Lý thuyết bảo vệ rơle

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN CHUNG VỀ

Bạn đang đọc: Lý thuyết bảo vệ rơle

BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

51NB : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất trên thanh cái51B : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha trên thanh cái51GNT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn thứ 351VT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 3 có khóa điện áp51GNS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn thứ 251VS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 2 có khóa điện áp51GNP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn sơ cấp51VP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT phía sơ cấp có khóa điện áp21 : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ chạm pha và đất67N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng67 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha có hướng51N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt có thời hạn51 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt có thời hạnKÝ HIỆU CỦA MỘT SỐ LOẠI RƠ LE THƯỜNG GẶP TRÊN HỆ THỐNG ĐIỆN

A. SƠ LƯỢC VỀ CÁC PHẦN TỬ CHÍNH TRONG LƯỚI ĐIỆN

1. ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN :

Có trách nhiệm liên kết giữa nhà máy sản xuất, trạm biến áp và phụ tải .
Đây là thành phần có kích cỡ lớn nhất trong lưới điện từ vài chục đến vài trăm km, do
đó đường dây là thành phần xảy ra sự cố nhiều nhất trong lưới điện. Tuy nhiên hầu hết những sự cố là
sự cố thoáng qua. Các thiệt hại vật chất do việc đóng điện vào đường dây bị sự cố là không
lớn ( đứt dây hoặc đứt lèo ). Do đó khi xảy ra sự cố thì được phép đóng thử lại đường dây .

2. THANH CÁI :

Có trách nhiệm link những đường dây và những Máy biến thế ở từng cấp điện áp khác nhau
trong mỗi trạm .
Thanh cái hoàn toàn có thể có hoặc không tùy theo từng trạm .
Kích thước tương đối nhỏ, cấu trúc đơn thuần nên ít xảy ra sự cố thực sự, phần đông những
sự cố là do ảnh hưởng tác động nhầm của những rơ le .

3. MÁY BIẾN THẾ :

Có trách nhiệm quy đổi nguồn năng lượng giữa những cấp điện áp với nhau .
Có kích cỡ nhỏ nhưng giá trị rất lớn .
Khó bị sự cố, nhưng khi bị sự cố thì thiệt hại về kinh tế tài chính lớn. Hầu như không có sự cố
thoáng qua ( ngoại trừ nhầm lẫn do rơ le ) .
Khả năng gây ra thiệt hại lớn về người và vật chất nếu đóng điện vào MBT đang bị sự
cố. Do đó cần phải tuân thủ khắt khe tiến trình xử lý sự cố, khi đóng điện lại cho MBT bị
sự cố .
 

B. KHÁI QUÁT VỀ RƠ LE BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1. BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY :

– Đối với đường dây từ 220KV gồm có những bảo vệ chính : 87L, 21, bảo vệ
dự trữ : 21, 67 / 67N, 50 / 51, 50/51 N .
– Đối với đường dây từ 66KV – 110KV gồm có những bảo vệ chính : 21, bảo vệ
dự trữ : 67 / 67N, 50 / 51, 50/51 N .
– Đối với đường dây 15KV-23 KV không có nguồn diesel : chỉ cần bảo vệ 50/51 ,
50/51 N, rơ le tự động hóa đóng lại 79. Đối với đường dây 15KV-23 KV có nguồn diesel cần có
thêm rơ le quá dòng có hướng 67/67 N .

2. BẢO VỆ THANH CÁI :

Bảo vệ thanh cái gồm bảo vệ chính : 87B us, bảo vệ dự trữ : 50/51, 50/51 N

3. BẢO VỆ MÁY BIẾN THẾ :

Bảo vệ chính :
Rơ le 87T
Rơ le 96 ( Rơ le hơi ) : Rơ le này đặt ở ống nối giữa thùng dầu chính và thùng dầu phụ .
Khi có sự cố bên trong máy biến thế, một lượng hơi sinh ra đi qua rơ le này. Tùy theo mức
độ sự cố nặng hay nhẹ mà rơ le đi báo tín hiệu hay đưa tín hiệu đi cắt máy cắt .
Những sự cố nghiêm trọng sẽ gây ra một xung dầu về phía bình dầu phụ làm rơ le tác
động cắt máy cắt ngay tức thì .
Ngoài những rơ le trên còn có những rơ le mức độ dầu thấp, rơ le nhiệt độ dầu, rơ le nhiệt
độ cuộn dây, rơ le áp lực đè nén ( rơ le này đo vận tốc đổi khác áp lực đè nén trong dầu ) .
Bảo vệ dự trữ :
– Dự phòng cho những bảo vệ chính của máy biến thế là những bảo vệ quá dòng điện chạm
pha, bảo vệ quá dòng điện chạm đất phía cao ( 51P, 51NP ) và hạ ( 51S, 51NS ) của máy biến
thế, rơ le quá dòng thứ tự không lấy tín hiệu từ biến dòng điện ở trung tính phía cao máy biến
thế ( 51 GNP ) hay ở trung tính phía hạ máy biến thế ( 51GNS ) .
Tóm lại : Các rơ le bảo vệ ( về phần điện ) trên lưới điện gồm có :
– Bảo vệ so lệch : 87L, 87B us, 87T
– Bảo vệ khoảng cách : 21
– Bảo vệ quá dòng : 67/67 N, 50/51, 50/51 N …
 

