Khi chạm đất: Khi chạm đất 2 pha tại 2 điểm trong các mạng điện hở có dòng chạm đất bé, ví dụ điểm chạm đất thứ nhất NB trên pha B và điểm chạm đất thứ hai NC trên pha C hình 1.5, nếu bả
715/QĐ-CĐCĐ 20/08/2020 15:18:55 i LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Bảo vệ rơ le biên soạn dựa sở mục tiêu đào tạo kế hoạch giảng dạy qui định Trường Cao đẳng cộng đồng Kon Tum, dùng để đào tạo cho hệ sơ cấp Để sau trường dễ dàng thích ứng với thực tế sản xuất Nhằm mục đích thống nhất, thuận tiện cho việc giảng dạy Giáo viên việc theo dõi giảng học sinh nghề Vận hành điện nhà máy thủy điện Chúng tơi biên soạn giáo trình Bảo vệ rơ le Giáo trình Bảo vệ rơ le gồm chương trình đào tạo theo lơgíc kiến thức kỹ từ bản, đơn giản, đến phức tạp, tổng hợp gần sát với thực tế Mặc dù cố gắng song giáo trình Bảo vệ rơ le khơng thể tránh khỏi thiếu sót ngồi ý muốn, chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp chân tình Thầy Cơ để giáo trình hồn thiện Kon Tum, ngày tháng… năm 2020 Biên soạn Trần Quốc Bang ii MỤC LỤC BÀI 1: KHÁI NIỆM VỀ BẢO VỆ RƠLE 1 KHÁI NIỆM CHUNG: .2 SƠ ĐỒ NỐI CÁC MÁY BIẾN DÒNG VÀ RƠLE: CÁC PHẦN TỬ CHÍNH CỦA BẢO VỆ: Câu hỏi tập BÀI 2: BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN CỰC ĐẠI NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG: BẢO VỆ DỊNG CỰC ĐẠI LÀM VIỆC CĨ THỜI GIAN: ĐÁNH GIÁ BẢO VỆ DỊNG CỰC ĐẠI LÀM VIỆC CĨ THỜI GIAN: 14 BẢO VỆ DÒNG CẮT NHANH: 15 BẢO VỆ DỊNG CĨ ĐẶC TÍNH THỜI GIAN NHIỀU CẤP: 18 BẢO VỆ DỊNG CĨ KIỂM TRA ÁP: 21 Câu hỏi tập 21 BÀI 3: BẢO VỆ DỊNG CĨ HƯỚNG 22 NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG: 22 SƠ ĐỒ BV DỊNG CĨ HƯỚNG: 22 THỜI GIAN LÀM VIỆC: 24 HIỆN TƯỢNG KHỞI ĐỘNG KHÔNG ĐỒNG THỜI: 24 DÒNG KHỞI ĐỘNG CỦA BẢO VỆ: 25 CHỖ CẦN ĐẶT BẢO VỆ CĨ BỘ PHẬN ĐỊNH HƯỚNG CƠNG SUẤT: 26 ĐỘ NHẠY CỦA BẢO VỆ : 27 BẢO VỆ DỊNG CẮT NHANH CĨ HƯỚNG: 27 ĐÁNH GIÁ VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG CỦA BẢO VỆ DÒNG CÓ HƯỚNG: 28 Câu hỏi tập 30 BÀI 4: BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT 31 BẢO VỆ DỊNG THỨ TỰ KHƠNG TRONG MẠNG CĨ DỊNG CHẠM ĐẤT LỚN: 31 BẢO VỆ DỊNG THỨ TỰ KHƠNG TRONG MẠNG CĨ DỊNG CHẠM ĐẤT BÉ: 33 Câu hỏi tập 35 BÀI 5: BẢO VỆ DÒNG SO LỆCH 36 NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC: 36 DỊNG KHƠNG CÂN BẰNG: 37 DÒNG KHỞI ĐỘNG VÀ ĐỘ NHẠY: 37 CÁC BIỆN PHÁP NÂNG CAO ĐỘ NHẠY: 38 BẢO VỆ SO LỆCH DÙNG ROWLE NỐI QUA BIG: 39 BẢO VỆ DÙNG RƠLE SO LỆCH CÓ HÃM: 40 ĐÁNH GIÁ BẢO VỆ SO LỆCH DỌC: 41 BẢO VỆ SO LỆCH NGANG CÓ HƯỚNG: 42 Câu hỏi tập 44 BÀI 6: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH 45 NGUYÊN TẮC TÁC ĐỘNG: 45 ĐẶC TÍNH THỜI GIAN: 46 SƠ ĐỒ BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH: 48 TỔNG TRỞ TRÊN CÁC CỰC CỦA BỘ PHẬN KHOẢNG CÁCH: 49 SƠ ĐỒ NỐI RƠLE TỔNG TRỞ VÀO ÁP DÂY VÀ HIỆU DÒNG PHA : 50 SƠ ĐỒ NỐI RƠLE TỔNG TRỞ VÀO ÁP PHA VÀ DỊNG PHA CĨ BÙ THÀNH PHẦN THỨ TỰ KHƠNG - SƠ ĐỒ BÙ DỊNG : 51 SƠ ĐỒ SỬ DỤNG MỘT RƠLE TỔNG TRỞ CÓ CHUYỂN MẠCH Ở MẠCH ĐIỆN ÁP ĐỂ TÁC ĐỘNG KHI NGẮN MẠCH NHIỀU PHA : 53 ĐÁNH GIÁ VÀ LÃNH VỰC ỨNG DỤNG CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH : 54 iii Câu hỏi tập 54 CHƯƠNG TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Bảo vệ rơ le Mã số mô đun: MĐ 02 Thời gian thực mô đun: 75 giờ; (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành: 60 giờ); Kiểm tra: I Vị trí, tính chất mơ đun: - Vị trí: Bảo vệ rơle mơđun dùng để đào tạo cho nghề vận hành điện nhà máy thủy điện - Tính chất: Bảo vệ rơle môđun cung cấp cho học sinh kiến thức loại bảo vệ nhà máy thủy điện II Mục tiêu mô đun: - Kiến thức: + Trình bày phần tử sơ đồ bảo vệ nhà máy thủy điện + Trình bày kiến thức loại bảo vệ nhà máy thủy điện + Trình bày nguyên lý làm việc sơ đồ bảo vệ bảo vệ đường dây tải điện, bảo vệ máy phát điện đồng bộ, bảo vệ máy biến áp, bảo vệ máy phát điện-Máy biến áp, bảo vệ hệ thống góp bảo vệ dự phòng máy cắt hỏng, bảo vệ động - Kỹ năng: + Phát hư hỏng thường gặp chế độ làm việc khơng bình thường thiết bị bảo vệ hệ thống điện bảo vệ nhà máy thủy điện, đưa biện pháp xử lý cố + Nắm vững nguyên lý hoạt động loại sơ đồ bảo vệ, cách vận hành sửa chữa loại bảo vệ nhà máy thủy điện - Năng lực tự chịu trách nhiệm: + Rèn luyện cho học viên tác phong công nghiệp, có tính tự giác, cẩn thận, tự tin linh hoạt, thao tác làm việc khoa học xác + Thực độc lập việc vận hành bảo dưỡng, sửa chữa quy trình, cẩn thận xác BÀI 1: KHÁI NIỆM VỀ BẢO VỆ RƠLE KHÁI NIỆM CHUNG: 1.1 Nhiệm vụ bảo vệ rơle: Khi thiết kế vận hành hệ thống điện cần phải kể đến khả phát sinh hư hỏng tình trạng làm việc khơng bình thường hệ thống điện Ngắn mạch loại cố nguy hiểm hay xảy Hậu là: a) Sụt áp phần lớn hệ thống điện b) Phá hủy phần tử bị cố hồ quang điện c) Phá hủy phần tử có dịng ngắn mạch chạy qua tác động nhiệt d) Phá hủy ổn định hệ thống điện Ngoài ra, tải tình trạng làm việc khơng bình thường Dịng điện làm tăng nhiệt độ phần dẫn điện giới hạn cho phép làm cách điện chúng bị già cỗi bị phá hủy Để ngăn chặn cố cần phải cắt nhanh phần tử bị hư hỏng khỏi mạng điện, để loại trừ tình trạng làm việc khơng bình thường có khả gây nguy hiểm cho thiết bị hộ dùng điện Để đảm bảo làm việc liên tục phần không hư hỏng hệ thống điện cần có thiết bị ghi nhận phát sinh hư hỏng với thời gian bé nhất, phát phần tử bị hư hỏng cắt phần tử bị hư hỏng khỏi hệ thống điện Thiết bị thực nhờ khí cụ tự động có tên gọi rơle Thiết bị bảo vệ thực nhờ rơle gọi thiết bị bảo vệ rơle (BVRL) Như nhiệm vụ thiết bị BVRL tự động cắt phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện Ngồi thiết bị BVRL cịn ghi nhận phát tình trạng làm việc khơng bình thường phần tử hệ thống điện, tùy mức độ mà BVRL tác động báo tín hiệu cắt máy cắt Những thiết bị BVRL phản ứng với tình trạng làm việc khơng bình