giáo trình thí nghiệm rơ le nâng cao

2-2-1 Thí nghiệm kiểm tra đặc tuyến: Các đường đặc tuyến của rơ le tuân theo một nguyên lý tác động như sau: - Giá trị tác động nhỏ nhất; - Thời gian tác động Đặc tuyến thời gian; - Đặc

TÀI LIỆU GIẢNG DẠY

NỘI DUNG:

PHẦN I: THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ

1-1-3 Sơ đồ véc tơ khi sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất 10

2-3-1 Quản lý thông số thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến 17 2-3-2 Quản lý thông số thí nghiệm về sự hoạt động 18 2-3-3 Quản lý chiều hướng của dữ liệu thí nghiệm 18

Chương 4: NGUYÊN LÝ CỦA CÁC LOẠI RƠ LE BẢO VỆ VÀ CÁC

4-1 RƠ LE BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN 21

(2) Mạch thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le 26

4-2 RƠ LE BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ CHẠM ĐẤT CÓ HƯỚNG 31

(2) Mạch thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le 34

(1) Đo dòng điện tác động nhỏ nhất 47

(1) Quan hệ giữa Tổng trở từ điểm đặt rơ le tới điểm sự cố với Điện áp sự cố

(3) Giới thiệu tổng quan về các chủng loại rơ le khoảng cách 53

(2) Mạch thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le 56

(3) Rơ le có đặc tuyến tổng trở hình Đa giác (Polygon) 62

PHẦN 2: CÔNG NGHỆ VỀ RƠ LE KỸ THUẬT SỐ

1.1 Số nhị phân (Hệ đếm có cơ số nhị phân) và Số mười sáu (Hệ đếm cơ số 16)

66

1.1.1 Số nhị phân (Binary Number), bit, byte, word (từ) 67

(3) Phép nhân và phép chia một số nhị phân 74

Chương 2: KIẾN THỨC CƠ SỞ VỀ PHẦN CỨNG CỦA CÔNG NGHỆ SỐ

80

2.2.1 RAM Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên /Bộ nhớ Đọc-ghi 81

(1) DRAM (Dynamic system: Hệ thống động) RAM ĐỘNG 82

(2) PROM Bộ nhớ chỉ đọc ra có thể chương trình hoá 85

(3) EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) Bộ nhớ ROM

(1) Thao tác xác lập lại (giải trừ lại) (Reset Operation) 94

2.4.2 Lệnh đối với từ và phương thức định địa chỉ 95

(1) Định địa chỉ thanh ghi trực tiếp (Register Direct Addressing) 97

(2) Định địa chỉ gián tiếp thông qua thanh ghi chỉ mục (Index Register

Indirect Addressing) 98

(3) Định địa chỉ dữ liệu trực tiếp (Immediate Data Addressing) 98

3.1.3 Bộ dồn kênh (Bộ đổi nối) (MPX: Multiplexer) 110

4.3.4 Phương pháp tính toán hai mẫu liên tiếp 129

4.4.1 Phương pháp tính toán hai mẫu vuông góc 131

4.6 Thuật toán tính toán của rơle khoảng cách (bằng phương pháp tính toán so

Chương 1: SƠ ĐỒ VÉC TƠ VÀ PHÂN TÍCH SỰ CỐ

1-1 Sơ đồ véc tơ của điện áp và dòng điện khi sự cố

1-1-1 Sơ đồ véc tơ khi sự cố chạm đất

(1) Hệ thống có trung tính nối đất trực tiếp

Trong sơ đồ véc tơ dưới đây biểu diễn một sự cố ngắn mạch chạm đất 1 pha (Điện trở của điểm sự cố bằng 0Ω)

Ea, Eb, Ec: là các Sức điện động của từng pha

Va, Vb, Vc: là các điện áp của từng pha so với đất

Va θ

Ea

θVa=0

và điện kháng của mạch điện, và dòng điện chạy trong mạch

sẽ bị trễ pha bằng góc của đường dây (θ) như trên sơ đồ véc tơ do cảm kháng của đường dây

(2) Hệ thống có trung tính cách ly so với đất

C B A

Ea

VoEc

Hình 1-2-3:

Trong hệ thống điện mô tả ở trên đây là hệ thống điện có trung tính cách ly so với đất, ở đây ta dùng một máy biến áp nối đất để tạo điểm trung tính nối đất dùng cho bảo vệ

Véc tơ được trình bày ở trên và cũng tương tự với trường hợp nối đất trung tính qua điện trở

các đường dây khác và chính vì vậy dòng điện vượt trước so với Era

Bởi vì rIa

tạo ra phần lớn nhất trong (Ia Ib Ic)

3

1o

r

++

biểu diễn trong sơ đồ véc tơ ở trên

oIr

1-1-2 Sơ đồ véc tơ khi sự cố ngắn mạch 2 pha

Các sơ đồ véc tơ đối với trường hợp ngắn mạch 2 pha của pha b-c (điện trở của điểm sự cố bằng 0Ω) được trình bày dưới đây Sơ đồ véc tơ của các sự cố ngắn mạch 2 pha đều giống nhau ngay cả khi hệ thống nối đất là khác nhau

Ic

Vb = Vc

Ib

θ Vb

Hình 1-2-4:

