http://www.ebook.edu.vn
Chơng X

Bảo vệ rơ-le và tự động hoá

10.1 ý nghĩa của bảo vệ Rơ-le:
Hệ thống CCĐ. gồn nhiều phần tử v phân bố trên phạm vi không
gian rộng. Vậy trong quá trình vận hnh có nhiều sự cố xẩy ra nh: quá
điện áp do sét đánh; quá dòng điện do xẩy ra ngm. Tần số dòng điện
giảm thấp do hệ thống quá tải .v.v Để nhanh chóng loại trừ các phần tử
đó ra khổi hệ thống CCĐ. ngời ta thờng đặt các TB bảo vệ rơ-le v tự
động hoá.

Mục đích bảo vệ rơ-le:

+ Nhanh chóng loại trừ phần tử sự cố để đảm bảo cho hệ thống
CCĐ. lm việc an ton.
+ Báo tín hiệu cho nhân viên vận hnh biết về tình trạng lm việc
không bình thờng để kịp thời sử lý: (quả tải, sụt áp; giảm điện trở
cách điện ).
+ Phối hợp với các thiết bị tự động hoá để thực hiện các phơng
thức vận hnh nh: tự động đóng lập lại;
Tự động đòng dự trữ; Tự
động xa thải phụ tải theo tần số

Bốm yêu cầu cơ bản:

Tác động nhanh:
- nhằm giảm phạm vi sự cố, rút ngắn thời gian sự cố.
Trờng hợp tình trạng lm việc không bình thờng cho phép tác động có trì
hon thời gian.

trên cơ sở xem xét ton diện v cân nhắc nhiều mặt nh: chọn sơ đồ nối
dây, chọn TB. điện, hình thức bảo vệ, trình độ của nhân viên vận hnh.

10.2 Các hình thức bảo vệ trong HT-CCĐ.:
Thờng dùng các loại sau:
Bảo vệ dòng điện cực đại: có thời gian duy trì, dùng để bảo vệ quá tải v
lm bảo vệ dự phòng cho các loại bảo vệ khác.

Bảo vệ cắt nhanh: cũng l loại bảo vệ dòng điện cực đại nhng tác động
nhanh (không có thời gian duy trì). Dùng để bảo vệ ngắn mạch.

Bảo vệ so lệch:
l loại bảo vệ dòng điện cực đại không có thời gian duy trì
để bảo vệ tình trạng ngắn mạch (bảo vệ 1 phần tử nhất định).

Báo tín hiệu:
báo tình trạng cách điện của mạng.

1) Các loại rơle Sơ đồ nối rơle với máy biến dòng:

a) Các loại rơle:

+ Theo dòng điện tác động: role 1 chiều, xoay chiều.
+ Theo tham số tác động: rơle dòng điện; điện áp; công suất v
tổng trở.
+ Theo nguyên tắc lm việc: điện từ, cảm ứng, bán dẫn, số.
+ Theo nguyên tắc tác động: tác động trực tiếp, gián tiếp (rơle tác
động trực tiếp nối vo mạng có dòng phụ tải VD rơle nhiệt bảo vệ
động cơ, phần tử nhiệt của Aptômát, nhợc điểm l



Sơ đồ số
8

A
B
C

R
A
B
C
R
R
Sơ đồ sao không
hon ton
R
A
B
C

R
R
R
Sơ đồ sao hon ton
a)
b)
Sơ đồ phát triển từ b)
http://www.ebook.edu.vn


+ Nh vậy dòng chạy tromg rơle lớn hơn trong biến dòng

tăng độ nhậy
của bảo vệ.
+ Nhợc điểm: Độ nhậy nhỏ trong trờng hợp ngm. xẩy ra giữa pha không
đặt BI v pha khác. V bé hơn so với trờng hợp ngm. ở 2 pha có đặt BI
(thờng dùng cho loại ngắn mạch 3 pha).

Sơ đồ b) sao không hon ton: ở chế độ đối xứng v ngắn mạch 3 pha 1
I
I
K
BI
R
sd
==+ Dùng để bảo vệ ngắn mạch giữa các pha.
+ Để phản ánh dòng ngắn mạch ở pha không có BI v tăng độ nhậy của
bảo vệ, ngời ta đặt thêm 1 rơle trên dây dẫn về. Dòng điện trong role ny
bằng tổng 2 vectơ dòng ở 2 pha kia.

đó cũng chính l sơ đồ c).

Sơ đồ d) sao hon ton: ở chế độ đối xứng của mạng.


hoá v tín hiệu: có thể l nguồn một chiều hoặc xoay chiều.
Nguồn một chiều: thờng cung cấp từ các bộ acqui 24
ữ
220 V. u điểm
không phụ thuộc vo trạng thái của mạng

tin cậy cao. Nhợc điểm l
vốn đầu t lớn v bảo quản khó.
Nguồn xoay chiều:
lấy từ mạng thông qua BU v BI. u điểm vồn đầu t
nhỏ, nhng phụ thuộc vo tình trạng lm việc của mạng

ít đợc dùng.

