RƠ LE bảo vệ hệ THỐNG điện

RƠLE BẢO VỆ HTĐ: TÀI LIỆU CƠ BẢN VỀ RƠLE BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN Công dụng u cầu rơle: a- Cơng dụng: Trong q trình vận hành hệ thống điện xuất tình trạng cố chế độ làm việc bất thường phần tử Các cố thường kèm theo tượng dòng điện tăng cao điện áp giảm thấp Các thiết bị có dịng điện tăng cao chạy qua bị đốt nóng mức cho phép bị hỏng Khi điện áp giảm thấp, hộ tiêu thụ khơng thể làm việc bình thường tính ổn định máy phát làm việc song song toàn hệ thống bị giảm Các chế độ làm việc khơng bình thường làm cho điện áp, dòng điện tần số lệch khỏi giới hạn cho phép Nếu để kéo dài tình trạng này, xuất cố Muốn trì hoạt động bình thường hệ thống hộ tiêu thụ xuất cố, cần phát nhanh tốt chỗ cố cách ly khỏi phần tử bị hư hỏng, nhờ phần lại trì hoạt động bình thường, đồng thời giảm mức độ hư hại phần tử bị cố Chỉ có thiết bị tự động bảo vệ thực tốt yêu cầu trên, thiết bị gọi bảo vệ rơle Bảo vệ rơle theo dõi liên tục tình trạng chế độ làm việc tất phần tử hệ thống điện Khi xuất cố, bảo vệ rơle phát cắt phần tử hư hỏng nhờ máy cắt điện Khi xuất chế độ làm việc khơng bình thường, bảo vệ rơle phát tín hiệu tùy thuộc u cầu, tác động khơi phục chế độ làm việc bình thường báo tín hiệu cho nhân viên trực b - Các yêu cầu bảo vệ rơle: * Tính chọn lọc: Tính chọn lọc khả phân biệt phần tử hư hỏng bảo vệ cắt phần tử Ví dụ sơ đồ bảo vệ hình 1, ngắn mạch điểm N1, máy cắt MC3 máy cắt gần chỗ cố phải cắt Nhờ phụ tải khác cung cấp điện Khi ngắn mạch điểm N2, đường dây cố A2B2 cắt nhờ máy cắt MC1 MC2, cịn đường dây A1-B1 làm việc, toàn hộ tiêu thụ cung cấp điện Tính chọn lọc yêu cầu bảo vệ rơle để đảm bảo cung cấp điện an toàn liên tục Nếu bảo vệ tác động khơng chọn lọc, cố lan rộng * Tác động nhanh: Bảo vệ phải tác động nhanh để kịp thời cô lập phần tử hư hỏng thuộc phạm vi bảo vệ nhằm: + Đảm bảo tính ổn định hệ thống + Giảm ảnh hưởng điện áp thấp (khi ngắn mạch) lên phụ tải + Giảm tác hại dòng điện ngắn mạch thiết bị Bảo vệ tác động nhanh phải có thời gian tác động nhỏ 0,1 giây * Độ nhạy: Bảo vệ cần tác động không với trường hợp ngắn mạch trực tiếp mà ngắn mạch qua điện trở trung gian Ngoài bảo vệ phải tác động ngắn mạch xảy lúc hệ thống làm việc chế độ cực tiểu, tức số nguồn cắt nên dòng ngắn mạch có giá trị nhỏ Độ nhạy đánh giá hệ số nhạy: INmin : dòng điện ngắn mạch nhỏ Ikđ: giá trị dòng điện nhỏ mà bảo vệ tác động Đối với bảo vệ tác động theo giá trị cực tiểu (ví dụ bảo vệ thiếu điện áp), hệ số nhạy xác định ngược lại: trị số khởi động chia cho trị số cực tiểu * Độ tin cậy: Bảo vệ phải tác động chắn xảy cố vùng giao không tác động sai trường hợp mà khơng có nhiệm vụ tác động Một bảo vệ không tác động tác động sai dẫn đến hậu số lớn phụ tải bị điện cố lan rộíng hệ thống Các danh rơle sử dụng - 21: rơle khoảng cách - 25: rơle đồng - 26: rơle nhiệt độ - 27: rơle thiếu áp - 32: rơle công suất ngược - 33: rơle mức dầu - 50, 51: rơle q dịng tức thì, định - 55: rơle hệ số công suất - 59: rơle áp - 62: rơle thời gian - 63: rơle áp suất - 64: rơle chạm đất - 67: rơle q dịng có hướng - 79: rơle tự đóng lại - 81: rơle tần số - 85: rơle so lệch cao tần - 86: rơle khóa - 87L: rơle so lệch dọc - 96: rơle Tùy theo phạm vi, mức độ đối tượng bảo vệ, danh rơle có phần mở rộng Sau số danh rơle có phần mở rộng thơng dụng: - 26W: rơle nhiệt độ cuộn dây máy biến áp; 26O: rơle nhiệt độ dầu - 51P, 51S rơle dòng điện phía sơ cấp, thứ cấp máy biến áp - 50REF: rơle q dịng tức chống chạm đất thiết bị (thường dùng cho máy biến áp) - 67N: rơle q dịng chạm đất có hướng - 