Contents
Rơ le bảo vệ là gì?
Rơ le bảo vệ ( Protective Relays, Protection Relays ) là một loại thiết bị điện từ, nó dựa trên hoạt động giải trí của cuộn dây điện từ tác động ảnh hưởng lên các bộ phận truyền động để phát hiện các điều kiện kèm theo hoạt động giải trí không bình thường như quá dòng, quá áp, dòng hiệu suất ngược, tần số quá cao hoặc thấp .
Rơ le bảo vệ kỹ thuật số dựa trên bộ vi giải quyết và xử lý tân tiến có năng lực mô phỏng lại hoạt động giải trí của các thiết bị cơ, cũng như tương hỗ nhiều loại bảo vệ và giám sát mà các loại các rơle cơ điện không hề thực thi được .Trong nhiều trường hợp một rơ le kỹ thuật số dựa trên bộ vi xử lý duy nhất có thể đảm nhiệm được các chức năng của hai hoặc nhiều hơn các rơ le cơ.
Bạn đang đọc: Tìm hiểu tổng quan về rơ le bảo vệ (Protection relay)
Bằng cách phối hợp nhiều công dụng trong một khối, rơle kỹ thuật số cũng tiết kiệm ngân sách và chi phí được ngân sách góp vốn đầu tư và ngân sách bảo dưỡng hơn so với các rơle điện cơ .
Tuy nhiên, nhờ rơ le cơ điện có tuổi thọ rất cao nên hàng chục ngàn rơ le cơ điện này vẫn đang liên tục được sử dụng để bảo vệ đường dây truyền tải và các thiết bị điện trên toàn quốc tế .
Một đường dây truyền tải hoặc tổ máy phát điện quan trọng phải có tủ bảo vệ riêng, với nhiều thiết bị cơ điện độc lập, hoặc một hoặc hai bộ rơ le vi giải quyết và xử lý .
Các triết lý và ứng dụng của các thiết bị bảo vệ là một phần quan trọng trong chương trình huấn luyện và đào tạo của một kỹ sư điện chuyên ngành mạng lưới hệ thống điện. Sự thiết yếu phải tác động ảnh hưởng nhanh gọn để bảo vệ mạch điện cũng như các thiết bị điện tiếp tục là yên cầu bắt buộc của các mạng lưới hệ thống rơle bảo vệ để cung ứng kịp thời và cắt được máy cắt trong vòng vài phần nghìn của một giây .
Trong những trường hợp này điều quan trọng là các rơle bảo vệ phải được bảo trì đúng cách và được thử nghiệm định kỳ .Nguyên lý hoạt động của rơ le bảo vệ
Các Rơ le bảo vệ cơ điện hoạt động giải trí bằng một trong hai nguyên tắc là dùng lực từ để hút, hoặc là cảm ứng từ. Không giống như các rơle điện cơ loại chuyển mạch với các ngưỡng điện áp hoạt động giải trí và thời hạn hoạt động giải trí cố định và thắt chặt và thường không rõ ràng, các rơ le bảo vệ thường có tuổi thọ dài, hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh và lựa chọn được các thông số kỹ thuật thời hạn / dòng điện ( hoặc các tham số hoạt động giải trí khác ) .
Rơ le bảo vệ hoàn toàn có thể sử dụng các mảng đĩa cảm ứng, nam châm hút có cực từ bị xẻ rãnh, các cuộn dây hãm và tác động ảnh hưởng, các tác nhân loại cuộn dây điện từ, công tắc nguồn rơ le điện thoại cảm ứng, và mạng dịch chuyển pha. Các rơ le bảo vệ cũng hoàn toàn có thể được phân loại theo chiêu thức thống kê giám sát của chúng .
Một rơle bảo vệ hoàn toàn có thể phân phối với cường độ của đại lượng điện áp hay dòng điện .
Loại rơ le cảm ứng hoàn toàn có thể phân phối với tích của hai đại lượng trong 2 cuộn dây, thí dụ như hiệu suất trong một mạch điện. Mặc dù một rơ le điện cơ thống kê giám sát tỉ số của hai số lượng là không thực tiễn, tính năng tựa như hoàn toàn có thể thu được bằng một sự cân đối giữa hai cuộn dây thao tác, hoàn toàn có thể được sắp xếp để mang lại các tác dụng tựa như .
Nhiều cuộn dây thao tác hoàn toàn có thể được sử dụng để phân phối “ độ lệch ” cho rơ le, được cho phép điêu khiển độ nhạy của phản ứng trong một mạch bởi một rơ le khác .
Các tích hợp khác nhau của “ mô-men thao tác ” và “ mô-men hãm ” hoàn toàn có thể được tạo ra trong rơ le .
Bằng cách sử dụng một nam châm từ vĩnh cửu trong mạch từ, rơ le hoàn toàn có thể phản ứng với dòng điện theo hướng ngược lại. Các rơle phân cực như vậy được sử dụng trên các mạch điện một chiều để phát hiện các hỏng hóc, ví dụ như, dòng hiệu suất ngược đi vào máy phát điện .
Các rơ le này hoàn toàn có thể được sản xuất theo tiêu chuẩn không thay đổi kép, duy trì một tiếp điểm khép mạch khi không có dòng trong cuộn dây và cần có dòng điện ngược để reset lại .
Đối với các mạch AC, nguyên tắc này được lan rộng ra với một cuộn dây phân cực nối với một nguồn điện áp tham chiếu .
Các tiếp điểm khối lượng nhẹ làm cho các rơle nhạy hơn, hoàn toàn có thể tác động ảnh hưởng một cách nhanh gọn, nhưng tiếp điểm nhỏ không hề mang hoặc cắt được dòng điện lớn .
Thường thì các rơle thống kê giám sát sẽ kích hoạt các rơ le phụ phần ứng loại điện thoại thông minh .
Trong một xí nghiệp sản xuất lắp ráp nhiều rơle điện cơ, sẽ rất khó để xác lập thiết bị nào tạo ra tín hiệu gốc đưa đi tác động mạch bảo vệ. Đây là thông tin hữu dụng để giúp cho nhân viên cấp dưới quản lý và vận hành xác lập được nguyên do gây ra các lỗi và ngăn ngừa việc xảy ra sự cố tựa như một lần nữa .
Rơle hoàn toàn có thể được trang bị với một bộ phận “ đích ” hay “ cờ ”, bộ phận này sẽ được nhả ra khi tiếp điểm hoạt động giải trí, để hiển thị một tín hiệu màu đặc biệt quan trọng khi rơ le ảnh hưởng tác động .Phân loại relay bảo vệ theo cấu tạo
Relay bảo vệ điện cơ
Rơle điện hoàn toàn có thể được phân thành nhiều loại khác nhau như sau :
- Hút lõi thép
- Cuộn dây dịch chuyển
- Cảm ứng
- Động cơ
- Cơ khí
- Nhiệt
Các rơ le kiểu “ phần ứng ” có một đòn kích bẩy xoay tì lên một bản lề hoặc dao, hoàn toàn có thể mang theo một tiếp điểm chuyển dời. Những rơle này hoàn toàn có thể thao tác trên cả dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều, nhưng so với dòng điện xoay chiều, một vành chắn trên cực sẽ được sử dụng để duy trì lực tiếp xúc trong suốt chu kỳ luân hồi thao tác của dòng điện xoay chiều .
Bởi vì khoảng cách không khí giữa các cuộn dây cố định và thắt chặt và phần ứng hoạt động trở nên nhỏ hơn khi rơ le thao tác, dòng điện thiết yếu để duy trì cho rơ le đóng phải nhỏ hơn nhiều so với dòng để ảnh hưởng tác động nó bắt đầu. “ tỷ suất quay trở lại ” hay “ xô lệch ” là thước đo để biết phải giảm dòng điện xuống bao nhiêu để reset rơ le đó .
Một ứng dụng biến thể của nguyên tắc lôi cuốn là loại pít tông hoặc cuộn dây solenoid. Một rơ le lưỡi gà là một ví dụ về nguyên tắc lôi cuốn .
Các đồng hồ đeo tay “ di dời cuộn dây ” sử dụng một vòng dây lồng trong một nam châm từ đứng yên, tương tự như như một điện kế nhưng với một cần tiếp điểm thay vì là kim thông tư .
Một loại của rơ le kiểu chuyển dời cuộn dây đó là treo cuộn dây từ hai dây chằng dẫn điện, được cho phép cuộn dây đi được rất dài .
