Giáo trình Bảo vệ Rơle (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/môn học của chương trình đào tạo Điện công nghiệp để giảng dạy ở cấp trình độ Cao đẳng. Giáo trình kết cấu gồm 6 bài và chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: khái niệm bảo vệ rơle; bảo vệ quá dòng điện; bảo vệ dòng điện có hướng;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA GIÁO TRÌNH MƠ-ĐUN: BẢO VỆ RƠLE NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày tháng năm 20 …… ……………… Tam Điệp, năm 2019 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Trong trình vận hành hệ thống điện (HTĐ), gặp tình trạng hệ thống điện làm việc khơng bình thƣờng, cố Nguyên nhân chủ quan khách quan Hệ thống bảo vệ rơle giúp phát tình trạng để đề biện pháp xử lý kịp thời Một yêu cầu quan trọng ngành điện phải cung ứng cho ngƣời tiêu thụ điện với chất lƣợng tốt Để thỏa mãn yêu cầu hệ thống điện đƣợc thực phận tự động chức Giáo trình đƣợc thiết kế theo mơ đun thuộc hệ thống mơ đun/ mơn học chƣơng trình đào tạo Điện cơng nghiệp để giảng dạy cấp trình độ Cao đẳng Tài liệu trang bị cho sinh viên kiến thức lĩnh vực nêu Mặc dù cố gắng, song sai sót khó tránh Tác giả mong nhận đƣợc ý kiến phê bình, nhận xét bạn đọc để giáo trình đƣợc hồn thiện Tam Điệp, ngày 20 tháng năm 2019 Chủ biên: Nguyễn Thị Linh Phƣơng MỤC LỤC BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM VỀ BẢO VỆ RƠLE 12 Nhiệm vụ bảo vệ 12 Các yêu cầu hệ thống bảo vệ 13 2.1 Yêu cầu bảo vệ chống ngắn mạch 13 2.1.1 Tính chọn lọc 13 2.1.2 Tác động nhanh 13 2.1.3 Độ nhạy 14 2.1.4 Độ tin cậy 15 2.2 Yêu cầu bảo vệ chống chế độ làm việc khơng bình thƣờng 15 Các phần tử sơ đồ điện bảo vệ role 15 3.1 Cụm phần tử đo lƣờng 16 3.2 Cụm logic 16 Cách biểu diễn rơle sơ đồ hình vẽ 17 4.1 Phƣơng pháp biểu diễn 17 4.1.1 Phƣơng pháp 17 4.1.2 Phƣơng pháp 17 4.2 Phƣơng pháp nối dây rơle 18 4.2.1 Phƣơng pháp nối dây rơle 18 4.2.2 Cách đánh dấu đầu cuộn dây biến dòng điện 19 4.3 Sơ đồ nối máy biến dòng rơle 20 4.3.1 Sơ đồ BI Rơle nối theo hình (Y) hồn tồn 20 4.3.2 Sơ đồ BI role nối theo hình khuyết 20 4.3.3 Sơ đồ rơle nối vào hiệu dòng pha (số 8) 22 Một số loại rơle thông dụng 22 5.1 Rơle tải (Rơle nhiệt – Over Load) 22 5.2.1 Khái niệm công dụng 23 5.2.2 Nguyên lý làm việc 23 5.2 Rơle thời gian 23 5.2.1 Khái niệm 23 5.2.2 Nguyên lý làm việc 24 5.3 Rơle trung gian 24 5.3.1 Khái niệm 25 5.3.2 Nguyên lý hoạt động 25 5.4 Rơlebảo vệ tải, pha, kẹt roto EOCR-SS 25 5.5 Rơle bảo vệ điện áp PMR-44 26 5.6 Rơle bảo vệ dòng rò MK300 27 BÀI 1: BẢO VỆ QUÁ DÕNG ĐIỆN 29 Nguyên tắc tác động 29 Bảo vệ dòng cực đại 29 2.1 Dòng điện khởi động bảo vệ 30 2.1.1 Dòng điện khởi động bảo vệ 30 2.1.2 Các phần tử bảo vệ dịng cực đại 31 2.2 Độ nhạy bảo vệz 32 2.3 Thời gian tác động bảo vệ 32 2.3.1 Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập 32 2.2.2 Bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn 34 2.2.3 Bậc chọn lọc thời gian 36 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh 36 3.1 Bảo vệ cắt nhanh đƣờng dây nguồn cung cấp 37 3.1.1 Dòng khởi động bảo vệ 37 3.1.2 Vùng tác động bảo vệ 38 3.1.3 Thời gian tác