Rơ le bảo vệ – Wikipedia tiếng Việt

Trong kỹ thuật điện, rơle bảo vệ[1] (tiếng Anh: protective relay) là một thiết bị được thiết kế để gửi tín hiệu cắt máy cắt khi trong lưới điện có một lỗi/sự cố nào đó được phát hiện. Các rơle bảo vệ đầu tiên là các thiết bị điện từ, dựa trên hoạt động của cuộn dây điện từ tác động lên các bộ phận truyền động để phát hiện các điều kiện hoạt động bất thường như quá dòng, quá áp, dòng công suất ngược, quá hoặc thấp tần số. Rơ le bảo vệ kỹ thuật số dựa trên bộ vi xử lý hiện nay mô phỏng lại hoạt động của các thiết bị cơ trước kia, cũng như hỗ trợ nhiều loại bảo vệ và giám sát mà các loại các rơle cơ điện không thể thực hiện được. Trong nhiều trường hợp một rơ le 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. Bằng cách kết hợp nhiều chức năng trong một hộp đựng, rơle kỹ thuật số cũng tiết kiệm được chi phí đầu tư và chi phí bảo trì so với các rơle điện cơ. Tuy nhiên, do tuổi thọ rất cao của chúng, hàng chục ngàn những “người lính canh thầm lặng” (rơ le cơ điện) này vẫn tiếp tục bảo vệ đường dây truyền tải và các thiết bị điện trên toàn thế giới. 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 xử lý.

Các triết lý và ứng dụng của những thiết bị bảo vệ là một phần quan trọng trong chương trình đạo 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 những thiết bị điện tiếp tục là yên cầu bắt buộc của những mạng lưới hệ thống rơle bảo vệ để phân phối kịp thời và cắt được máy cắt trong vòng vài phần nghìn của một giây. Trong những trường hợp này điều quan trọng là những rơle bảo vệ phải được bảo trì đúng cách và được thử nghiệm định kỳ .

Nguyên lý hoạt động giải trí[sửa|sửa mã nguồn]

Các Rơ le bảo vệ cơ điện hoạt động giải trí bằng một trong hai nguyên tắc hoặc là dùng lực từ để hút, hoặc là cảm ứng từ. Không giống như những rơle điện cơ loại chuyển mạch với những ngưỡng điện áp hoạt động giải trí và thời hạn hoạt động giải trí cố định và thắt chặt và thường không rõ ràng, những rơ le bảo vệ thường có tuổi thọ dài, hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh và lựa chọn được những thông số kỹ thuật thời hạn / dòng điện ( hoặc những tham số hoạt động giải trí khác ). Rơ le bảo vệ hoàn toàn có thể sử dụng những mảng đĩa cảm ứng, nam châm hút có cực từ bị xẻ rãnh, những cuộn dây hãm và tác động ảnh hưởng, những 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 có thể được phân loại theo phương pháp đo lường của chúng. Một rơle bảo vệ có thể đáp ứng với cường độ của đại lượng điện áp hay dòng điện. Loại rơ le cảm ứng có thể đáp ứng với tích của hai đại lượng trong 2 cuộn dây, thí dụ như công suất trong một mạch điện. Mặc dù một rơ le điện cơ tính toán tỉ số của hai số lượng là không thực tế, tác dụng tương tự có thể thu được bằng một sự cân bằng giữa hai cuộn dây làm việc, có thể được bố trí để mang lại cá kết quả tương tự.[2]

Nhiều cuộn dây thao tác hoàn toàn có thể được sử dụng để cung ứng ” độ lệch ” cho rơ le, được cho phép điêu khiển độ nhạy của phản ứng trong một mạch bởi một rơ le khác. Các phối 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 hút 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 những mạch điện một chiều để phát hiện những 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 những 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 những 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 những rơle thống kê giám sát sẽ kích hoạt những rơ le phụ phần ứng loại điện thoại thông minh .Trong một nhà máy 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 có ích để giúp cho nhân viên cấp dưới quản lý và vận hành xác lập được nguyên do gây ra những lỗi và ngăn ngừa việc xảy ra sự cố tương tự như một lần nữa. Rơle hoàn toàn có thể được trang bị với một bộ phận ” đích ” hay ” cờ “, bộ phận này sẽ được nhã ra khi tiếp điểm hoạt động giải trí, để hiển thị một tín hiệu màu đặc biệt quan trọng khi rơ le tác động ảnh hưởng. [ 2 ]
Rơ le bảo vệ điện cơ tại một nhà máy thủy điện. Các rơ le này được gói trong các hộp kính. Các thiết bị hình chữ nhật là các khối kiểm tra kết nối, sử dụng cho việc kiểm tra và cách ly các mạch biến áp trong thiết bị

