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 và phân bố trên phạm vi không
gian rộng. Vậy trong quá trình vận hành 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 và tự động hoá.
Mục đích bảo vệ rơ-le:
+ Nhanh chóng loại trừ phần tử sự cố để đảm bảo cho hệ thống
CCĐ. làm việc an toàn.
+ Báo tín hiệu cho nhân viên vận hành biết về tình trạng làm 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 hành 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. Tr-
ờng hợp tình trạng làm việc không bình thờng cho phép tác động có trì
hoàn thời gian.
Chọn lọc: - mục đích của bảo vệ là loại trừ phần tử bị sự cố ra khỏi hệ
thống. Vì vậy tác động phải có chọn lọc, chính xác, nếu không có thể dẫn
tới hậu quả ngoài ý muốn (chẳng hạn nh sự cố ở phạm vi hẹp, thì bảo vệ
lại cắt một phạm vi rộng. Hoặc sự cố ở cuối đờng dây lại cắt ở đầu đờng
dây.).
Tin cậy: - Khi xẩy ra sự cố TB. bảo vệ phải bảm bảo làm việc chắc chắn,
không đợc tác động trớc hoặc sau trị số chỉnh định.
Nhậy: Độ nhậy của bảo vệ: phản ánh khả năng phản ứng của nó với mọi
mức độ của sự cố. Độ nhậy của TB bảo vệ rơ-le đợc biểu thị bằng tỉ số
giữa dòng ngắn mạch nhỏ nhất với dòng chỉnh định sơ cấp.

+ Theo nguyên tắc làm 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 vào mạng có dòng phụ tải VD rơle nhiệt bảo vệ
động cơ, phần tử nhiệt của Aptômát, nhợc điểm là

A trong rơle t-
ơng đối lớn, chỉ dùng ở mạng hạ áp hoặc ít quan trọng). Phần lớn
rơle trong HTĐ là loại gián tiếp và đợc chế tạo để chịu đợc U
dm
=
100V và I lớn nhất là 5 A (mắc qua BU hoặc BI).
b) Sơ đồ nối rơle vào BI:
+ Với mạng có trung điểm cách đất có thể dùng 1 trong 4 sơ đồ sau:
Sơ đồ số 8
A B C
R
A B C
R
R
Sơ đồ sao không
hoàn toàn
R
A B C
R
R
R
Sơ đồ sao hoàn toàn
a)
b)
Sơ đồ phát triển từ b)

của bảo vệ.
+ Nh ợc điểm: Độ nhậy nhỏ trong trờng hợp ngm. xẩy ra giữa pha không đặt
BI và pha khác. Và 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 hoàn toàn: ở chế độ đối xứng và 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 và tăng độ nhậy của
bảo vệ, ngời ta đặt thêm 1 rơle trên dây dẫn về. Dòng điện trong role này
bằng tổng 2 vectơ dòng ở 2 pha kia.

đó cũng chính là sơ đồ c).
Sơ đồ d) sao hoàn toàn: ở chế độ đối xứng của mạng.1
I
I
K
BI
R
sd

Tính chọn lọc của chúng đợc đảm bảo bằng cách chỉ tác động khi có dòng
điện chạy qua lớn hơn dòng ngm. khi sẩy ra sự cố ở 1 số điểm đ cho nàoã
đó của mạng trong phạm vi bảo vệ của nó, hoặc theo thời gian duy trì. Có
hai loại thời gian duy trì từ đó hình thành 2 hình thức bảo vệ: đó là:
+ Bảo vệ dòng điện cực đại có thời gian duy trì độc lập (thời gian duy trì
không phụ thuộc vào dòng điện qua bảo vệ).
+ Bảo vệ dòng điện cực đại có thời gian duy trì phụ thuộc (thời gian duy trì
phụ thuộc vào dòng điện).
a) Bảo vệ dòng điện cực đại có thời gian duy trì độc lập:
+ Các phần tử cơ bản của bảo vệ dong cực đại:
Sơ đồ BI nối thành
bộ lọc thứ tự không
R
A B C
I
R
= 3I
0
I
0
thành 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

Mạch một chiều
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 làm tăng công suất và tiếp điểm (RG).
4 Rơ le tìn hiệu (bào cho biết bảo vệ đ tác động) (RTh).ã
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


rơle I tác
động

đóng tiếp điểm thờng mở của nó lại

cung cấp nguồn cho rơle
thời gian RT. Sau một thời gian bằng thời gian chỉnh định

Tiếp điểm th -
ờng mở đóng chậm của nó cung cấp nguồn cho rơle trung gian RG

tiếp
điểm của nó đóng mạch cuộn hút CC



nh ợc điểm của loại bảo vệ này.
+ Khi có sự cố dòng điện tại A & B đều tác động. Khi sự cố đợc cắt ra, thì
rơle dòng điện A phải trở về vị trí ban đầu (không tác động) để tránh cắt
đoạn không bị sự cố. Dòng điện trở về của bảo vệ I
tv
là dòng điện mà với
nó bảo vệ phải về vị trí ban đầu

I
tv
> I
phu tai
sau ngắn mạch.
I
phu tai
dòng phụtải sau ngắn mạch, dòng này thờng lớn hơn dòng phụ tải
lúc trớc (Vì lúc ngm. U giảm

các ĐC bị h m ã

sau ngm. chúng lại phải
tự khởi động).
I
phu tai sau ngm.