động bảo vệ 38 3.2 Bảo vệ cắt nhanh đƣờng dây có nguồn cung cấp 39 Đánh giá bảo vệ dòng điện 40 5.2 Mạch bảo vệ tải, pha, kẹt roto sử dụng CPR605 42 BÀI 2: BẢO VỆ DỊNG ĐIỆN CĨ HƢỚNG 44 Nguyên tắc hoạt động 44 Sơ đồ bảo vệ dịng có hƣớng 44 2.1 Đặc tính rơle định hƣớng cơng suất 46 2.2 Sơ đồ nối rơle định hƣớng công suất 47 Sơ đồ bảo vệ dòng điện có hƣớng ba cấp 50 3.1 Bảo vệ dịng điện có hƣớng cấp I 50 3.2 Bảo vệ dịng điện có hƣớng cấp II 51 3.3 Bảo vệ dịng điện có hƣớng cấp III 52 Thời gian làm việc Error! Bookmark not defined Dòng khởi động bảo vệ 53Error! Bookmark not defined 5.1 Chỉnh định khỏi dòng độ sau cắt ngắn mạch Error! Bookmark not defined 5.2 Chỉnh định khỏi dòng phụ tải Error! Bookmark not defined 5.3 Chỉnh định khỏi dịng pha khơng hƣ hỏng Error! Bookmark not defined Chỗ cần đặt bảo vệ có phận định hƣớng công suất Error! Bookmark not defined Đánh giá bảo vệ dịng điện có hƣớng 52 BÀI 3: BẢO VỆ SO LỆCH DÕNG ĐIỆN 55 Nguyên tắc hoạt động 55 Dịng khơng cân bảo vệ so lệch dòng điện 56 Dòng điện khởi động bảo vệ so lệch dòng điện 56 Những biện pháp thƣờng dùng để nâng cao độ nhạy tính đảm bảo bảo vệ 57 4.1 Nối rơle qua máy biến dòng bão hòa trung gian (BIG) 58 4.2 Dùng rơle so lệch tác động hãm 58 Bảo vệ so lệch ngang 59 BÀI 4: BẢO VỆ DÕNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT 62 MĐ 27 - 62 Bảo vệ chống chạm đất mạng điện có dịng chạm đất lớn 62 1.1 Bảo vệ dòng cực đại thứ tự không 62 1.2 Bảo vệ dòng cực đại thứ tự khơng có hƣớng 64 1.3 Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không 67 1.3.1 Bảo vệ cắt nhanh TTK khơng có hƣớng 67 1.3.2 Bảo vệ cắt nhanh TTK có hƣớng 68 1.4 Đánh giá phạm vi sử dụng bảo vệ 68 Bảo vệ chống chạm đất mạng có dịng chạm đất nhỏ 69 2.1 Những yêu cầu bảo vệ 71 2.2 Nguyên tắc thực 71 Lắp mạch bảo vệ dòng chạm đất sử dụng MK300 kết hợp với ZCT 72 3.1 Nguyên lý làm việc ZCT 72 3.2 Lắp mạch bảo vệ dòng chạm đất sử dụng MK300 kết hợp với ZCT 74 Bài 5: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH 76 MĐ 27 - 76 Nguyên tắc hoạt động 76 Đặc tính thời gian 77 Sơ đồ bảo vệ khoảng cách 78 Sơ đồ nối rơle tổng trở 80 Đánh giá lĩnh vực ứng dụng bảo vệ khoảng cách 81 BÀI 6: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 82 Bảo vệ máy biến áp 82 1.1 Các cố chế độ làm việc không bình thƣờng máy biến áp 82 1.2 Bảo vệ chống cố trực tiếp bên máy biến áp 82 1.2.1 Bảo vệ dòng điện 83 1.2.2 Bảo vệ so lệch máy biến áp cuộn dây 83 1.2.3 Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây máy biến áp 85 Bảo vệ máy phát 86 2.1 Tổng quát 86 2.1.1 Bảo vệ cuộn dây stator máy phát 86 2.1.2 Bảo vệ roto 87 2.1.3 Các bảo vệ khác 87 2.2 Bảo vệ stator máy phát 87 2.2.1 Bảo vệ so lệch ngang 87 2.2.2 Bảo vệ so lệch dọc 88 2.2.3 Bảo vệ nhiệt stator – Quá tải máy phát 90 2.2.4 Bảo vệ chạm đất stator 90 2.3 Bảo vệ roto 92 2.3.1 Bảo vệ chống kích từ máy phát 92 2.3.2 Bảo vệ cuộn dây roto chạm đất 93 2.4 Các sơ đồ bảo vệ tiêu biểu 94 Bảo vệ động 96 3.1 Dòng khởi động dòng hãm động 96 3.1.1 Dòng khởi động 96 3.1.2 Dòng động bị hãm 97 3.2 Những tình trạng làm việc khơng bình thƣờng động 98 3.2.1 Những tình