BẢO VỆ RƠLE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
Bộ m�n Hệ thống điện Trường đại học B�ch Khoa H� Nội 2/7/2012
Giảng vi�n: Nguyễn Xu�n T�ng ��ngh�
[email protected]
Đề cương m�n học
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
2
Giới �hiệ� ch�ng Chư Chương ơng 1: C�c phần tử ch�nh của hệ thống bảo vệ rơle Chư Chương ơng 2: Nguy�n l� bảo vệ qu� d�ng điện Chư Chương ơng 3: Nguy�n l� bảo vệ so lệch d�ng điện Chư Chương 4: Nguy�n l� bảo vệ khoảng c�ch ng : c nguy n ov c Chư Chương 6: Bảo vệ c�c đường d�y tải điện Chư Chương 7 : Bảo vệ c�c m�y biến �p ����ễ� ���� �vệ ���� �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Chư Chươn���� g 8ễ�: ����Bảo c�c hệ thống thanh g�p Đ��� �� Chư Chương 9: Bảo vệ c�c hệ thống tụ b� & kh�ng b� Chư Chương ơng 10: Bảo vệ c�c m�y ph�t & động cơ
Đề cương m�n học
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
2
Giới �hiệ� ch�ng Chư Chương ơng 1: C�c phần tử ch�nh của hệ thống bảo vệ rơle Chư Chương ơng 2: Nguy�n l� bảo vệ qu� d�ng điện Chư Chương ơng 3: Nguy�n l� bảo vệ so lệch d�ng điện Chư Chương 4: Nguy�n l� bảo vệ khoảng c�ch ng : c nguy n ov c Chư Chương 6: Bảo vệ c�c đường d�y tải điện Chư Chương 7 : Bảo vệ c�c m�y biến �p ����ễ� ���� �vệ ���� �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Chư Chươn���� g 8ễ�: ����Bảo c�c hệ thống thanh g�p Đ��� �� Chư Chương 9: Bảo vệ c�c hệ thống tụ b� & kh�ng b� Chư Chương ơng 10: Bảo vệ c�c m�y ph�t & động cơ
3
Phần mở đầu Giới thiệu chung
Kh�i niệm chung
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
4
Sự cần thiết thiết phải c� hệ thống bảo vệ vệ tự động C�c sự cố diễn ra với tốc độ �nh s�ng Thời điểm & nguy�n nh�n g�y sự cố kh�ng biết trước
Gi�ng s�t, hỏng c�ch điện, điện, c�nh c�y va va chạm…
Phản xạ của con người kh�ng thể kịp thời x�c.. C�c thao t�c tron t�nh huốn khẩn cấ kh�n đảm bảo ch�nh x�c..
Cần thiết phải c� hệ thống bảo vệ tự động động c�ch ly c�c phần tử bị sự cố hệ thống bảo vệ rơle (BVRL) Rơle bảo vệ l� thiết bị: ����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ�
Tự động ghi Đ��� nhận�� & phản ứng:
T�nh trạng l�m việc kh�ng b�nh thường thường của c�c thiết bị v� hệ thống
C�ch ly c�c phần tử bị sự cố (cắt m�y cắt � MC)
Kh�i niệm chung
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
5
Thiết bị bảo vệ đơn giản nhất l� c�c cầu ch� (cầu chảy), aptomat…
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Kh�i niệm chung
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
6
Thiết bị bảo vệ vệ phức tạp hơn l� c�c rơle rơle với c�c c�c nguy�n l� kh�c nhau:
Rơle qu� d�ng, so lệch, khoảng c�ch…
Rơle trải qua nhiều thế hệ ph�t triển
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Rơle điện cơ
Rơle tĩnh (b�n dẫn)
Rơle kỹ thuật số
C�c y�u cầu đối với hệ thống BVRL
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
7
Tin cậy
L� khả năng đảm bảo thiết bị l�m việc đ�ng khi c� sự cố v� kh�ng t�c động ở chế độ b�nh thường
Chọn lọc
Ph�t hiện loại trừ đ�ng phần tử bị sự cố N1 I>
1
nh�nh
I>
2
N3 I>
3
Sự cố tại N3: chỉ y�u cầu BV3 t�c động, c�c BV c�n lại sẽ trở về khi sự cố đ� bị ����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� loại trừ Đ��� �� Sự cố tại N2nh�nh: chỉ BV BV tại nh�nh đ� t�c động đảm bảo chọn lọc
Với c�c lưới điện c� cấu h�nh phức tạp:
N2
Sử dụng c�c nguy�n nguy�n l� bảo vệ phức phức tạp hơn
C�c y�u cầu đối với hệ thống BVRL
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
8
T�c động nhanh Giảm thiểu t�c hại của sự cố C�c bảo vệ t�c động nhanh: thời gian t�c động ≤ 50ms Y�u cầu chọn lọc & t�c động nhanh: m�u thuẫn với nhau trong một số trường hợp
N1 I>
N2 I>
1
2