Phân loại theo cấu trúc[sửa|sửa mã nguồn]

Rơle điện hoàn toàn có thể được phân thành nhiều loại khác nhau như sau :

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 vận động và di chuyển. 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 những 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 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 hút đứng yên, tương tự như như một điện kế nhưng với một cần tiếp điểm thay vì là kim thông tư. Điều này hoàn toàn có thể được triển khai với độ nhạy rất cao. Một loại của rơ le kiểu chuyển dời cuộn dây đó là treo việc cuộn dây từ hai dây chằng dẫn điện, được cho phép cuộn dây đi được rất dài .

Rơ le quá dòng đĩa cảm ứng[sửa|sửa mã nguồn]

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 ảnh hưởng tác động 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 những rơle sẽ tạo ra mô-men xoắn ảnh hưởng tác động 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 \ times \ phi_1 \ times \ phi_2 \ sin \ thetaTrong đóK – là hằng số \ phi_1 và \ phi_2 là từ thông \ theta là góc pha giữa những từ thông

Cuộn dây sơ cấp của rơ le được cung cấp từ máy biến dòng đo lường của các hệ thống điện qua một cầu nối, được gọi là cắm bộ phân chia (plug setting multiplier) (psm). Thường có bảy nấc làm việc hoặc dãi làm việc bằng nhau xác định độ nhạy của rơle. Cuộn dây sơ cấp nằm ở phía trên nam châm điện. Cuộn dây thứ cấp có các kết nối trên các nam châm điện trên được năng lượng từ các cuộn sơ cấp và kết nối với các nam châm điện thấp hơn. Khi các nam châm 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 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 lệ với đầu vào dòng điện của cuộn sơ cấp, do hai con đường thông được ra khỏi giai đoạn 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 từ hãm, làm cho đĩa sắt kẽm kim loại xoay về phía tiếp điểm cố định và thắt chặt. Chuyển động bắt đầu này của đĩa sắt kẽm kim loại cũng tạo ra dòng diện dương trên những khe nhỏ thường cắt vào mặt đĩa. Thời gian xoay làm cho những tiếp điểm không riêng gì phụ thuộc vào vào dòng điện mà còn phụ thuộc vào vào vị trí quay ngược của trục chính, được gọi là thời hạn nhân ( tm ). Thời gian nhân được chia tuyến tính bằng 1/10 của thời hạn quay không thiếu .Làm cho rơ le không bị bụi bẩn, đĩa sắt kẽm kim loại và trục chính với những 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 những 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 điêu khiển chi phối bởi những nam châm từ hãm .
Việc vận dụng những bộ khuếch đại điện tử vào rơle bảo vệ đã được miêu tả tiên phong vào năm 1928, sử dụng những bộ khuếch đại ống chân không. Thiết bị sử dụng ống điện tử đã được điều tra và nghiên cứu nhưng không khi nào được vận dụng trong những loại sản phẩm thương mại, vì những 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 những mạch điện, và bộ khuếch đại ống chân không sẽ rất khó để hoạt động giải trí đúng mực do nhiễu loạn. [ 3 ]Rơle tĩnh không có hoặc có rất ít bộ phận truyền động đã trở thành trong thực tiễn với sự sinh ra của bóng bán dẫn. Rơle tĩnh có ưu điểm là độ nhạy cao hơn so với những rơle sử dụng cơ điện trọn vẹn, chính bới nguồi cấp cho những tiếp điểm đầu ra được lấy từ một nguồn phân phối riêng không liên quan gì đến nhau, không phải từ những 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 .

Kỹ thuật số[sửa|sửa mã nguồn]