Rơ le quá dòng đĩa cảm ứng với các đồng hồ đeo tay đĩa “ cảm ứng ” thao tác bằng cách cảm ứng dòng điện trong một đĩa quay tự do ; hoạt động quay của đĩa lại tác động ảnh hưởng lên tiếp điểm. Rơ le cảm ứng chỉ hoạt động giải trí với dòng điện xoay chiều ; nếu hai hoặc nhiều cuộn dây được sử dụng, chúng phải có cùng tần số nếu không sẽ không có lực tác động ảnh hưởng nào được tạo ra .
Rơle điện từ sử dụng nguyên tắc cảm ứng được phát hiện bởi Galileo Ferraris vào cuối thế kỷ thứ 19. Hệ thống cảm ứng từ trong rơ le quá dòng đĩa cảm ứng được phong cách thiết kế để phát hiện quá dòng điện trong mạng lưới hệ thống điện và thao tác với thời hạn trễ được xác lập trước, khi tiến tới giá trị số lượng giới hạn quá dòng nhất định. Để hoạt động giải trí, mạng lưới hệ thống từ tính trong các rơle sẽ tạo ra mô-men xoắn tác động ảnh hưởng trên một đĩa sắt kẽm kim loại để làm tiếp điểm, theo phương trình dòng điện mô-men xoắn cơ bản sau đây :
T = K imes phi_1 imes phi_2 sin heta
Trong đó : K – là hằng sốphi_1 và phi_2 là từ thông heta là góc pha giữa các từ thông
Cuộn dây sơ cấp của rơ le được cung ứng từ máy biến dòng giám sát của các mạng lưới hệ thống điện qua một cầu nối, được gọi là plug setting multiplier ( psm ). Thường có bảy nấc thao tác hoặc dải thao tác bằng nhau để xác lập độ nhạy của rơle .
Cuộn dây sơ cấp nằm ở phía trên nam châm hút điện. Cuộn dây thứ cấp có các liên kết trên các nam châm từ điện trên được nguồn năng lượng từ các cuộn sơ cấp và liên kết với các nam châm hút điện thấp hơn .
Khi các nam châm từ điện phía trên và phía dưới được tích năng ( có dòng chạy qua các cuộn dây ) chúng tạo ra dòng điện Foucault, được cảm ứng lên đĩa sắt kẽm kim loại và chảy qua các đường sức từ .
Mối quan hệ này của dòng điện xoáy và chất trợ tạo ra mô-men xoắn tỷ suất với nguồn vào dòng điện của cuộn sơ cấp, do hai con đường thông được ra khỏi quy trình tiến độ 90 ° .
Trong một điều kiện kèm theo quá dòng, giá trị dòng điện tăng lên sẽ hoàn toàn có thể thắng được áp lực đè nén lò xo trên trục chính và nam châm hút hãm, làm cho đĩa sắt kẽm kim loại xoay về phía tiếp điểm cố định và thắt chặt .
Chuyển động khởi đầu này của đĩa sắt kẽm kim loại cũng tạo ra dòng diện dương trên các khe nhỏ thường cắt vào mặt đĩa. Thời gian xoay làm cho các tiếp điểm không riêng gì nhờ vào vào dòng điện mà còn nhờ vào vào vị trí quay ngược của trục chính, được gọi là thời hạn nhân .
Thời gian nhân được chia tuyến tính bằng 1/10 của thời hạn quay rất đầy đủ. Làm cho rơ le không bị bụi bẩn, đĩa sắt kẽm kim loại và trục chính với các tiếp điểm của nó sẽ được tiếp xúc cố định và thắt chặt, do đó gửi một tín hiệu đi cắt máy cắt và cô lập mạch điện, tuân theo các thông số kỹ thuật thời hạn và dòng điện như phong cách thiết kế. Dòng giảm ( drop off current ) của rơ le là thấp hơn nhiều so với giá trị thao tác của nó, và một khi đạt được giá trị này, rơle sẽ được reset theo hoạt động ngược lại do áp lực đè nén của lò xo điều khiển và tinh chỉnh chi phối bởi các nam châm từ hãm .Relay bảo vệ tĩnh
Việc vận dụng các bộ khuếch đại điện tử vào rơle bảo vệ đã được miêu tả tiên phong vào năm 1928, sử dụng các bộ khuếch đại ống chân không .
Thiết bị sử dụng ống điện tử đã được nghiên cứu và điều tra nhưng không khi nào được vận dụng trong các mẫu sản phẩm thương mại, vì các hạn chế của bộ khuếch đại ống chân không .
Một dòng điện dự trữ tương đối lớn là nhu yếu thiết yếu để duy trì nhiệt độ ống dây tóc ; điện cao áp không dễ chịu được cấp cho các mạch điện, và bộ khuếch đại ống chân không sẽ rất khó để hoạt động giải trí đúng chuẩn do nhiễu loạn .Rơle tĩnh không có hoặc có rất ít bộ phận truyền động đã trở thành thực tế với sự ra đời của bóng bán dẫn.
Rơle tĩnh có ưu điểm là độ nhạy cao hơn so với các rơle sử dụng cơ điện trọn vẹn, chính bới nguồi cấp cho các tiếp điểm đầu ra được lấy từ một nguồn cung ứng riêng không liên quan gì đến nhau, không phải từ các mạch tín hiệu .
Các rơle tĩnh vô hiệu hoặc giảm hiện tượng kỳ lạ giã dò tiếp điểm, và hoàn toàn có thể thao tác nhanh, tuổi thọ dài và ngân sách bảo dưỡng thấp .Relay bảo vệ kỹ thuật số
Các tính năng của mạng lưới hệ thống bảo vệ điện đang được thay thế sửa chữa bằng các rơ le bảo vệ kỹ thuật số dựa trên các bộ vi giải quyết và xử lý, đôi lúc được gọi là “ rơ le số ” .
Chúng sẽ quy đổi điện áp và dòng điện sang dạng kỹ thuật số và giải quyết và xử lý các tác dụng đo bằng cách sử dụng một bộ vi giải quyết và xử lý .
Rơ le kỹ thuật số hoàn toàn có thể mô phỏng tính năng của nhiều loại rơle điện cơ rời rạc trong một thiết bị, đơn giản hóa phong cách thiết kế và bảo dưỡng thiết bị bảo vệ .
Mỗi rơle kỹ thuật số hoàn toàn có thể tự kiểm tra để xác nhận sự sẵn sàng chuẩn bị và cảnh báo nhắc nhở của nó có tốt không nếu một lỗi hoặc sự cố được phát hiện .Rơle số cũng có thể cung cấp các chức năng SCADA giám sát và thu thập dữ liệu các tiếp điểm đầu vào, đo lường, phân tích dạng sóng, và các tính năng hữu ích khác. Rơle kỹ thuật số có thể lưu trữ hai bộ thông số cài đặt bảo vệ, cho phép các hành vi của rơle được thay đổi trong quá trình bảo trì các thiết bị đi kèm. Rơle kỹ thuật số cũng có thể cung cấp các chức năng bảo vệ mà rơ le điện cơ không thể có, đó là tiện ích trong việc tự kiểm tra và truyền thôn với các hệ thống điều khiển giám sát.
Relay bảo vệ số (Numerical)
Sự phân biệt giữa rơle kỹ thuật số ( Digital Protection Relay ) và rơ le số ( Numerical Protection Relay ) dựa trên các đặc thù kỹ thuật cụ thể, và hiếm khi vượt ngoài công dụng bảo vệ .
Chúng hoàn toàn có thể được xem là sự tăng trưởng tự nhiên của các rơle kỹ thuật số là hiệu quả của những văn minh công nghệ tiên tiến. Thông thường, chúng sử dụng một bộ giải quyết và xử lý chuyên dùng cho giải quyết và xử lý tín hiệu số ( DSP ) làm phần cứng máy tính, đi kèm với các công cụ ứng dụng tương quan .
Các tín hiệu tựa như nguồn vào được quy đổi thành một đại diện thay mặt kỹ thuật số và giải quyết và xử lý theo các thuật toán toán học tương thích .
Quá trình này được thực thi bằng cách sử dụng một bộ vi giải quyết và xử lý chuyên được dùng được tối ưu hóa cho các ứng dụng giải quyết và xử lý tín hiệu, được biết đến như một bộ giải quyết và xử lý tín hiệu kỹ thuật số hoặc được viết tắt là DSP ( digital signal processor ) .
Quá trình giải quyết và xử lý kỹ thuật số của tín hiệu trong thời hạn thực yên cầu một bộ vi giải quyết và xử lý có hiệu suất rất lớn .Phân loại rơ le thông qua chức năng, ứng dụng
Các tính năng bảo vệ khác nhau được trang bị trên một rơ le nhất định được bộc lộ bằng các số thiết bị theo tiêu chuẩn ANSI. Ví dụ, một rơ le có trang bị tính năng 51 sẽ là một rơ le bảo vệ quá dòng có thời hạn .
Rơ le bảo vệ quá dòng
Rơ le quá dòng kỹ thuật số là một loại rơle bảo vệ ảnh hưởng tác động khi dòng tải vượt quá một giá trị tác động ảnh hưởng. Số thiết bị ANSI 50 đại diện thay mặt cho bảo vệ quá dòng tức thời ( IOC ) và 51 cho bảo vệ quá dòng có thời hạn ( TOC ). Trong một ứng dụng nổi bật, rơle quá dòng được liên kết với một máy biến dòng đo lường và thống kê và được kiểm soát và điều chỉnh để hoạt động giải trí tại hoặc lớn hơn một giá trị dòng điện đơn cử. Khi rơ le này ảnh hưởng tác động, một hoặc nhiều tiếp điểm sẽ tác động ảnh hưởng theo và dẫn đến đi cắt ( mở ) máy cắt .Rơ le bảo vệ khoảng cách
Một trong các dạng bảo vệ thông dụng nhất trên mạng lưới hệ thống truyền tải điện cao áp là rơle bảo vệ khoảng cách ( Distance Protection Relay ). Đường dây điện đã thiết lập trở kháng trên một cây số và cách sử dụng giá trị này và so sánh điện áp và dòng điện khoảng cách đến một lỗi hoàn toàn có thể được xác lập. Số lượng thiết bị tiêu chuẩn ANSI cho một rơle khoảng cách là 21. Nó cũng được gọi là rơ le trở kháng do nó giám sát các sự cố đường dây với việc sử dụng trở kháng mỗi mét của đường dây truyền tải Có rất nhiều loại rơle khoảng cách gồm có cả khoảng chừng cách trở kháng, khoảng cách điện kháng, khoảng cách chênh lệch và khoảng cách mho .Rơ le bảo vệ so lệch dòng điện
Một dạng rơ le bảo vệ phổ cập cho các thiết bị như máy biến áp, máy phát, thanh cái và đường dây là rơi lệch dòng điện .
Đây là dạng bảo vệ hoạt động giải trí dựa trên định luật Kirchhoff dòng điện, trong đó nói rằng tổng các dòng điện vào và ra một nút sẽ bằng không .
Bảo vệ so lệch yên cầu một tập hợp các biến dòng ( máy biến áp loại nhỏ dùng để quy đổi dòng điện xuống đến một mức độ hoàn toàn có thể thống kê giám sát được ) tại mỗi đầu của đường dây, hoặc mỗi bên của máy biến áp. Rơ le bảo vệ dòng điện sau đó sẽ so sánh các dòng điện và đo lường và thống kê sự độc lạ giữa chúng .
Ví dụ, một đường dây từ một trạm tới một trạm khác sẽ có một rơ le so lệch dòng điện ở cả hai trạm và truyền thông online với nhau .
Trong một điều kiện kèm theo thông thường, rơ le tại trạm biến áp A hoàn toàn có thể đọc 500 Ampere ( xuất hiệu suất ) và trạm B sẽ đọc 500 Ampere ( nhập hiệu suất ) .
Nếu một đường bị chạm đất thì sẽ có một xung dòng điện. Các lưới điện cung ứng thường được liên động các lỗi với nhau trong ví dụ trên sẽ được cung ứng từ cả hai đầu của đường dây truyền tải. Rơ le tại trạm biến áp A sẽ thấy một sự ngày càng tăng lớn dòng điện và sẽ liên tục xuất hiệu suất .
Trạm biến áp B cũng sẽ thấy một sự ngày càng tăng lớn trong dòng điện, tuy nhiên nó cũng sẽ khởi đầu xuất ngược lại .