87T: rơle so lệch dọc điện bảo vệ máy biến áp, 87B: rơle so lệch dọc bảo vệ - 96-1: rơle cấp dùng báo tín hiệu; 96-2: rơle cấp tác động cắt máy cắt Thế bảo vệ chính, bảo vệ dự phịng ? Bảo vệ trang thiết bị bảo vệ thực tác động nhanh có cố xảy phạm vị giới hạn trang thiết bị bảo vệ Bảo vệ dự phòng trang thiết bị bảo vệ thay cho bảo vệ trường hợp bảo vệ khơng tác động tình trạng sửa chữa nhỏ Bảo vệ dự phòng cần phải tác động với thời gian lớn thời gian tác động bảo vệ chính, nhằm bảo vệ loại phần tử bị cố khỏi hệ thống trước tiên (khi bảo vệ tác động đúng) Bảo vệ dự phịng đảm bảo theo cách sau: - Bảo vệ phần tử bên cạnh (trường hợp mang tên bảo vệ dự phòng xa) - Bảo vệ phụ đặt phần tử (trường hợp mang tên bảo vệ dự phòng chỗ) - Một rơle phụ đưa vào sơ đồ bảo vệ cho phần tử bên cạnh, rơle điều khiển mở máy cắt quan tâm Có số trường hợp bảo vệ khơng đảm bảo tồn chiều dài mạch cần bảo vệ mà có số đoạn gọi vùng chết bảo vệ Nếu xuất cố vùng chết này, bảo vệ khơng tác động Để bảo vệ vùng này, thường phải đặt bảo vệ dự phòng Liệt kê rơle bảo vệ máy biến áp ? a- Các rơle tác động theo dòng điện: - Rơle bảo vệ dòng điện phía sơ cấp: 50/51P pha, chạm đất - Rơle bảo vệ q dịng điện phía thứ cấp: 50/51S pha, chạm đất - Rơle bảo vệ so lệch dọc dòng điện: 87T - Rơle bảo vệ dòng điện dây trung tính: 50/51G - Rơle bảo vệ chạm đất cuộn dây: 50REF b- Các rơle không tác động theo dòng điện: - Rơle hơi: 96-1, 96-2 - Rơle nhiệt độ dầu: 26O - Rơle nhiệt độ cuộn dây: 26W - Rơle mức dầu thân máy: 33 - Rơle áp suất thân máy, đổi nấc tải: 63 Liệt kê rơle bảo vệ ? - Rơle so lệch dọc dòng điện: 87B - Rơle thiếu áp: 27 - Rơle áp: 59 - Rơle chống chạm đất: 64 Liệt kê rơle bảo vệ đường dây ? - Rơle q dịng tức thì, định thì: 50/51L pha, chạm đất - Rơle so lệch pha cao tần: 85 - Rơle q dịng có hướng (pha, chạm đất): 67, 67N - Rơle khoảng cách: 21, 44 Cấu tạo rơle ? Rơle áp dụng cho máy biến áp có cơng suất trung bình lớn với kiểu máy có thùng giãn nở dầu Rơle lắp đoạn ống liên thông dầu từ thùng máy biến áp đến thùng giãn nở dầu máy theo chiều định đầu mũi tên rơle phải phía thùng giãn nở (cùng với chiều dòng chảy dầu từ thùng qua rơle đến thùng giãn nở dầu có cố máy biến áp) Đọan ống liên thơng dầu có độ nâng cao phía thùng giãn nở với góc nghiêng (so với mặt phẳng ngang) khoảng 1Ơ 100 Đoạn ống liên thơng khơng có góc, phần cong ống có bán kính lớn tốt Rơle hai phao có cấu tạo gồm : - Một phao (phao 1) có hình cầu rỗng, nhẹ tự nâng hạ theo mức dầu, phao có chứa tiếp điểm thủy ngân nối hộp nối dây mặt rơle Khi cố nhẹ tải, sinh tập trung phía trên, đẩy phao vị trí nằm ngang làm đóng tiếp điểm thủy ngân Tiếp điểm nối vào mạch điện báo hiệu cố máy biến áp (96-1) - Một phao (phao 2) có cấu tạo tượng tự phao liên kết với cánh chặn Cánh chặn kim loại mỏng treo vị trí phía lỗ mặt bích rơle phía nối vào thùng máy biến áp Do treo để bề mặt kim loại thẳng góc với hướng dịng chảy dầu nên cánh chặn tác động theo lưu lượng dịng chảy dầu Cánh chặn điều chỉnh theo ba trị số lưu lượng dầu 65, 100 150 cm/giây (rơle thường nhà chế tạo đặt sẵn trị số 100cm/giây) Khi máy biến áp vận hành bình thường, dầu chuyển động giãn nở theo nhiệt độ không đủ để tác động cánh chặn Khi có cố bên máy biến áp, luồng dầu sinh mạnh từ thùng qua rơle đến thùng giãn nở Lưu lượng dầu lớn trị số điều chỉnh sẵn đẩy cho cánh chặn quay, làm cho phao chìm xuống, đóng tiếp điểm thủy ngân, cắt máy cắt (96-2) Dựa vào thành phần khối lượng sinh người ta xác định tính chất mức độ cố Do rơle cịn có thêm van để lấy hỗn hợp khí sinh nhằm phục vụ cho việc phân tích