bảo vệ rơle (báo cáo chuyên đề)

TRƯỜNG HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Khoa Cơ- Điện Môn học: Cung cấp điện cho KCN DC Đề tài: Tìm hiểu “Bảo vệ rơle” MỤC ĐÍCH • Trong 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 dòng điện tăng cao chạy qua bị đốt nóng mức cho phép bị hỏng Khi điện áp giảm thấp, hộ tiêu thụ làm việc bình thường tính ổn định máy phát làm việc song song toàn hệ thống bị giảm Các chế độ làm việc không 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 NỘI DUNG I SỰ CỐ TRONG HỆ THỐNG II KHÁI NIỆM VÀ NHIỆM VỤ RƠLE III CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE IV NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC BẢO VỆ SỬ DỤNG V SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP VI NHIỆM VỤ, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG VÀ VÙNG TÁC ĐÔNG CỦA TỪNG BẢO VỆ ĐẶT CHO ĐƯỜNG DÂY VII NGUỒN ĐIỀU KHIỂN VIII KẾT LUẬN I SỰ CỐ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN - Trong hệ thống điện luôn tồn mối đe dọa đưa hệ thống đến chế độ làm việc không bình thường - Những hỏng hóc dẫn đến ngừng làm việc phần tử hệ thống gọi cố - Ngắn mạch: xảy nhiều - Các phần tử hệ thống điện có dòng điện lớn chạy qua bị phá hủy đốt nóng mức , bị hỏng cách điện nhiệt lượng lớn dòng điện, hồ quang điện áp gây nên - Một số dạng cố chế độ làm việc không bình thường phần tử: STT Các dạng hư hỏng Ngắn mạch pha Ngắn mạch vòng dây Ngắn mạch chạm 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 bị thấp 10 Đứt dây HẬU QUẢ - Trụt thấp điện áp ở một phần lớn của hệ thống điện - Phá hủy các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện - Phá hủy các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua tác động nhiệt và - Phá hủy ổn định của hệ thống điện - Làm tan rã hệ thống dẫn đến đình trệ cung cấp điện đến hộ tiêu thụ gây thiệt hại lớn cho kinh tế - Để trì làm việc bình thường hệ thống điện cách tốt nhanh chóng cô lập phần tử bị cố khỏi hệ thống, nhiệm vụ thực thiết bị tự động bảo vệ, rơ le máy cắt II KHÁI NIỆM VÀ NHIỆM VỤ RƠLE - Rơle thiết bị bảo vệ máy phát, máy biến áp, đường dây, góp toàn hệ thống điện làm việc an toàn, phát triển liên tục, bền vững - Tuy nhiên hệ thống có nhiều loại máy móc thiết bị khác nhau, tính chất làm việc yêu cầu bảo vệ khác nên dùng rơle để bảo vệ Ngày khái niệm rơle hiểu tổ hợp thiết bị thực một nhóm chức bảo vệ tự động hóa hệ thống điện, thỏa mãn nhu cầu kỹ thuật đề nhiệm vụ bảo vệ cho phần tử cụ thể cho toàn hệ thống điện III CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE Tính cắt nhanh •Khi có cố xảy yêu cầu rơle phải phát xử lý cắt cách ly phần tử bị cố nhanh tốt tcsc = t-bv + tmc (ms) Thời gian cắt cố tổng thời gian tác động bảo vệ thời gian làm việc máy cắt Tính chọn lọc •Khả cắt phần tử bị cố hư hỏng •Theo nguyên lý làm việc bảo vệ phân loại bảo vệ chọn lọc tương đối tuyệt đối + Chọn lọc tuyệt đối: Là bảo vệ làm việc có cố xảy phạm vi xác định, không làm việc dự phòng cho bảo vệ phần tử lân cận + Chọn lọc tương đối: Là bảo vệ chức bảo vệ cho phần tử đặt bảo vệ thực nhiệm vụ bảo vệ dự phòng cho bảo vệ phần tử lân cận Độ nhạy - Đặc trưng cho khả cảm nhận cố - Hệ số độ nhạy: Kn = I ngan I kđ Bảo vệ Kn ≥ Bảo vệ dự phòng Kn ≥ 1,5 Độ tin cậy - Là tính bảo đảm cho thiết bị làm việc chắn - Độ tin cậy tác động độ tin cậy không tác động + Độ tin cậy tác động mức độ đảm bảo rơle hay hệ thống rơle có tác động có cố, tác động khu vực đặt bảo vệ định trước + Độ tin cậy không tác động mức độ đảm bảo rơle hay hệ thống rơle không làm việc sai, tức tránh tác động nhầm làm việc bình thường có cố xảy phạm vi muốn bảo vệ Tính kinh tế Các BVRL phải thoả mãn yêu cầu kỹ thuật, đồng thời phải lắp đặt cho rẻ đến mức Đối với mạng cao áp siêu cao áp chi phí cho trang thiết bị lắp đặt BVRL chiếm phần nhỏ toàn chi phí công trình, đại đa số thiết bị mạng cao áp đắt nên không đòi hỏi cao yêu cầu kinh tế Còn mạng trung áp hạ áp số lượng thiết bị cần bảo vệ lớn, mức độ yêu cầu bảo vệ không cao cần phải tính đến kinh tế lựa chọn sơ đồ trang thiết bị BVRL cho vừa đảm bảo tính kinh tế vừa có chi phí thấp 2.5 Bảo vệ tải rơle nhiệt (49/θ 0) Bảo vệ loại phản ảnh mức tăng nhiệt độ điểm kiểm tra khác máy biến áp tuỳ theo mức tăng nhiệt độ mà có nhiều cấp tác động khác Cấp 1: Cảnh báo khởi động mức làm mát, tăng tốc độ tuần hoàn không khí dầu, giảm tải máy biến áp Cấp 2: Sau cấp tác động không mang lại hiệu nhiệt độ máy biến áp vượt giới hạn cho phép kéo dài thời gian qui định máy biến áp cắt khỏi hệ thống V SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP MÃ RƠLE VÀ CÁC KÝ HIỆU HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ a Đường dây 110KV : Các đường dây 110KV trang bị rơ le bảo vệ sau : 21/21N : Bảo vệ khoảng cách chống ngắn mạch pha-pha pha-đất, có vùng tác động, có khóa liên động chống dao động công suất hư hỏng mạch điện áp 67/67N : Bảo vệ dòng có hướng chạm đất có hướng 50/51 : Bảo vệ dòng điện pha hai cấp tác động 50/51N : Bảo vệ dòng điện chạm đất hai cấp tác động 79 : Tự đóng lại 85 : Chức teleprotection cho bảo vệ chạm đất 50BF : Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 25 : Kiểm tra điện áp đường dây cái, kiểm tra đồng FL : Xác định điểm cố đường dây b Thanh 110KV: 87B : Bảo vệ so lệch dòng 95 : Phát đứt mạch thứ cấp máy biến dòng điện 50/51 : Bảo vệ dòng điện pha hai cấp tác động 50/51N : Bảo vệ dòng điện chạm đất hai cấp tác động 50BF : Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt Máy biến áp 110/22/11KV – 25MVA nhà máy chế tạo trang bị tác động cắt máy cắt tín hiệu sau : 96 - 1, : Bảo vệ dòng dầu MBA, cấp tác động 26 - o1, : Bảo vệ nhiệt độ dầu MBA tăng cao, cấp tác động 26 – W1, : Bảo vệ nhiệt độ cuộn dây MBA tăng cao, cấp tác động 63MT : Áp suất thùng dầu 63VAT : Van an toàn Ngoài MBA trang bị rơ le tự động sau : Bảo vệ : 87T : Bảo vệ so lệch dòng điện pha 50REF : Bảo vệ dòng thứ tự không 49 : Bảo vệ chống tải MBA, tác động báo tín hiệu 50/51 : Bảo vệ dòng điện pha hai cấp tác động 50/51N : Bảo vệ dòng điện chạm đất hai cấp tác động 50BF : Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt Bảo vệ dự phòng : 67/67N : Bảo vệ dòng có hướng chạm đất có hướng 50/51 : Bảo vệ dòng điện pha hai cấp tác động 50/51N : Bảo vệ dòng điện chạm đất hai cấp tác động 27/59 : Bảo vệ áp áp 50BF : Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt c Thanh 22KV: Thanh 22KV trang bị rơ le bảo vệ tự động sau : 27 : Bảo vệ áp 59 : Bảo vệ áp d Các lộ xuất tuyến 22KV: Các lộ xuất tuyến hệ thống phân phối 22KV trang bị rơ le bảo vệ tự động sau : 50/51 : Bảo vệ dòng điện pha hai cấp tác động 