Bài giảng Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 1: Tổng quan về hệ thống bảo vệ rơle - Phạm Thị Minh Thái

 BẢO VỆ RƠLE  VÀ TỰ ĐỘNG HÓA 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
1 
 GV : PHẠM THỊ MINH THÁI 
 Đại học quốc gia Tp.HCM 
 Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM 
TÀI LIỆU CHÍNH 
Bảo vệ rơle &TĐH Nguyễn Hoàng Việt 
Giáo trình bảo vệ rơle (1999) Trần Hữu Thanh 
Tính toán ngắn mạch và chỉnh định bảo vệ rơ le và trang bị tự động trên Hoàng Hữu Thuận 
Bảo vệ rơle &TĐH Lê Kim Hùng và Đoàn Ngọc Minh Tú 
Các tài liệu khác: T ài liệu nước ngoài 
Phần mềm: PSS/ADEPT; ETAP; V-PRO II 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
2 
Chương 1: Tổng quan về hệ thống bảo vệ rơle 
Chương 2: Kỹ thuật chế tạo rơle 
Chương 3: Các loại bảo vệ rơle 
Chương 4: Các khí cụ điện đo lường 
Chương 5: Bảo vệ quá dòng điện 
Chương 6: Bảo vệ quá dòng điện có hướng 
Chương 7: Bảo vệ dòng điện chống chạm đất 
Chương 8: Bảo vệ khoảng cách 
Chương 9: Bảo vệ so lệch 
Chuong 10: Tự đó ng lại 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
3 
Phần 1: CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ RƠLE 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
4 
Phần 2 : BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HTĐ 
Bảo vệ máy phát (Generator) 
Bảo vệ máy biến áp (Transformer) 
Bảo vệ đường dây (Line) 
Bảo vệ động cơ (Motor) 
Bảo vệ thanh cái / thanh góp (Bus) 
Chương 1 
	TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ 
BV rơle và tự động hóa 
5 
 Tổng quan về hệ thống bảo vệ 
1.1 Nhiệm vụ của bảo vệ rơle 
1.2 Các dạng sự cố và trạng thái làm việc không bình thường HTĐ 
1.3 Các yêu cầu cơ bản của hệ thống bảo vệ 
1.4 Các bộ phận của hệ thống bảo vệ 
1.5 Mã rơle và các ký hiệu 
1.6 Nguồn điều khiển 
1.7 Bảo vệ các phần tử trong HTĐ 
1.8 Các loại rơle 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
6 
1.1. Nhiệm vụ của BVRL 
Trong vận hành HTĐ có thể xuất hiện tình trạng sự cố và chế độ làm việc không bình thường của các phần tử. Lúc này, hiện tượng là dòng điện tăng cao nhưng điện áp lại thấp . 
Như vậy muốn HTĐ hoạt động bình thường thi HTĐ phải có hệ thống bảo vệ rơle để phát hiện sự cố và cô lập nó càng nhanh càng tốt. 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
7 
1.2. Sự cố và trạng thái không bình thường 
Sự cố: Ngắn mạch N (3) , N (2) , N (1) , N (1,1) , ngắn mạch các vòng dây trong MBA, ngắn mạch giữa các vòng dây trong máy phát điện. 
Trạng thái không bình thường: Quá tải, quá áp, giảm tần . 
Nguyên nhân: 
Do cách điện già cõi 
Thao tác sai, nhằm lẫn 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
8 
1.3. Các yêu cầu chính 
1.3.1 Tính chọn lọc 
1.3.2 Tác động nhanh 
1.3.3 Độ nhạy 
1.3.4 Độ tin cậy 
1.3.5 Kinh tế 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
9 
1.3.1. Tính chọn lọc 
Tính chọn lọc : Khi phần tử nào bị sự cố hay hư hỏng thì bảo vệ rơle chỉ cần loại bỏ phần tử đó. 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
10 
Ví dụ: 
CB1 
CB2 
~ 
A 
B 
C 
Trip 
No trip 
1.3.2. Tác động nhanh 
Tác động nhanh : Đảm bảo tính ổn định của các máy phát làm việc song song trong HTĐ. Giảm tác hại của dòng ngắn mạch đến các thiết bị, giảm xác suất gây hư hỏng nặng hơn, nâng cao hiệu quả tự đóng lại. 