Để đảm bảo chọn lọc: t b�1> tb�2 > tb�3 ����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Xử l�: đảm bảo sao cho thiệt thiệt hại tại phụ tải l� nhỏ nhất D�ng c�c nguy�n nguy�n l� bảo vệ kh�c kh�c
N3 I>
3
C�c y�u cầu đối với hệ thống BVRL
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
9
Độ nhạy Đặc trưng cho khả năng cảm nhận sự cố của rơle Hệ số độ nhạy K n:
K n=
Gi� ��ị �ơle đo được được khi �ự cố cố Gi� ��ị khởi động của �ơle
Bảo v ch�nh : K = 1 5�2 Bảo vệ vệ dự ph�ng: ph�ng: K nmin= 1,2�1,5
T�nh kinh tế Lưới điện ph�n phối: sử dụng c�c bảo vệ qu� d�ng đơn giản ����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� �� dụng bảo vệ so lệch dọc, bảo vệ khoảng c�ch, hai Lưới truyền Đ��� tải: sử bộ bảo vệ ch�nh… M�y biến �p hạ �p: bảo vệ bằng cầu ch� M�y biến �p truyền tải: bảo vệ bằng bảo vệ so lệch…
Cơ cấu của một hệ thống bảo vệ
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
10
Sơ đồ cấu tr�c của hệ thống BVRL Biến d�ng điện (BI) M�y cắt điện
tới tải Tiếp điểm phụ MC Cuộn cắt
Nguồn thao t�c
�
+ Kh�a điều khiển
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Rơle
K�nh th�ng tin
Biến điện �p (BU)
Với c�c hệ thống quan trọng: sử dụng hệ thống dự ph�ng k�p
Hai cuộn cắt Hai mạch cấp nguồn thao t�c ri�ng, hai bảo vệ …
11
Chương 01 C�c phần tử ch�nh của hệ thống bảo vệ
M�y biến d�ng điện
1.1
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
12
T�n gọi chung: BI, CT, TI Nhiệm vụ:
Biến đổi tỷ lệ d�ng điện sơ cấp thứ cấp (5A hoặc 1 A) C�ch ly mạch sơ cấp v� thứ cấp Tạo sự phối hợp d�ng điện giữa c�c pha
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
BI cao �p
BI hạ �p
Sơ đồ nguy�n l�
M�y biến d�ng điện
1.1
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
13
Sơ đồ tha� thế
� ��ộ� ��ứ �ấ�
� ��ứ �ấ�
BI l� tưởng
Sai số của BI xuất hiện do tồn tại của d�ng từ h�a Điện �p xuất hiện ph�a thứ cấp ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� �� Vthứ cấp=Ithứ cấpĐ��� *(Zcuộn thứ cấp+Zd�y dẫn phụ + Zthiết bị nối v�o) Tải tăng Vthứ cấp tăng tăng d�ng từ ho� Ie tăng sai số của BI
M�y biến d�ng điện
1.1
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
14
Qui ước cực t�nh Cần thiết với : bảo vệ l�m việc dựa theo hướng d�ng điện. Cực t�nh c�ng t�n được đ�nh dấu : h�nh sao, chấm tr�n, chấm vu�ng... Tr�n bản vẽ: cực t�nh c�ng t�n vẽ cạnh nhau.
X�c định nhanh cực t�nh BI:
Coi chiều d�ng điện đi từ ph�a sơ cấp qua ����đổi ���� �chiều �� �ệ ��ố�� đ�ệ� rơle����ễ� kh�ng Đ��� ��
Rơle
M�y biến d�ng điện
1.1 15
Qui ước cực t�nh
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.1
Bộ lọc d�ng điệnthứ tự kh�ng (I 0)
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
16
Đấu nối BI để lọc th�nh phần TTK
D�ng 3 BI ri�ng biệt I a
Vẽ r�t gọn
I b 3I 0 c
Role
Role
I a + I b + I c = 3I 0
Do sử dụng 3 BI ri�ng biệt n�n sẽ c� sai số giữa c�c BI ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� ph�a sơ cấp l� đối xứng: lu�n c� d�ng điện chạy qua Ở chế độ b�nh Đ���thường, �� rơle do sai số của BI Chỉ sử dụng đo d�ng chạm đất lớn d�ng ở mạng điện c� d�ng chạm đất lớn: mạng điện trung t�nh nối đất trực tiếp
Bộ lọc d�ng điệnthứ tự kh�ng (I0)
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.1 17
Đấu nối BI để lọc th�nh phần TTK
D�ng BI thứ tự kh�ng (Flux Summation CT hoặc Core Balance CT)
Biến d�ng c� một l�i từ h�nh xuyến Cuộn d�y được ph�n bố đều tr�n l�i D�y dẫn sơ cấp chạy xuy�n qua l�i từ (đường k�nh trong 10�25 cm)
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Đấu sai
Đấu đ�ng
1.1
M�y biến d�ng điện
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
18
BI thứ tự kh�ng Đấu đ�ng: d�y nối đất vỏ c�p chạy xuy�n qua l�i từ Ngược lại � đấu sai: d�ng điện chạy qua vỏ c�p c� thể triệt ti�u d�ng điện sự cố (ho�n to�n hoặc một phần) v� rơle c� thể kh�ng nhận được th�ng tin sự cố.