cố Cấu tạo rơle nhiệt độ máy biến áp ? a- Rơle nhiệt độ dầu : (hình 4) Rơle nhiệt độ dầu gồm tiếp điểm thường đóng, thường mở lắp bên nhiệt kế có kim thị nhiệt độ Nhiệt kế gồm có cấu thị quay để ghi số đo, phận cảm biến nhiệt, ống mao dẫn nối phận cảm ứng nhiệt với cấu thị Bên ống mao dẫn chất lỏng (dung dịch hữu cơ) nén lại Sự co giãn chất lỏng (trong ống mao dẫn) thay đổi theo nhiệt độ mà phận cảm biến nhiệt nhận được, tác động cấu thị tiếp điểm Các tiếp điểm đổi trạng thái "mở" thành "đóng", "đóng" thành "mở" nhiệt độ cao trị số đặt trước Bộ phận cảm biến nhiệt lắp lỗ trụ bọc kín, phía nắp máy biến áp, bao quanh lỗ trụ dầu, để đo nhiệt độ lớp dầu máy biến áp Thường dùng nhiệt kế có (hoặc 4) vít điều chỉnh nhiệt độ để đặt sẵn (hoặc 4) trị số tác động cho (hoặc 4) tiếp điểm riêng rẽ lắp nhiệt kế Khi nhiệt độ cao trị số đặt cấp 1, rơle đóng tiếp điểm cấp để báo hiệu cố "Nhiệt độ dầu cao" máy biến áp Khi nhiệt độ tiếp tục cao trị số đặt cấp 2, rơle đóng thêm tiếp điểm cấp để tự động cắt máy cắt, cắt điện máy biến áp, đồng thời có mạch điện báo hiệu cố "cắt nhiệt độ dầu cao" b-Rơle nhiệt độ cuộn dây: (hình 5) Rơle nhiệt độ cuộn dây gồm bốn tiếp điểm (mỗi có tiếp điểm thường mở, tiếp điểm đóng với cực chung) lắp bên nhiệt kế có kim thị Nhiệt kế gồm có: có cấu thị quay để ghi số đo, phận cảm biến nhiệt, ống mao dẫn nối phận cảm biến nhiệt với cấu thị Bên ống mao dẫn chất lỏng nén lại Sự co giãn chất lỏng ống mao dẫn thay đổi theo nhiệt độ mà cảm biến nhận được, tác động cấu thị bốn tiếp điểm Tác động lên cấu thị tiếp điểm, có điện trở nung Cuộn dây thứ cấp máy biến dòng điện đặt chân sứ máy biến áp nối với điện trở nung Nối song song với điện trở nung biến trở để hiệu chỉnh Tác dụng điện trở nung (tùy theo dòng điện qua cuộn dây máy biến áp) tác dụng cảm biến nhiệt lên cấu đo tiếp điểm tương ứng với nhiệt độ điểm nóng: nhiệt độ cuộn dây Có vít điều chỉnh nhiệt độ để đặt trị số tác động cho bốn tiếp điểm Tùy theo thiết kế, tiếp điểm rơle nhiệt độ nối vào mạch: báo hiệu cố "nhiệt độ cuộn dây cao", mạch tự động mở máy cắt để cô lập máy biến áp, mạch tự động khởi động ngừng quạt làm mát máy biến áp Cấu tạo rơle mức dầu máy biến áp? Rơle mức dầu gồm hai tiếp điểm lắp bên thiết bị thị mức dầu Máy biến áp có dổi nấc điện áp có tải thùng giãn nở dầu chia làm hai ngăn Ngăn tích chiếm phần lớn thùng giãn nở, nối ống liên dầu thơng qua rơle đến thùng máy biến áp (để tích giãn nở dầu cho máy biến áp) Ngăn tích chiếm phần nhỏ nhiều thùng giãn nở, nối ống liên dầu đến thùng chứa đổi nấc có tải Thùng máy biến áp thùng đổi nấc thiết kế riêng rẽ, khơng có liên thơng dầu với Vì vậy, có hai thiết bị thị mức dầu lắp hai đầu thùng giãn nở để đo mức dầu hai ngăn: thiết bị thị mức dầu máy biến áp thiết bị thị mức dầu đội nấc có tải Cấu tạo thiết bị thị mức dầu gồm hai phần : phận điều khiển thị Bộ phận điều khiển có phao (3), quay (8), trục quay (9), có lắp nam châm vĩnh cưủ (4) Bộ phận điều khiển lắp vỏ máy (đầu thùng giãn nở) có vịng đệm Bộ phận thị gồm kim (6) lắp trục mang nam châm vĩnh cửu (5) Bộ phận thị làm nhôm để tránh bị ảnh hưởng từ trường nam châm chống ảnh hưởng nước Khi mức dầu nâng hạ phao (3) nâng hạ theo Chuyển động nâng hạ phao chuyển thành chuyển động quay trục (9) nhờ quay (8) Khi quay, từ trường nam châm (4) điều khiển cho nam châm (5) quay cho hai cực khác tên (N S) hai nam châm đối diện (hai cực tên có lực đẩy, hai cực tên có lực hút nhau) Do kim thị quay theo nam châm (5), ghi mức dầu mặt thị Bộ phận thị tác động đóng mở tiếp điểm rơle mức dầu để đưa tín hiệu vào mạch báo