Giáo trình Rơ le bảo vệ giới thiệu đến các bạn những yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơ le, thí nghiệm hiệu chỉnh bảo vệ, điều khiển, tín hiệu ngăn lộ đường dây cấp điện áp từ 6-35KV, bảo vệ dòng điện, sơ đồ tổng hợp và sơ đồ triển khai của bảo vệ,... Với các bạn chuyên ngành Điện - Điện tử thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích.
Danh mục tài liệu rơ le bảo vệ: http://adf.ly/10176057/lbs-v-recloser http://adf.ly/10176057/bao-ve-ro-le http://adf.ly/10176057/quy-trinh-ro-le-p443-p445 http://adf.ly/10176057/tai-lieu-ro-le http://adf.ly/10176057/tai-lieu-ro-le-2 http://adf.ly/10176057/bao-ve-ro-le-trn-dz-500kv http://adf.ly/10176057/cac-mach-lien-dong http://adf.ly/10176057/gioi thieu-chung-ve-ro-le-bao-ve http://adf.ly/10176057/he-thong-ro-le-500kv http://adf.ly/10176057/he-thong-ro-le-500kv-2 http://adf.ly/10176057/nguyen-ly-ro-le-dz http://adf.ly/10176057/nguyen-ly-ro-le-khang-bu-ngang http://adf.ly/10176057/nguyen-ly-ro-le-mba http://adf.ly/10176057/nguyen-ly-ro-le-tu-bu-doc Những yêu cầu bảo vệ rơ le Các bảo vệ rơ le tác động cắt máy cắt điện cần phải thực yêu cầu sau đây: Tính chọn lọc, tác động nhanh, tính đảm bảo độ nhạy A B N N 1 C H×nh 1–1 VÝ dơ vỊ tÝnh chän läc cđa bảo vệ rơ le Tính chọn lọc Tính chọn lọc khả cắt phần h hỏng hệ thống có ngắn mạch Xét ví dụ cụ thể: mạng điện cho hình 1-1 ngắn mạch điểm N1 bảo vệ phải cắt máy cắt đầu đờng dây bị h hỏng BC Nh tất hộ tiêu thụ, trừ hộ nối vào C tiếp tục làm việc bình thờng cắt máy cắt Khi ngắn mạch điểm N2 để đảm bảo tính chọn lọc, bảo vệ cần phải cắt máy cắt máy cắt hai đầu đờng dây bị h hỏng việc cung cấp điện cho trạm B đợc trì Tính tác động nhanh Phần tử bị ngắn mạch đợc cắt nhanh hạn chế đợc mức phá hoại thiết bị, giảm đợc thời gian sụt áp hộ tiêu dùng điện có khả trì đợc ổn định nhà máy phát điện toàn hệ thống điện Tuy nhiên loại bảo vệ vừa đảm bảo cắt nhanh, vừa đảm bảo tính chọn lọc phức tạp đắt tiền Vì yêu cầu tác động nhanh đề phụ thuộc vào điều kiện cụ thể hệ thống điện tình trạng làm việc phần tử hệ thống điện Trong hệ thống điện đại, để trì ổn định thời gian cắt ngắn mạch phải nhanh Chẳng hạn đờng dây truyền tải điện 500 kV h hỏng phải đợc cắt khoảng < 0,1 đến 0,12 giây kể từ cố phát sinh; Trong mạng 110- 220 kV sau khoảng 0,15 0,3 giây; Trong mạng phân phối - 10 kV c¸ch xa c¸c nguån cung cÊp b»ng mét tổng trở lớn, thời gian cắt ngắn mạch lên tới 1,5- giây Thời gian cắt cố TC gồm thành phần: Thời gian tác động bảo vệ TBV thời gian tác động máy cắt TMC TC =TBV +TMC Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần cố gắng giảm thành phần TBV TMC Đối với bảo vệ cắt nhanh đại đạt