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
M�y biến d�ng điện
1.1
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
19
Đấu nối BI để lọc th�nh phần TTK
Ứng dụng của BI thứ tự kh�ng Do chỉ sử dụng một l�i từ sai số đo lường rất nhỏ Sử dụng cho c�c mạng điện c� d�ng chạm đất nhỏ (mạng điện c� trung t�nh c�ch điện hoặc nối đất qua cuộn dập hồ quang)
Do cả 3 pha chạy qua l�i từ đường k�nh l�i từ lớn k�ch thước BI lớn th�ch hợp để trang bị với đường c�p hoặc đầu cực m�y ph�t điện ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Ứng dụng thực tế của BI thứ tự kh�ng
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.1 20
Bảo vệ chống chạm đất độ nhạy cao (Aptomat chống giật)
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.1
M�y biến d�ng điện
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
21
Tải danh định & Cấp ch�nh x�c Một BI: c� nhiều cuộn thứ cấp � phục vụ c�c mục đ�ch kh�c nhau. Tải danh định v� độ ch�nh x�c của c�c cuộn thứ cấp n�y tuỳ thuộc v�o loại tải. , , , , : Y�u cầu ch�nh x�c trong chế độ tải b�nh thường hoặc định mức. Phạm vi hoạt động ch�nh x�c trong khoảng 5�120% của d�ng điện ����ễ� ���� � �� �ệ ��ố�� x�c���� thường l�: đ�ệ� 0.2 hoặc 0.5 với chuẩn IEC Độ ch�nh Đ��� �� Hoặc 0.15 hoặc 0.3 hoặc 0.6 với chuẩn IEEE.
M�y biến d�ng điện
1.1
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
22
BI d�ng cho mục đ�ch đo lường
Với mục đ�ch đo lường
L�i từ sẽ b�o h�a nhanh để bảo vệ c�c dụng cụ đo khi d�ng điện sự cố tăng đột biến.
BI d�ng cho đo lường được k� hiệu theo: Cấp ch�nh x�c ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� C�ng suất định mức Đ��� ��
Cấp ch�nh x�c
Ứng dụng
Sai số giới hạn Tại % d�ng định mức
Sai số độ lớn %
Sai số g�c pha (ph�t) Ph�ng th� nghiệm Đo đếm ch�nh x�c
Đo đếm ch�nh x�c
Đo đếm thương mại
Đo đếm ch�nh x�c
1.1
M�y biến d�ng điện
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
23
BI d�ng cho hệ thống bảo vệ rơle Với mục đ�ch bảo vệ rơle & ghi sự cố: Độ ch�nh x�c thấp hơn so với loại d�ng cho mục đ�ch đo lường Điện �p b�o ho� cao hơn (kh� bị b�o ho�) Cấp ch�nh x�c:
, , C100�800 (IEEE).
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.1
M�y biến d�ng điện
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
24
T�m hiểu th�ng số của BI Với mục đ�ch bảo vệ rơle C� th�m th�ng số ALF: hệ số giới hạn d�ng điện theo độ ch�nh x�c V� dụ: BI d�ng cho mục c ov c u
Cấp ch�nh x�c
Tại % tải định mức
Sai số độ lớn %
Sai số g�c pha (ph�t) Chuẩn h�a dụng cụ đo trong c�ng nghiệp Đồng hồ đo Đồng hồ đo
Bảo vệ rơle
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
P: d�ng cho mục đ�ch bảo vệ rơle (Protection)
Tại % d�ng định mức
Bảo vệ rơle
5P20 30VA Cấp ch�nh x�c 5P
Ứng dụng
Sai số giới hạn
C�ng suất định mức 30VA
Hệ số giới hạn d�ng: 20 Tại 20 lần d�ng định mức, BI vẫn đảm bảo sai số theo ti�u chuẩn
Bảo vệ rơle
1.1
M�y biến d�ng điện
25
T�m hiểu th�ng số của BI Với mục đ�ch bảo vệ rơle
5P20 30VA
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
M�y biến d�ng điện
1.1 26
Thực tế, mỗi BI c� thể c�: 1 hoặc 2 cuộn thứ cấp � Mục đ�ch đo lường 2 tới 4 cuộn thứ cấp � Ứng dụng bảo vệ rơle.