2)Bảo vệ dòng điện cực đại: lm việc theo sự tăng của dòng điện khi nó vợt quá giá trị chỉnh định
cho trớc. Nó phản ứng theo dòng điện khác với dòng điện trong chế độ
bình thờng nh: dòng quá tải, dòng trạm đất, dòng ngắn mạch.

+ Bảo vệ dòng điện cực đại có bộ phận duy trì thời gian:
Thiết bị bảo vệ chỉ tác động khi có dòng điện vợt quá giá trị chỉnh định
v tồn tại quá thời gian duy trì đã đợc đặt trớc. Loại bảo vệ ny thờng
đợc dùng để bảo vệ quá tải v bảo vệ dự phòng cho các hình thức bảo vệ
khác (nh bảo vệ cắt nhanh, bảo vệ so lệch )

+ Bảo vệ cắt nhanh không có thời gian duy trì:
(hoặc có thời gian nhng
thời gian rất ngắn).

bộ lọc thứ tự không
R

A
B
C I
R
= 3I
0
I
0
thnh phần dòng điện thứ tự
không.

Dùng để bảo vệ ngắn mạch 1 pha
hoặc 2 pha cham đất.
Sơ đồ nguyên lý
+
+
-
-
RG
3
RTh

C
C
RTh
BT
+
-
Mạch xoay chiề
u
Mạch một chiề
u
http://www.ebook.edu.vn+ Các phần tử cơ bản của bảo vệ dong cực đại:
1 Các rơle dòng điện (xoay chiều ) sẽ tác động khi xuất hiện
dòng ngm (I).
2 Rơle thời gian duy trì (RT) .
3 Rơ le trung gian lm tăng công suất v tiếp điểm (RG).
4 Rơ le tìn hiệu (bo cho biết bảo vệ đã tác động) (RTh).
5 Bộ tiếp điểm chuyển động máy cắt (BT). dùng để ngắt mạch
cuộn cắt vì tiếp điểm của rơle trung gian không đợc thiết kế để
cắt mạch đó (BT) phải ngắt mạch trớc khi rơle trung gian trở về.

+ Hoạt động:

Khi I trong mạch tăng

tới ngỡng chỉnh định I
cd2


t = t
A
t
B


0,5 s

t
A
= t
B
+ 0,05 s

+ Nếu đờng dây có nhiều cấp bảo vệ dòng cực đại

thời gian cắt của
cấp ở gần nguồn sẽ lớn

Vậy để rơle không bị tác động trở lại
I
tv


K
kd
.I
lv max

(K
kd
- hệ số xét tới ảnh hởng của dòng khởi
động). Tóm lại I
tv
trong tính toán còn phải kể đến các sai số có thể có về
giá trị:

max

lvkddttv
IKKI
=K
dt

kdBV
K
IKK
K
I
I
max

==+ Dòng chỉnh định thứ cấp của Rơle:
(dòng thực qua rơle). sd
BItv
lvkddt
sd
BI
kdBV
2cd
K
nK
IKK
K
n
I
I .
.

1,5.

+ Đặc điểm: Sơ đồ nh trên bảo vệ đợc tất cả các dạng ngm. (trừ ngắn
mạch 1 pha trong mạng có điểm trung tính cách đất hoặc chỉ nối đất qua
cuộn dập hồ quang). Vì vậy trong mạng có trung tính cách đất, dòng chạm
đất một pha có giá trị nhỏ cho nên bảo vệ dòng điện cực đại chỉ cần phản
ứng khi có ngắn mạch giữa các pha v thờng đợc thực hiện bằng sơ đồ
BI nối hình số 8 hoặc BI nối sao không hon ton (HV).
+ Trong 2 sơ đồ trên khi có trạm đất 1 pha sẽ dùng bảo vệ riêng tác động
theo dòng điện thứ tự không.

t

t
t
A
t
B
~
A

B
N
http://www.ebook.edu.vn
+ Sơ đồ 1 rơle có độ nhậy không giống nhau với các dạng ngm. khác nhau
(dòng điện chạy trong các rơle phụ thuộc vo các dạng ngm.).


Dòng
điện sự cố cng lớn thì thời gian tác động cng nhanh

Hạn chế đợc tác
hại của dòng sự cố (u điểm). c
Đờng đặc tính của rơle thời gian duy trì độc lập.
d
Đờng đặc tính của rơle thời gian duy trì phụ thuộc.
+ Sơ đồ:
- Sơ đồ đơn giản, độ tin cậy cao (u điểm).
- Nhợc điểm lm việc không chính xác so với rơle điện từ.