1-1-3 Sơ đồ véc tơ khi sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất

Sơ đồ véc tơ đối với trường hợp sự cố ngắn mạch chạm đất 2 pha của pha b-c (điện trở của điểm sự cố bằng 0Ω) được trình bày dưới đây:

Ic

Ib

θ θ

Vb = Vc=0

Hình 1-2-5:

1-1-4 Sơ đồ véc tơ khi ngắn mạch 3 pha:

Các sơ đồ véc tơ đối với trường hợp ngắn mạch 3 pha (điện trở của điểm sự cố bằng 0Ω) được trình bày dưới đây Sơ đồ véc tơ của các sự cố ngắn mạch 3 pha đều giống nhau ngay cả khi hệ thống nối đất là khác nhau

Chương 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

2-1 Mục đích của việc thí nghiệm:

Một rơ le bảo vệ sẽ phải giám sát liên tục hệ thống điện mà không được dừng và được chuẩn bị sẵn sàng để phát hiện ra những sự cố không mong muốn xảy ra Rơ le bảo vệ phải được sử dụng thích hợp và phải được bảo dưỡng để có thể làm thoả mãn nhiệm vụ này

Bởi vì rơ le bảo vệ sẽ không tác động khi không xảy ra sự cố, nên nói chung rất khó có thể đánh giá được sự hoạt động của rơ le Do đó, việc kiểm tra xác nhận sự hoạt động của rơ le thông qua công việc thí nghiệm định kỳ là vô cùng quan trọng

Có 2 việc trong quá trình thí nghiệm là “Tuần tra” và “Kiểm tra định kỳ” khi thực hiện “Tuần tra”, chúng ta kiểm tra cấu trúc bên ngoài của rơ le bảo vệ Và khi thực hiện “Kiểm tra định kỳ”, chúng ta kiểm tra sự hoạt động bằng các dụng cụ thí nghiệm Trong quá trình thí nghiệm định kỳ, những hiện tượng bất thường đang tồn tại bên trong của thiết bị, máy móc và các bộ phận, sẽ được kiểm tra và phát hiện ở một trong hai trạng thái: thiết bị đang làm việc hoặc thiết bị đang ngừng (đã được tách ra khỏi lưới điện) Các thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le (chẳng hạn như Kiểm tra và phát hiện những hiện tượng bất thường đang tồn tại và Chuẩn đoán bên trong rơ le, bằng các dụng cụ đo lường từ bên ngoài; bằng việc điều chỉnh, bảo dưỡng và thay thế những bộ phận bất thường hoặc các hạng mục hao mòn do sử dụng) sẽ đươc thực hiện nhờ việc sử dụng các dụng cụ, các thiết bị đo lường, v.v…nếu như cần thiết để hiểu được thấu đáo tình trạng và công việc bảo dưỡng chức năng

Bảng 2-1-1:

LOẠI HẠNG MỤC

Kiểm tra cấu trúc

Đo lường điện trở cách điện

Thí nghiệm định kỳ

Đo lường điện áp và dòng điện trên máy biến điện áp và

máy biến dòng điện

Thí nghiệm kiểm tra đặc tính Thí nghiệm kiểm tra tính năng

2-2 Loại thí nghiệm:

Một thí nghiệm định kỳ thông thường bao gồm có 2 loại thí nghiệm: Thí nghiệm

kiểm tra đường đặc tuyến và Thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le Mỗi một

loại thí nghiệm đều có những ưu điểm và có những nhược điểm như được trình bày

trong bảng dưới đây:

Bảng 2-2-1:

Thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến Thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động

Phạm vi (Đối tượng) Rộng (Nhiều) Hẹp (không nhiều)

Cả hai hạng mục Kiểm tra cấu trúc và Đo lường điện trở cách điện đều được kiểm

tra cho dù là loại thí nghiệm gì

- Nếu thiết bị nhất thứ phải ngừng để thực hiện thí nghiệm rơ le, thì Độ tin cậy

của hệ thống điện và Tỷ lệ vận hành của thiết bị sẽ giảm đi trong khoảng thời

gian thí nghiệm

- Dưới đây là một ví dụ về chu kỳ bảo dưỡng rơ le ở Nhật Bản:

Lưới điện có

U ≥ 154KV

P: cứ 2 năm 1 lần C: cứ 6 năm 1 lần

C: (Characteristic) Kiểm tra đường đặc tính P: (Performance) Kiểm tra hoạt động

Số năm

54

Vỏ rơ le 1 Vệ sinh sạch sẽ 2 Chỗ lỏng Vệ sinh bằng khăn lau

Tiếp điểm 1 Vết bẩn 2 Vị trí, Khoảng hở Kiểm tra bằng mắt

2 Trạng thái của bộ đấu nối

2 Các kết của chức năng tự giám sát

Các bộ phận

khác

1 Lò xo (phần chuyển động) Kiểm tra bằng mắt

Đo lường cách điện:

Giá trị cho phép: ≥ 0.5MΩ(Ở Nhật Bản yêu cầu ≥ 2MΩ)

2-2-1 Thí nghiệm kiểm tra đặc tuyến:

Các đường đặc tuyến của rơ le tuân theo một nguyên lý tác động như sau:

- Giá trị tác động nhỏ nhất;

- Thời gian tác động (Đặc tuyến thời gian);

- Đặc tuyến góc pha;

- Đặc tuyến tỷ lệ;