C. CHI TIẾT CÁC RƠ LE BẢO VỆ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1. BẢO VỆ SO LỆCH : ĐƯỜNG DÂY, THANH CÁI, MÁY BIẾN THẾ

87L : Đây là bảo vệ chính trên đường dây 500KV, bảo vệ chính trên những đường dây
220KV quan trọng như : Phú Mỹ 1 – Nhà Bè ( 02 mạch ), Phú Mỹ 1 – Cai Lậy, Phú Mỹ 1 – Mỹ
Tho 2, Mỹ Tho 2 – Cai Lậy, Hàm Thuận – Đa Mi, đường cáp 220KV nối nhà máy sản xuất Phú Mỹ
2-1 với xí nghiệp sản xuất Phú Mỹ 1 ( 02 mạch ) .
87B us : Đây là bảo vệ chính cho thanh cái của những trạm lớn có nhiều phát tuyến
87T : Đây là bảo vệ chính cho những MBT từ cấp điện áp 35KV trở lên .

BẢO VỆ SO LỆCH ĐƯỜNG DÂY :

 

Nguyên lý chung :

– Bảo vệ so lệch dựa trên nguyên tắc so sánh dòng điện đi vào và ra khỏi vùng bảo vệ .
Đối với bảo vệ so lệch đường dây, vùng bảo vệ là đoạn đường dây giữa 02 trạm .
– Mỗi đầu đường dây đều được trang bị 02 bộ rơ le so lệch giống nhau. Đường cáp
quang ( OPGW ) hoặc cặp dây pilot wires ( so với đường dây ngắn ) được sử dụng để truyền
tín hiệu thông tin giữa hai rơ le để hoàn toàn có thể so sánh dòng tại hai đầu với nhau .
– Bảo vệ so lệch đường dây loại trừ nhanh sự cố mặc dầu đường dây được cấp nguồn từ
một phía hoặc cả hai phía .
+ Ưu điểm của bảo vệ so lệch đường dây :
– Không phản ứng theo xê dịch trong mạng lưới hệ thống, quá tải .
– Không bị tác động ảnh hưởng so với sai số do hỗ cảm của đường dây song song .
– Không bị tác động ảnh hưởng khi tín hiệu biến điện áp bị mất .
+ Khuyết điểm :
– Giá thành cao, phải cần có đường truyền tín hiệu .
– Chỉ bảo vệ cho chính bản thân đường dây có rơ le so lệch, không hề bảo vệ dự trữ cho
những đường dây hoặc trạm biến áp tiếp nối .
– Phải có thêm bảo vệ chính là rơ le khoảng cách để làm dự trữ cho bảo vệ so lệch đường
dây .

Các bảo vệ so lệch thanh cái và MBT có nguyên tắc hoạt động giải trí tương tự như bảo vệ so

lệch đường dây. Tuy nhiên có 1 điểm độc lạ là những bảo vệ này không cần đường

truyền phức tạp như so với đường dây mà chỉ cần nối cáp nhị thứ trực tiếp. Do đó giá

thành rẻ hơn nhiều so với bảo vệ đường dây .

 

2. BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

Nguyên tắc chung :

– Trong mạng phức tạp có nhiều nguồn cung ứng, bảo vệ quá dòng điện không bảo vệ
cắt tinh lọc ngắn mạch. Do đó cần phải có một nguyên tắc bảo vệ khác vừa bảo vệ tác
động nhanh, vừa tinh lọc và có độ nhạy tốt so với mạng phức tạp bất kể. Một trong những bảo
vệ đó là bảo vệ tổng trở thấp ( bảo vệ khoảng cách ) .
– Nguyên lý tác động ảnh hưởng : Zr ≤ Zs .
– Thời gian ảnh hưởng tác động của bảo vệ khoảng cách nhờ vào vào khoảng cách giữa chỗ đặt
bảo vệ và điểm ngắn mạch .
– Bộ phận cơ bản của bảo vệ khoảng cách ( còn gọi là bộ phận thống kê giám sát ) làm trách nhiệm
xác lập tổng trở từ chỗ ngắn mạch đến chỗ đặt bảo vệ .
– Người ta dùng rơ le tổng trở làm bộ phận đo khoảng cách. Giá trị tổng trở của đường

dây từ chỗ đặt rơ le đến đến chỗ bị sự cố tỷ lệ với chiều dài của đoạn dây đótheo công thức :

Xem thêm: Linh Kiện Máy Tính | Linh Kiện PC Chính Hãng, Xây Dựng Mọi Cấu Hình

ZRN= Zo*LRN, XRN= Xo*LRN, RRN= Ro*LRN.