Cuộn sơ cấp
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� �� C�c cuộn thứ cấp
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.1
M�y biến d�ng điện
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
27
Thiết kế BI phổ biến L�i từ v� cuộn d�y nằm trong th�ng chứa thấp gần với đất (Dead �ank ���e), d�y thứ cấp chạy uốn theo h�nh chữ U L�i từ v� cuộn d�y nằm trong th�ng chứa ở ph�a tr�n đỉnh (Live tank type), d�y thứ cấp thường chạy thẳng qua l�i từ.
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.1
M�y biến d�ng điện
28
BI loại th�ng chứa b�n dưới (Dead tank)
Trọng t�m thấp, ổn định về mặt cơ kh�
C� thể chế tạo với l�i từ loại to m� kh�ng g�y qu� tải về mặt cơ kh� đối với sứ c�ch điện
D�y sơ cấp c� chiều d�i lớn n�n g�y ph�t n�ng nhiều hơn hạn chế về d�ng ổn định����ễ� nhiệt 63kA/1 ����(lớn ���� �nhất �� �ệ ��ố�� đ�ệ� gi�y) Đ��� ��
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
M�y biến d�ng điện
1.1 29
BI loại th�ng chứa b�n tr�n (Li�e tank) D�y dẫn sơ cấp ngắn, giảm ph�t nhiệt C� d�ng định mức v� d�ng ổn định nhiệt cao hơn Trọng t�m cao hơn, k�m ổn định về mặt cơ kh� so với loại th�ng chứa dưới (dead tank) Khi chế tạo với l�i từ lớn c� thể g�y tải trọng lớn về mặt cơ kh� đối với sứ c�ch điện. l�m ���� m�t���� c�c cuộn thứ Kh�����ễ� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� cấp
Loại hỗn hợp
��� ��
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
M�y biến điện �p
1.2
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
30
Nhiệm vụ Biến đổi tỷ lệ điện �p sơ cấp sang điện �p thứ cấp theo ti�u chuẩn (100V hoặc 110V) C�ch ly mạch sơ cấp v� c�c thiết bị, người vận h�nh b�n thứ cấp
Qui ước cực t�nh vu�ng... Tr�n bản vẽ: cực t�nh c�ng t�n vẽ cạnh nhau. ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
M�y biến điện �p (BU)
1.2
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
31
Điện �p danh định sơ cấp v� thứ cấp
BU ngo�i trời thường sử dụng điện �p pha:
Điện �p danh định của cuộn sơ cấp l� điện �p danh định của lưới điện.
Ứng dụng đo lường: phạm vi điện �p l�m việc: 80�120% Ứng dụng bảo vệ rơle: từ 0.05 � 1.5 hoặc 1.9 lần điện �p danh định.
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
M�y biến điện �p (BU)
1.2
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
32
BU kiể� tụ ph�n �p
BU loại cảm ứng điện từ th�ng thường
Lựa chọn kinh tế nhất đối với cấp điện �p tới 145kV
BU kiểu tụ ph�n �p (CVT – Coupled Voltage Transformer) Lựa chọn khi d�ng ở cấp cao �p Thường được sử dụng kết hợp với hệ thống th�ng tin tải ba PLC
Đầu cao �p Tụ ph�n ����ễ� ���� ���� �p � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Mạch dập dao động cộng hưởng
Điện kh�ng b� BU cảm ứng th�ng thường
Đầu ra
M�y biến điện �p (BU)
1.2 33
Cấ� tr�c BU kiể� tụ ph�n �p 1. 2. 5. 7. .
