BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE VÀ TỰ ĐỘNG HÓA DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH 2021 3 LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình “Bảo vệ rơ le và tự động hóa[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠ LE VÀ TỰ ĐỘNG HĨA DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH - 2021 LỜI NĨI ĐẦU Giáo trình “Bảo vệ rơ le tự động hóa” biên soạn với mục đích làm tài liệu học tập cho sinh viên Đại học chuyên ngành Công nghệ kĩ thuật điện làm tài liệu tham khảo cho sinh viên chun ngành Cơng nghệ tự động hóa, Cơng nghệ điện mỏ Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, phục vụ cho nghiệp đào tạo sau trình chỉnh biên chương trình nhà trường Giáo trình cịn làm tài liệu tham khảo cho cán giảng dạy, cán kỹ thuật, kỹ thuật viên công tác ngành công nghệ kĩ thuật điện Ngày nay, công nghiệp ngày mở rộng phát triển, phụ tải điện ngày đưa vào sử dụng nhiều Vì vậy, khơng đảm bảo cho phụ tải làm việc liên tục mà cịn phải bảo vệ chúng làm việc an tồn, giảm thiểu tránh các cố trình làm việc cẩn thiết Để đáp ứng yêu cầu đó, giáo trình giới thiệu cách có hệ thống kiến thức bản, thể tương đối đầy đủ nội dung, phục vụ cho việc học tập nghiên cứu sinh viên, có khả phân tích, tính tốn, lựa chọn thiết bị bảo vệ cho hệ thống cung cấp điện Giáo trình gồm phần chia thành chương bải tập thực hành: Phần Lý thuyết Chương Đại cương bảo vệ rơle Chương Bảo vệ dòng điện Chương Bảo vệ dòng điện so lệch Chương Các hình thức bảo vệ khác Chương Tự động điều chỉnh tần số Chương Tự động điều chỉnh điện áp Chương Tự động đóng nguồn dự trữ Chương Tự động đóng trở lại nguồn điện Phần Thực hành Bài 1: Thực hành rơle bảo vệ dòng cực đại Bài 2: Thực hành rơle bảo vệ dòng cắt nhanh Bài 3: Thực hành rơle bảo vệ thấp áp áp pha Bài 4: Thực hành rơle bảo vệ thấp áp áp pha Giáo trình tập thể tác giả: Tiến sĩ Bùi Trung Kiên (chủ biên) Thạc sĩ Đồn Thị Bích Thủy, Bộ mơn Điện khí hố - Trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh biên soạn Tập thể tác giả chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Điện, giảng viên mơn Điện khí hóa - Trường Đại học Cơng nghiệp Quảng Ninh phòng ban nghiệp vụ, cá nhân tạo điều kiện giúp đỡ động viên, góp ý để hồn thành tốt giáo trình Trong q trình biên soạn, nhóm tác giả cố gắng bám sát chương trình mơn học phê duyệt Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh, kết hợp với kinh nghiệm giảng dạy môn học nhiều năm, đồng thời có ý đến đặc thù đào tạo ngành trường Mặc dù có nhiều cố gắng, truy nhiên sai sót giáo trình khó tránh khỏi Nhóm tác giả mong nhận bạn đọc đóng góp ý kiến xây dựng để giáo trình hồn thiện lần chỉnh biên sau Những ý kiến đóng góp xin gửi địa chỉ: Bộ mơn Điện khí hố Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh Xin chân thành