Các tính năng của mạng lưới hệ thống bảo vệ điện đang được sửa chữa thay thế bằng những rơ le bảo vệ kỹ thuật số dựa trên những 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 những 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 công dụng 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 hoàn toàn có thể phân phối những tính năng như giao diện tiếp thị quảng cáo ( SCADA ), giám sát của những tiếp điểm nguồn vào, giám sát, nghiên cứu và phân tích dạng sóng, và những tính năng có ích khác. Rơle kỹ thuật số hoàn toàn có thể, ví dụ, tàng trữ hai bộ thông số kỹ thuật setup bảo vệ, được cho phép những hành vi của rơle được biến hóa trong quy trình bảo dưỡng những thiết bị đi kèm. Rơle kỹ thuật số cũng hoàn toàn có thể cung ứng những tính năng bảo vệ mà rơ le điện cơ không hề có, đó là tiện ích trong việc tự kiểm tra và truyền thôn với những mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển giám sát .
Sự phân biệt giữa rơle kỹ thuật số và rơ le số dựa trên những đặc thù kỹ thuật chi tiết cụ thể, và hiếm khi vượt ngoài tính năng bảo vệ. Chúng hoàn toàn có thể được xem là sự tăng trưởng tự nhiên của những 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 những công cụ ứng dụng tương quan. Các tín hiệu tương tự như nguồn vào được quy đổi thành một đại diện thay mặt kỹ thuật số và giải quyết và xử lý theo những 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 sử dụng được tối ưu hóa cho những 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 năng lượng rất lớn. [ 4 ]

Phân loại rơ le trải qua tính năng[sửa|sửa mã nguồn]

Các tính năng bảo vệ khác nhau được trang bị trên một rơ le nhất định được biểu lộ bằng những 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 quá dòng[sửa|sửa mã nguồn]

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 giám sát 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 tác động ảnh hưởng, một hoặc nhiều tiếp điểm sẽ tác động ảnh hưởng theo và dẫn đến đi cắt ( mở ) máy cắt .

Rơ le khoảng cách[sửa|sửa mã nguồn]

Một trong những dạng bảo vệ thông dụng nhất trên mạng lưới hệ thống truyền tải điện cao áp là rơle bảo vệ khoảng cách. 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 những sự cố đường dây với việc sử dụng trở kháng mỗi mét của đường dây truyền tải

Có rất nhiều loại rơle khoảng cách bao gồm cả khoảng cách trở kháng, khoảng cách điện kháng, khoảng cách chênh lệch và khoảng cách mho. [5]

Bảo vệ so lệch dòng điện[sửa|sửa mã nguồn]

Một dạng bảo vệ thông dụng cho những thiết bị như máy biến áp, máy phát, thanh cái và đường dây là xô lệch dòng điện. Đây là dạng bảo vệ hoạt động giải trí dựa trên định luật Kirchhoff dòng điện, trong đó nói rằng tổng những dòng điện vào và ra một nút sẽ bằng không. bảo vệ so lệch yên cầu một tập hợp những biến dòng ( máy biến áp loại nhỏ dùng để quy đổi dòng điện xuống đến một mức độ hoàn toàn có thể 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 những dòng điện và giám sát 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 với nhau. Trong một điều kiện bình thường, rơ le tại trạm biến áp A có thể đọc 500 Ampere (xuất công suất) và trạm B sẽ đọc 500 Ampere (nhập công suất). Nếu một đường bị chạm đất thì sẽ có một xung dòng điện. Các lưới điện cung cấp thường được liên động các lỗi với nhau trong ví dụ trên sẽ được cung cấp từ cả hai đầu của đường dây truyền tải. rơ le tại trạm biến áp A sẽ thấy một sự gia tăng lớn dòng điện và sẽ tiếp tục xuất công suất. Trạm biến áp B cũng sẽ thấy một sự gia tăng lớn trong dòng điện, tuy nhiên nó cũng sẽ bắt 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 liên quan. Đây là dạng bảo vệ được gọi là bảo vệ đơn vị, vì nó chỉ bảo vệ những gì nằm giữa các máy biến dòng đo lường.

Thông thường, rơ le bảo vệ so lệch sẽ có đặc tính ” tăng ” để trang bị cho điểm thao tác công dụng dòng ” trải qua ” ( through current ). Dòng trong đường dây càng cao, thì dòng điện xô 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 những lỗi hoàn toàn có thể gây ra một ảnh hưởng tác động cắt máy cắt sai, nếu rơ le xô lệch dòng chỉ có một số lượng giới hạn trên thay vì tăng những đặc thù xô lệch. Máy biến dòng giám sát ( 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 mực hoặc thậm chí còn bị bão hòa vì một lỗi bên ngoài khu vực bảo vệ của nó ( lỗi trải qua – through fault ), nơi những CT thấy một cường độ dòng điện lớn nhưng vẫn còn cùng hướng .

Rơ le xu thế[sửa|sửa mã nguồn]

Một rơle xu thế 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 những thiết bị bảo vệ thích hợp được hoạt động giải trí bên trong hoặc bên ngoài của vùng bảo vệ .

Kiểm tra tính đồng nhất[sửa|sửa mã nguồn]

Rơ le kiểm tra đồng nhất 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 điệu hóa với mạng lưới hệ thống điện trước khi hòa lưới .

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