CÔNG DỤNG VÀ YÊU CẦU CỦA ROLE

Nếu để kéo dài tình trạng này, có thể xuất hiện sự cố.Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và các hộ tiêu thụ khi xuất hiện sự cố,cần phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố v

CÔNG DỤNG VÀ YÊU CẦU CỦA ROLE Công dụng:

Trong quá trình vận hành hệ thống điện có thể xuất hiện tình trạng sự cố và chế độlàm việc bất thường của các phần tử Các sự cố thường kèm theo hiện tượng dòng điệntăng khá cao và điện áp giảm thấp Các thiết bị có dòng điện tăng cao chạy qua có thể bịđốt nóng quá mức cho phép và bị hỏng Khi điện áp giảm thấp, các hộ tiêu thụ không thểlàm việc bình thường và tính ổn định của các máy phát làm việc song song và của toàn hệthống bị giảm Các chế độ làm việc không bình thường làm cho điện áp, dòng điện và tần

số lệch khỏi giới hạn cho phép Nếu để kéo dài tình trạng này, có thể xuất hiện sự cố.Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và các hộ tiêu thụ khi xuất hiện sự cố,cần phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏi phần tử bị hư hỏng,nhờ vậy phần còn lại duy trì được hoạt động bình thường, đồng thời giảm mức độ hư hại

Câu 1: Các yêu cầu đối với hệ thống bảo vệ hệ thống điện.

* Tính chọn lọc:

Tính chọn lọc là khả năng phân biệt các phần tử hư hỏng và bảo vệ chỉ cắt các phần tửđó

Tính chọn lọc là yêu cầu cơ bản nhất của bảo vệ rơle để đảm bảo cung cấp điện an toàn liên tục Nếu bảo vệ tác động không chọn lọc, sự cố có thể lan rộng.

* Tác động nhanh:

Bảo vệ phải tác động nhanh để kịp thời cô lập các phần tử hư hỏng thuộc phạm vi bảo vệnhằm:

+ Đảm bảo tính ổn định của hệ thống

+ Giảm ảnh hưởng của điện áp thấp (khi ngắn mạch) lên các phụ tải

+ Giảm tác hại của dòng điện ngắn mạch đối với thiết bị Bảo vệ tác động nhanh phải cóthời gian tác động nhỏ hơn 0,1 giây

* Độ nhạy:

Bảo vệ cần tác động không chỉ với các trường hợp ngắn mạch trực tiếp mà cả khi ngắnmạch qua điện trở trung gian Ngoài ra bảo vệ phải tác động khi ngắn mạch xảy ra tronglúc hệ thống làm việc ở chế độ cực tiểu, tức là một số nguồn được cắt ra nên dòng ngắnmạch có giá trị nhỏ Độ nhạy được đánh giá bằng hệ số nhạy:

INmin : dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất

Ikđ: giá trị dòng điện nhỏ nhất mà bảo vệ có thể tác động

Đối với các bảo vệ tác động theo giá trị cực tiểu (ví dụ bảo vệ thiếu điện áp), hệ số nhạyđược xác định ngược lại: trị số khởi động chia cho trị số cực tiểu

2 Các chỉ danh của rơle đang sử dụng.

- 21: rơle khoảng cách

Tùy theo phạm vi, mức độ và đối tượng được bảo vệ, chỉ danh rơle có thể có phần

mở rộng Sau đây là một số chỉ danh rơle có phần mở rộng thông dụng:

- 26W: rơle nhiệt độ cuộn dây máy biến áp; 26O: rơle nhiệt độ dầu

- 51P, 51S rơle quá dòng điện phía sơ cấp, thứ cấp máy biến áp

- 50REF: rơle quá dòng tức thì chống chạm đất trong thiết bị (thường dùng cho máybiến áp)

- 67N: rơle quá dòng chạm đất có hướng

- 87T: rơle so lệch dọc điện bảo vệ máy biến áp, 87B: rơle so lệch dọc bảo vệ thanhcái

- 96-1: rơle hơi cấp 1 dùng báo tín hiệu; 96-2: rơle hơi cấp 2 tác động cắt máy cắt

3 Thế nào là bảo vệ chính, bảo vệ dự phòng ?

Bảo vệ chính trang thiết bị là bảo vệ thực hiện tác động nhanh khi có sự cố xảy ratrong phạm vị giới hạn đối với trang thiết bị được bảo vệ

