Nguyen ly hoat dong cac role bao ve DZ & MBA

Thời gian loại trừ sự cố: thời gian đặt + thời gian tác động của bảo vệ + thờigian làm việc của máy cắt b.Chọn lọc: Rơ le bảo vệ chỉ tác động cắt phần tử bị sự cố.. Khi có sự cố bên tron

KÝ HIỆU CỦA MỘT SỐ LOẠI RƠ LE THƯỜNG GẶP TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN

50 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt nhanh

51 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt có thời gian

50N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh

51N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt có thời gian

67 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha có hướng

67N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng

44S/21S : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ chạm pha

44G/21G : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ chạm đất

21 : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ chạm pha và đất

64 : Rơ le bảo vệ chạm đất (3Uo hoặc 3Io)

27 : Rơ le bảo vệ điện áp thấp

59 : Rơ le bảo vệ điện áp cao

79 : Rơ le tự động đóng lại

96 : Rơ le hơi bảo vệ Máy Biến Thế

87 : Rơ le bảo vệ so lệch

51P : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT phía sơ cấp

51VP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT phía sơ cấp có khóa điện áp 51QTP : Rơ le bảo vệ quá tải MBT phía sơ cấp

51NP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT phía sơ cấp

51GNP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn sơ cấp

51S : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 2

51VS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 2 có khóa điện áp 51QTS : Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 2

51NTS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT cuộn thứ 2

51GNS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn thứ 2

51T : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 3

51VT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 3 có khóa điện áp 51QTT : Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 3

51NT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT cuộn thứ 3

51GNT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn thứ 3

51B : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha trên thanh cái

51NB : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất trên thanh cái

87B : Rơ le bảo vệ so lệch thanh cái

50BF : Rơ le bảo vệ chống máy cắt từ chối tác động

I SƠ LƯỢC VỀ CÁC PHẦN TỬ CHÍNH TRONG LƯỚI ĐIỆN

1. ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN :

Có nhiệm vụ kết nối giữa nhà máy, trạm biến áp và phụ tải

Đây là phần tử có kích thước lớn nhất trong lưới điện từ vài chục đến vài trăm

km, do đó đường dây là phần tử xảy ra sự cố nhiều nhất trong lưới điện Tuy nhiên

đa số các sự cố là sự cố thoáng qua Do đó khi xảy ra sự cố thì được phép đóng thửlại đường dây

Có nhiệm vụ liên kết các đường dây và các Máy biến thế ở từng cấp điện ápkhác nhau trong mỗi trạm

Thanh cái có thể có hoặc không tùy theo từng trạm

Kích thước tương đối nhỏ, cấu tạo đơn giản nên ít xảy ra sự cố thực sự, phầnlớn các sự cố là do tác động nhầm của các rơ le

Có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng giữa các cấp điện áp với nhau

Khó bị sự cố , nhưng khi bị sự cố thì thiệt hại về kinh tế lớn Hầu như không

có sự cố thoáng qua (ngoại trừ nhầm lẫn do rơ le)

Khả năng gây ra thiệt hại lớn về người và vật chất nếu đóng điện vào MBTđang bị sự cố Do đó cần phải tuân thủ nghiêm ngặt quy trình xử lý sự cố, khi đóngđiện lại cho MBT bị sự cố

II NHIỆM VỤ & YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ

1 Nhiệm vụ của hệ thống rơ le bảo vệ:

-Phát hiện và tách rời càng nhanh càng tốt phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thốngvới hư hỏng tối thiểu, hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả tai hại do sự cố gây

ra

-Duy trì trạng thái vận hành an toàn, ổn định cho các phần tử còn lại của hệthống

*Việc lựa chọn và thiết kế rơ le bảo vệ phải đảm bảo nguyên tắc:

+Không để tồn tại vùng chết trong hệ thống rơ le bảo vệ

+Phải bố trí dự phòng cho các trường hợp từ chối tác động của cả rơ le và máycắt

+Hạn chế phạm vi cắt điện tới mức tối thiểu khi có sự cố

+Thời gian loại trừ sự cố phải đủ ngắn để giữ ổn định hệ thống và để tránhhoặc hạn chế hư hỏng thiết bị