thường thường thực tác động sau thời gian trì định (khơng cần phải có tính tác động nhanh thiết bị BVRL chống hư hỏng) 1.2 Yêu cầu mạch bảo vệ: 1.2.1 Tính chọn lọc: - Chỉ cắt phần tử bị hư hỏng khỏi hệ thống điện (gọi chọn lọc tuyệt đối) - Có nhiệm vụ dự trữ máy cắt BVRL vùng lân cận bị cố (gọi chọn lọc tương đối) VD: Hình vẽ 1.1 Hình 1.1 : Cắt chọn lọc mạng có nguồn cung cấp - Khi ngắn mạch N3 có máy cắt cắt, cịn máy cắt khác làm việc bình thường Nếu máy cắt cắt theo BVRL làm việc không chọn lọc - Trong trường hợp máy cắt bị hỏng không cắt máy cắt phải cắt thay Yêu cầu tác động chọn lọc không loại trừ khả bảo vệ tác động bảo vệ dự trữ trường hợp hỏng hóc bảo vệ máy cắt phần tử lân cận Cần phân biệt khái niệm chọn lọc: - Chọn lọc tương đối: theo nguyên tắc tác động mình, bảo vệ làm việc bảo vệ dự trữ ngắn mạch phần tử lân cận - Chọn lọc tuyệt đối: bảo vệ làm việc trường hợp ngắn mạch phần tử bảo vệ 1.2.2 Tác động nhanh: Càng cắt nhanh phần tử bị ngắn mạch hạn chế mức độ phá hoại phần tử đó, giảm thời gian sụt thấp điện áp hộ tiêu thụ có khả giữ ổn định hệ thống điện Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tác động thiết bị bảo vệ rơ le Tuy nhiên số trường hợp để thực yêu cầu tác động nhanh khơng thể thỏa mãn u cầu chọn lọc Hai yêu cầu mâu thuẫn nhau, tùy điều kiện cụ thể cần xem xét kỹ yêu cầu 1.2.3 Độ nhạy: Bảo vệ rơle cần phải đủ độ nhạy hư hỏng tình trạng làm việc khơng bình thường xuất phần tử bảo vệ hệ thống điện Thường độ nhạy đặc trưng hệ số nhạy Kn Đối với bảo vệ làm việc theo đại lượng tăng ngắn mạch (ví dụ, theo dòng), hệ số độ nhạy xác định tỷ số đại lượng tác động tối thiểu (tức dòng ngắn mạch bé nhất) ngắn mạch trực tiếp cuối vùng bảo vệ đại lượng đặt (tức dòng khởi động) đại lượng tác động tối thiểu Kn = đại lượng đặt Thường yêu cầu Kn = 1,5 ÷ 1.2.4 Tính bảo đảm: Bảo vệ phải luôn sẵn sàng khởi động tác động cách chắn tất trường hợp ngắn mạch vùng bảo vệ tình trạng làm việc khơng bình thường định trước Mặc khác bảo vệ không tác động ngắn mạch ngồi Nếu bảo vệ có nhiệm vụ dự trữ cho bảo vệ sau ngắn mạch vùng dự trữ bảo vệ phải khởi động không tác động bảo vệ đặt gần chỗ ngắn mạch chưa tác động Để tăng tính đảm bảo bảo vệ cần: - Dùng rơle chất lượng cao - Chọn sơ đồ bảo vệ đơn giản (số lượng rơle, tiếp điểm ít) - Các phận phụ (cực nối, dây dẫn) dùng sơ đồ phải chắn, đảm bảo - Thường xuyên kiểm tra sơ đồ bảo vệ SƠ ĐỒ NỐI CÁC MÁY BIẾN DÒNG VÀ RƠLE: 2.1 Sơ đồ BI rơle nối theo hình Y hồn tồn: Dịng vào rơle dịng pha (hình 1.2) Trong chế độ làm việc bình thường ngắn mạch pha : dây trung tính (dây trở về) khơng có dịng Nhưng dây trung tính cần thiết để đảm bảo làm việc đắn sơ đồ ngắn mạch chạm đất Sơ đồ làm việc tất dạng ngắn mạch Tuy nhiên để chống ngắn mạch pha N(1) thường dùng sơ đồ hoàn hảo có lọc dịng thứ tự khơng LI0 2.2 Sơ đồ BI rơle nối theo hình khuyết: Dịng vào