cảm ơn! Quảng Ninh, tháng 04 năm 2021 Tác giả PHẦN LÝ THUYẾT Chương ĐẠI CƯƠNG VỀ BẢO VỆ RƠLE 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Sự cố hệ thống điện Trong hệ thống điện tồn mối đe doạ đưa hệ thống đến chế độ làm việc khơng bình thường Những hỏng hóc dẫn đến ngừng làm việc phần tử hệ thống điện gọi cố Trong cố, cố ngắn mạch thường xảy nhiều nhất, cố kèm theo tượng dòng, áp giảm mạng điện tần số lệch khỏi giá trị cho phép Các phần tử hệ thống điện có dịng ngắn mạch chạy qua bị phá huỷ đốt nóng mức, bị hỏng cách điện nhiệt lượng lớn dòng điện, hồ quang Một số dạng cố thường xảy phần tử mạng điện thể bảng 1.1 Bảng 1.1 Các dạng hư hỏng chế độ làm việc khơng bình phần tử hệ thống điện STT Các dạng hư hỏng Máy phát Biến áp Đường dây Ngắn mạch pha + + + Ngắn mạch vòng dây + + Ngắn mạch chạm masse (vỏ đất) + + + Ngắn mạch cuộn kích từ + Quá tải đối xứng + + + Quá tải không đối xứng + + + Quá áp cực máy phát + Chế độ không đồng + Mức dầu thấp 10 Đứt dây + + + + Các cố hệ thống điện dẫn đến ổn định nhà máy điện, làm tan rã hệ thống dẫn đến đình trệ cung cấp điện cho hộ tiêu thụ gây thiệt hại lớn cho kinh tế quốc dân tượng tần số điện áp giảm làm cho động ngừng làm việc mơmen quay chúng nhỏ mơmen cản Để trì làm việc bình thường hệ thống điện cách tốt nhanh chóng loại phần tử bị cố khỏi hệ thống, nhiệm vụ thực thiết bị tự động bảo vệ, gọi rơle 1.1.2 Khái niệm bảo vệ rơle Rơle loại thiết bị điện mà tín hiệu đầu thay đổi nhảy cấp tín hiệu đầu vào đạt giá trị xác định Quan hệ đại lượng vào rơ le hình 1.1 Khi X biến thiên từ đến X1 Y=Y1, (rơ le chưa tác động) đến X=X2 Y khơng đổi Y=Y2 (rơ le tác động) Khi giảm từ X2 đến X= X1 Y giảm Y=Y1 (rơ le trở trạng thái ban đầu) Nếu gọi: + X=X2=Xkđ giá trị khởi động rơle; giá trị khởi động giá trị mà xuất chuyển đổi trạng thái rơle + X= X1= Xtv - giá trị tr v rơle Hệ số trở k xk X1 X tv X X td (1.1) 1.1.3 Nhiệm vụ bảo vệ rơle Nhiệm vụ bảo vệ rơle là: - Phát kịp thời cố Hình 1.1 Đặc tính vào rơ le - Nhanh chóng tác động cắt phần tử bị cố khỏi hệ thống - Tác động đến cấu như: Tự động đóng lặp lại, tự động đóng dự phịng để trì chế độ làm việc bình thường phần tử hệ thống điện lại 1.1.4 Một số ký hiệu thường dùng sơ đồ bảo vệ rơle Bảng 1.2 Ký hiệu số loại rơle thông dụng STT Tên rơle Ký hiệu VN Rơle dòng RI I PT Rơle điện áp RU U PH Rơle tổng trở RZ Z PC Rơle trung gian RG P Ký hiệu Nga Rơle tín hiệu TH Th PY Rơle thời gian Rt Tg PB Rơle công suất RW W PM Rơle nhiệt RN R Rơle RH P Bảng 1.3 Kí hiệu thiết bị dùng sơ đồ bảo vệ rơle theo uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế STT Tên thiết bị Ký hiệu Rơle thời gian t Rơle khoá liên động kiểm tra KT Rơle tổng trở Z< Rơle điện áp cực tiểu U< Rơle tín hiệu Th Rơle thiếu dòng điện I< Rơle dòng điện thứ tự nghịch I2 Rơle thiếu áp thứ tự thuận