đợc TBV = 0,01- 0,02 giây, máy cắt SF6 thời gian cắt khoảng 40ms Độ nhậy Để phát thay đổi khác thờng so với tình trạng làm việc bình thờng mạng điện, bảo vệ cần phải có độ nhậy cần thiết Muốn xác định độ nhậy trớc hết cần xác định vùng tác động bảo vệ Thờng độ nhậy bảo vệ đợc đặc trng hệ số nhậy Kn Đối với bảo vệ làm việc theo đại lợng tăng ngắn mạch ( Thí dụ nh dòng điện ) hệ số độ nhậy đợc xác định tỷ số lợng tác động tối thiểu ( tức dòng điện ngắn mạch bé ) ngắn mạch trực tiếp cuối vùng bảo vệ lợng đặt ( tức dòng điện khởi động ) Đối với bảo vệ thờng gặp yêu cầu độ nhậy: Kn =1,5 ( KN = Inm /Iđặt = 1,5 2) Tính bảo đảm Bảo vệ phải luôn sẵn sàng khởi động tác động cách chắn có h hỏng bên vùng bảo vệ tình trạng làm việc không bình thờng phần tử đợc bảo vệ Mặt khác bảo vệ không đợc tác động có h hỏng tình trạng làm việc không bình thờng không thuộc phạm vi bảo vệ Nếu bảo vệ có nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ sau ( kể nguồn trở ) ngắn mạch vùng dự phòng bảo vệ phải đợc khởi động nhng không đợc tác động bảo vệ đặt chỗ ngắn mạch cha tác động Đôi yêu cầu tác động không tác động mâu thuẫn nhau, thí dụ để bảo vệ tác động cách chắn xẩy ngắn mạch vùng bảo vệ mình, cần dùng nhiều rơle tinh vi sơ đồ nối dây phức tạp Nhng dùng nhiều rơle sơ đồ nối dây phức tạp, có nhiều khả làm cho bảo vệ tác động nhầm Để tăng tính bảo đảm bảo vệ cần: + Dùng sơ đồ có chất lợng tốt, làm việc chắn + Chọn sơ đồ bảo vệ đơn giản với số rơle có tiếp điểm + Dïng c¸c bé phËn phơ nh c¸c cùc nối, dây dẫn chắn để thực sơ đồ bảo vệ + Thờng xuyên kiểm tra sơ đồ bảo vệ Đ2.Thí nghiệm hiệu chỉnh bảo vệ, điều khiển, tín hiệu ngăn lộ đƯờng dây cấp điện áp từ - 35Kv A Mạch bảo vệ I Mạch dòng điện I.1 Sơ đồ đấu dây đủ I.1.1 Sơ đồ nối dây mạch dòng điện ia ib ic i0=ia+ib+ic I.1.2 Dòng điện thứ cấp bơm dòng thứ theo sơ đồ thí L2 L1 L1 i0 L2 L2 L1 ic ib ia A HY Biến áp phụ tải 250/12V PY Biến áp tù ngÉu P ~ - 220; 380B nghiƯm Mơc ®Ých ®Ĩ kiĨm tra: - tû sè biÕn - ®Êu ®óng sơ đồ, cực tính Đo đợc: Ia=Ib =Ic =I1/Ki đây: I1 dòng điện thứ ( A ) Ki tỷ số máy biến dòng điện I0 =3I1/Ki I.1.3 Dòng điện thứ cấp ba pha mang tải đối xứng Ia=Ib =Ic =I1/Ki I0 =IKhông cân Sơ đồ véc tơ: ia ic ib I.1.4 Các trờng hợp h hỏng mạch dòng điện I.1.4.1 Đứt dây trung tính ia ib ic Bơm dòng theo sơ đồ thí nghiệm ta đợc: Ia Ib Ic Hoặc = 0,1In đặt mục " earth fault directional protection/ Overcurrent fault detector " 2- Điều kiện lệnh đóng máy cắt ( qua khoá điều khiển, rơle đóng, rơle tự động đóng lại ) đợc ghi nhận qua đầu vào nhị phân E4 3- Các rơle M2,M3 rơle 7SA511 cài đặt nh sau: - Tại địa 6202 rơle M2 lập trình làm việc với thông số 111 "manual close " - Đóng tay cần trì xung lệnh đóng khoảng thời gian thông qua tiếp điểm 1, rơle thời gian PB - Tại địa 6203 rơle M3 lập trình làm việc với th«ng sè 761 " Earth fault 75% stage picked up " Trên hình : PB rơle thời gian dùng đặt chỉnh định thời gian bảo vệ; PY rơle tín hiệu; SX- nối tách bảo vệ tiến hành thí nghiệm Với phơng án thực nh bảo vệ chống tụt lèo hoàn chỉnh; Đạt mục đích an toàn vận hành, chọn lọc đờng dây đứt lèo để tách kịp thời V Chuyển đổi nhóm chỉnh định khoá chuyển mạch Nhằm đảm bảo tiện lợi vận hành nh an toàn, tin cậy rơ le số; đặc biệt rơ le thuộc ngăn lộ máy cắt đờng vòng, thờng xuyên thay cho đờng dây có chỉnh định khác nhau; đề cập đến giải pháp chuyển đổi nhóm chỉnh định khoá chuyển mạch Về nguyên tắc rơ le số bảo vệ đờng dây áp dụng việc chuyển đổi nhóm chỉnh định thông qua khoá chuyển mạch Nhng để ngắn gọn đa trờng hợp cụ thể ¸p dơng cho 99 r¬ le 7SA5** cã nhãm tham số chỉnh định SET A, SET B, SET C, SET D Sắp xếp SET tơng ứng với máy cắt vòng thay máy cắt đờng dây nh sau: SET A máy cắt vòng thay máy cắt No1 SET B máy cắt vòng thay máy cắt No2 SET C máy cắt vòng thay máy cắt No3 SET D máy cắt vòng thay máy cắt No4 Sơ đồ nguyên lý thực hiƯn nh h×nh A +01 S ET B C 7SA 511 D 20 17 6D2 E9 6D1 21 23 6D3 E10 6D4 13 14 12 -02 K * Khoá K loại MO45- 222888/16T3 Hình Chuyển đổi nhóm chỉnh định khoá chuyển mạch Sử dụng đầu vào nhị phân E9, E10 dự phòng rơ le Dùng khoá chuyển mạch để kích điện + vào đầu E9, E10 theo quy luật định trớc, rơ le tự động chuyển nhóm hoạt động từ nhóm chỉnh định sang nhóm chỉnh định khác phù hợp với máy cắt vòng thay cho máy cắt đờng dây quy định Để sơ đồ thực yêu cầu nghĩa chuyển đổi nhóm chỉnh định lúc thông qua khoá K Về phần mềm rơ le chỉnh định nh sau: 100 Địa 8503 ACTIVATION đặt: SET BY BIN.INPUT Và INPUT lập trình * INPUT đặt '' > Param selec 059'' * INPUT 10 đặt '' > Param selec 060'' Thực nh rơ le hoạt động theo bảng sau: 101 Đầu vào Tham số lựa chän Tham sè lùa chän Kh«ng Cã Kh«ng Có Nhóm hoạt động Không Không Có Có Set A Set B Set C Set D Không: Tơng ứng với đàu vào không điện Có : Tơng ứng với đàu vào có điện Đ 32 Bảo vệ I0 có hớng cÊp Trong hƯ thèng ®iƯn cã ngn cung cấp trở lên ngắn mạch xảy kèm theo chạm đất phổ biến nên phải có bảo vệ I có hớng cấp Tuy có bảo vệ khoảng cách Pha - đất nhng nhiều trờng hợp bảo vệ không bao trùm hết cố xảy lới Để đảm bảo độ nhạy bảo vệ hệ thốnh điện trung tính nối đất trực tiếp ( lới 110 KV trở lên) áp dụng bảo vệ I0 có hớng cấp Trên hình trình bày đoạn đờng dây AB có nguồn cung cấp đợc bảo vệ bảo vệ I0 có híng A1 vµ B1 A A1 B1 B K1 K2 Từ H.1: Hớng thuận bảo vệ định nghĩa hớng công suất từ đờng dây, nên ngắn mạch K1 vùng bảo vệ A1 B1 102 Hớng ngợc bảo vệ đợc định nghĩa hớng công suất từ đờng dây vào Nên ngắn mạch K2 vùng bảo vệ A1 B1 Bảo vệ I0 có hớng tác động với điều kiện: - Trị số dòng điện 3I0 lớn trị số đặt rơ le - Xuất điện áp 3U0 trị số 3U0 đủ lớn để rơle đảm bảo độ nhạy - Hớng dòng điện 3I theo hớng chỉnh định rơ le: Ví dụ I01, I02, I03 hớng thuận; I04 hớng ngợc ( đặt không hớng) Chỉnh định bảo vệ I0 có hớng cấp: - Về dòng điện I01> I02> I03> I04 - Về thời gian: tI01< tI02< tI03< tI04 Sơ đồ đấu dây mạch dòng điện điện áp cho rơ le phơng hớng công suất ( cuộn dòng, cuộn áp ) rơ le dòng điện nh hình vẽ sau đây: Hình Mạch dòng điện, điện áp bảo vệ I0 cấp có hớng Trong dòng điện 3I0 đợc lấy dây trung tính máy biến dòng điện sơ đồ hoàn toàn; Mạch điện áp 3U đợc lấy tổ đấu dây tam giác hở biến điện áp pha PM TIA 1PT 2PT 3PT I TIB TIC PM 103 K U H 4PT Đ 33 Bảo vệ khoảng cách Bảo vệ khoảng cách dùng để bảo vệ đờng dây theo nguyên tắc đo tổng trở Z đờng dây phụ thuộc vào thông số R X đờng dây Đầu vào rơ le dòng điện, điện áp đờng dây đợc biến đổi sang phía nhị thứ thông qua máy biến dòng biến điện áp Zrl = U/I Zrl Z chỉnh định rơle tác động cắt máy cắt Khi ngắn mạch xảy ra: + Zrl Z1 rơle tác động vùng với thời gian t1 + Zrl Z2 rơle tác động vùng với thời gian t2 + Zrl Z3 rơle tác ®éng vïng víi thêi gian t3 B¶o vƯ khoảng cách bảo vệ có hớng: * Hớng thuận hớng từ đờng dây thờng áp dụng cho Z1, Z2, Z3 * Hớng ngợc hớng từ đờng dây vào thờng áp dụng cho Z4 làm bảo vệ dự phòng cho đờng dây bên cạnh Bảo vệ khoảng cách cấp thờng chỉnh định bảo vệ cho 85% chiều dài đờng dây Thời gian tác động T Z1 s ( dao động khoảng 25 ms - 100 ms tuỳ loại rơle khác nhau- thời gian riêng bảo vệ khoảng cách ) Bảo vệ khoảng cách cấp thờng chỉnh định bảo vệ 120% chiều dài đờng dây Thời gian tác động T Z2 thông thờng 0,5s Bảo vệ khoảng cách cấp thờng chỉnh định bảo vệ 300% chiều dài đờng dây Thời gian tác động củaT Z3 lớn TZ2 bậc thời gian T Bảo vệ khoảng cách cấp chỉnh định nh Z3 tổng trở nhng đặt hớng ngợc Thời gian tác động củaTZ4 lớn TZ3 bậc thời gian Bảo vệ khoảng cách thờng có dạng đặc tính sau đây: 104 + Đặc tính hình tròn ( qua gốc toạ độ không qua gốc toạ độ) + Đặc tính hình elip + Đặc tính đa giác Bảo vệ khoảng cách dùng rơle số tác động với tất dạng ngắn mạch lới điện là: + Ngắn mạch pha- pha ( pha AB, BC, CA vµ pha ABC ) + Ngắn mạch pha- đất ( AN, BN, CN ) Để bảo vệ khoảng cách làm việc, rơle liên tục đo lờng giá trị mạch vòng xác định tổng trở là: + Các mạch vòng pha- pha: ZAB, ZBC, ZCA + Các mạch vòng pha- đất: ZAN, ZBN, ZCN Rơle khoảng cách phải không đợc tác động xuất dao động lới Dao động