động mạch cắt tùy theo thiết kế 10 Nguyên lý làm việc rơle dòng tức (Bảo vệ q dịng cắt nhanh - ngưỡng cao)? Rơle q dịng tức rơle tác động dòng điện qua rơle vượt trị số định trước tác động cắt máy cắt lập tức, thời gian trì hỗn Về ngun lý rơle q dịng tức gồm phần tĩnh cuộn dây có lõi sắt, phần động sắt non có mang tiếp điểm động Khi dòng điện qua cuộn dây đủ lớn, sắt non bị hút vào lõi sắt phần tĩnh kéo theo tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh Để điều chỉnh dòng điện tác động theo ý muốn, thông thường phần động gắn với lị xo với kết cấu điều chỉnh nhằm thay đổi lực tác động lên phần động, có nghĩa thay đổi dịng điện tác động rơle Một số trường hợp, để thay đổi dòng điện tác động phạm vị rộng, người ta thường chế tạo cuộn dây phần tĩnh có nhiều đoạn với nhiều đầu dây để chọn tầm đặt thích hợp 11 Ngun tắc chỉnh định rơle q dịng tức ? Chỉnh định rơle dòng tức thời đặt trị số dòng điện khởi động rơle Để đảm bảo tính chọn lọc, tránh tác động sai ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ, dịng điện khởi động chọn theo quy tắc sau: Ikđ = Kat INmax Trong đó: INmax: dịng điện ngắn mạch cực đại cuối vùng bảo vệ Kat = 1,2 - 1,3 : hệ số an tồn tính đến sai số tính tốn dịng ngắn mạch sai số rơle Ikđ : dòng điện khởi động rơle Vùng tác động xác định công thức: XCN% = Trong đó: XCN - Vùng tác động bảo vệ, tính phần trăm toàn đường dây bảo vệ (%) Xl : trở kháng đường dây bảo vệ (%) XH : trở kháng hệ thống (%) Ikđ : dòng khởi động bảo vệ (%) 12 Nguyên lý làm việc rơle dòng định (bảo vệ dịng điện cực đại)? Rơle q dịng định rơle tác động dịng điện qua rơle vượt trị số định trước không tác động cắt máy cắt mà có thời gian trì hỗn Rơle q dịng định có loại bản: 1-Rơle q dịng định với đặc tuyến thời gian độc lập: bao gồm rơle dịng tức rơle thời gian kết hợp lại Khi phần tức tác động đóng tiếp điểm cấp nguồn cho rơle thời gian Sau thời gian định trước, rơle thời gian đóng tiếp điểm tác động cắt máy cắt báo tín hiệu Nếu thời gian trì hỗn mà dịng điện qua phần tử tức giảm thấp (sự cố tự giải trừ), làm cho phần tử không giữ tiếp điểm rơle thời gian bị điện không khép tiếp điểm để cắt máy cắt hay báo cố Thời gian tác động rơle loại khơng phụ thuộc vào trị số dịng điện cố qua rơle 2- Rơle dòng định với đặc tuyến thời gian phụ thuộc: chế tạo theo nguyên tắc cảm ứng Dòng điện cố đưa vào cuộn dây tạo từ thông xuyên qua đĩa nhơm làm xuất dịng điện xốy đĩa làm quay đĩa Đĩa mang tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh, cắt máy cắt Thời gian quay đĩa từ vị trí ban đầu đến đóng tiếp điểm thời gian tác động rơle Để điều chỉnh thời gian này, người ta dùng lò xo xoắn lắp trục đĩa điều chỉnh độ xoắn để có phản lực thích hợp Để điều chỉnh trị số dòng điện tác động, cuộn dây chế tạo gồm nhiều đoạn khác đưa nhiều đầu dây để lựa chọn Loại rơle q dịng định kiểu cảm ứng có ưu điểm thời gian tác động ngắn dòng qua rơle lớn đĩa quay nhanh, loại trừ nhanh cố nặng trì thời gian cần thiết biến động nhỏ 13 Nguyên tắc chỉnh định rơle dịng định ? Chỉnh định rơle q dịng định thời thiết đặt giá trị sau: 1- Dòng điện khởi động rơle Ikđ: xác định từ dòng điện làm việc cực đại, thường dòng phụ tải chế độ cực đại: Ikđ > Ilvmax phải thỏa: Ikđ = Kmm Kat Ksđ Ilvmax / Ktv KBI Trong đó: Ilvmax dịng điện làm việc cực đại Kmm = ÷ hệ số mở máy phù thuộc vào động điện Kat = 1,2 ÷ 1,3 hệ số an tồn kể đến việc tính tốn sai số rơle máy biến dòng Ksđ hệ số sơ đồ, phụ thuộc vào sơ đồ đấu nối rơle Ktv hệ số trở rơle KBI hệ số biến đổi máy biến dòng 2- Thời gian tác động bảo vệ: Để đảm bảo tính chọn