- Đặc tuyến điện áp – dòng điện, v.v

Các đường đặc tuyến này của rơ le được đo lường trong thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến của rơ le, và sự hoạt động của rơ le được xác nhận Sau khi thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến, thì phải thực hiện thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le bằng một mô hình điển hình Khi thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến, thì phải tách mạch điện DC, mạch CT và mạch PT của rơ le ra khỏi mạch điện nhị thứ Việc kiểm tra cấu trúc bên trong và vệ sinh khối rơ le này, được trình bày như dưới đây, sẽ được thực hiện trong thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến, và ngoài ra còn kiểm tra xác nhận các giá trị cài đặt

- Tiếp xúc;

- Sơ đồ đấu dây;

- Bộ phận chuyển động;

2 Hiệu chỉnh khe hở và chổi tiếp xúc

Hệ thống mạch điện 1 Chỗ Lỏng

2 Chỗ bị mài mòn

1 Vặn chặt

2 Kiểm tra bằng mắt

Bộ phận chuyển động Hoạt động trơn, nhẹ nhàng Kiểm tra sự chuyển động

Giắc đấu nối

Vết rạn nứt, Sự biến dạng (Ứng lực, sức căng, độ biến

Bộ (đèn) chỉ thị Hoạt động trơn chu, êm, nhẹ nhàng Kiểm tra bằng mắt Kiểm tra sự chuyển động

2-2-2 Thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động:

Khi thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le, Tín hiệu xoay chiều (AC) đầu vào

từ đầu cốt thí nghiệm bị thay đổi bất ngờ từ trạng thái bình thường sang trạng thái sự

cố Và chúng ta xác nhận sự tác động của rơ le về các hạng mục dưới đây:

(1) Tác động của rơ le và bộ chỉ thị (Từng mạch cắt)

(2) Tác động của máy cắt

(3) Thời gian tác động của rơ le

- Sự cố chạm đất 1 pha (Nằm trong và nằm ngoài vùng bảo vệ)

- Sự cố ngắn mạch 2 pha (Nằm trong và nằm ngoài vùng bảo vệ)

- Khoá tác động nhầm vùng, v.v

Ở tất cả các trường hợp thí nghiệm ở trên, chúng ta phải kiểm tra trên một trạng thái đóng cắt khác, mà nó được thay đổi thường xuyên

Hơn nữa, các hạng mục dưới đây sẽ được kiểm tra thêm:

- Bảng điều khiển và tín hiệu báo động

- Đo lường thời gian trễ của việc truyền tín hiệu, v.v

2-3 Quản lý chiều hướng của dữ liệu thí nghiệm:

Việc đánh giá chất lượng của rơ le theo kết quả thí nghiệm là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong công tác bảo dưỡng và thí nghiệm

Đặc biệt về phần kết cấu và vận hành của hệ thống điện; cài đặt rơ le; chức năng được yêu cầu và việc phối hợp với thiết bị liên quan là nền tảng quan trọng của các hạng mục sau đây:

- Chất lượng của đường đặc tuyến của khối rơ le bảo vệ

- Chất lượng của chức năng với tư cách là hệ thống rơ le bảo vệ

Trong phạm vi sai số cho phép, có “Sai số tiêu chuẩn” cho ta biết được phạm vi tiêu chuẩn do nhà chế tạo xác định (tra cứu ở trong tài liệu hướng dẫn) và “Sai số cho phép” cho ta biết được giới hạn cho phép của sự tác động trong thí nghiệm kiểm tra

đường đặc tuyến của rơ le

Có ba loại đánh giá: đó là “Tốt”, “Tồi” và “Cần chú ý” “Cần chú ý” có nghĩa là

cần phải tiếp tục giám sát và theo dõi

2-3-1 Quản lý thông số thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến:

(1) Trong trường hợp các giá trị đo lường nằm trong phạm vi “sai số cho phép” Thì đặc tuyến của rơ le không có vấn đề gì cả

(2) Trong trường hợp các giá trị đo lường vượt quá phạm vi “sai số cho phép” Chúng ta sẽ phải tìm ra được nguyên nhân và phục hồi đặc tuyến này nằm trong phạm vi “sai số tiêu chuẩn”

2-3-2 Quản lý thông số thí nghiệm về sự hoạt động:

Bởi vì thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le là nằm trong sự quản lý thời gian, “Sai số tiêu chuẩn” sẽ được giả thiết là “Sai số cho phép”

(1) Trong trường hợp các giá trị đo lường nằm trong phạm vi “sai số cho phép” thì

sự hoạt động của rơ le không có vấn đề gì cả

(2) Trong trường hợp các giá trị đo lường vượt quá phạm vi “sai số cho phép” thì chúng ta phải lập kế hoạch thay rơ le mới

Khi vượt quá sai số tiêu chuẩn do việc thiết kế rơ le và rơ le này không cần phải thay mới, Chúng ta nên quản lý rơ le này bằng một điều kiện thí nghiệm hoặc giá trị quản lý riêng đặc biệt (phạm vi sai số cho phép riêng)

2-3-3 Quản lý chiều hướng của dữ liệu thí nghiệm:

Thậm chí ngay cả khi kết quả thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến là “Tốt”, thì việc quản lý 2 loại chiều hướng của thông số thí nghiệm dưới đây phải được thực hiện:

- Giá trị đo lường nằm giữa “Sai số tiêu chuẩn” và “Sai số cho phép”