hệ thống điện xảy công suất nguồn đột ngột đóng thêm phụ tải nặng nề vào hƯ thèng ngn ®iƯn u Dao ®éng líi kÌm theo tợng giảm U tăng I theo chu kỳ Nhng khác với ngắn mạch lới thành phần thứ tự nghịch hay thứ tự không Để thực đợc điều sơ đồ logic bảo vệ khoảng cách có cài thêm điều kiện khoá vùng 1, vïng 2, vïng cã dao ®éng líi xảy Bản thân rơle tổng trở xác định Z = U/I tác động Zrl Z đặt Nh vËy dao ®éng líi bé phËn ®o tỉng trở nhỏ trị số Z chỉnh định Để tránh sai lầm trờng hợp phải lắp ( cài đặt ) khoá chống dao động Một đặc điểm cần phải ý bảo vệ khoảng cách phải khoá bảo vệ có h hỏng mạch điện áp Bất h hỏng mạch điện áp đợc ghi nhận để phản ứng kịp thời Bộ phận khoá h hỏng mạch điện áp có đại lợng đầu vào là: AN,BN,CN mạch tam giác hở K,H, u (điện áp đợc dùng để thử rơle) Các trờng hợp h hỏng mạch điện áp là: - Nhảy ap tô mát TU cuộn - Nhảy aptômát TU cuộn đấu tam giác - Đứt dây nhị thứ pha A,B,C,N,K,H 105 - H hỏng mạch lặp cầu dao cách ly ( Điện áp nhị thứ đợc cung cấp vào rơle thông qua rơle lặp lại cầu dao cách ly ) Do nguyên tắc đo tổng trở Z=U/I nên điện áp nguyên nhân h hỏng mạch điện áp làm cho phận Z tác động Bởi rơle khoảng cách trang bị khoá h hỏng mạch điện áp để ngăn chặn bảo vệ cắt nhầm trờng hợp Biện pháp thực h hỏng mạch điện áp không cung cấp điện dơng cho mạch logic cắt rơle tổng trở Đ 34 Bảo vệ chống máy cắt từ chối Máy cắt từ chối tác động nhiều nguyên nhân khác nhau: - Máy cắt bị h hỏng khí - Máy cắt bị hở mạch cắt - Máy cắt bị khóa ( ví dụ áp lực SF6 thấp đến mức độ không thao tác đợc dẫn đến phải khóa mạch điều khiển máy cắt ) - Thậm chí nguồn thao tác máy cắt Khi có xảy cố ngăn lộ bảo vệ chống máy cắt từ chối ( BF ) làm việc gửi lệnh cắt tất máy cắt nối vào có máy cắt h hỏng Nguyên tắc hoạt động bảo vệ BF nh hình vẽ sau đây: - Kiểm tra dòng điện pha tồn sau rơ le phát lệnh cắt - Rơ le bảo vệ cắt - Quá thời gian đặt bảo vệ BF Đủ điều kiện đầu bảo vệ BF phát lệnh cắt máy cắt khác Phát dòng Dòng điện Trip Feede r Kiểm tra biên độ t1 VD:400m t2 & VD:10ms 106 & Đi cắt máy cắt khác ... cắt CC máy cắt Rơ le tín hiệu TH dùng để kiểm tra mạch bảo vệ có cuộn cắt Ngoài việc báo hiệu tác động bảo vệ, rơ le TH làm cho dễ dàng việc phân tích cố Thí dụ rơ le rơi (tức rơ le tín hiệu tác... Mạch tín hiệu 27 Các rơ le dòng điện 3RI 4RI phận khởi động Rơ le thời gian làm việc với dòng điện chiều Khi ngắn mạch vùng bảo vệ, rơ le 3RI 4RI ( rơ le ) tác động, rơ le thời gian 5RI tác động... liệu theo dõi ngăn lộ Đ.3 Bảo vệ dòng điện Nguyên tác tác động Bảo vệ dòng điện loại bảo vệ tác động dòng điện qua phần tử đợc bảo vệ vợt giá trị định trớc Phần tử bảo vệ r le dòng điện đợc chế tạo