Bảo vệ dự phòng đối với cùng trang thiết bị này là bảo vệ thay thế cho bảo vệ chínhtrong trường hợp bảo vệ chính không tác động hoặc trong tình trạng sửa chữa nhỏ Bảo

vệ dự phòng cần phải tác động với thời gian lớn hơn thời gian tác động của bảo vệ chính,nhằm để cho bảo vệ chính loại phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống trước tiên (khi bảo vệnày tác động đúng)

Bảo vệ dự phòng có thể được đảm bảo theo các cách sau:

- Bảo vệ của phần tử bên cạnh (trường hợp này được mang tên là bảo vệ dự phòngxa)

- Bảo vệ phụ đặt trên cùng phần tử (trường hợp này được mang tên là bảo vệ dựphòng tại chỗ)

- Một rơle phụ đưa vào trong sơ đồ bảo vệ cho phần tử bên cạnh, rơle này sẽ điềukhiển mở máy cắt được quan tâm

Có một số trường hợp bảo vệ chính không đảm bảo được toàn bộ chiều dài củamạch cần được bảo vệ mà sẽ có một số đoạn được gọi là vùng chết của bảo vệ chính Nếuxuất hiện sự cố tại vùng chết này, bảo vệ chính sẽ không tác động Để có thể bảo vệ tạivùng này, thường phải đặt bảo vệ dự phòng

4 Liệt kê các rơle bảo vệ máy biến áp ?

a- Các rơle tác động theo dòng điện:

- Rơle bảo vệ quá dòng điện phía sơ cấp: 50/51P pha, chạm đất

- Rơle bảo vệ quá dòng điện phía thứ cấp: 50/51S pha, chạm đất

- Rơle bảo vệ so lệch dọc dòng điện: 87T

- Rơle bảo vệ quá dòng điện các dây trung tính: 50/51G

- Rơle bảo vệ chạm đất các cuộn dây: 50REF

b- Các rơle không tác động theo dòng điện:

- Rơle hơi: 96-1, 96-2.

- Rơle nhiệt độ dầu: 26O

- Rơle nhiệt độ cuộn dây: 26W

- Rơle mức dầu thân máy: 33

- Rơle áp suất thân máy, bộ đổi nấc dưới tải: 63

5 Liệt kê các rơle bảo vệ thanh cái ?

- Rơle so lệch dọc dòng điện: 87B

- Rơle thiếu áp: 27

- Rơle quá áp: 59

- Rơle chống chạm đất: 64

6 Liệt kê các rơle bảo vệ đường dây ?

- Rơle quá dòng tức thì, định thì: 50/51L pha, chạm đất

- Rơle so lệch pha cao tần: 85

- Rơle quá dòng có hướng (pha, chạm đất): 67, 67N

- Rơle khoảng cách: 21, 44

7 Cấu tạo rơle hơi ?

Rơle hơi được áp dụng cho các máy biến áp có công suất trung bình và lớn với kiểumáy có thùng giãn nở dầu Rơle hơi được lắp trên đoạn ống liên thông dầu từ thùng chínhmáy biến áp đến thùng giãn nở dầu của máy theo một chiều nhất định của đầu mũi têntrên rơle hơi phải chỉ về phía thùng giãn nở (cùng với chiều dòng chảy của dầu từ thùngchính qua rơle hơi đến thùng giãn nở dầu khi có sự cố trong máy biến áp) Đọan ống liênthông dầu có độ nâng cao về phía thùng giãn nở với góc nghiêng (so với mặt phẳngngang) khoảng 1Ô 100 Đoạn ống liên thông không được có góc, phần cong của ống cóbán kính càng lớn càng tốt

Rơle hơi hai phao có cấu tạo gồm :

- Một phao trên (phao 1) có hình cầu rỗng, nhẹ có thể tự nâng hạ theo mức dầu,trong phao có chứa một tiếp điểm thủy ngân được nối ra hộp nối dây tại mặt trên rơle.Khi sự cố nhẹ hoặc quá tải, hơi sinh ra tập trung ở phía trên, đẩy phao 1 về vị trí nằmngang làm đóng tiếp điểm thủy ngân Tiếp điểm này được nối vào mạch điện báo hiệu sự

cố của máy biến áp (96-1)