Rơle nhiệt o 10 Rơle dòng điện cắt nhanh I>> 11 Bảo vệ so lệch cắt nhanh I>> 12 Rơle dịng có thời gian 13 Máy cắt MC 14 Tiếp điểm phụ thường mở máy cắt MCa 15 Tiếp điểm phụ thường đóng máy cắt MCb 16 Rơle cos cos 17 Rơle điện áp 18 Rơle lệch pha 19 Rơle tần số F 20 Rơle khoá K 21 Rơle bảo vệ so lệch U1< I> U> SL I 22 Rơle cắt RC 1.2 Các phép Logic dùng bảo vệ Rơle Với việc áp dụng phép lơgíc đơn giản hoá sơ đồ bảo vệ rơle thể làm việc sơ đồ bảo vệ cách rõ ràng, thiết lập sơ đồ bảo vệ xác hồn chỉnh Trạng thái tiếp điểm đóng sơ đồ rơle mơ tả số 1, cịn tiếp điểm mở số Các phép lơgíc sơ đồ tiếp điểm tương ứng thể hình 1.2 1.2.1 Phép "HOẶC" (OR) Phép logic cộng (X=AVB), ký hiệu V đọc "hoặc" (hay) Phép tính biểu thị tín hiệu X xuất cửa cửa vào có tín hiệu A tín hiệu B Điều tương ứng với mạch nối song song tiếp điểm 1.2.2 Phép logic "VÀ" (&) Phép logic nhân (X=A B), ký hiệu đọc "và" Phép tính biểu thị tín hiệu X xuất cửa cửa vào có tín hiệu A tín hiệu B Điều tương ứng với mạch nối tiếp tiếp điểm 1.2.3 Phép " KHÔNG" (NO) _ Phép logic âm hay phủ định X A (X=NA) Phép tính biểu thị tín hiệu X xuất cửa cửa vào khơng có tín hiệu A ngược lại Điều tương ứng với mạch có tiếp điểm đóng khơng có tín hiệu A mở có 1.2.4 Phép lơgíc "KHỐ" (BLOCKING) _ Phép logic khóa X A B biểu thị tín hiệu X xuất cửa vào có tín hiệu A khơng có tín hiệu B Phép logic tương đương với phần tử "nhớ" 1.2.5 Phép "TRỄ" (TIME DELAY) Đối với phép lơgíc "trễ", sau truyền tín hiệu A đầu vào, tín hiệu X đầu xuất với chậm trễ k giây tín hiệu X viết: X= DKA, đó: D- tốn tử trễ; k- số đơn vị làm chậm (s, ms, s) Ví dụ phép trễ thực hình 1.2 Ở hình 1.2a tín hiệu X xuất chậm đơn vị thời gian so với tín hiệu A; cịn hình 1.2b tín hiệu X chậm đơn vị thời gian Thời gian trễ thực rơle thời gian có điều chỉnh theo nấc thân rơle tác động với độ chậm trễ riêng k định X= DKA Trong trình xây dựng sơ đồ bảo vệ rơle người ta thường kết hợp nhiều dạng sơ đồ logic khác để thực nhiệm vụ bảo vệ cách hiệu tin cậy Các phép lơgíc thường kết hợp với qua sơ đồ khối, biểu thị liên hệ chức phần tử lơgíc tham gia sơ đồ Trên sở phân tích sơ đồ lơgíc chọn sơ đồ bảo vệ rơle hợp lý, tiết kiệm thiết bị mang lại hiệu cao Hình 1.2 Biểu diễn phép logic ứng dụng bảo vệ rơle Hình 1.3 Ví dụ xuất chậm tín hiệu a) Với k=1; b) Với k=4 1.3 Các yêu cầu bảo vệ rơle Yêu cầu bảo vệ rơle phụ thuộc vào nhiều yếu tố, với cố bảo vệ khác bảo vệ rơle tác động khác Chẳng hạn có ngắn mạch chạm đất mạng điện trung tính nối đất, bảo vệ rơle tác động ngay, mạng điện có trung tính cách ly, bảo vệ rơle đưa tín hiệu mà khơng cắt phần tử bị cố Như tuỳ trường hợp cụ thể mà có yêu cầu khác bảo vệ rơle Phân biệt hai dạng yêu cầu bảo vệ rơle yêu cầu bảo vệ cố ngắn mạch yêu cầu bảo vệ khỏi chế độ khơng bình thường hệ thống 1.3.1 u cầu bảo vệ khỏi cố ngắn mạch 