Zo, Xo, Ro : điện trở trên 1 km đường dây .

Do đó rơ le tổng trở còn được gọi là rơ le khoảng cách .

– Rơ le tổng trở triển khai đo tổng trở ( Zr = Ur / Ir ) .
Ir : dòng điện đi qua điểm đặt rơ le .
Ur : điện áp tại điểm đặt rơ le .
– Để bảo vệ ảnh hưởng tác động tinh lọc trong mạng phức tạp, cần triển khai bảo vệ khoảng chừng
cách có hướng, chỉ tác động ảnh hưởng khi hướng hiệu suất ngắn mạch đúng theo chiều mà ta chọn ,
thường thì là hướng từ thanh cái ra đường dây .
– Thời gian ảnh hưởng tác động của những bảo vệ theo cùng một hướng được phối hợp với nhau sao
cho khi ngắn mạch ngoài khoanh vùng phạm vi đường dây được bảo vệ, thời hạn tác động ảnh hưởng của bảo vệ lớn
hơn một cấp so với bảo vệ của đoạn bị ngắn mạch .
Trang 8 / 20
– Nguồn phân phối tín hiệu cho rơ le khoảng cách hoạt động giải trí là từ biến dòng điện và biến điện
áp .
VÙNG BẢO VỆ CỦA BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH :

– Các rơ le khoảng cách thường thì có 3 vùng :

Vùng 1 :

Vùng này được đặt không có thời hạn trễ .
– Hướng tác động ảnh hưởng của vùng này là hướng đường dây. Vùng 1 không được ảnh hưởng tác động khi
có sự cố xảy ra ở đường dây tiếp nối phía sau ( theo hướng ảnh hưởng tác động ) nên trị số điện kháng
hoặc tổng trở của vùng 1 phải nhỏ hơn điện kháng hoặc tổng trở của đường dây được bảo vệ .
Để tránh sai số giám sát hoàn toàn có thể dẩn đến lan rộng ra vùng ảnh hưởng tác động, trị số chỉnh định ảnh hưởng tác động
của vùng 1 thường đặt là
Z1 = ( 80 % – 85 % ) * Z đường dây .
t1 = 0 s .

Vùng 2 :

Tác động với thời hạn trễ t2 > t1 dùng làm dự trữ cho vùng 1 nên cùng hướng với
vùng 1 đồng thời thỏa những nhu yếu sau :
– Vùng 2 phải bảo vệ hàng loạt đường dây nên trị số chỉnh định phải thỏa mãn nhu cầu điều kiện kèm theo
:
1 / Tổng trở hoặc điện kháng của vùng 2 tối thiểu phải bằng 120 % tổng trở hoặc điện
kháng của đường dây được bảo vệ .
2 / Để bảo vệ tính tinh lọc vùng 2 không được ảnh hưởng tác động khi vùng 1 của bảo vệ đoạn
dây tiếp nối phía sau hoàn toàn có thể ảnh hưởng tác động cắt sự cố trên đường dây đó. Như vậy, vùng 2 không
được vượt quá vùng 1 của rơ le 21 bảo vệ đường dây sau đó phía sau .
•
Trang 9 / 20
• Z2 = 120 % Z đường dây, nhưng không vượt quá vùng 1 của rơle 21 bảo vệ đường
dây tiếp nối .
t2 > t1
Trong trường hợp vùng 2 vượt quá vùng 1 của rơ le 21 bảo vệ đường dây tiếp nối thì
cần phối hợp thời hạn vùng 2 giữa 2 rơ le này

Vùng 3 :

Vùng này được dùng làm dự trữ. Giá trị tổng trở hoặc điện kháng của vùng 3
thường được chọn ngoài vùng phụ tải và lớn hơn 1.5 lần tổng trở hoặc điện kháng của đường
dây được bảo vệ với thời hạn ảnh hưởng tác động t3 > t2 .
Z3 ≥ 150 % Z đường dây, nhưng không vượt quá vùng 2 của rơle 21 bảo vệ đường dây
sau đó .
Hoặc Z3 = 120 % * ( Zđd1 + Zđd2 )
t3 > t2