trạng làm việc khơng bình thƣờng động 98 3.2.2 Lắp mạch sử dụng rơle dòng để bảo vệ 99 3.2.3 Lắp mạch sử dụng rơle không cân pha 100 CHƢƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Mã mơ đun: MĐ 27 I Vị trí, tính chất mơ đun: - Vị trí: Mơ đun đƣợc bố trí dạy sau mơn học, mơ đun nghề - Tính chất: Là mơ đun chuyên môn nghề II Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức: Nắm đƣợc nguyên tắc bảo vệ - Về kỹ năng: + Phân tích đƣợc nguyên lý hoạt động sơ đồ từ phát lỗi đề phƣơng pháp cải tiến khả thi + Lắp đƣợc mạch bảo vệ sử dụng rơle - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo,tác phong cơng nghiệp + Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc cơng việc đảm bảo an tồn cho ngƣời thiết bị III Nội dung mô đun: Thời gian (giờ) Trong S TT Thực hành, thí Lý Kiểm nghiệm, thuyết tra thảo luận, tập Tên mô đun Tổng số Bài mở đầu: Khái niệm bảo vệ Rơle 10 Nhiệm vụ bảo vệ 0,25 0,25 Các yêu cầu hệ thống bảo vệ 0,25 0,25 Các phần tử sơ đồ bảo vệ rơle 0,25 0,25 Cách biểu diễn rơle sơ đồ hình vẽ 3,5 0,5 Một số rơle thông dụng 4,75 0,75 Thời gian (giờ) Trong S TT Tên mơ đun Tổng số Thực hành, thí Lý Kiểm nghiệm, thuyết tra thảo luận, tập Kiểm tra 1 Bài 1: Bảo vệ dòng điện 30 Nguyên tắc tác động 1 Bảo vệ dòng điện cực đại 1 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh 0,5 0,5 Đánh giá bảo vệ dòng điện 0,5 0,5 Kiểm tra, hiệu chỉnh rơle bảo vệ dòng điện 4,5 0,5 Lắp mạch bảo vệ dòng cho động 20,5 0,5 20 Kiểm tra Bài 2: Bảo vệ dịng điện có hƣớng 2 Ngun tắc hoạt động 0,25 0,25 Phần tử định hƣớng cơng suất 0,25 0,25 3.Bảo vệ dịng điện có hƣớng cấp 1 4.Một số lĩnh vực lƣu ý áp dụng phận định hƣớng công suất cho bảo vệ dòng điện 0,25 0,25 Đánh giá bảo vệ dịng điện có hƣớng 0,25 0,25 2 1.Ngun tắc hoạt động 0,5 0,5 Dịng điện khơng cân bảo vệ so lệch dòng điện 0,25 0,25 Bài 3: Bảo vệ so lệch dòng điện 24 Thời gian (giờ) Trong S TT Thực hành, thí Lý Kiểm nghiệm, thuyết tra thảo luận, tập Tên mô đun Tổng số 3.Dòng điện khởi động bảo vệ so lệch dòng điện 0,25 0,25 Những biện pháp thƣờng dùng để nâng cao độ nhạy tính đảm bảo bảo vệ 0,25 0,25 Bảo vệ so lệch ngang 0,5 0,5 Đánh giá bảo vệ so lệch 0,25 0,25 Bài 4: Bảo vệ dòng điện chống chạm đất 2,5 1.Bảo vệ chống chạm đất mạng điện có dịng chạm đất lớn 1 Bảo vệ chống chạm đất mạng có dịng chạm đất nhỏ 1 Lắp mạch bảo vệ dòng chạm đất sử dụng MK300 kết hợp ZCT, MK231 0,5 Bài 5: Bảo vệ khoảng cách Nguyên tắc hoạt động 0,5 0,5 Đặc tính thời gian 0,25 0,25 Sơ đồ bảo vệ khoảng cách 0,5 0,5 1 Các yếu tố ảnh hƣởng đến làm việc bảo vệ khoảng cách 0,5 0,5 Đánh giá lĩnh vực bảo vệ khoảng cách 0,25 0,25 Sơ đồ nối rơle tổng trở Kiểm tra 10 6,5 7,5 - Khi ngắn mạch đoạn thìkhơng có BVCN tác động Tuy nhiên (lCNA+ lCNB) > l ngắn mạch ởđoạn hai BVCN tác động * Hiện tƣợng khởi động không đồng thời: Nếu trạm A,B ngồi đƣờng đƣợc bảo vệ cịn có mạch liên lạc vịng phụ khác xảy tƣợng khởi động không đồng thời bảo vệ đặt đầu A, B đƣờng dây chiều dài vùng bảo vệ tăng lên Hiện tƣợng mà bảo vệ bắt đầu khởi động sau bảo vệ khác khởi động cắt máy cắt đƣợc gọi tƣợng khởi động không đồng thời Khi kể đến