50/51 : Bảo vệ dòng điện chạm đất hai cấp tác động 50BF : Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 46 : Bảo vệ cân pha 79 : Tự đóng lại 74 : Giám sát cuộn cắt máy cắt VI NHIỆM VỤ, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG VÀ VÙNG TÁC ĐÔNG CỦA TỪNG BẢO VỆ ĐẶT CHO ĐƯỜNG DÂY Đường dây cần bảo vệ đường dây 22kV,là đường dây trung áp,để bảo vệ ta dùng loại bảo vệ: - Quá dòng điện cắt nhanh thời gian - Quá dòng điện có hướng - So lệch dùng cấp thứ cấp chuyên dùng - Khoảng cách Xét bảo vệ dòng điện cắt nhanh dòng điện có thời gian a Bảo vệ dòng có thời gian Quá dòng cắt nhanh với đặc tính thời gian độc lập Ưu điểm dạng bảo vệ cách tính toán cài đặt bảo vệ đơn giản dễ áp dụng Thời gian đặt bảo vệ phải phối hợp với cho cắt ngắn mạch cách nhanh mà đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ Giá trị dòng điện khởi động bảo vệ Ikd trường hợp xác định bởi: I kd k at k mm I lv max = k tv Trong đó: Kat: hệ số an toàn để đảm bảo cho bảo vệ không cắt nhầm có ngắn mạch sai số tính dòng ngắn mạch (kể đến đường cong sai số 10% BI 20% tổng trở nguồn bị biến động) Kmm: hệ số mở máy, lấy Kmm= (1.5 ÷ 2,5) Ktv: hệ số trở chức bảo vệ dòng, lấy khoảng (0,85 ÷ 0,95) - Giá trị dòng khởi động bảo vệ cần phải thoả mãn điều kiện: Với: Ilv max: dòng điện cực đại qua đối tượng bảo vệ, thường xác định chế độ cực đại hệ thống, thông thường: I = (1,05 ÷ 1,2).I lvmax đm Trong trường hợp không thoả mãn điều kiện phải sử dụng bảo vệ dòng có kiểm tra áp IN min: dòng ngắn mạch nhỏ ngắn mạch vùng bảo vệ + Phối hợp bảo vệ theo thời gian: Đây phương pháp phổ biến thường đề cập tài liệu bảo vệ rơle hành Nguyên tắc phối hợp nguyên tắc bậc thang, nghĩa chọn thời gian bảo vệ cho lớn khoảng thời gian an toàn Δt so với thời gian tác động lớn cấp bảo vệ liền kề trước (tính từ phía phụ tải nguồn) tn = t (n-1)max + ∆t Trong đó: tn: thời gian đặt cấp bảo vệ thứ n xét t(n-1)max: thời gian tác động cực đại bảo vệ cấp bảo vệ đứng trước (thứ n) Δt: bậc chọn lọc thời gian Bảo vệ dòng với đặc tính thời gian phụ thuộc Bảo vệ dòng có đặc tuyến thời gian độc lập nhiều trường hợp khó thực khả phối hợp với bảo vệ liền kề mà đảm bảo tính tác động nhanh bảo vệ Một phương pháp khắc phục người ta sử dụng bảo vệ dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc - Rơle dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc sử dụng cho đường dây có dòng cố biến thiên mạnh thay đổi vị trí ngắn mạch Trong trường hợp sử dụng đặc tuyến độc lập nhiều không đam bảo điều kiện kỹ thuật: thời gian cắt cố, ổn định hệ thống Hiện người ta có xu hướng áp dụng chức bảo vệ dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc bảo vệ thông thường thay cho rơle có đặc tuyến độc lập - Dòng điện khởi động bảo vệ dòng có thời gian tính theo công thức: Ikđ51 = k.Ilvmax Trong đó: k – hệ số chỉnh định ( k=1,6 ) b - Bảo vệ dòng cắt nhanh Chúng ta nhận thấy bảo vệ dòng thông thường gần nguồn thời gian cắt ngắn mạch lớn, thực tế cho thấy ngắn mạch gần nguồn thường mức độ nguy hiểm cao cần loại trừ nhanh tốt Để bảo vệ đường dây trường hợp người ta dùng bảo vệ dòng cắt nhanh (50), bảo vệ cắt nhanh có khả làm việc chọn lọc lưới có cấu hình với nguồn hay nhiều nguồn cung cấp Ưu điểm cách ly nhanh cố với công suất ngắn mạch lớn gầnnguồn Tuy nhiên vùng bảo vệ không