Để đảm bảo tính chọn lọc, chúng ta phải chỉnh định đặc tính thời gian của
thiết bị bảo vệ liền nhau sao cho thời gian tác động của TB bảo vệ cấp
trên lớn hơn thời gian tác động của bảo vệ cấp dới một lợng

sd
BI
Ndt
2cd
K
n
IK
I .
.
max
=
K
dt
= 1,1 1,2 hệ số dự trữ.
Chú ý: Bảo vệ cắt nahnh
không lm việc khi sự cố xẩy
ra ngoi vùng bảo vệ của
nó. Vì thế công thức tính
dòng chỉnh định không cần
xét tới hệ số trở về của Rơle.
l

I
N
K
dt
I

+
+
-
-
R
3
RT
4
B
T

C
+
-
R
T

I

I

2
1
B
I

M
+
T
B

B
~
A

B
N
+
-
-
RG
3
RTh
4
BT
C
C

+
R
I
B
I
M
C
http://www.ebook.edu.vn
I
Nmax
- dòng ngắn mạch lớn nhất ở cuối đờng dây.

+ Để chánh tác động nhầm nên dòng chỉnh định sơ cấp lấy I

cơ công suất lớn, ít dùng để bảo vệ đờng dây.
HV Sơ đồ nguyên lý

+ Vùng bảo vệ l máy biến áp.
+ BI đợc đặt ở 2 đầu của BA. phản ánh dòng điện chạy trong bảo vệ.
+ Các cuộn dây của BI đợc nối sao cho dòng điện trong rơle bằng hiệu
dòng điện chạy trong máy biến dòng.

.

2
1
R
III +=


dòng thứ cấp của các máy biến dòng I
1
= I
2
cả về giá trị v góc pha. Các
dòng sơ cấp I
1
và I
2
khác nhau về cờng độ (do tỉ số biến đổi của BA gây
ra). Vậy để có I
1
= I
2
để I
R
= 0

Phải chọn máy biến dòng phù hợp với tổ
đấu dây của BA. Việc cân bằng dòng điện thứ cấp của máy biến dòng nh
trên thờng gập nhiều khó khăn do các máy BI thờng đợc chế tạo sẵn
theo tiêu chuẩn nhất định. Nên rất khó khăn đảm bảo đợc I
R
= 0. Trong
nhiều trờng hợp ngời ta phải dùng thêm các BA tự ngẫu hoặc BI bo
ho mắc vo phía trớc rơle dòng điện

lm sơ đồ phức tạp.
So với bảo vệ cắt nhanh. bảo vệ so lệch có u điểm l không để
lại vùng chết nhng sơ đồ phức tạp, tốn nhiều thiết bị nên chỉ đợc dùng ở

+ Bảo vệ quá tải dùng BV dòng cực đại có thời gian
duy trì độc lập.

2) Bảo vệ máy biến ap:

Với máy biến áp cần phải bảo vệ để tránh các tình trạng lm việc không
bình thờng v sự cố sau:
+ Quá tải.
+ Dầu BA giảm xuống dới mức qui định.
I
1
I
2
N

MC

M
C

BA

H
V
-
1

I
1
I

10 kV) dùng cầu chì để bảo vệ ngm.
+ S
dm
< 320 kVA thờng dùng BV dòng cực đại có thời
gian duy trì để bảo vệ quá tải, v BV cắt nhanh để BV ngm.
+ S
dm


1000 kVA . Có thể thay BV cắt nhanh bằng BV
so lệch dọc, với các BA ny ngời ta qui định phải đặt rơle hơi để
bảo vệ các dạng ngm. trong. Với biến áp S

560 kVA đặt trong
nh, nơi dễ cháy cũng phải đặt rơle hơi.

3) Bảo vệ động cơ:

Các dạng sự cố trong động cơ l:
+ Ngắn mạch giữa các pha.
+ Ngắn mạch các vòng dây trong cùng 1 pha.
+ Ngắn mạch chạm đất.
+ Quá tải, sụt áp.
U<1000 V thờng dùng Aptômát để bảo vệ ngm. v quá tải, loại công suất
nhỏ dùng cầu chì. Có thể dùng công tắc tơ để đóng cắt bảo vệ sụt áp
rơle nhiệt để BV quá tải, cầu chì BV ngắn mạch.
U>1000 V

công suất lớn thờng dùng bảo vệ cắt nhanh, BV so lệch dọc
để BV quá tải. Để BV quá tải thờng dùng BV dòng cực đại có t.


Các biện pháp tự động hoá thờng dùng:

+ Tự động đóng lập lại TĐL.
+ Tự động đóng dự trữ.
+ Tự động điều chỉnh điện áp.
+ Tự động khởi động ĐC.
+ Tự động xa thải phụ tải theo tần số hoặc dòng điện.