- Phán đoán trước rằng trong lần thí nghiệm định kỳ tiếp theo thì giá trị đo lường này sẽ vượt quá “Sai số cho phép” từ chiều hướng thay đổi đặc tuyến thậm chí ngay

cả khi kết quả đo lường là “Sai số tiêu chuẩn” hoặc thấp hơn

Chu kỳ thí nghiệm kiểm tra đặc tuyến cho rơ le đơn lẻ phải được rút ngắn và kết quả thí nghiệm phải được quản lý liên tục Khi mà chúng ta phán đoán trước được rằng đặc tuyến của rơ le sẽ vượt quá “Sai số cho phép”, thì chúng ta phải xác định ra được nguyên nhân và phục hồi lại rơ le nằm trong phạm vi “Sai số tiêu chuẩn”

Chương 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG

3-1 Khái niệm về phạm vi sai số:

Tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng của một rơ le dựa vào kết quả thí nghiệm phải được cung cấp một cách rõ ràng

Tuy nhiên, rơ le có thể bị ảnh hưởng bởi các điều kiện thí nghiệm chẳng hạn như Tín hiệu dạng sóng đầu vào, nhiệt độ môi trường xung quanh, và độ ẩm Để đánh giá kết quả thí nghiệm rơ le thì việc tham chiếu với các biên bản thí nghiệm định kỳ gần nhất, các thí nghiệm chấp thuận (thí nghiệm xuất sưởng tại nhà máy chế tạo) và các thí nghiệm chạy thử là hết sức quan trọng

Nếu như một giá trị chuẩn (lỗi) không được nhà chế tạo cho biết, thì đồng hồ chỉ báo phải được phía người sử dụng làm sáng tỏ (ví dụ như Các số liệu đo lường của thí nghiệm chạy thử phải được cài đặt làm các giá trị chuẩn)

Ví dụ như, biên của phạm vi sai số của rơ le kỹ thuật số chủ yếu phụ thuộc vào 3 nguyên nhân sau:

- Phạm vi sai số tương tự: Bao gồm có phạm vi sai số cố định (ví dụ là 0.16% giá

trị định mức): nó không có quan hệ gì với giá trị đầu vào, và phạm vi sai số tỷ lệ (vị dụ

là 2.3%): nó tỷ lệ với giá trị đầu vào

- Phạm vi sai số do vượt quá dải đo (Aliasing error): Phạm vi sai số gây ra bởi

tần số gấp 2 lần tần số lấy mẫu hoặc lớn hơn Chúng ta có thể loại bỏ được sự ảnh hưởng này bằng cách sử dụng bộ lọc cho qua dải băng tần

- Sai số lượng tử hoá: Phạm vi sai số gây ra bởi chữ số có độ lớn bằng 1/2 của chữ

Loại rơle cơ khí: ≤±10% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)

Loại rơ le tĩnh: ≤±10% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)

Loại rơle kỹ thuật số: ≤±5% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)

Sai số tiêu chuẩn:

Loại cơ khí: ≤±10% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)

Loại tĩnh: ≤±5% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)

Loại kỹ thuật số: ≤±5% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)

3-2 Độ chính xác thiết bị đo lường và hiệu chỉnh thiết bị đo lường:

Thiết bị đo lường có cấp chính xác cao hơn ‘0,5’ phải được sử dụng Hơn nữa, thiết bị đo lường phải nên được hiệu chỉnh 3 năm/(1 lần) Chúng ta nên chọn một thiết

bị đo lường có cấp chính xác phù hợp cho mục đích sử dụng

3-3 Nguồn cung cấp cho thí nghiệm:

Bởi vì loại rơ le tĩnh rất dễ bị ảnh hưởng bởi dạng sóng bóp méo của nguồn cấp thí nghiệm, nên chúng ta nên chú ý tới dạng sóng bóp méo này và sử dụng dụng cụ thí nghiệm có dạng sóng bóp méo thấp (5% - 1% hoặc thấp hơn)

Chương 4: NGUYÊN LÝ CỦA CÁC LOẠI RƠ LE BẢO VỆ VÀ CÁC

PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

4-1 RƠ LE BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN:

4-1-1 Nguyên tắc chung (đặc điểm chính):

Rơ le bảo vệ quá dòng điện được kích hoạt nhờ vào việc phát hiện dòng điện sự cố chạy qua khi có một sự cố xảy ra trong các thiết bị điện, chẳng hạn như đường dây truyền tải và máy biến áp (MBA) Vì rơ le bảo vệ này chỉ được kích hoạt bằng dòng điện, nên phải được cài đặt sao cho không được kích hoạt với dòng điện tải liên tục bình thường nhưng phải tác động khi sảy ra sự cố

Trong trường hợp thực hiện bảo vệ một vài vùng vằng các rơ le bảo vệ quá dòng điện, thì thời gian tác động của rơ le đặt phía đầu nguồn phải lớn hơn thời gian tác động của rơ le đặt phía phụ tải sao cho rơ le bảo vệ phía đầu nguồn không được tác động sớm hơn

Khi sự cố sảy ra tại điểm F1 trong Hình 4-1-1, thì nó được cài đặt sao cho máy cắt tại thanh cái Z phải được cắt ra sớm nhất (trong hình vẽ này, 0.4 [s])

