Bài giảng bảo vệ rơ le 2

1 Tiểu mô đun 2: Bảo vệ quá dòng điện cho đường dây có nguồn cung cấp từ một phía A. Mục đích của tiểu mô đun B. Nội dung của tiểu mô đun Nội dung 1: Nguyên tắc tác động của bảo vệ quá dòng điện. Nguyên lý làm việc và các sơ đồ của bảo vệ dòng điện cực đại Hoạt động 1.1: Nguyên tắc tác động của bảo vệ quá dòng điện Nội dung 2: Dòng điện khởi động và thời gian duy trì của bảo vệ dòng điện cực đại. bảo vệ dòng điện cực đại có khoá điện áp cực tiểu Hoạt động 2.1: Dòng điện khởi động và thời gian duy trì của bảo vệ dòng điện cực đại Hoạt động 2.2: Bảo vệ dòng điện cực đại có khoá điện áp cực tiểu Nội dung 3: Nguyên lý tác động của bảo vệ cắt nhanh. Bảo vệ cắt nhanh không duy trì thời gian. Bảo vệ cắt nhanh có duy trì thời gian. Phối hợp bảo vệ cắt nhanh và bảo vệ dòng điện cực đại thành bảo vệ quá dòng điện 3 cấp Hoạt động 3.1: Nguyên lý tác động của bảo vệ cắt nhanh Hoạt động 3.2: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh không duy trì thời gian Hoạt động 3.3: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh có duy trì thưòi gian Hoạt động 3.4: Phối hợp bảo vệ cắt nhanh và bảo vệ dòng điện cực đại thành bảo vệ 3 cấp C. Đánh giá tiểu mô đun Thông tin phản hồi cho câu hỏi đánh giá tiểu mô đun Tài liệu tham khảo, trích dẫn và các thiết bị dạy học cho tiểu mô đun Các bài thí nghiệm của tiểu mô đun

Trang 1

Tiểu mô đun 2: bảo vệ quá dòng điện cho đờng

dây có nguồn cung cấp từ một phía

A Mục đích của tiểu mô đun:

Học xong tiểu mô đun này, ngời học có khả năng hiểubiết, năng lực và thái độ về:

- Nắm vững sơ đồ bảo vệ và cách tính tham số của bảo

vệ dòng điện cực đại có khoá điện áp cực tiểu

- Nắm vững nguyên lý tác động, cách chọn các tham số

và sơ đồ của bảo vệ dòng điện cắt nhanh

- Phối hợp đợc giữa các loại bảo vệ đã học thành một sơ

Luôn chịu khó tìm tòi, sáng tạo, vận dụng chính xác và

có hiệu quả của các loại bảo vệ quá dòng điện nh: Bảo vệ cắt

Trang 2

nhanh không duy trì thời gian, bảo vệ cắt nhanh có duy trìthời gian và bảo vệ dòng điện cực đại

B Nội dung của tiểu mô đun:

Nội dung 1: Nguyên tắc tác động của bảo vệ quá dòng

điện Nguyên lý làm việc và các sơ đồ của bảo vệ dòng

điện cực đại (3 tiết)

Hoạt động 1.1: Nguyên tắc tác động của bảo vệ quá dòng điện.

Nhiệm vụ 1: Làm việc cá nhân, học viên tự nghiên cứu

các thông tin trong tài liệu

Nhiệm vụ 2: Thảo luận nhóm về vấn đề sau:

1 Nguyên tắc tác động của bảo vệ quá dòng điện

2 Phân loại bảo vệ của bảo vệ quá dòng điện

Nhiệm vụ 3: Đại diện các nhóm trình bày một trong các

nội dung trên, các nhóm khác nhận xét bổ xung

Nhiệm vụ 4: Giáo viên nhận xét và tổng kết.

