của bảo vệ rơ le trong hệ thống điện
2 Yêu cầu đối với bảo vệ rơ le trong hệ thống điện
CÂU HỎI CỦNG CỐ BÀI 1:
Câu 1: Để loại bỏ những phần tử hư hỏng trong hệ thống điện người ta sử dụng thiết bị nào ?
A) Aptomat
B) Cầu dao
C) Rơ le bảo vệ
D) Cả 3 đáp án trên
Câu 2: Hậu quả của ngắn mạch dẫn đến điều gì?
A) Gây hư hỏng thiết bị và con người
Trang 37Trang 36
B) Suy giảm chức năng làm việc của thiết bị
C) Tụt thấp điện áp,phá hỏng các phần tử sự cố , phá hủy các phần tử có dòng điện chạy qua, mất cân bằng hệ thống
D) Cả 3 đáp án
Câu 3: Bảo vệ rơ le dùng để bảo vệ cho?
A) Máy cắt
B) Dao cách ly
C) Máy phát, máy biến áp, đường dây…
D) Bảo vệ cho nhân viên vận hành
Câu 4: Độ tin cậy khi tác động của hệ thống bảo vệ rơle là?
A) Mức độ chắc chắn là rơle hoặc hệ thống rơle sẽ tác động đúng
B) Mức độ chắc chắn rằng rơle hoặc hệ thống rơle sẽ không làm việc sai
C) là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn
D) Khả năng “cảm nhận” sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ
Trang 38Trang 37
BÀI 2: CÁC SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ BẢO VỆ RƠLE
❖ GIỚI THIỆU BÀI 2:
Bài 2 là bài giới các sơ đồ nguyên lý bảo vệ rơle để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận nội dung môn học ở những bài tiếp theo
MỤC TIÊU CỦA BÀI 2 LÀ :
Về kiến thức:
▪ Trình bày được các sơ đồ bảo vệ quá dòng, so lệch, khoảng cách
Về kỹ năng:
▪ Lắp đặt được hệ thống bảo vệ chống lại các sự cố chạm đất chống mất kích từ
và chống lại sự cố quá điện áp dùng để bảo vệ cho máy phát điện xoay chiều đồng bộ
Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
▪ Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn
cho người và thiết bị
❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 2:
- Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài
2 (cá nhân hoặc nhóm)
- Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 2) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài mở đầu theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định
❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 2:
- Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng thí nghiệm điện
- Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham
khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan
- Các điều kiện khác: Không có
❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 2:
- Nội dung:
✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng
Trang 39Trang 38
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập
- Phương pháp:
✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có
❖ NỘI DUNG BÀI 2:
2.1 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN:
Phương pháp và chủng loại thiết bị bảo vệ các đường dây tải điện phụ thuộc rất nhiều yếu tố như: đường dây trên không hay dây cáp, chiều dài đường dây, phương thức nối đất của hệ thống, công suất truyền tải và tầm quan trọng của đường dây, cấp điện áp của đường dây v.v…
Theo cấp điện áp người ta phân biệt
Đường dây cấp điện áp danh định từ 220 kV trở lên được gọi là đường dây truyền tải
và từ 110 kV trở xuống được gọi là đường dây phân phối
Những sự cố thường gặp đối với đường dây tải điện là ngắn mạch (nhiều pha hoặc một pha) chạm đất 1 pha (trong lưới điện có trung điểm cách điện hoặc nối qua cuộn Petersen), quá điện áp (khí quyển hoặc thao tác), đứt dây và quá tải
Trang 40Trang 39
Để chống các dạng ngắn mạch trong lưới hạ áp thường người ta dùng cầu chảy hoặc ôtômát (khí cụ tự động cắt mạch điện khi có dòng điện quá tải hoặc ngắn mạch chạy qua, đóng trở lại bằng tay sau khi đã khắc phục sự cố)
Để bảo vệ các đường dây trung áp chống ngắn mạch, người ta dùng các loại bảo vệ:
- Quá dòng điện cắt nhanh hoặc có thời gian (với đặc tính độc lập hoặc phụ thuộc)
- Quá dòng điện có hướng
- So sánh hướng (công suất hoặc dòng điện)
2.1.1 Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh
Quá dòng điện là hiện tượng khi dòng điện chạy qua phần tử của hệ thống điện vượt quá trị số dòng điện tải lâu dài cho phép Quá dòng điện có thễ xảy ra khi ngắn mạch hoặc do quá tải
Nguyên lý quá dòng điện là một trong những nguyên lý được sử dụng sớm nhất để bảo vệ các phần tử của hệ thống điện bằng cầu chảy (cầu chì)
Đối với các rơle quá dòng điện, dòng điện khởi động Ikđ của bảo vệ được chọn theo điều kiện (Hình 2.1)
Trong đó:
Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất cho phép đối với phần tử được bảo vệ
Km: hệ số mở máy (khởi động) của các phụ tải động cơ có dòng điện chạy qua chỗ đặt bảo vệ