Trong trường hợp này, giá trị cài đặt của thời gian tác động của các rơ le bảo vệ đặt tại thanh cái X và Y lớn hơn của rơ le đặt tại thanh cái Z, nên các máy cắt ở X và

Y vẫn giữ nguyên ở trạng thái đóng Điều này đã ngăn chặn được mất điện tại vùng X

và Y, và giúp cho phát hiện điểm sự cố được dễ dàng

Tuy nhiên, trong trương hợp xảy ra sự cố tại điểm F2, khi máy cắt tại thanh cái X được cắt ra sau 8 giây [s] trong hình vẽ này và dòng điện sự cố vượt quá mức sẽ chạy trên đường dây trong một khoảng thời gian dài nên cần phải thận trọng

CB: Máy cắt điện (Circuit Breaker)

OC: Rơ le bảo vệ quá dòng điện (Overcurrent)

Hình 4-1-1:

Các đường đặc tuyến của rơ le bảo vệ quá dòng điện được phân loại ra thành các dạng dưới đây bởi dòng điện và thời gian tác động:

(1) Đặc tuyến thời gian trễ độc lập:

Khi dòng điện đầu vào vượt quá giá trị cài đặt, thì rơ le được kích hoạt với một thời gian cố định mà không cần quan tâm tới độ lớn của dòng điện

(2) Đặc tuyến thời gian phụ thuộc (đặc tuyến thời gian trễ nghịch đảo)

Khi dòng điện đầu vào tăng lên thì thời gian tác động sẽ giảm xuống

(3) Đặc tuyến thời gian trễ phụ thuộc có đoạn đặc tính thời gian trễ nhỏ nhất độc lập

Loại đặc tính này kết hợp cả hai loại đặc tính thời gian phụ thuộc và đặc tính thời gian độc lập Nó biểu diễn đặc tính thời gian phụ thuộc ở trong một phạm vi dòng điện đầu vào nhất định nào đó, và biểu diễn đặc tính thời gian độc lập đối với đầu vào dòng điện vượt ra ngoài phạm vi đó

(4) Đặc tuyến thời gian rất phụ phụ thuộc:

Đối với loại đặc tuyến này thì sự khác nhau về thời gian tác động phụ thuộc vào độ lớn của dòng điện là lớn hơn so với loại đặc tuyến thời gian phụ thuộc

(4) (3)

(2)

(1)

Độc lập Phụ thuộc

Do đó, chủ yếu là cần thiết phải xem xét đến quan hệ giữa điểm sự cố và dòng điện sự cố khi lựa chọn đường đặc tính từ các đường đặc tính kể trên

Trong trường hợp xảy ra sự cố trên đường dây truyền tải có tổng trở rất thấp

so với Tổng trở phía sau của hệ thống điện Z back >> Z Line, nên khi vị trí của điểm

sự cố thay đổi thì dòng điện sự cố thay đổi rất ít Do đó, trong trường hợp này, mặc dù đường đặc tuyến thời gian phụ thuộc được lựa chọn, thì cũng không có hiệu quả lắm

Khi thời gian tác động có thể bị vượt quá không như mong muốn khi mà dòng điện sự cố nhỏ (đối với đường đặc tính thời gian trễ phụ thuộc) tương ứng với kết cấu của hệ thống điện, thì đặc tuyến thời gian trễ độc lập được sử dụng trong nhiều

trường hợp Hình 4-1-3 biểu diễn đặc tính thời gian tác động của các rơ le có đường đặc tính thời gian trễ độc lập đối với các điểm sự cố

Hình 4-1-3: Phối hợp bảo vệ quá dòng sử dụng đường đặc tính độc lập

Mặt khác trong hệ thống điện có tổng trở rất lớn so với Tổng trở phía sau của

hệ thống điện: Z back << Z Line, khi điểm sự cố sảy ra ở rất xa nguồn và dòng điện sự

cố nhỏ, thì thời gian tác động trở lên dài Trong trường hợp này chúng ta lựa chọn đặc tính thời gian trễ phụ thuộc là rất hiệu quả để giúp cho việc thực hiện phối hợp thời gian tác động của rơ le bảo vệ bao chùm vùng bảo vệ kế tiếp được thuận tiện hơn Hình 4-1-4 trình bày mối quan hệ giữa các đường đặc tuyến bảo vệ cho các đoạn đường dây liền kề

Thời gian

A

C B

Hình 4-1-4:Hình 4-1-3: Phối hợp bảo vệ quá dòng sử dụng đường đặc tính phụ thuộc

Liên quan đến cấp độ của đường đặc tính thời gian trễ phụ thuộc, khi có thay đổi nhỏ về công suất nguồn điện phía sau lưng của hệ thống điện và dòng điện sự cố gây

ra bởi sự cố tại cùng một điểm là hầu như bằng nhau, thì chúng ta nên lựa chọn loại đường đặc tính thời gian trễ rất phụ thuộc (rất dốc) Nếu cấp độ của đường đặc tính thời gian trễ phụ thuộc không dốc lắm, thì không thể rút ngắn thời gian tác động khi điểm sự cố sảy ra ở gần Mặt khác, nếu dòng điện trở nên nhỏ do thay đổi công suất của hệ thống điện, thì việc áp dụng đường đặc tính thời gian trễ rất phụ thuộc có thể

gây ra thời gian tác động dài không như mong muốn Do đó, đường đặc tuyến thời gian trễ phụ thuộc có đoạn đặc tính thời gian trễ nhỏ nhất độc lập được sử dụng

rộng rãi

4-1-2 Mạch thí nghiệm:

(1) Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tính:

ｋ ｌ

Tiếp điểm tức thời

Bộ kiểm tra tiếp điểm

(Bộ thử)

Tiếp điểm trễ-thời gian

U V

Mạch thí nghiệm ở trên là dùng cho rơ le cơ:

- Instantaneous contact: là Tiếp điểm cắt của bản thân rơ le cơ (Đối với rơ le

kỹ thuật số, thì chính là tín hiệu đèn báo bảo vệ bắt đầu khởi động Start LED)

+ Đối với rơ le có đặc tuyến thời gian trễ độc lập:

Tiếp điểm trễ-thời gian

(Tiếp điểm cắt thực tế)

Rơ le Tiếp điểm tức thời th Rơ le ời gia n

Cuộn cắt của Máy Cắt

+ Đối với rơ le có đặc tuyến trễ phụ thuộc: thì chỉ có một tiếp điểm dùng chung cho cả hai loại thí nghiệm

Tiếp điểm cắt thực tế

Rơ le

Cuộn cắt của Máy Cắt

(2) Mạch thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le:

Rơ le bảo vệ quá dòng điện

Bộ đếm

Ampe kế

ｋ ｌ

U V

Nhiễu loạn

Khởi động

Dừng

Tiếp điểm trễ-thời gian

Tiếp điểm tức thời

Nguồn

cấp

Hình 4-1-6:

4-1-3 Phương pháp thí nghiệm:

(1) Đo lường dòng điện tác động nhỏ nhất:

a Nội dung thí nghiệm:

Đo lường dòng điện tác động tại giá trị cài đặt

b Mạch thí nghiệm:

Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tính: Hình 4-1-5

c Mục đích của việc thí nghiệm:

Trong trường hợp dòng tác động nhỏ nhất khác so với giá trị cài đặt, thì rơ le bảo

vệ có thể làm việc sai chức năng

Ví dụ 1: Trong trường hợp dòng tác động nhỏ nhất này nhỏ hơn giá trị cài đặt;

=> Rơ le bảo vệ có thể được kích hoạt bằng dòng điện tải

Ví dụ 2: Trong trường hợp dòng tác động nhỏ nhất này lớn hơn giá trị cài đặt;

=> Rơ le bảo vệ không thể được kích hoạt bằng dòng điện sự cố

d Thận trọng:

Trong thời gian bơm dòng điện hoặc điện áp vào rơ le, thì chúng ta không được để cho Dòng điện vượt quá dòng điện định mức chạy trong rơ le quá lâu, tức là không được vượt quá thời gian cho phép căn cứ vào thiết kế chịu đựng nhiệt của nhà chế tạo (Tra cứu trong tài liệu hướng dẫn sử dụng của nhà chế tạo: Dòng điện định mức làm

việc liên tục và Dòng điện định mức làm việc trong thời gian ngắn “Continuous

rating current and Short time rating current”).

e Sai số cho phép:

Rơ le tương tự: Giá trị cài đặt ± 10 %

Rơ le số: Giá trị cài đặt ± 5 %

f Điểm đo:

(a) Đặc tuyến thời gian trễ độc lập:

Dùng hợp bộ thí nghiệm để thay đổi dòng điện đưa vào rơ le từ một giá trị nhỏ hơn Icài đặt, rồi tăng dần dòng điện lên cho tới khi rơ le tác động thì ghi giá trị dòng điện

đó vào Đó chính là dòng điện tác động nhỏ nhất thực tế đo được của rơ le

Điểm đo (Dòng điện)

Thời gian

(t)

Hình 4-1-7: Đo lường dòng điện tác động nhỏ nhất của bảo vệ quá dòng điện có đặc tuyến

thời gian độc lập xung quanh giá trị I cài đặt

(b) Đặc tuyến thời gian trễ phụ thuộc:

Dùng hợp bộ thí nghiệm để thay đổi dòng điện đưa vào rơ le từ một giá trị nhỏ hơn Icài đặt, rồi tăng dần dòng điện lên cho tới khi rơ le tác động thì ghi giá trị dòng điện

đó vào Đó chính là dòng điện tác động nhỏ nhất thực tế đo được của rơ le

Điểm đo (Dòng điện)

Thời gian (t)

Dòng điện (I)

I cài đặt

Hình 4-1-8: Đo lường dòng điện tác động nhỏ nhất của bảo vệ quá dòng điện có đặc tuyến

thời gian phụ thuộc xung quanh giá trị I cài đặt

(2) Đo lường thời gian tác động:

a Nội dung thí nghiệm

Nhằm để đo lường thời gian tác động tại giá trị cài đặt của dòng điện tác động

không thể làm việc phối hợp cùng với các rơ le khác được

Ví dụ 1: Trong trường hợp thời gian tác động nhỏ hơn giá trị cài đặt:

=> Rơ le bảo vệ có thể sẽ bị kích hoạt sớm hơn rơ le bảo vệ của vùng kế tiếp phía trước mặt, và điều đó gây ra mở rộng vùng bị cắt điện

Ví dụ 1: Trong trường hợp thời gian tác động lớn hơn giá trị cài đặt:

=> Khi đó dòng điện sự cố sẽ chạy trong mạch lâu, khiến cho các thiết bị điện

có thể trở nên hư hỏng nghiêm trọng hơn

=> Khi đó rơ le bảo vệ của vùng phía sau lưng sẽ bị kích hoạt sớm hơn, nên khiến cho vùng bị cắt điện sẽ rộng hơn

d Thận trọng:

Việc điều chỉnh dòng điện thí nghiệm phải được thực hiện trong khoảng thời gian ngắn sao cho dòng điện vượt quá dòng điện định mức của rơ le không được chạy trong mạch lâu

e Sai số cho phép:

Rơ le tương tự: Giá trị cài đặt ± 10 %

Rơ le số: Giá trị cài đặt ± 5 %

f Điểm đo:

(a) Đặc tuyến thời gian trễ độc lập:

Điều chỉnh dòng điện của hợp bộ thí nghiệm sao cho = 200 % giá trị Icài đặt rồi bơm vào rơ le, lúc đó rơ le chắc chắn sẽ tác động hãy Ghi lại giá trị thời gian tác động đo được của rơ le

(Nếu dòng điện thí nghiệm được đặt bằng giá trị cài đặt, thì rơ le bảo vệ sẽ làm việc không ổn định, và không thể đo được thời gian tác động một cách chính xác)

Điểm đo (Thời gian)

Hình 4-1-9: Đo thời gian tác động tại giá trị cài đặt của dòng điện tác động của bảo vệ quá dòng

điện có đặc tuyến thời gian độc lập

(b) Đặc tuyến thời gian trễ phụ thuộc:

Cài đặt dòng điện thí nghiệm của hợp bộ thí nghiệm bằng với giá trị của dòng điện tương ứng với giá trị cài đặt của thời gian tác động (tra cứu đường đặc tuyến đã chọn), rồi bơm dòng điện thí nghiệm này vào rơ le và đo thời gian tác động So sánh thời gian đo được này với thời gian cài đặt của đường đặc tuyến đã lựa chọn xem có đúng không

Điểm đo (Thời gian)

Hình 4-1-10: Đo thời gian tác động tại giá trị cài đặt của dòng điện tác động của bảo vệ quá

dòng điện có đặc tuyến thời gian phụ thuộc

4-2 RƠ LE BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ CHẠM ĐẤT CÓ HƯỚNG:

4-2-1 Nguyên tắc chung, Đặc điểm chính:

Trong phần này, rơ le bảo vệ chống chạm đất có hướng được sử dụng trong hệ thống điện có trung tính cách ly với đất chẳng hạn như đường dây phân phối được miêu tả dưới đây (Chủ yếu chỉ dùng cho đường dây phân phối)

Khi có một sự cố xảy ra trong hệ thống điện, thì rơ le bảo vệ quá dòng điện có thể bảo vệ được hệ thống trong trường hợp hệ thống điện đó chỉ có một phía nguồn cung cấp Nhưng trong trường hợp hệ thống điện đó có hai phía nguồn cung cấp trở lên thì chỉ có rơ le bảo vệ quá dòng điện có hướng là có thể bảo vệ có chọn lọc

Trong Hình 4-2-1 (a), thì rơ le bảo vệ quá dòng chống chạm đất không có hướng

sẽ tác động đúng Nhưng trong Hình (b) thì rơ le bảo vệ quá dòng chống chạm đất không có hướng này sẽ tác động sai

IF

Hình 4-2-1: Hệ thống điện đó có hai phía nguồn cung cấp

Trong trường hợp đường dây phân phối ở trong lưới điện có trung tính cách ly, thì dòng điện sự cố chạy qua dung kháng của các đường dây khác, và rơ le bảo vệ không

có tính năng định hướng sẽ không thể chọn lọc được đường dây bị sự cố

Trong Hình 4-2-2, dòng điện sự cố chạy trên cả các đường dây không bị sự cố (L1,

Ry

Ry: là rơ le bảo vệ quá dòng

chống chạm đất không có hướng

Tác động đúng

(a) Sự cố bên trong vùng

Ry

IF Y X

L2, L3) và đường dây bị sự cố (L4) Vì vậy, nếu như các rơ le này là loại bảo vệ không

có tính năng định hướng, thì tất cả các rơ le sẽ có thể cùng tác động và sẽ cắt các máy cắt của các đường dây ra Như vậy bảo vệ RY1; RY2; RY3 sẽ tác động nhầm, chỉ có RY4 là tác động đúng

Hướng của bảo vệ được xác định bởi điện áp và dòng điện, và rơ le bảo vệ chống chạm đất có hướng sẽ tác động nếu như điện áp và dòng điện là cùng hướng Hình 4-2-3 trình bày đặc tính pha của rơ le bảo vệ chống chạm đất có hướng trong lưới điện

có trung tính cách ly, và hầu hết góc có độ nhạy cực đại là 600

Ry1

IC2

IC3Ry3

IC1

L1

L4 L3 L2

Hình 4-2-2: Lưới điện phân phối 1 nguồn cung cấp có trung tính cách ly

4-2-2 Mạch thí nghiệm:

(1) Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến:

Rơ le bảo vệ chống chạm đất có hướng

(DG-Ry)

uvkl

Bộ kiểm tra tiếp điểm

(Bộ thử)

Ampe kếVôn kế

Hình 4-2-4:

(2) Mạch thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le:

Rơ le bảo vệ chống chạm đất có hướng

(DG-RY)