1.3.1.1 Tác động nhanh Sự cố cần loại trừ nhanh tốt để hạn chế mức độ tối đa thiệt hại, giữ ổn định cho máy phát làm việc song song hệ thống điện Thời gian cắt cố bao gồm thời gian tác động bảo vệ (tbv) thời gian cắt máy cắt (tMC) Như yêu cầu tác động nhanh không phụ thuộc vào thời gian tác động bảo vệ mà thời gian cắt máy cắt Thời gian tác động bảo vệ rơle đại khoảng 0,02 đến 0,04 giây Hình 1.4 Sơ đồ phân bố vùng tác động bảo vệ rơle 1.3.1.2 Tính chọn lọc Tính chọn lọc khả cắt phần tử bị cố giữ nguyên vẹn cung cấp điện cho phần tử khác Yêu cầu tác động chọn lọc có ý nghĩa quan trọng với việc bảo toàn cung cấp điện cho hộ dùng điện Ví dụ: Khi có ngắn mạch điểm N (hình 1.4), dịng ngắn mạch IN chạy qua bảo vệ 1, 3; máy cắt tác động, tính chọn lọc bảo vệ cho 10 phép bảo vệ tác động, hộ tiêu thụ 1' không điện Tuy nhiên trường hợp máy cắt từ chối tác động máy cắt hoạt động cắt mạch, bảo vệ làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ Trong nhiều trường hợp yêu cầu tác động nhanh yêu cầu chọn lọc mâu thuẫn nhau, để đảm bảo tính chọn lọc cần phải có tác động chậm trễ bảo vệ rơle Ví dụ: Bảo vệ phải có độ trễ so với bảo vệ (hình 1.4) Trong thực tế để dung hoà mâu thuẫn hai yêu cầu người ta áp dụng cấu tự động đóng lặp lại Đầu tiên bảo vệ rơle cắt nhanh không chọn lọc phần tử có cố, sau thiết bị đóng lặp lại đóng trở lại tất phần tử vừa bị cắt ra, phần tử bị cố bị khố khơng cho đóng lặp lại 1.3.1.3 Độ nhạy Độ nhạy khả cắt cố với dòng điện nhỏ vùng bảo vệ Độ nhạy yêu cầu cần thiết bảo vệ rơle để phản ứng vớ chế độ làm việc khơng bình thường hệ thống điện dù nhỏ Để xác định độ nhạy bảo vệ rơle trước hết cần thiết lập vùng bảo vệ Ví dụ: Ở hình 1.4 bảo vệ cần phải cắt cố vùng bảo vệ trạm biến áp cắt cố vùng dự phòng, tức có ngắn mạch đường dây mà bảo vệ từ chối tác động Độ nhạy đánh giá hệ số nhạy kn I nm.min k kd (1.2) Trong đó: Inmmin - dịng ngắn mạch nhỏ cuối vùng bảo vệ; Ikd - dòng khởi động rơle Độ nhạy coi đạt yêu cầu nếu: + kn 1,52- rơle bảo vệ dòng cực đại + kn 2- rơle bảo vệ so lệch dọc máy biến áp, máy phát, đường dây truyền tải cái; kn 1,21,3 vùng bảo vệ dự phòng + kn 1,5- rơle bảo vệ so lệch dọc máy biến áp ngắn mạch xảy sau cuộn kháng đặt phía hạ áp máy biến áp vùng bảo vệ 1.3.1.4 Độ tin cậy 11 Độ tin cậy khả bảo vệ làm việc chắn điều kiện cố vùng bảo vệ, đồng thời không tác động chế độ mà khơng có nhiệm vụ bảo vệ Ví dụ: Ở hình 1.4 bảo vệ từ chối tác động bảo vệ tác động, lúc dẫn đến điện gây thiệt hại cho phụ tải lộ 1' Bởi bảo vệ tin cậy thân nguồn gây thiệt hại Để nâng cao độ tin cậy cần lựa chọn sơ đồ bảo vệ đơn giản, sử dụng thiết bị có chất lượng cao, lắp ráp sơ đồ xác, chắn đồng thời phải thường xuyên kiểm tra tình trạng sơ đồ thiết bị 1.3.1.5 Tính kinh tế Các bảo vệ rơle cần phải thoả mãn yêu cầu kỹ thuật đồng thời phải