Các vùng rơ le bảo vệ

2 Các yêu cầu của rơ le bảo vệ:

a.Tác động nhanh: Cách ly nhanh phần tử bị sự cố, tránh hư hỏng thiết bị,

đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định

Thời gian loại trừ sự cố: thời gian đặt + thời gian tác động của bảo vệ + thờigian làm việc của máy cắt

b.Chọn lọc: Rơ le bảo vệ chỉ tác động cắt phần tử bị sự cố.

c.Độ nhạy: Bảo vệ tác động không chỉ với ngắn mạch trực tiếp mà cả khi ngắn

mạch qua điện trở trung gian của hồ quang, hoặc khi hệ thống làm việc ở chế độ cựctiểu

Độ nhạy:

Bảo vệ phải đủ nhạy để dự phòng xa cho đoạn kế tiếp khi bảo vệ hoặc máy cắt trong đoạn đó không làm việc

d Độ tin cậy:

Là bảo vệ phải tác động chắc chắn khi ngắn mạch trong vùng được giao bảo vệ

và không được tác động đối với các chế độ mà nó không có nhiệm vụ tác động Nếu không tác động hoặc tác động nhầm sẽ mất nhiều tải hơn, sự cố lan tràn

Nâng cao độ tin cậy bằng cách:

-Dùng sơ đồ đơn giản

-Giảm số lượng relay và tiếp xúc

-Đảm bảo chất lượng lắp ráp

-Kiểm tra thường xuyên

III RƠ LE BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

-Đối với đường dây 220KV gồm có các bảo vệ chính : 87L, 21, bảo vệ

Bảo vệ thanh cái gồm bảo vệ chính: 87Bus, bảo vệ dự phòng: 50/51, 50/51N

Bảo vệ chính :

Rơ le 87T

Rơ le 96 (Rơ le hơi): Rơ le này đặt ở ống nối giữa thùng dầu chính và thùngdầu phụ Khi có sự cố bên trong máy biến thế, một lượng hơi sinh ra đi qua rơ le này.Tùy theo mức độ sự cố nặng hay nhẹ mà rơ le đi báo tín hiệu hay đưa tín hiệu đi cắtmáy cắt

Những sự cố nghiêm trọng sẽ gây ra một xung dầu về phía bình dầu phụ làm

rơ le tác động cắt máy cắt ngay tức thì

Ngoài các rơ le trên còn có các rơ le mức độ dầu thấp, rơ le nhiệt độ dầu , rơ lenhiệt độ cuộn dây, rơ le áp lực (rơ le này đo tốc độ thay đổi áp lực trong dầu)

Bảo vệ dự phòng:

-Dự phòng cho các bảo vệ chính của máy biến thế là các bảo vệ quá dòng điệnchạm pha, bảo vệ quá dòng điện chạm đất phía cao (51P, 51NP) và hạ (51S, 51NS)của máy biến thế, rơ le quá dòng thứ tự không lấy tín hiệu từ biến dòng điện ở trungtính phía cao máy biến thế (51 GNP ) hay ở trung tính phía hạ máy biến thế(51GNS)

Tóm lại: Các rơ le bảo vệ (về phần điện) trên lưới điện gồm có:

IV CHI TIẾT CÁC RƠ LE BẢO VỆ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1 BẢO VỆ SO LỆCH: ĐƯỜNG DÂY, THANH CÁI, MÁY BIẾN THẾ

87L: Đây là bảo vệ chính trên đường dây 500KV, bảo vệ chính trên các đường dây 220KV : Phú Mỹ 1-Nhà Bè (02 mạch), Phú Mỹ 1-Cai Lậy, Phú Mỹ1 -Mỹ Tho 2-Cai Lậy, Hàm Thuận -Đa Mi, đường cáp 220KV nối nhà máy Phú Mỹ 2-1 với nhà máy Phú Mỹ 1 (02 mạch), 220KV Long Thành-Nhơn Trạch (02mạch), 220kV Thủ Ðức-Long Bình (02 mạch), 220kV Thủ Ðức-Cát Lái (02 mạch), 220kV Thủ Ðức-Hóc Môn (02 mạch), 220kV Di Linh-Ðại Ninh (02 mạch), 220kV NMÐ Cà Mau 1-NMÐ Cà Mau 2 (02 mạch)

Các đường dây 110KV Thủ Đức-NMĐ Thủ Đức (02 mạch) có trang bị rơ le 87L

87Bus: Đây là bảo vệ chính cho thanh cái của các trạm lớn có nhiều phát tuyến87T: Đây là bảo vệ chính cho các MBT từ cấp điện áp 35KV trở lên