Khi xảy ra ngắn mạch bao giờ cũng kéo theo sự tăngdòng điện Bảo vệ cho đờng dây dựa trên nguyên tắc nàygọi là bảo vệ quá dòng điện Bảo vệ quá dòng tác động khidòng trong các pha của đờng dây vợt quá giá trị xác định

Bảo vệ quá dòng đợc chia làm 2 loại:

- Bảo vệ dòng điện cực đại

- Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: Có 2 loại

+ Bảo vệ cắt nhanh tức thời (không duy trì thờigian)

29

Trang 3

+ Bảo vệ cắt nhanh không tức thời (có duy trì thờigian).

Sự khác nhau cơ bản giữa hai loại bảo vệ này là phơngpháp bảo đảm tính tác động chọn lọc

- Tác động chọn lọc của bảo vệ dòng cực đại đợc thựchiện bằng cách chỉnh định thời gian tác động

- Tác động chọn lọc của bảo vệ cắt nhanh đợc thực hiệnbằng cách chọn dòng khởi động

Hoạt động 1.2: Nguyên tắc làm việc của bảo vệ quá dòng

điện

1 Vị trí đặt bảo vệ và nguyên lý làm việc của bảo vệdòng điện cực đại

2 Cách phối hợp về thời gian tác động của bảo vệ dòng

điện cực đại

Bảo vệ dòng cực đại là một dạng bảo vệ cơ bản của ờng dây có nguồn cung cấp từ một phía Trong lới có kết cấuphức tạp hơn, đôi khi bảo vệ dòng cực đại đợc sử dụng nhmột bảo vệ phụ

Trang 4

đ-Trong lới có nguồn cung cấp từ một phía, bảo vệ dòng cực

đại cần phải đặt trên đầu mỗi đoạn đờng dây về phía cónguồn, nh vậy mỗi đoạn đờng dây có một bảo vệ riêng, khixuất hiện sự cố ở đoạn đờng dây nào thì bảo vệ ở đầu đ-ờng dây đó phải tác động để cắt đờng dây sự cố

Khi ngắn mạch tại một điểm nào đó trong hệ thống, ví

dụ tại N1 (hình 2-1), dòng ngắn mạch chạy qua tất cả các đoạn

đờng dây, có thể dẫn tới làm cho tất cả các bảo vệ 1, 2, 3, 4

đều tác động Song theo điều kiện chọn lọc chỉ cho phépbảo vệ 4 đặt ở đầu đoạn đờng dây sự cố tác động và chỉ

đoạn đờng dây bị sự cố bị cắt ra Để đảm bảo điều kiệntác động chọn lọc thì phải chỉnh định thời gian duy trì củabảo vệ cấp trên phải lớn hơn thời gian duy trì của bảo vệ cấpdới gần đó một khoảng thời gian t

Khi ngắn mạch tại N1 thì tất cả các bảo vệ đều khởi

động, nhng bảo vệ 4 có thời gian duy trì nhỏ nhất sẽ tác

động trớc, đờng dây sự cố đợc cắt ra Khi sự cố đợc giải trừ,bảo vệ 1, 2, 3 có thời gian duy trì lớn hơn cha kịp tác động,

sẽ trở về trạng thái ban đầu Tơng tự khi ngắn mạch tại N 2 bảo

2 +

3 +

4 +

Trang 5

+ +

-CC MC

MC1

R I

d sI

R I

T hG

+

vệ 3 có thời gian duy trì nhỏ hơn sẽ tác động trớc còn bảo vệ

1, 2 có thời gian duy trì lớn hơn không kịp tác động.

Nguyên tắc chọn thời gian duy trì của bảo vệ nh đã nóitrên gọi là phân cấp thời gian tác động chọn lọc

Hoạt động 1.3: Các sơ đồ của bảo vệ quá dòng điện.

1 Sơ đồ bảo vệ 3 pha có đặc tính thời gian tác động

4 Sơ đồ 2 pha một rơle (hiệu số)

1.3.1 Sơ đồ bảo vệ 3 pha có đặc tính thời gian tác

động độc lập.

Trang 6

và cuối cùng máy cắt tác động cắt đờng dây sự cố.