tính tốn cho hợp lý mặt kinh tế Đối với thiết bị cao áp, siêu cao áp chi phí cho trang thiết bị lắp đặt bảo vệ rơle chiếm phần nhỏ tồn chi phí cơng trình, đại đa số thiết bị mạng điện cao áp đắt, hệ thống bảo vệ rơle cần phải quan tâm cho đảm bảo yêu cầu cao mặt kỹ thuật Trong lưới điện trung áp hạ áp số lượng phần tử bảo vệ lớn, mức độ u cầu bảo vệ khơng cao cần phải tính đến kinh tế lựa chọn sơ đồ trang thiết bị bảo vệ rơle cho vừa đảm bảo kỹ thuật, vừa có chi phí thấp đến mức 1.3.1.6 Nhận xét chung Những yêu cầu mâu thuẫn lẫn nhau, ví dụ bảo vệ có tính chọn lọc độ nhạy cao cần sử dụng loại nguyên lý thiết bị phức tạp, đắt tiền khó thoả mãn độ tin cậy Cịn tăng u cầu kỹ thuật giá thành tăng Do cần dung hồ u cầu mức độ tốt việc tính tốn, lựa chọn sơ đồ thiết bị bảo vệ rơle 1.3.2 Yêu cầu chế độ làm việc không bình thường Đối với chế độ làm việc khơng bình thường chế độ tải, dao động điện áp hệ thống u cầu tác động nhanh khơng đặt thơng thường chế độ xảy thời gian ngắn Ví dụ: Khi khởi động động cơng suất lớn làm dao động điện áp, trường hợp cắt nhanh làm cho phụ tải bị gián đoạn cung cấp điện 12 Thông thường rơle tác động với thời gian trễ định 1.4 Sơ đồ nối máy biến dòng (BI) rơle 1.4.1 Sơ đồ BI rơle nối theo hình Y hồn tồn Khi đấu theo sơ đồ hình đủ cuộn thứ cấp BI lắp đặt tất pha nối với theo sơ đồ hình sao, tương tự rơle nối với theo sơ đồ hình sao, điểm zero nối lại với dây trung tính Sơ đồ nối dây phân bố dòng điện thể Hình 1.5 Các giá trị dịng điện qua rơ le RI1, RI2, RI3 tương ứng là: I I I Ia A ; Ib B ;Ic C kI kI kI (1.3) Dòng điện dây trung tính: I a I b I c đặc điểm chế độ làm việc đối xứng Trong trường hợp ngắn mạch hai pha, dòng xuất rơle lắp pha cố, có giá trị hướng ngược chiều nên dịng tổng khơng Trong thực tế sai lệch đặc tính máy biến dịng, tổng dịng thứ cấp thường khác khơng, dây trung tính xuất dịng khơng cân có giá trị dao động khoảng 0,010,02A Khi xảy cố ngắn mạch dịng từ hố tăng lên dẫn đến dịng cân tăng theo Dây trung tính sơ đồ hình đủ lọc thứ tự khơng, cịn thành phần thứ tự thuận nghịch có tổng véc tơ không nên không chạy qua dây trung tính, cịn chế độ hơng đối xứng dịng điện chạy dây trung tính ba lần dịng điện thứ tự khơng: I a I b Ic I0 (1.4) Với sơ đồ nối dây kiểu này, rơle lắp đặt tất pha lên ghi nhận tất dạng ngắn mạch, dòng điện qua rơle dịng điện pha, hệ số sơ đồ ksđ= Sơ đồ nối dây máy biến dịng theo hình đủ ứng dụng rộng rãi mạng có điểm trung tính nối đất thường xảy dạng ngắn mạch (một pha, hai pha ba pha) 13 Nhược điểm: Sơ đồ đấu theo kiểu có nhược điểm chi phí cao phải dùng tới 3BI rơle Hình 1.5 Sơ đồ hồn tồn Hình 1.6 Sơ đồ thiếu 1.4.2 Sơ đồ BI rơle nối theo hình thiếu (hình 1.6) Dịng vào rơle dòng pha Dòng dây trở bằng: (1.5) I v I b (I a Ic ) (khi khơng có dịng Io) Dây trở (hình 1.5) cần thiết để đảm