- Một phao dưới (phao 2) có cấu tạo tượng tự như phao 1 và được liên kết với mộtcánh chặn Cánh chặn là một tấm kim loại mỏng được treo tại vị trí phía lỗ mặt bích củarơle hơi phía nối vào thùng chính máy biến áp Do được treo để bề mặt tấm kim loạithẳng góc với hướng dòng chảy của dầu nên cánh chặn tác động theo lưu lượng của dòngchảy của dầu Cánh chặn có thể điều chỉnh theo ba trị số lưu lượng dầu là 65, 100 và 150cm/giây (rơle thường được nhà chế tạo đặt sẵn trị số 100cm/giây) Khi máy biến áp vậnhành bình thường, dầu chuyển động do giãn nở theo nhiệt độ không đủ để tác động cánhchặn Khi có sự cố bên trong máy biến áp, luồng dầu và hơi sinh ra phụt mạnh từ thùngchính qua rơle hơi đến thùng giãn nở Lưu lượng dầu lớn hơn trị số đã điều chỉnh sẵn sẽđẩy cho cánh chặn quay, làm cho phao 2 chìm xuống, đóng tiếp điểm thủy ngân, cắt máycắt (96-2)

Dựa vào thành phần và khối lượng hơi sinh ra người ta có thể xác định được tínhchất và mức độ sự cố Do đó trên rơle hơi còn có thêm van để lấy hỗn hợp khí sinh ranhằm phục vụ cho việc phân tích sự cố

8 Cấu tạo rơle nhiệt độ tại máy biến áp ?

a- Rơle nhiệt độ dầu : (hình 4)

Rơle nhiệt độ dầu gồm các tiếp điểm thường đóng, thường mở lắp bên trong mộtnhiệt kế có kim chỉ thị nhiệt độ Nhiệt kế gồm có cơ cấu chỉ thị quay để ghi số đo, một bộphận cảm biến nhiệt, một ống mao dẫn nối bộ phận cảm ứng nhiệt với cơ cấu chỉ thị Bêntrong ống mao dẫn là chất lỏng (dung dịch hữu cơ) được nén lại Sự co giãn của chất lỏng(trong ống mao dẫn) thay đổi theo nhiệt độ mà bộ phận cảm biến nhiệt nhận được, sẽ tácđộng cơ cấu chỉ thị và các tiếp điểm Các tiếp điểm sẽ đổi trạng thái "mở" thành "đóng",

"đóng" thành "mở" khi nhiệt độ cao hơn trị số đặt trước Bộ phận cảm biến nhiệt được lắp

trong một lỗ trụ bọc kín, ở phía trên nắp máy biến áp, bao quanh lỗ trụ là dầu, để đo nhiệt

độ lớp dầu trên cùng của máy biến áp Thường dùng nhiệt kế có 2 (hoặc 4) vít điều chỉnhnhiệt độ để có thể đặt sẵn 2 (hoặc 4) trị số tác động cho 2 (hoặc 4) bộ tiếp điểm riêng rẽlắp trong nhiệt kế Khi nhiệt độ cao hơn trị số đặt cấp 1, rơle sẽ đóng tiếp điểm cấp 1 đểbáo hiệu sự cố "Nhiệt độ dầu cao" của máy biến áp Khi nhiệt độ tiếp tục cao hơn trị sốđặt cấp 2, rơle sẽ đóng thêm tiếp điểm cấp 2 để tự động cắt máy cắt, cắt điện máy biến

áp, đồng thời cũng có mạch điện báo hiệu sự cố "cắt do nhiệt độ dầu cao"

b-Rơle nhiệt độ cuộn dây: (hình 5)

Rơle nhiệt độ cuộn dây gồm bốn bộ tiếp điểm (mỗi bộ có một tiếp điểm thường mở,một tiếp điểm đóng với cực chung) lắp bên trong một nhiệt kế có kim chỉ thị Nhiệt kếgồm có: có cấu chỉ thị quay để ghi số đo, một bộ phận cảm biến nhiệt, một ống mao dẫnnối bộ phận cảm biến nhiệt với cơ cấu chỉ thị Bên trong ống mao dẫn là chất lỏng đượcnén lại Sự co giãn của chất lỏng trong ống mao dẫn thay đổi theo nhiệt độ mà bộ cảmbiến nhận được, tác động cơ cấu chỉ thị và bốn bộ tiếp điểm Tác động lên cơ cấu chỉ thị

và các tiếp điểm, còn có một điện trở nung Cuộn dây thứ cấp của một máy biến dòngđiện đặt tại chân sứ máy biến áp được nối với điện trở nung Nối song song với điện trởnung là một biến trở để hiệu chỉnh Tác dụng của điện trở nung (tùy theo dòng điện quacuộn dây máy biến áp) và tác dụng của bộ cảm biến nhiệt lên cơ cấu đo cùng các bộ tiếpđiểm sẽ tương ứng với nhiệt độ điểm nóng: nhiệt độ của cuộn dây