Tiếp điểm phụ liên động của bộ truyền động máy cắt

MC1 dùng để cắt dòng của cuộn cắt khi bảo vệ tác độngxong, vì tiếp điểm của rơle trung gian không đợc tính toán

để cắt dòng điện này Tiếp điểm phụ liên động cần phải

mở ra trớc khi rơle trung gian quay trở về vị trí ban đầu Vìvậy nó đợc chế tạo lớn, khả năng dập hồ quang tốt

Thời gian tác động của bảo vệ đợc thực hiện trên rơlethời gian RT, không phụ thuộc vào trị số dòng ngắn mạch, vìvậy bảo vệ này đợc gọi là bảo vệ có đặc tính thời gian tác

Trang 7

động độc lập Sơ đồ đợc dùng trong lới có trung tính trực tiếpnối đất.

1.3.2 Sơ đồ bảo vệ 3 pha có đặc tính thời gian tác

động phụ thuộc:

Bảo vệ có đặc tính thời gian tác động phụ thuộc là bảo

vệ có thời gian tác động (thời gian duy trì) phụ thuộc vào trị

số dòng ngắn mạch chạy qua bảo vệ tBV = f(I)

Rơle chính đựơc sử dụng trong sơ đồ là rơle cảm ứngloại PT - 80

Trong sơ đồ không sử dụng rơle thời gian vì thời giantác động của bảo vệ do rơle dòng thực hiện, không có rơletrung gian vì tiếp điểm của rơle dòng có khả năng tải lớn,không có rơle tín hiệu vì rơle dòng có tín hiệu cờ, nó rơixuống khi rơle tác động

PT

Hình 2-3: Sơ đồ nối dây của bảo vệ dòng cực đại có

đặc tính tác động phụ thuộc

+ -

Trang 8

Sơ đồ này đợc sử dụng trong lới có trung tính trực tiếpnối đất.

Chú ý: Trong lới có trung tính cách điện hoặc nối đất qua

cuộn Petecxen sơ đồ bảo vệ ba pha không đợc sử dụng vì:Sơ đồ ba pha đắt hơn sơ đồ hai pha, vì cần nhiều thiết bị

và dây nối hơn và bảo vệ ba pha có trờng hợp làm việc khôngchọn lọc bằng bảo vệ hai pha khi chạm kép

1.3.3 Sơ đồ bảo vệ hai pha có đặc tính tác động độc lập:

+ u điểm:

- Làm việc với tất cả các sự cố ngắn mạch nhiều pha

- Khi chạm đất kép => sơ đồ làm việc chọn lọc hơn sơ

đồ 3 pha

+ Nhợc điểm:

Độ nhạy của sơ đồ hai pha kém hơn sơ đồ ba pha khingắn mạch hai pha sau máy biến áp nối Y/ hoặc /Y hoặcngắn mạch một pha sau máy biến áp nối Y/Y0

Khi cần tăng độ nhạy của sơ đồ hai pha có thể đặtthêm rơle thứ ba mắc vào tổng dòng hai pha

35

Hình 2-4: Sơ đồ nối dây của bảo vệ 2 pha 2 rơle

+

CC MC

MC1

R I

+

T

-hG

TH

T rG

+

TH

R

Trang 9

1.3.4 Sơ đồ 2 pha một rơle (hiệu số):

- Nếu rơle và dây nối không tốt => Có thể bảo vệkhông làm việc

+

T

-hG

T rG

+ +

Hình 2-5: Sơ đồ nối dây bảo vệ 2 pha 1

Trang 10

Nội dung 2: Dòng điện khởi động và thời gian duy trì của bảo vệ dòng điện cực đại bảo vệ dòng điện cực

đại có khoá điện áp cực tiểu (4 tiết)

Hoạt động 2.1: Dòng điện khởi động và thời gian duy trì của bảo vệ dòng điện cực đại