bảo cho BI làm việc bình thường Trong số trường hợp ngắn mạch pha (có Ib ≠ 0) ngắn mạch nhiều pha chạm đất, dây trở cần thiết để đảm bảo cho bảo vệ tác động Khi ngắn mạch pha pha không đặt BI sơ đồ không làm việc sơ đồ dùng chống ngắn mạch nhiều pha 1.4.3 Sơ đồ rơle nối vào hiệu dòng pha Dòng vào rơle hiệu dòng IA pha (hình 1.7) IB IR Ia Ic (1.6) R I1 Trong tình trạng đối xứng I IC R IR Ia Giống sơ đồ khuyết, sơ đồ số không làm việc ngắn mạch pha N BI Ia Ic (1) vào pha không đặt máy biến dịng Tất sơ đồ nói Hình 1.7 Sơ đồ hiệu hai dòng phản ứng với N(3) ngắn mạch pha (AB, BC, CA) Vì để so sánh tương đối chúng người ta 14 phải xét đến khả làm việc bảo vệ số trường hợp hư hỏng đặc biệt, hệ số độ nhạy, số lượng thiết bị cần thiết mức độ phức tạp thực sơ đồ 1.4.4 Sơ đồ nối máy biến dòng theo hình tam giác rơle- hình Hình 1.8 Sơ đồ nối máy biến dịng theo hình tam giác rơle nối hình Theo sơ đồ dịng điện vào rơle có giá trị I R If hệ số sơ đồ k sd Khi có ngắn mạch hai pha dòng điện vào rơle 2I2, lúc hệ số sơ đồ ksđ= Khi chọn sơ đồ nối máy biến dòng rơle ta cần xét quan điểm sau: Số lượng thiết bị cần thiết đặc tính thực bảo vệ; Độ nhạy cần thiết bảo vệ dạng ngắn mạch khác 1.5 Các nguyên lý thực bảo vệ rơ le Dòng ngắn mạch thường chạy từ nguồn cung cấp tới điểm ngắn mạch, bảo vệ lắp đặt gần nguồn cung cấp vùng bảo vệ rộng, bảo vệ dịng cực đại thường lắp đặt đầu tuyến dây gần nguồn cung cấp Trên hình 1.9 thể sơ đồ nguyên lý lắp đặt bảo vệ dòng cực đại Khi lắp đặt bảo vệ cực đại đầu tuyến dây (Hình 1.9a), vùng bảo vệ đường dây cung cấp, cáp đầu vào, cuộn dây máy biến áp (T), máy cắt MC2 hạ áp (T.C.H) Trong lắp bảo vệ bên phía hạ áp vùng bảo vệ MC2 hạ áp Do bảo vệ dịng cực đại đặt gần nguồn cung cấp có lợi 15 Vị trí lắp đặt bảo vệ cịn phụ thuộc vào sơ đồ nối dây số lượng khởi hành (hình 1.9b) Với đường dây cung cấp riêng cho động cần lắp đặt thiết bị bảo vệ đầu đường dây đủ Đối với trạm phân phối hạ áp có nhiều nhánh Hình 1.9b (TC2) đặt bảo vệ đầu đường dây cung cấp khơng hợp lý, ngắt đường dây L2 dẫn đến cắt điện đồng thời động (Đ2) máy biến áp (BA) cố xảy đâu Do trường hợp bảo vệ cần lắp đặt đường cung cấp cho động đường dây cung cấp cho máy biến áp Các sơ đồ nối dây hệ thống rơle bảo vệ dịng cực đại thể hình 1.10 Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý lắp đặt bảo vệ dịng cực đại Phân tích sơ đồ bảo vệ Hình 1.10 a,b nhận thấy, với tất dạng ngắn mạch xảy dòng cố chạy qua tất rơle, bảo vệ ghi nhận tất dạng ngắn mạch với độ nhạy nhau, hệ số sơ đồ ksđ=1 Khi chạm đất kép với dòng chạm đất nhỏ hai khởi hành bị cắt điểm chạm 16 đất xuất pha khác nhau, điều khơng hợp lý, dịng dây trung tính dịng thứ tự khơng (3I0), chế độ làm việc bình thường dịng dây trung tính dịng khơng cân bằng, dây trung tính bị đứt khơng làm ảnh hưởng đến làm việc sơ đồ Mặc dù máy biến dòng rơle đấu nối theo sơ đồ không cho phép thiếu dây trung tính, dịng cố xuất dây trung tính xảy cố chạm đất pha Hình 1.10 Các sơ đồ nối bảo vệ dòng cực đại khởi hành a) Sao đủ; b) Chạm đất kép pha khác nhau; c) Hai pha hai rơle; d) pha rơle e) Rơle đấu vào số dòng điện pha Khi nối theo hình khuyết sơ đồ phản ứng với tất dạng ngắn mạch, loại trừ trường hợp ngắn mạch pha qua đất pha khơng có lắp máy biến dịng, sơ đồ dùng để bảo vệ ngắn mạch pha Trong chế độ đối 17 xứng hệ số sơ đồ ksđ = Dòng dây dẫn trở xuất trường hợp ngắn mạch pha mà số trường hợp chạm đất pha, việc lắp đặt thêm dây trung tính cần thiết; Với sơ đồ thể Hình 1.10 e kinh tế cả, cần lắp đặt hai máy biến dòng rơle Sơ đồ ghi nhận tất dạng ngắn mạch trừ ngắn mạch pha khơng lắp máy biến dịng, sơ đồ thường ứng dụng để bảo vệ khỏi cố hỏng hóc pha; chế độ làm việc bình thường ngắn mạch ba pha dòng cuộn dây rơle lớn gấp lần dịng pha, hệ số sơ đồ k sd (3) ; bảo vệ có độ nhạy khác phụ thuộc vào dạng cố tổ hợp pha bị cố (kém nhạy ngắn mạch pha A, B B, C) Bảo vệ dòng cực đại ứng dụng rộng rãi để bảo vệ đường dây không đường cáp 6-35kV, đặc biệt mạng có trung tính cách ly khơng xảy cố ngắn mạch pha Để bảo vệ ngắn mạch pha sử dụng sơ đồ hai pha Các sơ đồ ứng dụng mạng có trung tính nối đất để bảo vệ chạm đất pha dùng bảo vệ cực đại đấu vào dịng thứ tự khơng Trên Hình 1.11 sơ đồ nguyên lý bảo vệ dòng cực đại tác động trực tiếp với truyền động tay lò xo tự động điện áp 35kV b) a) MC BI1 RI1 BI2 MC RI2 BI1 BI2 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dòng cực đại với rơle tác động trực tiếp a) Nối theo hình khuyết; b) nối vào hiệu số dòng hai pha 18 Hình 1.12 Sơ đồ ngun lý bảo vệ dịng cực đại với dòng thao tác chiều Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dịng cực đại có đặc tính thời gian tác động không phụ thuộc, nguồn thao tác chiều (Hình 1.12) gồm hai rơle dịng, rơle thời gian, rơle trung gian rơle tín hiệu Đặc điểm sơ đồ kiểu sử dụng thêm tiếp điểm khoá liên động (KL) cuộn cắt (đóng máy cắt trạng thái đóng mở máy cắt trạng thái ngắt): máy cắt tác động, tiếp điểm liên động (KL) mở bảo vệ cho cuộn ngắt khỏi bị “om” điện Cùng lúc dịng điện cuộn thứ cấp máy biến dịng khơng, rơle thời gian điện, tiếp điểm gửi mạch cuộn rơle trung gian mở rơle trung gian điện Sơ đồ nguyên lý bảo vệ cực đại hai pha có đặc tính thời gian phụ thuộc, dòng thao tác xoay chiều thể Hình 1.13 Hình 1.13 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ cực đại hai pha, dịng thao tác xoay Hình 1.14 Đặc điểm làm việc bảo vệ cực đại định hướng mạch vòng chiều 19 Với mạch vòng có nguồn cung cấp từ phía (Hình1.14) thời gian trì bảo vệ cực đại lựa chọn theo nguyên tắc bậc thang ngược chiều Tuy nhiên bảo vệ lắp đặt cạnh góp B C tác động tức thời phụ thuộc vào hướng cơng suất