B�nh gi�n dầu C�c phần tử tụ ph�n �p Điện kh�ng b� Cuộn d�y sơ cấp v� thứ cấp
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.2
M�y biến điện �p (BU)
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
34
BU kiể� tụ ph�n �p Điện kh�ng b�: được t�nh to�n để triệt ti�u th�nh phần dung kh�ng của tụ ph�n �p Tổng trở nguồn nh�n từ ph�a tải l� xấp xỉ 0 c�ng suất đầu ra lấy ra lớn nhất h�n � � ra B� d ch ha do t
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Mạch giảm dao động cộng hưởng: l� điện trở tải, c� thể nối ở cuộn tam gi�c hở
1.2
M�y biến điện �p (BU)
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
35
C�c loại BU Hệ số giới hạn điện �p Vf Khi xảy ra sự cố trong HTĐ: U �ha c� thể tăng l�n tới một gi� trị l� Vf lần Udanh định. Ti�u chuẩn IEC đưa ra c�c gi� trị hệ số V f như sau:
1.9 đối với c�c hệ thống c� trung t�nh kh�ng nối đất trực tiếp 1.5 đối với c�c hệ thống c� trung t�nh nối đất trực tiếp
L�i từ của c�c biến điện �p kh�ng được ph�p b�o ho� khi điện �p tăng tới cấp điện �p giới hạn theo hệ số V f . ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
M�y biến điện �p (BU)
1.2
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
36
Cấp ch�nh x�c theo ti�u chuẩn IEC 60044�2 Cấp ch�nh x�c
Sai số giới hạn Tại % tải định mức
Tại % điện �p định mức
Sai số độ lớn %
Ứng dụng
Sai số g�c pha (ph�t) Ph�ng th� nghiệm Đo đếm ch�nh x�c
Đo đếm ti�u chuẩn Chuẩn h�a dụng cụ đo trong c�ng nghiệp
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Đồng hồ đo Bảo vệ rơle Bảo vệ rơle
Vf: Hệ số giới hạn điện �p
C�ng suất danh định (cosφ=0,8)
10, 15, 25, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 500 VA
M�y biến điện �p (BU)
1.2 37
Bộ lọc điện �p TTK (U 0) C�ch đấu nối BU cho mục đ�ch bảo vệ rơle
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Điện �p TTK lấy ra từ cuộn tam gi�c hở
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.2
M�y biến điện �p (BU)
38
Bộ lọc điện �p TTK (U 0) Chọn tỷ số biến �p cho cuộn tam gi�c hở
Trung t�nh c�ch điện
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Tỷ số biến c� thể l�:
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.2
M�y biến điện �p (BU)
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
39
Bộ lọc điện �p TTK (U 0) Chọn tỷ số biến �p cho cuộn tam gi�c hở
Trung t�nh nối đất trực tiếp Vectơ điện áp khi x ảy ra sự cố chạm đât một pha trong m ạng có trung tính n ối đất trực tiếp
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Tỷ số biến c� thể l�:
Nguồn thao t�c
1.3 40
Hiện nay chủ yếu sử dụng hệ thống acqui
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Nguồn thao t�c
1.3
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
41
Cung cấp năng lượng cho: Cung cấp năng lượng trong trường hợp mất điện từ ph�a hệ thống Cấp năng lượng cho c�c thiết bị bảo vệ rơle C�c thiết bị điều khiển, chiếu s�ng khẩn cấp Năng lượng thao t�c đ�ng/cắt m�y cắt...
Độc lập với chế độ hệ thống Dung lượng đủ lớn, chi ph� thấp
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Hệ thống
acqui đ�p ứng được c�c y�u cầu n�y
Nguồn thao t�c
1.3 42
C�c loại acqui phổ biến
Acqui acid
C�c bản cực l� Pb (cực dương) v� PbO2 (cực �m) Điện thế một ngăn l� 2V
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Nguồn thao t�c
1.3 43
C�c loại acqui phổ biến
Acqui kiềm
Bản cực l� bột Niken (+) v� bột Cadimi (�) Điện thế một ngăn: 1,2V Dễ bảo dưỡng, tuổi thọ cao d�i hơn (10�15 lần acqui acid), chi ph� ban đầu đắt hơn
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Nguồn thao t�c
1.3
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
44
Chế độ nạp
Nạp duy tr�
Lu�n duy tr� d�ng nạp nhỏ để giữ điện �p acqui kh�ng thấp qu� 2,25V & 1,35 V cho acqui acid v� kiềm D�ng nạp duy tr� kh�ng lớn để tr�nh tạo bọt kh�
ạp
sung
Lu�n giữ điện �p kh�ng qu� 2,25 & 1,35V cho mỗi ngăn
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Nguồn thao t�c
1.3
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
45
Sử dụng năng lượng bộ tụ
Cung cấp năng lượng chỉ đủ trong khoảng thời gian ngắn
Tiế điểm từ rơle ra
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Nguồn cho hệ thống rơle
K�nh th�ng tin trong hệ thống điện
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.4 46
K�nh th�ng tin ch�nh
OPGW: C�p quang Microwavew link: th�ng tin v� tuyến (viba) Đường điện thoại nội bộ v� chung ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Hệ thống tải ba (PLC)
K�nh th�ng tin trong hệ thống điện
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.4 47
Hệ thống tải ba