lọc, thời gian tác động bảo vệ chọn theo nguyên tắc bậc thang, độ chênh lệch thời gian tác động bảo vệ kề gọi bậc thời gian hay bậc chọn lọc: Dt = t1 - t2 Giá trị bậc thời gian D t chọn cho ngắn mạch thuộc phạm vi bảo vệ sau, bảo vệ trước không kịp tác động khởi động Độ nhạy bảo vệ: Knhậy = INMmin / Ikđ Thông thường độ nhạy phải đạt khoảng 1,2 ÷ 1,5 Trong đó: INMmin dòng điện ngắn mạch bé khu vực cuối lưới bảo vệ 14 Nguyên lý làm việc rơle áp ? Rơle áp rơle tác động điện áp đặt vào rơle thấp giá trị định trước Về nguyên lý, rơle áp cấu tạo gồm cuộn dây có lõi thép tác động lên phần động mang tiếp điểm Khi điện áp cuộn dây đủ lớn, phần động bị hút vào phần tĩnh đóng tiếp điểm Khi điện áp đặt vào cuộn dây hạ thấp mức định trước, cuộn dây không hút tiếp điểm nhả Đây trạng thái tác động rơle Như vậy, khác với loại rơle ngưỡng, trạng thái bình thường rơle áp trạng thái ln có điện áp Trạng thái tác động trạng thái điện áp giảm thấp khơng có điện Thơng thường rơle áp thiết kế với thời gian trì hỗn: Rơle thực tế gồm phần tử áp kết hợp với phần tử tạo thời gian Khi điện áp đặt vào rơle giảm ngưỡng định trước, phần tử áp tác động, cấp nguồn cho phần tử thời gian Sau thời gian đặt trước, tiếp điểm thời gian đóng cắt máy cắt báo tín hiệu Rơle áp thiết kế để làm việc với điện áp xoay chiều chiều 15 Nguyên tắc chỉnh định rơle áp? Chỉnh định rơle áp thiết đặt giá trị điện áp làm việc rơle: Điện áp làm việc rơle điện áp cực tiểu xác định theo công thức sau: Ukđ = Ulvmin / (Ktc Ktv KU) Trong đó: Ulvmin: điện áp làm việc cực tiểu chế độ bình thường Ktc: hệ số tin cậy KU: hệ số máy biến điện áp Ktv: hệ số trở rơle Độ nhậy bảo vệ: Knhậy = Ulv KU / UNMmax Trong đó: UNMmax trị số lớn có điện áp dư vị trí đặt bảo vệ ngắn mạch khu vực cuối bảo vệ 16 Nguyên lý làm việc rơle so lệch dọc dòng điện? Rơle so lệch dọc rơle làm việc dựa so sánh trực tiếp dòng điện nhánh đối tượng Theo định luật Kirchoff, tổng véctơ tất dòng điện vào đối tượng bảo vệ không điều kiện làm việc bình thường Vùng bảo vệ rơle so lệch dọc dòng điện phạm vị giới hạn biến dòng đặt nhánh đối tượng bảo vệ Khi có ngắn mạch vùng bảo vệ, tổng dòng điện qua rơle khác không rơle tác động Khi cố bên ngồi vùng bảo vệ, tổng dịng điện qua rơle không, rơle không tác động Rơle so lệch dọc dòng điện thường dùng để bảo vệ cho thiết bị máy biến áp, máy phát, hệ thống quan trọng Rơle tác động cắt máy cắt có cố ngắn mạch bên vùng bảo vệ Rơle so lệch dọc dòng điện làm việc tức thì, khơng có thời gian trì hỗn 17 Nguyên tắc chỉnh định rơle so lệch dọc dòng điện ? Về nguyên tắc, rơle so lệch dọc dòng điện tác động có dịng điện sai lệch qua rơle IR > Tuy nhiên thực tế khơng đồng biến dịng, sai lệch tỉ số biến dòng, nên làm việc bình thường dịng điện qua rơle có trị số định Dòng điện gọi dòng khơng cân Ikcb Trong trường hợp ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ, tình trạng độ, dịng điện khơng cân Ikcb có giá trị lớn Để tránh bảo vệ tác động sai, dòng điện khởi động bảo vệ phải chọn cho: Ikđ =Kat Ikcbttmax Trong đó: - Ikđ: dịng điện khởi động rơle - Kat >1: hệ số an toàn, nhằm tránh tác động sai sai số rơle mạch - Ikcbttmax: dịng điện khơng cân tính tốn cực đại 18 Ngun lý làm việc rơle so lệch ngang dòng điện ? Rơle so lệch ngang dòng điện rơle tác động dựa so sánh trực tiếp dòng điện chạy nhánh song song Bảo vệ dùng cho đường dây có nhánh vận hành song song máy phát với stator cuộn dây kép Vùng bảo vệ hai nhánh song song đường dây cuộn stator máy phát Vì điện trở hai nhánh giống nên làm việc bình thường ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ, dòng