vị trí đặt bảo vệ Ở chế độ làm việc bình thường ngắn mạch ngồi phía sau góp B C, cơng suất vị trí đặt bảo vệ có hướng từ đường dây tới góp, bảo vệ khơng tác động Khi xảy ngắn mạch vùng AB AC bảo vệ công suất định hướng tác động cắt mạch Khi ngắn mạch xuất điểm K1 gần sát A, phần lớn dòng ngắn mạch chạy qua máy cắt có phần dịng nhỏ I"nm khép mạch qua vịng kín nên khơng đủ để bảo vệ tác động Chỉ sau máy cắt tác động, tồn dịng ngắn mạch chạy qua bảo vệ 2, lúc bảo vệ tác động Như bảo vệ tác động sau bảo vệ tác động khơng phụ thuộc vào thời gian trì 1.6 Tóm lược tính tốn ngắn mạch Trong hầu hết tốn bảo vệ rơle có liên quan đến thông số mạng điện chế độ ngắn mạch, trước tiếp xúc với tốn khái qt lại số nét tính tốn ngắn mạch hệ thống điện Bảng 1.4 Công thức xác định điện trở, điện kháng phần tử hệ thống điện TT Các phần tử Hệ thống Máy phát X = X U S Máy biến áp = Z = X = X = ℎ = x ′′ R Hệ đơn vị tương đối Hệ đơn vị có tên, ℎ U S X S S ∗ ℎ ∗ = x ′′ ΔP U S U % U 100 S Z = ∗ −R 20 R Z X ∗ ∗ ∗ = = = = ℎ S S ΔP S S U S 100 S Z ∗ −R ∗ R =r l U U R ∗ =r l S U X U =x l U x ∗ =x l S U Đường dây Kháng điện Phụ tải X =x X U √3 I = x ,, U S X ∗ X =x ∗ I √3 I = x ,, S S Trong đó: SN.ht - cơng suất ngắn mạch hệ thống (nếu khơng biết trước SN.ht coi SN.ht= Scắt máy cắt tổng mạng điện cần tính tốn ngắn mạch), MVA; Scb - cơng suất tuỳ chọn cho phép tính chọn đơn giản nhất, MVA; Ucb - điện áp bản, thường chọn cấp điện áp nơi xảy ngắn mạch, kV; Icb - dòng điện bản, kA; Udm - điện áp định mức đường dây, kV; Sdm.mp - công suất định mức máy phát, MVA; Sdm.BA - công suất định mức máy biến áp, MVA; Udm.BA - điện áp định mức máy biến áp, kV; x "d - điện kháng siêu độ dọc trục máy phát; Un% - điện áp ngắn mạch phần trăm máy biến áp, %; PN - tổn hao công suất ngắn mạch máy biến áp, MW; xdk - điện kháng tương đối cuộn kháng điện; r0, x0 - suất điện trở suất điện kháng đường dây, /km; l - chiều dài đường dây, km; Udmkd, Idmkd - điện áp dòng điện định mức kháng điện, kV kA; Đối với máy biến áp cuộn dây điện áp ngắn mạch cuộn cao áp UnC, trung áp UnT hạ áp UnH xác định theo điện áp ngắn mạch cuộn dây sau: UnC%= 0,5.(UnCH%+UnCT%- UnTH%) 21 (1.7) ... máy cắt MCb 16 R? ?le cos cos 17 R? ?le điện áp 18 R? ?le lệch pha 19 R? ?le tần số F 20 R? ?le khoá K 21 R? ?le bảo vệ so lệch U1< I> U> SL I 22 R? ?le cắt RC 1. 2 Các phép Logic dùng bảo vệ R? ?le Với việc... hiệu R? ?le thời gian t R? ?le khoá liên động kiểm tra KT R? ?le tổng trở Z< R? ?le điện áp cực tiểu U< R? ?le tín hiệu Th R? ?le thiếu dòng điện I< R? ?le dòng điện thứ tự nghịch I2 R? ?le thiếu áp thứ tự thuận... điện lại 1. 1.4 Một số ký hiệu thường dùng sơ đồ bảo vệ r? ?le Bảng 1. 2 Ký hiệu số loại r? ?le thông dụng STT Tên r? ?le Ký hiệu VN R? ?le dòng RI I PT R? ?le điện áp RU U PH R? ?le tổng trở RZ Z PC R? ?le trung