Sử dụng ch�nh đường d�y tải điện để truyền t�n hiệu th�ng tin, điều khiển Th�ch hợp khi cần trao đổi th�ng tin giữa c�c trạm biến �p v� c�c đường d�y truyền tải thường c� sẵn Bộ chặn
Bộ chặn Thanh g�p tại trạm
Bộ cộng hưởng
T/P
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Bộ Đ��� �� thu/ph�t
T/P
Bộ cộng hưởng
Thanh g�p tại trạm
Bộ thu/ph�t
Bộ chặn: ngăn t�n hiệu suy hao th�ng qua điện dung thanh g�p Bộ cộng hưởng: c� tổng trở cao tại tần số d�ng điện c�ng nghiệp v� tổng trở rất thấp tại tần số t�n hiệu
1.4
K�nh th�ng tin trong hệ thống điện
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
48
Hệ thống tải ba Bộ chặn
T/P
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
1.4
Rơle
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
49
Rơle cơ (c� phần ch��ển động q�a�) Dựa tr�n tr�n nguy�n tắc tắc biến đổi điện cơ D�ng điện điện chạy qua c�c cuộn d�y d�y sẽ sinh ra lực từ để t�c động động tới c�c cơ cấu, chi tiết thừa h�nh kh�c. T�n gọi xuất ph�t từ nguy�n l� l�m việc C� th ph�n loại theo chủng loại: loại: Cuộn h�t nắp từ sử dụng phổ biến nhất Đĩa chuyển động (c�c c�ng tơ) ����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Cảm ứng, rơle nhiệt.. Đ��� ��
Rơle
1.4
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
50
Rơle cơ (c� phần ch��ển động q�a�)
Hoạt động với với d�ng điện ac hoặc dc ����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� �� Ti�u thụ c�ng suất lớn Thời gian t�c động k�o d�i do qu�n t�nh c�c c�c phần quay
1.4
Rơle
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
51
Rơle cơ (c� phần ch��ển động q�a�)
����ễ� ���� ễ� ���� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Rơle qu� d�ng với đặc t�nh thời gian phụ thuộc
Rơle
1.4 52
Rơle tĩnh (kh�ng c� phần ch��ển động q�a�)
Sử dụng c�c thiết bị b�n dẫn ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ����t�� Ti�u thụ c�ng suất hơn Đơn chức năng, kh�ng c� khả năng kết nối
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Rơle
1.4
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
53
Rơle kỹ th�ật số
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Tương tự như một m�y t�nh c�ng nghiệp Ti�u thụ c�ng suất rất nhỏ, c� chế độ chờ (standby) Đa chức năng, c� khả năng tự gi�m s�t Kết nối th�nh hệ thống, điều khiển từ xa...
Rơle
1.4
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
54
Hệ số trở �ề của rơle � ��
Khi d�ng điện chạy qua rơle tăng l�n đến một gi� trị n�o đ� rơle sẽ đ�ng tiếp điểm rơle đ� t�c động
Thực hiện thao t�c ngược lại: giảm dần dần d�ng điện qua rơle đến một gi� trị n�o đ� rơle sẽ nhả tiếp điểm rơle đ� trở về
Gi� trị d�ng điện tại đ� rơle t�c động: d�ng điện khởi động (Ikđ)
Gi� trị d�ng điện tại đ� rơle trở về: d�ng điện trở về (I tv)
Hệ số trở về K �� =
I�� Ikđ
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Rơle cơ : Ktv=0,8�0,85 Rơle tĩnh, rơle số: Ktv=0,9�0,95
55
Chương 02
Nguy�n l� bảo vệ qu� d�ng c� thời gian
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
2.1 56
Bảo vệ qu� d�ng (I> hoặc 50 & 51):
Chống lại c�c dạng sự cố qu� d�ng một pha, hai pha & ba pha v� sự cố chạm đất.
Bảo vệ khởi động khi: , đ� được c�i đặt trước trong rơle.
C� thể l�m gian trễ để đảm bảo t�nh chọn lọc ����ễ� ����việc ���� � với �� �ệthời ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Thời gian trễ c� thể l� độc lập so với d�ng điện hoặc phụ thuộc v�o d�ng điện hai loại đặc t�nh thời gian t�c động
Nguy�n l� bảo vệ qu� d�ng c� thời gian
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
2.1 57
Bảo �ệ ��� d�ng �ới đặc ��nh �hời gian độc lậ�:
Thời gian l�m việc (trễ) của bảo vệ kh�ng phụ thuộc v�o độ lớn d�ng ngắn mạch
+ ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
2.1
Nguy�n l� bảo vệ qu� d�ng c� thời gian
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
58
Bảo �ệ ��� d�ng �ới đặc ��nh �hời gian �hụ �h�ộc: Thời gian l�m việc: phụ thuộc tỷ lệ nghịch v�o độ lớn của d�ng điện ngắn mạch Trong thực tế th� thời gian t�c động tỷ lệ với tỷ số Ingắn mạch / Ikhởi động
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
2.1.1
T�nh to�n d�ng khởi động
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
59
Điề� kiện
Phải kh�ng khởi động ở chế độ b�nh thường Phải khởi động với d�ng sự cố nhỏ nhất (đủ nhạy) Đảm bảo t�nh chọn lọc
t ư
nc
a p n oạn
D�ng l�m việc giả thiết đang lớn nhất ( Il�ma� ) TG2
TG1
ĐC
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
I>
1
Il� ma�
I>
2
ĐC
2.1.1 T�nh
to�n d�ng khởi động
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
60
t
TG2
TG1
ĐC
I>
1
Il� ma�
I>
BV2 cắ� MC
N2
2
Động cơ mở m�� lại
I�� BV1
ĐC
� �� �ủ� ��� � � �ở ���
Imở m�� Il� ma�
.