Hiện nay trên lưới điện miền Nam có trang bị những rơ le khoảng cách kỹ thuật số của
những hãng Siemens, SEL, ABB, Alstom, Toshiba. Đây là những loại rơ le có nhiều công dụng
như :
– Bảo vệ khoảng cách với năng lực bảo vệ từ xa bằng tín hiệu ( teleprotection ) .
– Bảo vệ đường dây khi nguồn nuôi từ một phía yếu .
– Khóa chống giao động hiệu suất .
– Chống đóng điện vào điểm sự cố .
– Bảo vệ quá dòng khẩn cấp khi mất điện áp xu thế cho bảo vệ khoảng cách .
– Bảo vệ chống chạm đất không hướng và có hướng .
– Bảo vệ quá áp, thấp áp .
– Chức năng trấn áp đồng điệu ( rơ le 25 )
– Chức năng tự đóng lại 1 pha, 3 pha ( rơ le 79 )
– Chống máy cắt khước từ tác động ảnh hưởng ( 50BF )
– Định vị sự cố ( FL )
– Lưu giữ thông tin sự cố ( FR ) .

+ Ưu điểm :
– Tác động nhanh
– Phát hiện được sự cố ngay cả khi dòng sự cố nhỏ hơn dòng tải .
– Phối hợp được với những vùng bảo vệ của đoạn đường dây phía sau .
– Kết hợp với tín hiệu bảo vệ xa bảo vệ cắt nhanh sự cố trên hàng loạt chiều dài đường dây .
– Dự phòng bảo vệ cho tuyến đường dây phía sau, trong khi bảo vệ so lệch đường dây không
có năng lực này .
+ Khuyết điểm :
– Giá thành cao, dễ tác động ảnh hưởng nhầm khi mất nguồn áp

3. BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN :

Nguyên tắc chung :
– Khi xảy ra ngắn mạch, dòng điện trong thành phần sự cố tăng lên. Nhờ rơ le dòng điện mắc vào
thành phần được bảo vệ, bảo vệ quá dòng điện được khởi động và tác động ảnh hưởng đi cắt thành phần bị sự
cố .
– Có thể chia bảo vệ quá dòng thành 02 loại : bảo vệ quá dòng có thời hạn ( 51 hoặc 51N ) và
bảo vệ quá dòng cắt nhanh ( 50 hoặc 50N ) .

1 / Bảo vệ quá dòng có thời hạn gồm có 02 loại :

a / Bảo vệ quá dòng có đặc tuyến độc lập : đặc tuyến có dạng đường thẳng, khi dòng sự cố lớn
hơn dòng đặt thì sau một thời hạn trễ rơ le đưa tín hiệu cắt máy cắt, như vậy với rơ le này dù
dòng điện sự cố lớn hay nhỏ ( nhưng lớn hơn dòng đặt ) thì rơ le đều đưa tín hiệu cắt sau một
thời hạn trễ giống nhau .
b / Bảo vệ quá dòng có đặc tuyến thời hạn nhờ vào :
– Đặt tuyến có dạng đường cong, khi dòng sự cố càng lớn hơn dòng đặt nhiều lần thì
thời hạn trễ để rơ le đưa tín hiệu đi cắt máy cắt càng ngắn .
– Có 03 dạng đặc tuyến thường được sử dụng : Standard inverse, Very inverse ,
Extremely inverse .
– Từ dòng ngắn mạch Inm, tính tỉ số K = Inm / I set với I set là dòng khởi động của rơ le
quá dòng .
– Chọn đường cong đặc tuyến cần sử dụng ( một trong 3 dạng đặc tuyến trên ), có thời
gian ảnh hưởng tác động của bảo vệ ứng với dòng Inm mà người sử dụng mong ước : t .
– Từ t và K tra đường cong đặc tuyến đã chọn, tính được thông số time multiplier hay
time dial ( td ) là x .
Như vậy, muốn bảo vệ quá dòng với dòng khởi động Iset cắt được dòng Inm sau thời
gian mong ước là t ứng với một trong 3 dạng đặc tuyến đã chọn, cần phải đặt thông số time
dial hay time multiplier ( tên gọi tùy theo rơ le của mỗi hãng ) của rơ le là x .
Muốn tính thời hạn ảnh hưởng tác động của bảo vệ : t khi biết K và thông số x, tra đường cong dạng
đặt tuyến đã chọn, tính được t .
Để bảo vệ rơ le quá dòng có thời hạn ảnh hưởng tác động tinh lọc phải chọn thời hạn
độc lập hoặc đặc tuyến thời hạn nhờ vào hài hòa và hợp lý .
Công thức tính thời hạn tác động ảnh hưởng của những đặc tuyến rơ le :

t : thời hạn ảnh hưởng tác động của rơ le

K : thông số

I : dòng qua rơ le

Is : dòng khởi động thiết lập trong rơ le

α : thông số

Xem thêm: Flycam giá rẻ nên mua loại nào – Linh kiện RC

TD : họ đặt tuyến (Tùy theo từng loại rơ le)

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Linh Kiện Và Vật Tư