1 Cách xây dựng công thức tính toán dòng điện khởi

động của bảo vệ dòng điện cực đại

2 Cách xây dựng công thức tính toán dòng điện khởi

động của rơle dòng điện của bảo vệ dòng điện cực đại

3 Độ nhạy của bảo vệ dòng điện cực đại

4 Thời gian duy trì của bảo vệ dòng điện cực đại

2.1.1 Dòng điện khởi động của bảo vệ dòng điện cực

đại:

Dòng khởi động của bảo vệ dòng cực đại đợc chọn phảithoả mãn các yêu cầu: bảo vệ phải làm việc tin cậy khi xảy ra

sự cố nhng không tác động khi xuất hiện dòng phụ tải cực đại

và khi xuất hiện dòng đỉnh nhọn, khi khởi động động cơ,khi động cơ tự động khởi động hoặc khi phụ tải dao động

Các điều kiện chọn dòng khởi động:

37

Trang 11

+ Điều kiện 1: Dòng khởi động của bảo vệ phải lớn hơn dòng

phụ tải cực đại (dòng làm việc lớn nhất):

Ikdbv > ILV max

(2-1)

+ Điều kiện 2: Rơle dòng của bảo vệ khởi động khi ngắn

mạch ngoài vùng bảo vệ, trả về một cách tin cậy khi ngắnmạch đợc loại trừ bằng bảo vệ phía sau nó

Khi ngắn mạch tại N (hình 2-6), rơle dòng của bảo vệ 1

và 2 đều khởi động Sau khi ngắn mạch đợc loại trừ bằng bảo

vệ 2 thì rơle dòng của bảo vệ 1 cần phải trả về Muốn vậydòng trả về của rơle dòng trong bảo vệ 1 phải lớn hơn dòngphụ tải của đờng dây chạy qua bảo vệ sau khi cắt dòngngắn mạch

Sau khi cắt dòng ngắn mạch, điện áp phục hồi , các

động cơ bị hãm lại

trong quá trình ngắn mạch tự khởi động Dòng điện chạytrên đờng dây vẫn lớn hơn dòng làm việc ổn định và sẽgiảm dần về giá trị ổn định Trờng hợp xấu nhất dòng làm

Hình 2-6: Phối hợp các bảo vệ dòng cực đại

T hG

+

+ -

R I

T hG

RTRT

Trang 12

việc ổn định là dòng phụ tải cực đại Trong điều kiện này

để đảm bảo cho rơle dòng của bảo vệ 1 trả về một cách tincậy thì:

u = f(t)

th ờng

Ngắn mạch khởi động Động cơ tự

Trang 13

Nếu điều kiện 2 đợc thoả mãn thì điều kiện 1 cũng đợcthoả mãn vì dòng khởi động của bảo vệ bao giờ cũng lớn hơndòng trả về của nó.

2.1.2 Dòng điện khởi động của rơle dòng điện của bảo vệ dòng điện cực đại.

lv.max BI

tv

sd mm at sd

BI

kd.bv

.nK

.K.KK.K

n

I

(2-6) Trong đó:

+ Ksđ :Là hệ số sơ đồ, với sơ đồ sao đủ và sao thiếu

Ksđ=1, với sơ đồ hiệu số Ksđ = 3

+ nBI :Là tỷ số biến đổi của máy biến dòng

2.1.3 Độ nhạy của bảo vệ dòng điện cực đại:

kdbv

Nmin nh

I

K 

(2-7)Trong đó:

+ Ikđbv: Dòng điện khởi động cua bảo vệ dòng điện cực dại

+ INmin: Giá trị dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất tại :

- Cuối vùng chính: Knh  1,5

- Cuối vùng dự phòng: Knh  1,2

2.1.4 Thời gian duy trì của bảo vệ dòng điện cực đại:

2.1.4.1 Đối với bảo vệ có đặc tính độc lập.