2. 3.
1.
D�ng điện tăng l�n – Sau đ� giảm đi một ch�t sau giai đoạn qu� độ
2.
Điện �p TG2 giảm đi c�c động cơ giảm tốc độ
BV1 & BV2 khởi gian ����ễ� ����động ���� �đếm �� �ệ thời ��ố�� đ�ệ� Đ��� �� Tại thời điểm t2: BV2 cắt m�y cắt, loại trừ sự cố 1.
D�ng điện giảm đi do sự cố đ� được loại trừ
2.
Điện �p TG2 hồi phục c�c động cơ mở m�y trở lại xuất hiện d�ng điện mở m�y lớn
3.
D�ng điện mở m�y giảm dần theo thời gian đến gi� trị ổn định BV1 phải dừng đếm thời gian d� đang c�
S cố �ại N2
D�ng điện (A)
� 1 BV1 & BV2 khởi động
� 2 D�ng ngắn mạch bị cắ� X�ấ� hiện d�ng mở m�� BV1 �hải ��ở �ề � Dừng đếm �hời gian
phải chọn � �� �ủ� ��� � � �ở ���
2.1.1 T�nh
to�n d�ng khởi động
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
61
t
I�� BV1
� �� �ủ� ��� � � �ở ���
Imở m�� Il� ma�
1
Để đảm bảo điều kiện Itv > Imở m�y ta đặt Itv=Kat*Imở m�y
2
Hệ số an to�n Kat t�y chọn: Kat=1,1�1,3
Biểu diễn d�ng mở m�y d�ng ����ễ� ���� ���� � ��theo �ệ ��ố�� đ�ệ� l�m việc lớn nhất: Imở m�y = Kmm*Ilv max
Đ��� Hệ số mở m�y K mm t�y�� thuộc v�o nhiều yếu tố: v� trị đặt động cơ so với vị tr� đặtbảo vệ, số lượng, chủng loại động cơ...
Từ đ�: Itv=Kat*Imở m�y= Kat* Kmm*Ilv max
Theo định nghĩa của hệ số trở về Ktv=Itv/IkđIkđ=
Itv Ktv
Ikđ=
Kat* Kmm Ktv *Ilv max
C�ng �hức c�ối c�ng ��nh d�ng khởi động
2.1.2 T�nh
to�n thời gian l�m việc
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
62
Đảm bảo t�nh chọn lọc giữa c�c bảo vệ bằng ph�n cấp thời gian T�n gọi: bảo vệ qu� d�ng l�m việc c� thời gian (I> hay 51) Nguy�n tắc:
Khi c� sự cố c� thể nhiều bảo vệ c�ng khởi động Tuy nhi�n, bảo vệ gần chỗ sự cố nhất sẽ phải t�c động trước
N2
I> 1
I> 2
����ễ� � ��khởi �ệ ��ố�� đ�ệ� & BV1 c� thể cũng khởi động c�ng Sự cố tại���� N2:���� BV2 động Đ��� �� đếm thời gian BV2 phải t�c động loại trừ sự cố, BV1 khi đ� sẽ trở về đặt thời gian tBV2
2.1.2 T�nh
to�n thời gian l�m việc
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
63
BV2 phải t�c động loại trừ sự cố, BV1 khi đ� sẽ trở về đặt thời gian tBV2
Sai số thời gian của rơle: rơle kh�ng thể vận h�nh ch�nh x�c đ�ng theo đặc t�nh l� thuyết đ� x�y dựng Thời gian cắt m�y cắt: do nh� sản xuất cung cấp
điện nhưng vẫn tiếp tục vận h�nh th�m một khoảng thời gian rất ngắn nữa. L� do: c�c �ơle �ẫn c�n lư� ��ữ năng lượng: �ới �ơle cơ �h� đĩa ��a� c� ���n ��nh, �ơle �ĩnh �ẫn c�n năng lượng ��ch lũ� ��ong �ụ điện�
Sai số của BI c� sai số rơle vận h�nh nhanh hơn hoặc chậm ����ễ� ���� biến ���� �d�ng: c�c �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� hơn (nếu rơle sử�� dụng đặc t�nh độc lập th� kh�ng cần x�t tới yếu tố n�y). Th�m một phần thời gian dự trữ
Nếu nhiều ph�n đoạn: l�m tăng thời gian loại trừ sự cố của c�c bảo vệ gần nguồn nhược điểm
Sử dụng đặc t�nh phụ thuộc
2.1.3 Lựa
chọn đặc t�nh l�m việc
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
64
Phối hợp c�c bảo vệ bằng đặc t�nh phụ thuộc
Phức tạp hơn I> 1
1
I> 3
I> 2
2
∆t
3
C� nhiều loại đặc t�nh phụ thuộc
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Kh�c nhau về độ dốc (mức độ phụ thuộc) Standard Inverse (SI): dốc ti�u chuẩn Very Inverse (VI): rất dốc Extremely Inverse (EI): cực kỳ dốc
L (km)
2.1.3 T�nh
to�n thời gian l�m việc
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
65
Phạm vi sử dụng của c�c đặc t�nh phụ thuộc
Standard Inverse (SI): đặc t�nh dốc b�nh thường
Very Inverse (VI): đặc t�nh rất dốc
Sử dụng trong hầu hết c�c trường hợp cần phối giữa c�c bảo vệ
Sử dụng khi độ lớn d�ng điện sự cố dọc đường d�y cần bảo vệ thay đổi mạnh.