BẢO VỆ SO LỆCH ĐƯỜNG DÂY:

Nguyên lý chung :

-Bảo vệ so lệch dựa trên nguyên tắc so sánh dòng điện đi vào và ra khỏi vùngbảo vệ Đối với bảo vệ so lệch đường dây, vùng bảo vệ là đoạn đường dây giữa 02trạm

-Mỗi đầu đường dây đều được trang bị 02 bộ rơ le so lệch giống nhau Đườngcáp quang (OPGW) hoặc cặp dây pilot wires (đối với đường dây ngắn) được sử dụng

để truyền tín hiệu thông tin giữa hai rơ le để có thể so sánh dòng tại hai đầu với nhau

-Bảo vệ so lệch đường dây loại trừ nhanh sự cố cho dù đường dây được cấpnguồn từ một phía hoặc cả hai phía

-Theo khuyến cáo của nhà chế tạo thì dòng so lệch khởi động rơ le thường chọn :

Is 2.5 *Ich/Nct

Ich : tổng dòng điện dung của đường dây được bảo vệ

Nct : tỉ số biến dòng của bảo vệ so lệch đường dây

+Ưu điểm của bảo vệ so lệch đường dây :

-Không phản ứng theo dao động trong hệ thống, quá tải

-Không bị ảnh hưởng đối với sai số do hỗ cảm của đường dây song song

-Không bị ảnh hưởng khi tín hiệu biến điện áp bị mất

+Khuyết điểm :

-Giá thành cao, phải cần có đường truyền tín hiệu

-Chỉ bảo vệ cho chính bản thân đường dây có rơ le so lệch, không thể bảo vệ dựphòng cho các đường dây hoặc trạm biến áp kế tiếp

-Phải có thêm bảo vệ chính là rơ le khoảng cách để làm dự phòng cho bảo vệ so lệchđường dây

BẢO VỆ THANH CÁI :

-Bảo vệ so lệch thanh cái 87B: làm việc theo nguyên tắc so lệch, tổng tất cả các dòng

đi vào thanh cái và các dòng đi ra khỏi thanh cái bằng 0 khi tải bình thường và sự cố ngoài vùng bảo vệ Khi có sự cố bên trong vùng bảo vệ, tổng các dòng vào thanh cái

và các dòng đi ra khỏi thanh cái không còn cân bằng, dòng so lệch làm rơ le hoạt động đưa tín hiệu cắt các máy cắt liên quan đến thanh cái Vùng bảo vệ được xác định bởi vị trí đặt của các biến dòng điện cung cấp tín hiệu cho rơ le so lệch

Các bảo vệ so lệch thanh cái và MBT có nguyên lý hoạt động tương tự bảo

vệ so lệch đường dây Tuy nhiên có 1 điểm khác biệt là các bảo vệ này không cần đường truyền phức tạp như đối với đường dây mà chỉ cần nối cáp nhị thứ trực tiếp

BẢO VỆ MÁY BIẾN THẾ

Bảo vệ chính :

-Bảo vệ 87 : bảo vệ so lệch máy biến thế : giống nguyên tắc bảo vệ so lệch đường dây nhưng khác ở chổ chỉ cần một rơ le so lệch, không cần đường truyền trao đổi thông tin

Rơ le 87 chỉ hoạt động đối với sự cố trong vùng bảo vệ, không hoạt động đối với dòng tải bình thường và khi có sự cố ngoài vùng bảo vệ Khi tải bình thường hay sự

cố ngoài vùng bảo vệ, dòng vào và ra rơ le cân bằng, khi có sự cố trong vùng bảo vệ, dòng so lệch qua rơ le làm rơ le đưa tín hiệu đi cắt các máy cắt liên quan của máy biến thế Vùng bảo vệ được xác định bởi vị trí đặt của biến dòng điện cung cấp tín hiệu cho rơ le bảo vệ so lệch

-Bảo vệ 96 : Rơ le hơi, rơ le này đặt ở ống nối giữa thùng dầu chính và thùng dầu phụ Khi có sự cố bên trong máy biến thế, một lượng hơi sinh ra đi qua rơ le này Tùy theo mức độ sự cố nặng hay nhẹ mà rơ le đi báo tín hiệu hay đưa tín hiệu đi cắt máy cắt

Những sự cố nghiêm trọng sẽ gây ra một xung dầu về phía bình dầu phụ làm rơ le tácđộng cắt máy cắt ngay tức thì