tác động khơng đồng thời, BVCN chí bảo vệ đƣợc tồn đƣờng dây có nguồn cung cấp phía Đánh giá bảo vệ q dịng điện + Bảo vệ dòng cực đại: - Ƣu điểm: đơn giản, độ tin cậy cao Bảo vệ tác động chọn lọc mạng hình tia với nguồn cung cấp - Khuyết điểm thời gian ngắn mạch lớn, đoạn gần nguồn NM gần nguồn cần đƣợc cắt nhanh để đảm bảo ổn định hệ thống, có độ nhạy mạng phân nhiều nhánh phụ tải lớn - Ứng dụng: Bảo vệ đƣợc dùng rộng rãi mạng hình tia tất cấp điện áp Trong mạng thấp 15kV, BV chính, cịn mạng điện áp cao hơn, thƣờng BV dự trữ + BVCN - Ƣu điểm: tác động nhanh, đơn giản, độ tin cậy cao - Nhƣợc điểm: vùng tác động BV khơng bao gồm tồn đƣờng dây - Ứng dụng: BV dòng điện ba cấp kết hợp với BVCN dòng điện cực đại Trong nhiều trƣờng hợp dùng thay BV phức tạp Kiểm tra hiệu chỉnh rơle bảo vệ dòng điện Kiểm tra, hiệu chỉnh khí cụ bƣớc quan trọng trƣớc tiến hành lắp mạch trang bị điện Việc kiểm tra giúp xác định tình trạng làm việc khí cụ, việc hiệu chỉnh giúp khí cụ làm việc xác điều kiện cụ thể 5.1 Kiểm tra rơle: - Kiểm tra cuộn dây rơle - Kiểm tra tiếp điểm khơng có điện - Kiểm tra tiếp điểm rơle cấp nguồn cho cuộn dây - Đánh giá tình trạng làm việc rơle 40 5.2 Hiệu chỉnh rơle - Lắp rơle vào mạch bảo vệ động - Cài đặt IR > Iđm đc - Cài đặt thời gian trễ thời gian tác động dựa vào thời gian khởi động Lắp mạch bảo vệ dòng cho động 6.1 Mạch bảo vệ tải, pha, kẹt roto sử dụng EOCR-SS - Đóng CB, mạch sẵn sàng làm việc, rơle EOCR-SS đƣợc cấp nguồn rơle EOCRSS kiểm tra dòng điện chạy qua dây động lực động Nếu dòng điện qua dây khơng chênh lệch tiếp điểm 95-98 đóng lại, đèn PWR sáng - Ấn nút M cuộn dây contactor K có điện, động quay - Khi xảy cố tải, pha, kẹt roto làm cho dòng qua động tăng lên EOCR nhận biết cố, sau khoảng thời gian đặt trƣớc mở tiếp điểm 95-98 ngắt mạch điều khiển, đèn TRIP sáng động dừng lại 41 6.2 Mạch bảo vệ tải, pha, kẹt roto sử dụng CPR605 - Đóng CB, mạch sẵn sàng làm việc, rơle CPR605 đƣợc cấp nguồn, đèn PWR sáng xanh, tiếp điểm 5-6 đóng - Ấn nút M cuộn dây contactor K có điện, động quay - Khi xảy cố tải, pha, kẹt roto làm cho dòng qua động tăng lên CPR605 nhận biết cố, sau khoảng thời gian đặt trƣớc mở tiếp điểm 5-6 ngắt mạch điều khiển, đèn TRIP sáng nháy động dừng lại 42 CÂU HỎI ƠN TẬP Trình bày tắc tác động bảo vệ dòng điện Phân biệt bảo vệ dòng cực đại bảo vệ dòng cắt nhanh 43 BÀI 2: BẢO VỆ DÕNG ĐIỆN CĨ HƢỚNG Mã bài: MĐ27.2 Mục tiêu: - Trình bày đƣợc nguyên tắc hoạt động, phần tử định hƣớng công suất - Phân biệt đƣợc bảo vệ mạng điện áp dụng phận định hƣớng công suất - Đánh giá đƣợc bảo vệ dịng điện có hƣớng - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc cơng việc đảm bảo an tồn cho ngƣời thiết bị Nguyên tắc hoạt động Để tăng cƣờng tính đảm bảo cung cấp điện cho hộ tiêu thụ, ngƣời ta thƣờng thiết kế mạng hình vịng mạng có hai đầu cung cấp Đối với loại mạng điện này, BV dòng điện cực đại có thời gian làm việc chọn theo nguyên tắc cấp đảm bảo cắt NM cách chọn lọc đƣợc.Ví dụ, mạng hình tia (H.4.1), giả thiết đầu đƣờng dây đặt BV dịng điện thơng thƣờng đánh số thứ tự từ đến Muốn thực cắt chọn lọc NM N cần thỏa mãnt3