điện hai nhánh nhau: I1=I2 Do đó: IR=0 Rơle khơng tác động Khi có ngắn mạch hai nhánh, dịng điện nhánh khác nhau: I1 # I2 Khi dòng điện qua rơle IR # Rơle tác động cắt máy cắt Rơle so lệch ngang dòng điện làm việc tức thì, khơng có thời gian trì hỗn 19 Nguyên tắc chỉnh định rơle so lệch ngang dòng điện ? Về nguyên tắc, rơle so lệch ngang dòng điện tác động có dịng điện sai lệch qua rơle IR > Tuy nhiên thực tế khơng đồng biến dịng điện trở nhánh khơng hồn tồn nên làm việc bình thường dịng điện qua rơle có giá trị định Dịng điện gọi dịng khơng cân Ikcb Trong trường hợp ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ, tình trạng q độ, dịng điện khơng cân Ikcb có giá trị lớn Để tránh bảo vệ tác động sai, dòng điện khởi động bảo vệ phải chọn cho: Ikđ =Kat Ikcbttmax Trong đó: - Ikđ: dòng điện khởi động rơle - Kat >1: hệ số an toàn, nhằm tránh tác động sai sai số rơle mạch - Ikcbttmax: dòng điện khơng cân tính tốn cực đại 20 Ngun lý làm việc rơle tổng trở ? Rơle tổng trở rơle tác động theo tổng trở đoạn đường dây từ điểm ngắn mạch đến chỗ đặt rơle (đầu đường dây) Z = UNM/INM Trong đó: - UNM: Điện áp gián đoạn đường dây từ điểm cố đến chỗ đặt rơle - INM: Dòng điện ngắn mạch qua chỗ đặt bảo vệ Vùng bảo vệ rơle tổng trở đoạn đường dây có tổng trở không lớn trị số tổng trở đặt rơle Rơle tác động khi: Z > Zđ đó: - Z : Tổng trở đoạn đường dây từ điểm cố đến chỗ đặt rơle - Zđ: Giá trị đặt rơle Các sơ đồ đấu dây thông dụng rơle tổng trở: * Sơ đồ điện áp dây hiệu số dòng điện pha: * Sơ đồ điện áp dây dòng điện pha: Rơle tổng trở chế tạo có nhiều vùng bảo vệ khác nhau, thích hợp cho bảo vệ đường dây có nhiều đoạn Trong trường hợp đường dây cung cấp từ hai phía, để đảm bảo tác động chọn lọc, thường sử dụng loại rơle tổng trở có hướng nhằm tác động dòng cố theo hướng từ đường dây 21 Nguyên tắc chỉnh định rơle tổng trở ? Xét đường dây có sơ đồ hình: Đường dây bảo vệ rơle tổng trở có vùng bảo vệ - Z1, Z2, Z3: tổng trở bảo vệ vùng 1, 2, - t1, t2, t3: thời tác động bảo vệ vùng 1, 2, rơle 21 thuộc máy cắt MC1 Khi ngắn mạch đoạn AB (vùng 1), đòi hỏi phải cắt nhanh máy cắt MC1 Do thời gian tác động bảo vệ vùng thường chọn không: t1 = sec Để bảo vệ toàn chiều dài đoạn AB, nguyên tắc phải chọn trị số đặt vùng cho Zđ1 = ZAB Tuy nhiên đặt bảo vệ vùng tác động sai làm cắt máy cắt MC1 có ngắn mạch đầu đường dây đoạn BC tổng trở tính từ máy cắt MC1 đến điểm ngắn mạch cuối đoạn AB đầu đoạn BC gần Do để đảm bảo tính chọn lọc, thường chọn phạm vi bảo vệ vùng chiếm khoảng 3/4 chiều dài đoạn đường dây: Zđ1= 0,75 ZAB Khi ngắn mạch đoạn BC, rơle bảo vệ đoạn BC phải tác động cắt máy cắt MC2 Nếu hư hỏng, máy cắt MC2 khơng cắt máy cắt MC1 phải cắt để cô lập cố Lúc vùng rơle 21 phải tác động Vậy thời gian tác động vùng là: t2 = max(t1 , tBC) + Dt = tBC+ Dt2 Trong đó: - tBC : thời gian tác động bảo vệ đoạn BC - Dt2: thời gian cắt máy cắt MC2 Phạm vi bảo vệ vùng là: Zđ2= 0,75 ZBC + ZAB Như bảo vệ vùng đoạn AB bảo vệ dự trữ cho bảo vệ đoạn BC Tương tự cho điểm ngắn mạch đoạn CD: Zđ3= 0,75 ZCD + ZBC t3 = max(t2 , tCD) + Dt3 Để tránh bảo vệ tác động sai có dao động hệ thống, số trường hợp (tùy thuộc vào khả giữ ổn định hệ thống) đặt thời gian tác động vùng có trị số định t1 > ) 22 Nguyên lý làm việc mạch bảo vệ đóng khơng tồn pha ? Mạch bảo vệ đóng khơng tồn pha dùng bảo vệ cho máy cắt pha vận hành lưới ba pha trường hợp không cho phép vận hành chế độ khơng tồn pha (1 pha) Sơ đồ ngun lý mạch bảo vệ đóng khơng tồn pha: Khi có ba pha khơng đóng đồng thời với pha khác, rơle thời gian RT cấp điện