Ngoài các rơ le trên còn có các rơ le mức độ dầu thấp, rơ le nhiệt độ dầu , rơ le nhiệt

độ cuộn dây, rơ le áp lực (63) : rơ le này đo tốc độ thay đổi áp lực trong dầu

- Bảo vệ chạm đất 50REF (64REF, 87REF, 87N) (restricted earth fault protection): bảo vệ chạm đất cho cuộn dây phía cao hoặc cuộn dây phía hạ của máy biến thế có trung tính nối đất

Bảo vệ dự phòng:

-Dự phòng cho các bảo vệ chính của máy biến thế là các bảo vệ quá dòng điện bảo vệchạm pha, bảo vệ quá dòng điện bảo vệ chạm đất phía cao (51P, 51NP) và hạ (51S, 51NS) của máy biến thế, rơ le quá dòng thứ tự không lấy tín hiệu từ biến dòng điện

ở trung tính phía cao máy biến thế (51 GNP ) hay ở trung tính phía hạ máy biến thế (51GNS)

2 BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

Nguyên tắc chung :

-Trong mạng phức tạp có nhiều nguồn cung cấp, bảo vệ quá dòng điện khôngbảo đảm cắt chọn lọc ngắn mạch Do đó cần phải có một nguyên tắc bảo vệ khác vừabảo đảm tác động nhanh, vừa chọn lọc và có độ nhạy tốt đối với mạng phức tạp bất

kỳ Một trong các bảo vệ đó là bảo vệ tổng trở thấp (bảo vệ khoảng cách)

ZRN = Zo*LRN, XRN = Xo*LRN, RRN = Ro*LRN

Zo, Xo, Ro : điện trở trên 1 km đường dây

Do đó rơ le tổng trở còn được gọi là rơ le khoảng cách.

-Rơ le tổng trở thực hiện đo tổng trở (Zr = Ur/Ir)

Ir : dòng điện đi qua điểm đặt rơ le

Ur : điện áp tại điểm đặt rơ le

-Để đảm bảo tác động chọn lọc trong mạng phức tạp, cần thực hiện bảo vệkhoảng cách có hướng, chỉ tác động khi hướng công suất ngắn mạch đúng theo chiều

mà ta chọn, thông thường là hướng từ thanh cái ra đường dây

-Thời gian tác động của các bảo vệ theo cùng một hướng được phối hợp vớinhau sao cho khi ngắn mạch ngoài phạm vi đường dây được bảo vệ, thời gian tácđộng của bảo vệ lớn hơn một cấp so với bảo vệ của đoạn bị ngắn mạch

-Nguồn cung cấp tín hiệu cho rơ le khoảng cách hoạt động là từ biến dòng điện vàbiến điện áp.

VÙNG BẢO VỆ CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH:

-Các rơ le khoảng cách thông thường có 3 vùng :

Vùng 1 :

Vùng này được đặt không có thời gian trễ

-Hướng tác động của vùng này là hướng đường dây Vùng 1 không được tácđộng khi có sự cố xảy ra ở đường dây kế tiếp phía sau (theo hướng tác động) nên trị

số điện kháng hoặc tổng trở của vùng 1 phải nhỏ hơn điện kháng hoặc tổng trở củađường dây được bảo vệ Để tránh sai số đo lường có thể dẩn đến mở rộng vùng tácđộng, trị số chỉnh định tác động của vùng 1 thường đặt là

t1 = 0s

Vùng 2 :

hướng với vùng 1 đồng thời thỏa các yêu cầu sau :

-Vùng 2 phải bảo vệ toàn bộ đường dây nên trị số chỉnh định phải thỏa mãnđiều kiện :

1/ Tổng trở hoặc điện kháng của vùng 2 ít nhất phải bằng 120% tổng trở hoặcđiện kháng của đường dây được bảo vệ

t3>t2 t2>t1

• Z2 = 120% Z đường dây, nhưng không vượt quá vùng 1 của rơle 21 bảo vệ

đường dây kế tiếp

Trong trường hợp vùng 2 vượt quá vùng 1 của rơ le 21 bảo vệ đường dây kếtiếp thì cần phối hợp thời gian vùng 2 giữa 2 rơ le này

Vùng 3 :