Tiếp đó rơle bảo vệ sẽ thấy những dòng đi theo các hướng ngược nhau ( dịch chuyển pha 180 độ ) và thay vì triệt tiêu nhau để tạo thành một tổng zero nó sẽ thấy một giá trị dòng điện rất lớn .
Các rơ le sẽ đi cắt các máy cắt có tương quan. Đây là dạng bảo vệ được gọi là bảo vệ đơn vị chức năng, vì nó chỉ bảo vệ những gì nằm giữa các máy biến dòng giám sát .
Thông thường, rơ le bảo vệ so lệch sẽ có đặc tính “ tăng ” để trang bị cho điểm thao tác tính năng dòng “ trải qua ” ( through current ). Dòng trong đường dây càng cao, thì dòng điện rơi lệch cần cho rơ le để phát hiện lỗi càng lớn. Điều này là thiết yếu do sự mất cân đối trong máy biến dòng giám sát .
Các lỗi nhỏ sẽ tăng khi dòng điện tăng đến điểm các lỗi hoàn toàn có thể gây ra một tác động ảnh hưởng cắt máy cắt sai, nếu rơ le rơi lệch dòng chỉ có một số lượng giới hạn trên thay vì tăng các đặc thù rơi lệch .
Máy biến dòng đo lường và thống kê ( CT ) có một điểm nơi lõi từ bị bão hòa và dòng điện trong CT không còn tỷ suất thuận với dòng điện trong đường dây truyền tải .
Một CT hoàn toàn có thể trở nên không đúng chuẩn hoặc thậm chí còn bị bão hòa vì một lỗi bên ngoài khu vực bảo vệ của nó ( lỗi trải qua – through fault ), nơi các CT thấy một cường độ dòng điện lớn nhưng vẫn còn cùng hướng .Rơ le định hướng
Một rơle khuynh hướng sử dụng một nguồn phân cực bổ trợ của điện áp hoặc dòng điện để xác lập hướng của một sự cố ( lỗi ). Lỗi hoàn toàn có thể nằm ở đầu nguồn hoặc bên dưới của rơ le, được cho phép các thiết bị bảo vệ thích hợp được hoạt động giải trí bên trong hoặc bên ngoài của vùng bảo vệ .
Rơ le kiểm tra tính đồng bộ
Rơ le kiểm tra đồng điệu dùng để hòa lưới khi tần số và pha của hai nguồn bằng nhau trong một mức độ nào đó. Rơ le “ kiểm tra đồng nhất ” thường được sử dụng khi hai mạng lưới hệ thống nguồn điện được liên kết với nhau, ví dụ điển hình như tại một trạm phân phối liên kết hai mạng lưới hệ thống lưới điện, hoặc tại một máy cắt đầu cực máy phát để bảo vệ máy phát được đồng nhất hóa với mạng lưới hệ thống điện trước khi hòa lưới .Phân loại relay theo nguồn điện
Một rơ le bảo vệ kép được phân phối bởi dòng điện thu được từ dòng bằng một CT .
Các rơle cũng hoàn toàn có thể được phân loại theo loại nguồn điện mà họ sử dụng để thao tác .
- Các rơle tự hành hoạt động dựa trên năng lượng có nguồn gốc từ mạch bảo vệ, ví dụ như thông qua các máy biến dòng dùng để đo dòng của dòng điện. Điều này giúp loại bỏ chi phí và độ tin cậy của một nguồn cung cấp riêng biệt.
- Rơ le phụ trợ phụ thuộc vào một pin hoặc nguồn cung cấp ac bên ngoài. Một số rơle có thể sử dụng AC hoặc DC. Nguồn cung cấp phụ trợ phải có độ tin cậy cao trong thời gian lỗi hệ thống.
- Các rơle điện có thể cung cấp nguồn điện phụ trợ, vì vậy tất cả các ắc quy, bộ sạc và các yếu tố bên ngoài khác đều được làm dự phòng và được sử dụng làm bản sao lưu.
Trên đây, MESIDAS đã chia sẻ cho các bạn những thông tin tổng quan đến chi tiết nhất về khái niệm cũng như cách phân loại rơ le bảo vệ. Hy vọng rằng, nội dung bài viết giúp ích được cho bạn. Xin cảm ơn!
Article Rating
Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Linh Kiện Và Vật Tư