I
lv max
Vậy để rơle không bị tác động trở lại

+ Hệ số trở về: là tỷ số giữa dòng điện trở về và dòng khởi động của
bảo vệ

kdBV
tv
tv
I
I
K
=

I
kd BV
dòng khởi động của bảo vệ hay còn gọi là dòng chỉnh định sơ cấp.
+ Dòng chỉnh định sơ cấp:

tv
lvkddt
tv
tv
kdBV
K
IKK
K
I
I
max
..
==
+ Dòng chỉnh định thứ cấp của Rơle: (dòng thực qua rơle).

kdBV
N
nh
I
I
K
min
=

Với bảo vệ đờng dây K
nh


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 và thờng đợc thực hiện bằng sơ đồ BI
nối hình số 8 hoặc BI nối sao không hoàn toàn (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.
+ Sơ đồ 1 rơle có độ nhậy không giống nhau với các dạng ngm. khác nhau
(dòng điện chạy trong các rơle phụ thuộc vào các dạng ngm.).

t
t
t
A
t

-
R
G
3
RT
h
4
BT
C
C
+
-
RT
I
I
2
1
BI
M
C
+ Sơ đồ một rơle kém nhậy hơn sơ đồ 2 rơle (khi ngm. giữa các pha AB
hoặc BC). ở chế độ bình thờng dòng chạy trong rơle (sơ đồ 1 rơle) lớn hơn
3
lần dòng điện chạy trong sơ đồ 2 rơle.
+ u điểm của sơ đồ 1 rơle là đơn giản, ít rơle dùng để bảo vệ BA nối Y/

.
b) Bảo vệ dòng điện cực đại có thời gian trì ho n độc lập:ã
Thờng sử dụng rơle dòng điện kiểu cảm ứng. Do rơle cảm ứng đồng thời
làm nhiệm vụ RI ; RT và RTh Đồng thời tiếp điểm của nó t ơng đối lớn

cd1
= K
dt
.I
lvmax
+ Dòng chỉnh định thứ cấp:

sd
BI
Ndt
2cd
K
n
IK
I .
.
max
=
K
dt
= 1,1 1,2 hệ số dự trữ.
I
Nmax
- dòng ngắn mạch lớn nhất ở cuối đờng dây.
Chú ý: Bảo vệ cắt nahnh
không làm việc khi sự cố xẩy
ra ngoài vùng bảo vệ của
nó. Vì thế công thức tính
dòng chỉnh định không cần
xét tới hệ số trở về của Rơle.

t
A


I
kdBV
I
R
t
A
B

t
t
B
~
A
B
N
+
-
-
RG
3
RTh
4
BT
CC
+
RI

HV Sơ đồ nguyên lý
+ Vùng bảo vệ là 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
+=
Trong trờng hợp bình thờng hoặc ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ
(HV-1). Ta có I
1
= I
2
và cùng pha nên hiệu của chúng bằng không

I
R
= 0.
Rơle không tác động.
Khi xẩy ra ngm, trong vùng bảo vệ (HV-2) do dòng điện trong 2
biến dòng ngợc chiều nhau nên dòng điện chạy trong rơle - I
R
= I
1
+ I

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 th-
ờng 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 bào hoà mắc vào phía
trớc rơle dòng điện

làm sơ đồ phức tạp.
So với bảo vệ cắt nhanh. bảo vệ so lệch có u điểm là không để
lại vùng chết nhng sơ đồ phức tạp, tốn nhiều thiết bị nên chỉ đợc dùng ở
nơi quan trọng.
Đối với những đờng dây điện áp cao làm việc song song, hoặc
BA và động cơ có công suất lớn (quan trọng), ngời ta còn dùng bảo vệ so
lệch ngang dựa trên cơ sở so sánh dòng điện giữa các đờng dây làm việc
song song với nhau.
11.3 Bảo vệ các phần tử cơ bản của hệ thống CCĐ:
1) Bảo vệ đ ờng dây:
+ Mạng U < 1000 V + Cầu chì để bảo vệ ngắn mạch
+ Aptômát để bảo vệ ngm và quá tải.
để đảm bảo tính chọn lọc

cầu chì cấp trên phải đảm bảo lơn hơn cầu
chì cấp dới ít nhất là 1 cấp.

+ Mạng 6 10 kV + Bảo vệ quá tải dùng BV dòng cực đại có thời gian
duy trì độc lập.
+ Bảo vệ ngắn mạch dùng bảo vệ cắt nhanh.
+ Để tránh chạm đất 1 pha dùng thiết bị kiểm tra

2
HV-2
N
I
1
I
2
I
2
I
1