ｕ

ｖ ｋ

Tiếp điểm tức thời

Đồng hồ đo pha

Hình 4-2-5:

4-2-3 Phương pháp thí nghiệm:

(1) Đo lường dòng điện tác động nhỏ nhất:

a Nội dung thí nghiệm:

Đo lường dòng điện tác động nhỏ nhất tại giá trị Icài đặt

b Mạch thí nghiệm

Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến: Hình 4-2-4

c Mục đích thí nghiệm:

Trong trường hợp dòng điện tác động nhỏ nhất khác với giá trị cài đặt, thì rơ le

có thể sẽ làm việc sai chức năng

Ví dụ 1: Trong trường hợp dòng điện tác động nhỏ nhất có giá trị nhỏ hơn giá trị cài đặt:

=> Rơ le bảo vệ có thể bị kích hoạt bởi dòng điện thứ tự không có giá trị nhỏ hơn giá trị cài đặt của dòng điện thứ tự không

Ví dụ 2: Trong trường hợp dòng điện tác động nhỏ nhất lớn hơn giá trị cài đặt:

=> Rơ le bảo vệ có thể không được kích hoạt bởi dòng điện sự cố

d Thận trọng:

Trong thời gian bơm dòng điện hoặc điện áp vào rơ le, thì chúng ta không được

để cho Dòng điện vượt quá dòng điện định mức chạy trong rơ le quá lâu

Kiểm tra để xác nhận đúng cực tính của điện áp và dòng điện

e Sai số cho phép:

Rơ le tương tự: Giá trị cài đặt ± 20 %

Rơ le số: Giá trị cài đặt ± 10 %

f Điểm đo:

Điện áp: = Giá trị định mức (giữ cố định ở góc 00)

Góc lệch pha (của dòng điện): Góc pha có độ nhạy cực đại (Max sensitive Angle)

Dùng hợp bộ thí nghiệm để điều chỉnh tăng từ từ dòng điện đưa vào rơ le từ một giá trị nhỏ hơn giá trị Icài đặt cho tới khi rơ le tác động thì dừng lại và ghi lại giá trị dòng điện tác động đo được này Đây chính là dòng điện tác động nhỏ nhất

thực tế đo được của rơ le

Hình 4-2-6: Điểm đo dòng điện tác động nhỏ nhất của bảo vệ quá dòng có hướng

(2) Đo lường đặc tuyến góc pha:

a Nội dung thí nghiệm:

Để đo lường góc pha tác động tại giá trị cài đặt của góc có độ nhậy cực đại “A”

=> Rơ le bảo vệ có thể bị kích hoạt bởi một sự cố trên đường dây khác

d Thận trọng

Trong thời gian bơm dòng điện hoặc điện áp vào rơ le, thì chúng ta không được

để cho Dòng điện vượt quá dòng điện định mức chạy trong rơ le quá lâu

Kiểm tra để xác nhận đúng Cực Tính của điện áp và dòng điện

e Lỗi cho phép:

Gia trị cài đặt cho Góc có độ nhạy cực đại +90±5% (Điểm B)

-90±5% (Điểm C)

f Điểm đo

Điện áp: = Gía trị U định mức

Dòng điện : = 1.5A (Nhỏ hơn 10 lần gíá trị dòng điện cài đặt.)

Đo góc tác động tại góc = Góc có độ nhạy cực đại +90° và -90°

Vượt trước

0 0

90 0 Điểm C

A- 90 0

Điểm C A- 90 0

Góc có độ nhạy cực đại = "A"

Điểm đo

Hình 4-2-7: Điểm đo góc pha tác động tại giá trị cài đặt của bảo vệ quá dòng có hướng

(3) Đo lường điện áp tác động nhỏ nhất:

a Nội dung thí nghiệm:

Đo lường điện áp tác động tại giá trị U cài đặt

Ví dụ 1: Trong trường hợp điện áp tác động nhỏ nhất thấp hơn giá trị cài đặt:

=> Rơ le bảo vệ có thể bị kích hoạt bởi điện áp dư thứ tự không (residual zero-phase voltage)

Ví dụ 2: Trong trường hợp điện áp tác động nhỏ nhất cao hơn giá trị cài đặt:

=> Rơ le bảo vệ có thể không được kích hoạt bởi điện áp sự cố

d Thận trọng:

Trong thời gian bơm dòng điện hoặc điện áp vào rơ le, thì chúng ta không được

để cho Dòng điện vượt quá dòng điện định mức chạy trong rơ le quá lâu

Kiểm tra để xác nhận đúng Cực Tính của điện áp và dòng điện

e Sai số cho phép:

Rơ le tương tự: Giá trị cài đặt ± 20 %

Rơ le số: Giá trị cài đặt ± 10 %

f Điểm đo:

Dòng điện: = Icài đặt ×10 (giữ cố định ở góc 00)

Góc lệch pha (của điện áp): = Góc có độ nhạy cực đại

Dùng hợp bộ thí nghiệm để điều chỉnh tăng dần điện áp từ một giá trị thấp hơn giá trị U cài đặt cho tới khi rơ le tác động và ghi lại giá trị điện áp tác động nhỏ nhất thực

tế đo được này

(4) Đo lường thời gian tác động:

a Nội dung thí nghiệm:

Để đo lường thời gian tác động tại giá trị cài đặt