sau thời gian đặt trước, tiếp điểm đóng cắt cực máy cắt 23 Ngun tắc chỉnh định mạch bảo vệ đóng khơng toàn pha ? Chỉnh định trị số rơle thời gian RT cho thời gian trì trạng thái khơng tồn pha khơng vượt q thời gian cho phép (tùy thuộc vào phụ tải, hệ thống ): t =tcp 24 Nguyên lý làm việc rơle thời gian ? Rơle thời gian rơle tác động đóng mở tiếp điểm có thời gian trì hỗn sau cấp điện Khoảng thời gian trì hỗn thay đổi phạm vi định Tùy theo mục đích sử dụng, có loại rơle thời gian sau: - rơle có tiếp điểm thường mở đóng chậm: - rơle có tiếp điểm thường mở mở chậm: - rơle có tiếp điểm thường đóng đóng chậm: - rơle có tiếp điểm thường đóng mở chậm: Về nguyên lý rơle thời gian cấu tạo gồm phần tĩnh cuộn dây, phần động mang tiếp điểm gắn với phận hãm nhằm làm chậm trình chuyển động đóng mở tiếp điểm Rơle thời gian chế tạo để làm việc theo dịng điện theo điện áp 25 Nguyên tắc chỉnh định rơle thời gian ? Chỉnh định rơle thời gian đặt trị số thời gian tác động cho rơle theo giá trị cho trước Tùy thuộc vào cấu tạo kiểu rơle, thao tác chỉnh định khác Thơng thường rơle thời gian chế tạo có đĩa chia vạch Khi chỉnh định, xoay đĩa đẩy đầu kim đến vạch có giá trị thích hợp 26 Ngun lý làm việc rơle q dịng có hướng ? Để chế tạo rơle công suất (rơle dịng có hướng) người ta dùng ngun tắc so sánh trực tiếp góc lệch pha hai đại lượng điện U R IR so sánh trị số tuyệt đối hai đại lượng tổ hợp hai tín hiệu UR IR Rơle định hướng cơng suất làm việc theo nguyên tắc so sánh pha: Dòng điện IR điện áp UR đưa vào hệ thống từ có số đơi cực chẵn, lõi thép hình trụ bên để làm giảm từ trở mạch từ phần động ống hình trống làm nhơm đồng, cuộn điện áp dịng điện quấn đôi cực tương ứng Mômen quay rơle: Mq = KURIRcos(ϕ + α ) Trong đó: - UR, IR điện áp dòng điện đặt vào cuộn dây tương ứng rơle - ϕ góc lệch pha UR IR - K, α thông số phụ thuộc vào cấu tạo, mạch từ rơ le Rơle tác động Mq > nghĩa là: Cos(ϕ + α ) > Hay là: - (90o + α) < j < (90o - α) Biểu thức chứng tỏ rơle tác động (M q > 0) góc lệch pha ϕ UR IR nằm giới hạn định, nghĩa công suất theo hướng định 27 Ngun tắc chỉnh định rơle có hướng? a Dịng khởi động bảo vệ: Dòng khởi động bảo vệ cần chọn theo điều kiện sau: - Bảo vệ phải trở sau ngắn mạch loại trừ Muốn dòng trở bảo vệ phải lớn dòng phụ tải sau lúc cắt cố, động đồng loạt tự khởi động IKĐB = Kat Ilvmax (1) Trong đó: Ilvmax giá trị dòng điện làm việc cực đại (xác định chế độ làm việc nặng nề nhất) Để tăng độ nhạy bảo vệ khơng cần xét đến phụ tải cực đại với hướng từ đường dây vào góp, rơle cơng suất khơng khép tiếp điểm, bảo vệ tác động sai Khi mạch điện bị hư hỏng, pha điện áp đưa vào rơle công suất bị méo, rơle khép tiếp điểm Khi xảy ngắn mạch chạm đất mạng có điểm trung tính trực tiếp nối đất, pha khơng hư hỏng có dịng cố dịng rơle khơng tác động Muốn cần chọn dịng khởi động lớn dịng pha khơng hư hỏng IKĐB= Kat IKH (2) đó: IKH= IPT + KIN Kat = 1,15 - 1,3 tùy thuộc vào độ xác đánh giá đại lượng I KH Dòng điện khởi động chọn giá trị lớn hai giá trị xác định theo (1) (2) Đối với mạng có dịng chạm dất nhỏ (IKH = IPT) mạng có trung điểm nối đất trực tiếp bảo vệ khóa có ngắn mạch chạm đất dịng khởi động cần chọn theo điều kiện (1) b - Thời gian tác động bảo vệ: Thời gian tác động bảo vệ chọn theo nguyên tắc bậc thang ngược chiều Theo yêu cầu tác động chọn lọc, thời gian tác động bảo vệ hướng cần thỏa mãn: t5 < t3 < t1 t2 < t4 < t6 c - Độ nhạy bảo vệ: Knhạy = INmin dòng điện ngắn mạch cực tiểu ngắn mạch cối vùng bảo vệ Knhạy =1,2-1,5 Khi ngắn mạch cuối vùng dự trữ, yêu cầu Knhạy = 1,2 28 Nguyên lý làm việc rơle