Vùng này được dùng làm dự phòng Giá trị tổng trở hoặc điện kháng của vùng

3 thường lớn hơn 1.5 lần tổng trở hoặc điện kháng của đường dây bảo vệ hoặc 1.5 lần (tổng trở hoặc điện kháng của đường dây bảo vệ+ tổng trở hoặc điện khángcủa đường dây kế tiếp phía sau), vùng 3 được bảo vệ với thời gian tác động t3>t2

Hoặc Z3 = 120%*(Zđd1 + Zđd2)

t3 > t2

Một ví dụ về phối hợp các vùng bảo vệ của rơ le 21:

3 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN:

Nguyên tắc chung:

-Khi xảy ra ngắn mạch, dòng điện trong phần tử sự cố tăng lên Nhờ rơ le dòng điệnmắc vào phần tử được bảo vệ, bảo vệ quá dòng điện được khởi động và tác động đicắt phần tử bị sự cố

-Có thể chia bảo vệ quá dòng thành 02 loại : bảo vệ quá dòng có thời gian (51 hoặc51N) và bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50 hoặc 50N)

1/ Bảo vệ quá dòng có thời gian gồm có 02 loại :

a/ Bảo vệ quá dòng có đặc tuyến độc lập: đặc tuyến có dạng đường thẳng, khi dòng

sự cố lớn hơn dòng đặt thì sau một thời gian trễ rơ le đưa tín hiệu cắt máy cắt, nhưvậy với rơ le này dù dòng điện sự cố lớn hay nhỏ ( nhưng lớn hơn dòng đặt) thì rơ leđều đưa tín hiệu cắt sau một thời gian trễ giống nhau

b/ Bảo vệ quá dòng có đặc tuyến thời gian phụ thuộc :

-Đặt tuyến có dạng đường cong, khi dòng sự cố càng lớn hơn dòng đặt nhiềulần thì thời gian trễ để rơ le đưa tín hiệu đi cắt máy cắt càng ngắn

-Có 03 dạng đặc tuyến thường được sử dụng : Standard inverse, Very inverse,Extremely inverse

-Từ dòng ngắn mạch Inm , tính tỉ số K=Inm /I set với I set là dòng khởi độngcủa rơ le quá dòng

-Chọn đường cong đặc tuyến cần sử dụng (một trong 3 dạng đặc tuyến trên),

có thời gian tác động của bảo vệ ứng với dòng Inm mà người sử dụng mong muốn : t

-Từ t và K tra đường cong đặc tuyến đã chọn, tính được hệ số time multiplierhay time dial (td) là x

Như vậy, muốn bảo vệ quá dòng với dòng khởi động Iset cắt được dòng Inmsau thời gian mong muốn là t ứng với một trong 3 dạng đặc tuyến đã chọn, cần phảiđặt hệ số time dial hay time multiplier (tên gọi tùy theo rơ le của mỗi hãng) của rơ le

độc lập hoặc đặc tuyến thời gian phụ thuộc hợp lý.

Công thức tính thời gian tác động của các đặc tuyến rơ le:

t : thời gian tác động của rơ le

Is : dòng khởi động cài đặt trong rơ le

TD : họ đặc tuyến (Tùy theo từng loại rơ le)

-Dòng khởi động của rơ le quá dòng cực đại cần đảm bảo :

-Đối với bảo vệ quá dòng điện thứ tự không 51N :

-Dòng khởi động phải thỏa:

+ Ikđ< 3Io nm min : dòng 3Io nhỏ nhất khi sự cố chạm đất trên phần tử được bảovệ

+Ikđ > Ikcb max

với chế độ tải lớn nhất

Độ nhạy của bảo vệ : Knhạy 1.5

2/ Bảo vệ quá dòng cắt nhanh : Vùng tác động của bảo vệ cắt nhanh chỉ bao gồm

một phần chứ không phải toàn bộ đường dây Do đó cần chọn dòng khởi động củabảo vệ cắt nhanh lớn hơn dòng cực đại đi qua bảo vệ khi ngắn mạch cuối vùng bảo

vệ đang xét

-Đối với rơ le quá dòng điện có hướng 67/67N : rơ le định hướng công suất làm

nhiệm vụ của bộ phận định hướng công suất Rơ le này chỉ khởi động khi dòng qua

rơ le lớn hơn dòng đặt và hướng của dòng phải cùng hướng đặt của rơ le

-Nguồn tín hiệu cung cấp cho rơ le quá dòng điện có hướng là tín hiệu dòng từ biếndòng điện và tín hiệu áp từ biến điện áp