Trang 14

Để bảo đảm tính tác động chọn lọc thì thời gian duy trìcủa bảo vệ cấp trên phải lớn hơn thời gian duy trì của bảo vệcấp dới một cấp là t

+ tMC2 :Là thời gian cắt của máy cắt 2

+ tSS1 :Là thời gian sai số (về phía nhanh hơn) của rơlethời gian của BV1

+ tdt :Là thời gian dự trữ, thờng lấy bằng 0,1 s

Hình 2-8: Phối hợp thời gian tác động của bảo vệ dòng cực đại

Trang 15

Hoạt động 2.2: Bảo vệ dòng điện cực đại có khoá điện

áp cực tiểu.

1 Sơ đồ bảo vệ của bảo vệ dòng điện cực đại có khoá

điện áp cực tiểu

2 Dòng điện khởi động của các rơle dòng điện (RI)

3 Điện áp khởi động của các rơle điện áp cực tiểu(RU<)

4 Điện áp khởi động của rơle điện áp RU0

5 ứng dụng của bảo vệ dòng điện cực đại có khoá điện

áp cực tiểu

2.2.1 Sơ đồ bảo vệ:

R I

R U

R

U0

T rG

TH

-

-T hG

+

a b c d 2

Trang 16

-Để tăng độ nhạy của bảo vệ dòng cực đại khi ngắn mạch

và loại trừ sự tác động nhầm lẫn khi quá tải, có thể sử dụngkhoá điện áp cực tiểu Trong sơ đồ:

RU<: Là rơle điên áp cực tiểu Chỉ tác động đóng tiếp

điểm khi xẩy ra ngắn mạch

RU0: Là rơle điện áp phản ứng theo dòng điện thứ tựkhông, xuất hiện khi xẩy ra sự cố ngắn mạch chạm đất (Chỉdùng trong lới có trung tính trực tiếp nối đất)

Sơ đồ chỉ làm việc khi có đồng thời rơle điện áp cựctiểu RU< và rơle dòng điện RI tác động đóng tiếp điểm.Nếu nh chỉ có 1 trong 2 loại rơle này tác động thì sơ đồkhông làm việc

Chú ý: Để bảo đảm sự làm việc tin cậy của khoá khi ngắn

mạch hai pha ngời ta đặt ba rơle điện áp cực tiểu RU mắcvào điện áp dây (không phụ thuộc vào số rơle dòng) Nhng

do mắc vào điện áp dây rơle điện áp RU phản ứng rất kémvới ngắn mạch một pha Vì vậy trong lới có trung tính trực tiếp

43

RT TH

< < <

Tín

a b c d1 d2 BI

-

Trang 17

-nối đất đặt thêm rơle điện áp cực đại RU0 phản ứng với điện

áp thứ tự không, xuất hiện khi ngắn mạch chạm đất

2.2.2 Dòng điện khởi động của các rơle dòng điện (RI).

Dòng khởi động của bảo vệ đợc chỉnh định theo dòngphụ tải lâu dài định mức

lvmax

tv

at kd.BV I

at sd

.Kn

.KK

(2-12)

2.2.3 Điện áp khỏi động của rơle điện áp cực tiểu RU<:

Điện áp khởi động của rơle điện áp RU đợc chọn sao chothoả mãn hai điều kiện sau đây:

- Điều kiện 1: Không tác động ứng với mức điện áp làmviệc nhỏ nhất

- Điều kiện 2: Tác động khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ

và phải trả về khi sự cố đợc giải trừ

Nếu thảo mãn điều kiện 2 thì điều kiện 1 cũng thoảmãn

at tv BU

lvmin kdRU

.K.Kn

U

U  (2-13)

Trong đó:

+ nBU: Tỷ số biến đổi điện áp của máy biến áp đo lờng.+ Kat = 1,1  1,2: Hệ số an toàn

Trang 18

+ Ktv = 1,15: Hệ số trở về của rơle RU<.