bao trùm hoàn toàn đường dây cần bảo vệ, nhược điểm lớn loại bảo vệ Để đảm bảo tính chọn lọc, giá trị đặt bảo vệ dòng cắt nhanh phải chọn cho lớn dòng ngắn mạch cực đại (ở dòng ngắn mạch pha trực tiếp) qua chỗ đặt rơle có ngắn mạch vùng bảo vệ Sau tính toán giá trị đặt bảo vệ cho mạng điện Đối với mạng điện hình tia nguồn cung cấp giá trị dòng điện khởi động bảo vệ đặt góp A xác định theo công thức: Ikd =kat INngoai max Trong đó: Kat: hệ số an toàn, tính đến ảnh hưởng sai số tính toán ngắn mạch, cấu tạo rơle, thành phần không chu kì dòng ngắn mạch biến dòng Với rơle điện Kat = (1,2 ÷ 1,3), với rơle số Kat = 1,15 INngoài max: dòng ngắn mạch pha trực tiếp lớn qua bảo vệ ngắn vùng bảo vệ Ở dòng ngắn mạch pha trực tiếp góp B Ưu điểm: Làm việc không giây ngắn mạch gần góp Nhược điểm: Chỉ bảo vệ phần đường dây 70 – 80% Phạm vi bảo vệ không cố định phụ thuộc vào chế độ ngắn mạch chế độ làm việc hệ thống Chính bảo vệ dòng cắt nhanh bảo vệ phần tử mà kết hợp với bảo vệ khác VII NGUỒN ĐIỀU KHIỂN Yêu cầu phải đủ công suất điện áp lúc bảo vệ tác động có cố - Loại nguồn: Nguồn DC: 24V, 48V, 110V, 220V Ưu điểm không phụ thuộc vào điện lưới, khuyết điểm tốn công chăm sóc, bảo trì, phức tạp… Nguồn AC: không nên dùng MBA đo lường hay MBA tự dùng để tạo nguồn cung cấp có cố ngắn mạch điện áp giảm thấp Có thể dùng biến dòng để tạo nguồn cung cấp có cố ngắn mạch dòng điện tăng cao nên dòng điện thứ cấp đủ lớn để tác động Tuy nhiên, lúc trạng thái không bình thường dòng điện thứ cấp không đủ lớn để tác động VIII KẾT LUẬN Rơle bảo vệ sử dụng để bảo vệ phần tử hệ thống điện trước cố bất thường tải, ngắn mạch, áp….bằng cách cô lập cố cách nhanh chóng thông qua thiết bị đóng cắt đảm bảo độ tin cậy cung cấp điện.=> quan trọng hệ thống điện Tài liệu kham khảo • BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HTĐ Tác giả: PGS.TS Nguyễn Hoàng Việt • BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HTĐ Tác giả: Lê Kim Hùng - Đoàn Ngọc Minh Tú http://www.data.webdien.com/free/download.php? file=b31dcc9c8d76d962df679f1cdd6be9e5 http://www.data.webdien.com/free/download.php? file=05539d17fcf4d062c4b74cb4690e058d CẢM ƠN THẦY VÀ CÁC BẠN ĐÃ LẮNG NGHE! [...]... động như sau : Bảo vệ chính : 87T : Bảo vệ so lệch dòng điện 3 pha 50REF : Bảo vệ dòng thứ tự không 49 : Bảo vệ chống quá tải MBA, tác động đi báo tín hiệu 50/51 : Bảo vệ quá dòng điện 3 pha hai cấp tác động 50/51N : Bảo vệ quá dòng điện chạm đất hai cấp tác động 50BF : Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt Bảo vệ dự phòng : 67/67N : Bảo vệ quá dòng có hướng và chạm đất có hướng 50/51 : Bảo vệ quá dòng điện... I kdR và bảo vệ không tác động • Khi có ngắn mạch bên trong thì dòng điện qua bảo vệ vượt quá I R > I kdR thì bảo vệ sẽ tác động cắt máy cắt 1 giá trị định trước 1: Quá dòng điện cắt nhanh (50) 2: Quá dòng có thời gian (51) 3: Quá dòng thứ tự không (51N) 4: Bảo vệ so lệch có hãm (87T) 5: Bảo vệ rơle nhiệt (49) 6,7: Bảo vệ rơle khí (1,2) 2 Các bảo vệ đặt cho máy biến áp Trạm biến áp cần bảo vệ là trạm... •Đảm bảo độ nhạy với các sự cố trong khu vực bảo vệ •Có biện pháp ngăn chặn tác động nhầm của bảo vệ so lệch khi dòng điện từ hoá tăng cao  Bảo vệ quá dòng điện: (51/I>) (50/I>>) Bảo vệ phía 110kV làm bảo vệ dự phòng cho bảo vệ so lệch, làm việc với 2 