Có 4 vít điều chỉnh nhiệt độ để đặt trị số tác động cho bốn bộ tiếp điểm Tùy theothiết kế, các tiếp điểm rơle nhiệt độ có thể được nối vào các mạch: báo hiệu sự cố "nhiệt

độ cuộn dây cao", mạch tự động mở máy cắt để cô lập máy biến áp, mạch tự động khởiđộng và ngừng các quạt làm mát máy biến áp

9 Cấu tạo rơle mức dầu tại máy biến áp?

Rơle mức dầu gồm hai bộ tiếp điểm lắp bên trong thiết bị chỉ thị mức dầu Máy biến

áp có bộ dổi nấc điện áp có tải thì thùng giãn nở dầu được chia làm hai ngăn Ngăn có thểtích chiếm phần lớn thùng giãn nở, được nối ống liên dầu thông qua rơle hơi đến thùng

chính máy biến áp (để có thể tích giãn nở dầu cho máy biến áp) Ngăn có thể tích chiếmphần nhỏ hơn nhiều của thùng giãn nở, sẽ được nối ống liên dầu đến thùng chứa bộ đổinấc có tải Thùng chính máy biến áp và thùng bộ đổi nấc được thiết kế riêng rẽ, không cóliên thông dầu với nhau Vì vậy, có hai thiết bị chỉ thị mức dầu lắp tại hai đầu thùng giãn

nở để đo mức dầu của hai ngăn: thiết bị chỉ thị mức dầu máy biến áp và thiết bị chỉ thịmức dầu bộ đội nấc có tải

Cấu tạo của thiết bị chỉ thị mức dầu gồm hai phần : bộ phận điều khiển và bộ chỉthị Bộ phận điều khiển có một phao (3), thanh quay (8), trục quay (9), có lắp nam châmvĩnh cưủ (4) Bộ phận điều khiển lắp trên vỏ máy (đầu thùng giãn nở) có vòng đệm Bộphận chỉ thị gồm kim chỉ (6) lắp trên trục mang một nam châm vĩnh cửu (5) Bộ phận chỉthị được làm bằng nhôm để tránh bị ảnh hưởng từ trường nam châm và chống ảnh hưởngcủa nước

Khi mức dầu nâng hạ thì phao (3) nâng hạ theo Chuyển động nâng hạ của phaođược chuyển thành chuyển động quay của trục (9) nhờ thanh quay (8) Khi quay, từtrường do nam châm (4) sẽ điều khiển cho nam châm (5) quay sao cho hai cực khác tên(N và S) của hai nam châm đối diện nhau (hai cực cùng tên có lực đẩy, hai cực cùng tên

có lực hút nhau) Do vậy kim chỉ thị quay theo nam châm (5), ghi được mức dầu trên mặtchỉ thị

Bộ phận chỉ thị cũng tác động đóng mở các tiếp điểm rơle mức dầu để đưa tín hiệuvào mạch báo động hoặc mạch cắt tùy theo từng thiết kế

10 Nguyên lý làm việc của rơle quá dòng tức thì (Bảo vệ quá dòng cắt nhanh ngưỡng cao)?

-Rơle quá dòng tức thì là rơle tác động khi dòng điện qua rơle vượt quá trị số địnhtrước và tác động cắt máy cắt ngay lập tức, không có thời gian trì hoãn

Về nguyên lý rơle quá dòng tức thì gồm phần tĩnh là cuộn dây có lõi sắt, phần động làtấm sắt non có mang tiếp điểm động Khi dòng điện qua cuộn dây đủ lớn, tấm sắt non sẽ

bị hút vào lõi sắt của phần tĩnh và kéo theo tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh

Để điều chỉnh dòng điện tác động theo ý muốn, thông thường phần động được gắnvới một lò xo với kết cấu có thể điều chỉnh được nhằm thay đổi lực tác động lên phầnđộng, có nghĩa là thay đổi dòng điện tác động của rơle.