rơle dịng pha Dòng dây trở bằng: (Khi khơng có I0) Dây trở (hình 1.3) cần thiết tình trạng làm việc bình thường 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 Hình 1.2 : Sơ đồ hồn tồn Hinh 1.3 : Sơ đồ khuyết 2.3 Sơ đồ rơle nối vào hiệu dòng pha (số8): Hình 1.4 : Sơ đồ số Dòng vào rơle hiệu dịng pha (hình 1.4) : tình trạng đối xứng thì: Giống sơ đồ khuyết, sơ đồ số không làm việc ngắn mạch pha N(1) vào pha không đặt máy biến dịng Tất sơ đồ nói phản ứng với N(3) ngắn mạch pha (AB, BC, CA) Vì để so sánh tương đối chúng người ta 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 2.4 Khả làm việc sơ đồ : 2.4.1 Khi chạm đất: Khi chạm đất pha điểm mạng điện hở có dịng chạm đất bé, ví dụ điểm chạm đất thứ NB pha B điểm chạm đất thứ hai NC pha C (hình 1.5), bảo vệ đường dây nối theo sơ đồ hồn tồn có thời gian làm việc chúng tác động, đường dây bị cắt Nếu bảo vệ nối theo sơ đồ Y khuyết hay số (BI đặt pha A & C) có đường dây bị cắt Để bảo vệ tác động cách hợp lí, BI phải đặt pha tên (ví dụ A, C) Khi xuất hư hỏng hai đoạn kề đường dây hình tia (hình 1.6), bảo vệ nối Y hồn tồn đoạn xa nguồn bị cắt có thời gian bé Nếu nối Y khuyết hay số đoạn gần nguồn bị cắt , điều khơng hợp lí Hình 1.5 : Chạm đất kép Hình 1.6 : Chạm đất kép hai đường dây khác đoạn nối tiếp đường dây 2.4.2 Khi ngắn mạch hai pha sau máy biến áp nối Y/∆ ∆/Y ngắn mạch pha sau máy biến áp nối Y/Y0 : Khi ngắn mạch pha sau máy biến áp nối Y/∆-11, phân bố dòng hư hỏng pha hình 1.7 (giả thiết máy biến áp có tỷ số biến đổi nB = 1) Dòng pha (pha B, ngắn mạch pha pha A,B) dòng hai pha (A C) trùng pha Đối với máy biến áp nối ∆/Y, phân bố dòng pha tương tự Phân tích làm việc bảo vệ trường hợp hư hỏng nói ta thấy: Bảo vệ nối theo sơ đồ hoàn tồn ln ln làm việc có dịng ngắn mạch lớn qua rơle bảo vệ Bảo vệ nối theo sơ đồ hình khuyết với BI đặt pha có dịng có độ nhạy giảm lần so với sơ đồ hoàn toàn Bảo vệ dùng rơle nối vào hiệu dòng pha trường hợp khơng làm việc, dịng IR = Ia – Ic = Tất nhiên điều xảy trường hợp N(2) có sau máy biến áp xét Khi ngắn mạch pha sau máy biến áp nối Y/Y0 ta có quan hệ tương tự Hình 1.7: Ngắn mạch pha sau máy biến áp có tổ nối dây Y/∆-11 CÁC PHẦN TỬ CHÍNH CỦA BẢO VỆ: Trường hợp chung thiết bị bảo vệ rơle bao gồm phần tử sau : cấu phần logic Các cấu kiểm tra tình trạng làm việc đối tượng bảo vệ, thường phản ứng với đại lượng điện Chúng thường khởi động khơng chậm trễ tình trạng làm việc bị phá hủy Như cấu hai trạng thái: khởi động không khởi động Hai trạng thái cấu tương ứng với trị số định xung tác động lên phần logic bảo vệ Khi bảo vệ làm việc phần logic nhận xung từ cấu chính, tác động theo tổ hợp thứ tự xung Kết tác động làm cho bảo vệ khởi động kèm theo việc phát xung cắt máy cắt báo tín hiệu hoăc làm cho bảo vệ khơng khởi động Câu hỏi tập Trình bày yêu cầu mạch bảo vệ Trình bày dạng sơ đồ nối máy biến dòng rơle