cấp tác động: cấp tác động cắt nhanh và cấp tác động có thời gian Cấp tác động có thời gian phải phối hợp tác động với các bảo vệ phía 22 kV Bảo vệ quá... động 50/51N : Bảo vệ quá dòng điện chạm đất hai cấp tác động 27/59 : Bảo vệ kém áp và quá áp 50BF : Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt c Thanh cái 22KV: Thanh cái 22KV được trang bị các rơ le bảo vệ và tự động như sau : 27 : Bảo vệ kém áp 59 : Bảo vệ quá áp d Các lộ xuất tuyến 22KV: Các lộ xuất tuyến của hệ thống phân phối 22KV được trang bị các rơ le bảo vệ và tự động như sau : 50/51 : Bảo vệ quá dòng điện... gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét t(n-1)max: thời gian tác động cực đại của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng trước nó (thứ n) Δt: bậc chọn lọc về thời gian Bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian phụ thuộc Bảo vệ quá dòng có đặc tuyến thời gian độc lập trong nhiều trường hợp khó thực hiện được khả năng phối hợp với các bảo vệ liền kề mà vẫn đảm bảo được tính tác động nhanh của bảo vệ Một trong những... cấp tác động 50/51 : Bảo vệ quá dòng điện chạm đất hai cấp tác động 50BF : Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 46 : Bảo vệ mất cân bằng pha 79 : Tự đóng lại 74 : Giám sát cuộn cắt của máy cắt VI NHIỆM VỤ, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC, THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG VÀ VÙNG TÁC ĐÔNG CỦA TỪNG BẢO VỆ ĐẶT CHO ĐƯỜNG DÂY Đường dây cần bảo vệ là đường dây 22kV,là đường dây trung áp,để bảo vệ ta dùng các loại bảo vệ: - Quá dòng điện cắt... lý làm việc của bảo vệ so lệch dòng điện Bảo vệ so lệch dòng điện hoạt động trên nguyên tắc so sánh các giá trị biên độ dòng điện đi vào và đi ra của các phần tử được bảo vệ Nếu sự sai khác giữa hai dòng điện vượt quá giá trị nào đó thì bảo vệ sẽ cảm nhận đó là sự cố trong khu vực bảo vệ và sẽ tác động Khu vực bảo vệ được giới hạn bởi vị trí đặt của biến dòng ở hai đầu phần tử được bảo vệ, từ đó nhận... SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO TRẠM BIẾN ÁP MÃ RƠLE VÀ CÁC KÝ HIỆU HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ a Đường dây 110KV : Các đường dây 110KV được trang bị các rơ le bảo vệ như sau : 21/21N : Bảo vệ khoảng cách chống ngắn mạch pha-pha và pha-đất, có 3 vùng tác động, có khóa liên động chống dao động công suất và hư hỏng mạch điện áp 67/67N : Bảo vệ quá dòng có hướng và chạm đất có hướng 50/51 : Bảo vệ quá dòng điện... động (IKđ) của rơle, khi đó rơ le không làm việc - Khi có sự cố trong phạm vi bảo vệ của rơle, dòng qua sơ le tăng lên, nếu dòng này vượt quá dòng khởi động thì rơle sẽ tác động Đối với rơle quá dòng điện cắt nhanh: Khi dòng điện Ikđbv qua bảo vệ tăng đến I > Ikđbv bảo vệ tác động cắt máy cắt tức thời với thời gian t ≈ 0s Đối với rơ le quá dòng điện có thời gian: Khi dòng điện qua bảo vệ (I) tăng đến... thứ cấp chuyên dùng - Khoảng cách Xét bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh và quá dòng điện có thời gian a Bảo vệ quá dòng có thời gian Quá dòng cắt nhanh với đặc tính thời gian độc lập Ưu điểm của dạng bảo vệ này là cách tính toán và cài đặt của bảo vệ khá đơn giản và dễ áp dụng Thời gian đặt của các bảo vệ phải được phối hợp với nhau sao cho có thể cắt ngắn mạch một cách nhanh nhất mà vẫn đảm bảo được