+ Ulvmin : Là điện áp làm việc nhỏ nhất của lới điện

+ Độ nhạy của bảo vệ:

1,5

U

UK

2.2.4 Điện áp khởi động của rơle RU 0 :

Nếu điện áp định mức (lớn nhất) trên đầu cực của bộlọc (cuộn tam giác hở) khi ngắn mạch chạm đất là U0max (thờng

Nội dung 3: Nguyên lý tác động của bảo vệ cắt nhanh Bảo vệ cắt nhanh không duy trì thời gian Bảo vệ cắt nhanh có duy trì thời gian Phối hợp bảo vệ cắt nhanh

và bảo vệ dòng điện cực đại thành bảo vệ quá dòng

điện 3 cấp (5 tiết)

Hoạt động 3.1: Nguyên lý tác động của bảo vệ cắt nhanh.

45

Trang 19

1 u, nhợc điểm của bảo vệ dòng điện cực đại

2 Nguyên lý tác động của bảo vệ cắt nhanh

Bảo vệ dòng cực đại có u điểm là đơn giản, tin cậy, giáthành rẻ nhng có nhợc điểm là thời gian duy trì lớn Đặc biệt làngắn mạch ở gần nguồn cung cấp , dòng ngắn mạch là lớnnhất, nhng thời gian tác động lại dài nhất Để khắc phục nhợc

điểm này có thể sử dụng bảo vệ cắt nhanh

+ Nguyên lý tác động của bảo vệ cắt nhanh.

Bảo vệ cắt nhanh là một dạng của bảo vệ quá dòng

điện cho phép cắt nhanh dòng ngắn mạch

Bảo vệ dòng điện cắt nhanh chia ra thành hai loại:

- Bảo vệ cắt nhanh không thời gian

- Bảo vệ cắt nhanh có duy trì thời gian

Để bảo vệ cắt nhanh tức thời tác động chọn lọc thì phảihạn chế bớt phạm vi tác động của nó, sao cho bảo vệ cắtnhanh không tác động khi ngắn mạch ở đờng dây lân cận

mà bảo vệ của đờng dây đó có thời gian duy trì bằng hoặclớn hơn thời gian tác động của bảo vệ cắt nhanh Muốn vậy,cần phải chọn dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh lớn hơndòng ngắn mạch cực đại ở cuối đờng dây mà nó bảo vệ

Nh vậy ta có: Ikđ CN(t=0) (A) > INmax (B)

Trang 20

có dòng ngắn mạch nhỏ hơn dòng khởi động) Vùng NB gọi làvùng chết của

bảo vệ, nó đợc bảo vệ bằng bảo vệ dự trữ khác nh bảo vệdòng cực đại

Hoạt động 3.2: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh không duy trì thời gian.

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	453,5 KB

Tài liệu tham khảo	Loại	Chi tiết
1. Nguồn thông tin và tài liệu tham khảo, trích dẫn	Khác
1) Giáo trình Bảo vệ rơle. Trờng Cao dẳng Công nghệ và kinh tế Công nghiệp	Khác
2) Giáo trình Bảo vệ rơle trong hệ thống điện. Tr- ờng Đại học Bách khoa Hà Nội	Khác
3) Giáo trình Bảo vệ rơle trong hệ thống điện. Tr- ờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên	Khác
4) Bảo vệ rơle. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật - 1983. Tác giả: GS.TS KH Trần Đình Long	Khác
5) Bảo vệ rơle và tự động hoá trong hệ thốngđiện. Nhà xuất bản giáo dục – 1998. Đồng tác giả: Lê Kim Hùng - Đoàn Ngọc Minh Tú	Khác
2. Các thiết bị cần thiết dạy và học cho tiểu mô đun:- Các thiết bị cho dạy học: Máy chiếu Overhead, Projector…- Các thiết bị cho thảo luận và thực hành: Giấy khổ A 0 , bút dạ, băng dính…	Khác
3. Phơng pháp dạy và học cho tiểu mô đun:Bằng tự học, trao đổi nhóm và sự hớng dẫn của giáo viên giúp ngời học đạt đợc những mục tiêu của khoá học	Khác