Một số trường hợp, để thay đổi dòng điện tác động trong phạm vị rộng, người tathường chế tạo cuộn dây phần tĩnh có nhiều đoạn với nhiều đầu dây ra để chọn tầm đặtthích hợp

11 Nguyên tắc chỉnh định rơle quá dòng tức thì ?

Chỉnh định rơle quá dòng tức thời là đặt trị số dòng điện khởi động của rơle

Để đảm bảo tính chọn lọc, tránh tác động sai khi ngắn mạch ngoài vùng được bảo vệ,dòng điện khởi động được chọn theo quy tắc sau:

Ikđ = Kat INmax

Trong đó:

INmax: dòng điện ngắn mạch cực đại ở cuối vùng bảo vệ

Kat = 1,2 - 1,3 : hệ số an toàn tính đến sai số trong khi tính toán dòng ngắn mạch vàsai số rơle

Ikđ : dòng điện khởi động của rơle

Vùng tác động được xác định bằng công thức:

XCN% =

Trong đó:

XCN - Vùng tác động của bảo vệ, tính bằng phần trăm của toàn bộ

đường dây được bảo vệ (%)

Xl : trở kháng của đường dây được bảo vệ (%)

XH : trở kháng của hệ thống (%)

Ikđ : dòng khởi động của bảo vệ (%)

12 Nguyên lý làm việc của rơle quá dòng định thì (bảo vệ dòng điện cực đại)?

Rơle quá dòng định thì là rơle tác động khi dòng điện qua rơle vượt quá trị số địnhtrước nhưng không tác động cắt máy cắt ngay lập tức mà có thời gian trì hoãn Rơle quádòng định thì có 2 loại cơ bản:

1-Rơle quá dòng định thì với đặc tuyến thời gian độc lập: bao gồm một rơle quádòng tức thì và một rơle thời gian kết hợp lại Khi phần tức thì tác động sẽ đóng tiếp điểmcấp nguồn cho rơle thời gian Sau một thời gian định trước, rơle thời gian này sẽ đóngtiếp điểm và tác động cắt máy cắt hoặc báo tín hiệu Nếu trong thời gian trì hoãn mà dòngđiện qua phần tử tức thì giảm thấp (sự cố đã tự giải trừ), làm cho phần tử này không giữtiếp điểm nữa thì rơle thời gian sẽ bị mất điện và không khép tiếp điểm để cắt máy cắthay báo sự cố

Thời gian tác động của rơle loại này không phụ thuộc vào trị số dòng điện sự cố điqua rơle

2- Rơle quá dòng định thì với đặc tuyến thời gian phụ thuộc: được chế tạo theonguyên tắc cảm ứng Dòng điện sự cố được đưa vào cuộn dây tạo từ thông xuyên qua mộtđĩa nhôm làm xuất hiện dòng điện xoáy trên đĩa và làm quay đĩa Đĩa này mang tiếp điểmđộng đóng vào tiếp điểm tĩnh, đi cắt máy cắt Thời gian quay của đĩa từ vị trí ban đầu đếnkhi đóng tiếp điểm chính là thời gian tác động của rơle Để điều chỉnh thời gian này,người ta dùng lò xo xoắn lắp trên trục của đĩa và điều chỉnh độ xoắn để có phản lực thíchhợp Để điều chỉnh trị số dòng điện tác động, cuộn dây được chế tạo gồm nhiều đoạnkhác nhau và đưa ra nhiều đầu dây để lựa chọn

Loại rơle quá dòng định thì kiểu cảm ứng có ưu điểm là thời gian tác động càngngắn khi dòng qua rơle càng lớn do đĩa quay càng nhanh, do đó loại trừ nhanh các sự cốnặng trong khi vẫn duy trì thời gian cần thiết đối với các biến động nhỏ

13 Nguyên tắc chỉnh định rơle quá dòng định thì ?

Chỉnh định rơle quá dòng định thời là thiết đặt các giá trị sau:

1- Dòng điện khởi động của rơle Ikđ: được xác định từ dòng điện làm việc cực đại,thường là dòng phụ tải trong chế độ cực đại:

Ikđ > Ilvmax và phải thỏa: Ikđ = Kmm Kat Ksđ Ilvmax / Ktv KBI