Extremely Inverse (EI): đặc t�nh cực dốc
Thời gian t�c động tỷ lệ nghịch với b�nh phương của d�ng điện. ����ễ� ���� � ��c�c �ệ ��ố�� đ�ệ� Đường d�y���� mang tải c� d�ng khởi động đột biến ở thời điểm đầu v� dụ như Đ��� �� tủ lạnh, m�y bơm, động cơ lớn... Phối hợp với c�c cầu ch� hoặc c�c thiết bị tự đ�ng lại.
�gu��n l� �ả� �ệ �u� d�ng cắ� nh�nh (50 h�� I>>) ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
2.2 66
Nguy�n tắc: đảm bảo t�nh chọn lọc bằng ph�n cấp d�ng điện Sự cố tại ph�n đoạn n�o: chỉ bảo vệ tại đ� được ph�p khởi động C�c bảo vệ kh�ng cần phối hợp thời gian Thời gian t�c động đặt xấp xỉ 0 gi�y (thường từ 50 80m�) ��n gọi�
�ả� �ệ �u� d�ng cắ� nh�nh (50 h�� I>>) Ikđ=K��*Ingắn mạch ng��i ��ng m�� (�ệ �ố K��=1,11,2) Kh�ng �ả� �ệ được ���n �ộ ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� �� ch�nh
đối �ượng kh�ng �ử dụng l�m �ả� �ệ
�gu��n l� �ả� �ệ �u� d�ng cắ� nh�nh (50 h�� I>>) ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
2.2 67
��ng được �ả� �ệ cắ� nh�nh Ikđ=K��*Ingắn mạch ng��i ��ng m�� (�ệ �ố K��=1,11,2) ��ng
ngắn mạch giảm dần khi điểm ngắn mạch đi �� nguồn
Độ
lớn d�ng ngắn mạch �hụ �huộc ��� chế độ củ� hệ �hống �ẽ đường c�ng �iểu diễn d�ng ngắn mạch I nm�� & Inmin dọc đường d��
I>
I> 2
1
I� ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
Ikđ B�1 Inm��
Lcắ� nh�nh min=0
Lcắ� nh�nh min Lcắ� nh�nh m��
Ikđ B�2 Inm��
L(km)
Lcắ� nh�nh m��
�gu��n l� �ả� �ệ �u� d�ng c� hướng (67)
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
2.3 68
��� lưới điện cấ� nguồn �ừ h�i �h�� N1
��1
I> 1
2 I>
I> 3
4 I>
I> 5
6 I>
��2
tBV3
Sự cố �ả� �� �ại �1� c� �hể B�3 & B�2 khởi động
Đ đảm bảo chọn lọc: y�u cầu BV3 t�c động trước BV2 phải đặt tBV3
Sự cố xảy ra tại N2: c� thể BV2 & BV3 khởi động N2 ����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� I> 1 Đ��� �� 2 I> I> HT1
3
4 I>
I> 5
6 I>
tBV3>tBV2
Để đảm bảo chọn lọc: y�u cầu BV2 t�c động trước BV3 phải đặt tBV2
M�u thuẫn: kh�ng thể c�i đặt thời gian cho c�c bảo vệ
HT2
Nguy�n l� bảo vệ qu� d�ng c� hướng (67)
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
2.3 69
Giải ph�p: sử dụng bảo vệ qu� d�ng loại c� định hướng Bảo vệ q�a d�ng c� hướng chỉ t�c động khi: D�ng điện chạy qua bảo vệ theo hướng qui định (hướng dương � thường qui ước từ thanh g�p đường d�y) + D�ng điện vượt qua gi� trị khởi động của bảo vệ
I>
> =
> +
C� thể ph�n chia ra 2 nh�m bảo vệ
����ễ� ���� ���� � �� �ệ ��ố�� đ�ệ� Đ��� ��
HT1
I> 1
2 I>
I> 3
4 I>
I> 5
6 I>
HT2