tự đóng lại ? Rơle tự đóng lại rơle làm nhiệm vụ đóng lại máy cắt sau máy cắt (đường dây) bị bật rơle bảo vệ khác (51, 21, ) nhằm nhanh chóng tái lập đường dây cách tự động có cố thống qua đường dây Q trình đóng lại thực hay nhiều lần Thơng thường rơle tự đóng lại thiết kế cho lần đóng lại Mỗi lần đóng lại có thời gian trì hỗn Thời gian lần sau dài lần trước Nếu lần đóng lại cuối khơng thành cơng, rơle tự khóa khơng cho đóng tiếp 29 Nguyên tắc chỉnh định rơle tự đóng lại ? Chỉnh định rơle tự đóng lại đặt khoảng thời gian trì hỗn trước lần đóng lại, số lần đóng lại thời gian tự khơi phục - Số lần đóng lại: n - Thời gian trì hỗn trước lần đóng lại: t1, t2, Các khoảng thời gian chọn cho có cố thống qua, máy cắt ngắt mạch cách điện chỗ bị cố có đủ thời gian phục hồi trước đóng điện lại Đối với lần đóng lại thứ 2, 3, thời gian trì hỗn trước đóng lại cịn phụ thuộc vào chu trình đóng cắt máy cắt đặt rơle - Thời gian tự khơi phục (treset): đóng lại lần cuối khơng thành cơng, rơle tự khóa Việc khóa có tác dụng thời gian định Sau rơle phải tự trở trạng thái sẵn sàng làm việc trước cố 30 Nguyên lý làm việc rơle khóa ? Rơle khóa rơle tác động, tiếp điểm đóng (hoặc mở) sau khơng tự trở trạng thái ban đầu dù rơle khơng cịn cung cấp điện Để đưa tiếp điểm trạng thái ban đầu, phải thực thao tác "reset" (bằng tay điện) Rơle khóa dùng phổ biến mạch bảo vệ máy biến áp nhằm cắt khóa máy cắt khơng cho đóng lại có cố nặng 31 Vài nét rơle kỹ thuật số ? Trong thời gian gần người ta người ta có khả xử lý khối lượng lớn thông tin thời gian ngắn chế độ làm việc trang thiết bị điện bảo vệ Hiện hệ thống điện thông tin xử lý máy vi tính Cũng tương tự bảo vệ thực điện cơ, điện tử, bảo vệ vi tính có phần chức đo lường, tạo thời gian, phần thực hoạt động theo chương trình định trước để điều khiển máy cắt Hình 21 giới thiệu sơ đồ cấu trúc phương án bảo vệ thực vi xử lý - Tín hiệu xoay chiều từ cuộn dây thứ cấp máy biến điện áp (U A, UB, UC, U0), máy bién dòng điện (IA, IB, IC, I0) đưa qua lọc tần số L để loại bỏ họa tần bậc cao đưa qua khóa K để xác định thứ tự chọn đại lượng đưa vào với trị số tức nhớ khoảng thời gian cần thiết cho làm việc biến đổi tương tự thành số ADC Đầu ADC cho tín hiệu số tương ứng với tín hiệu hình sin tương tự đầu vào Từ tín hiệu tương tự U(t) từ đầu lọc L tương ứng với tín hiệu số U(nt) tức đầu ADC đưa vào vi xử lý Tác động liên thông vi xử lý trung tâm với nhớ cho phép đo trị số đặt, xác định đặc tuyến khởi động bảo vệ theo chương trính định sẵn Xác định thời gian lơgic tác động, tự động thay đổi liên hệ phần lơgic phụ thuộc vào tín hiệu từ đối tượng bảo vệ, mạch tự động cho định điều khiển máy cắt, ghi số liệu tín hiệu hay hình thơng qua xuất, nhập DCA Một vấn đề quan trọng bảo vệ rơle vi xử lý việc xây dựng phần đo lường sở xử lý thông tin số thời điểm Để thực phần đo lường với tín hiệu số, người ta sử dụng trị số tức hay giá trị tích phân khoảng thời gian định  ... định - 55: r? ?le hệ số cơng suất - 59: r? ?le áp - 62: r? ?le thời gian - 63: r? ?le áp suất - 64: r? ?le chạm đất - 67: r? ?le q dịng có hướng - 79: r? ?le tự đóng lại - 81: r? ?le tần số - 85: r? ?le so lệch... 87T: r? ?le so lệch dọc điện bảo vệ máy biến áp, 87B: r? ?le so lệch dọc bảo vệ - 96-1: r? ?le cấp dùng báo tín hiệu; 96-2: r? ?le cấp tác động cắt máy cắt Thế bảo vệ chính, bảo vệ dự phịng ? Bảo vệ trang... bảo vệ vùng này, thường phải đặt bảo vệ dự phòng Liệt kê r? ?le bảo vệ máy biến áp ? a- Các r? ?le tác động theo dòng điện: - R? ?le bảo vệ q dịng điện phía sơ cấp: 50/51P pha, chạm đất - R? ?le bảo vệ