Thời gian cắt = T relay + T CB 
Ví dụ: 
Đường dây 300 → 500 Kv:	0.1 → 0.12 s 
Đường dây 110 → 220 Kv:	0.15 → 0.3 s 
Đường dây 6 → 10 Kv :	1.5 → 3 s 
Càng xa nguồn càng ít ảnh hưởng đến tính ổn định của HTĐ 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
11 
1.3.3. Độ nhạy 
Độ nhạy : 
	Đặc trưng độ nhạy: K nh khoảng 1.5 →2.0 
 Theo dòng điện ngắn mạch: 
 Theo điện áp ngắn mạch: 	 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
12 
1.3.4. Độ tin cậy 
Độ tin cậy: 
Khi có sự cố trong vùng BV thì BV phải tác động chắc chắn . Nhưng nó không tác động đối với các sự cố mà nó không được giao . 
Để bảo vệ tin cậy cao cần phải dùng các sơ đồ đơn giản , giảm số lượng rơle và các tiếp xúc, cấu tạo đơn giản, chế độ lắp ráp bảo đảm chất lượng đồng thời kiểm tra, bảo trì thường xuyên. 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
13 
1.3.5. Kinh tế 
Kinh tế: 
Phải lựa chọn phù hợp yêu cầu để luôn đảm bảo 
giá thành phải chăng . 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
14 
1.4. Các bộ phận của hệ thống điện 
Phần đ o l ường : liên tục thu nhận tín hiệu về trạng thái của đối tượng được bảo vệ. Ghi nhận xuất hiện sự cố và tình trạng làm việc không bình thường rồi truyền tín hiệu đến phần logic . Phần đo lường nhận tín hiệu thông qua biến dòng điện và biến điện áp 
Phần logic: nhận tính hiệu từ phần đo lường để phản ánh tình trạng của đối tượng bảo vệ. Phần logic có thể là tổ hợp các rơle trung gian hay mạch logic tín hiệu (0-1 ) , rơle thời gian và phần tử điều khiển máy cắt . Phần này hoạt động theo chương trình định sẵn đi khiển máy cắt. 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
15 
1.5. Mã rơle / ký hiệu 
Ký hiệu 
Tên gọi 
Ký hiệu 
Tên gọi 
21 
BV khoảng cách 
47 
BV thứ tự pha 
21N 
BV khoảng cách chống chạm đất 
48 
BV mất gia tốc 
24 
BV quá từ 
49 R-S 
BV nhiệt độ Rôto – Stato 
25 
BV đồng bộ 
50/50N 
BV quá dòng điện cắt nhanh 
26 
BV dầu 
51BF 
BV hư hỏng máy cắt 
27 
BV thấp áp 
51G 
BV quá dòng chống chạm đất 
30 
BV chỉ thị vùng bảo vệ 
51GS 
BV quá dòng chống chạm đất S 
32F 
BV định hướng cs thứ tự thuận 
51/51N 
BV QDCC Đ thời gian trễ 
32R 
BV định hướng cs thứ tự nghịch 
51V 
BV QD có kiểm tra điện áp 
33 
BV chị thị mức dầu thấp 
52 
Máy AC 
37 
BV dòng điện thấp và cs thấp 
59 
BV điện áp 
40 
BV phát hiện mất kích thích MF 
59N 
BV điện áp thứ tự không 
46 
BV dòng điện thứ tự nghịch 
60 
BV cân bằng dòng và điện áp 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
16 
1.5. Mã rơle / ký hiệu 
Ký hiệu 
Tên gọi 
Ký hiệu 
Tên gọi 
62 
Rơle thời gian 
86 
Rơ le cắt và khóa máy cắt 
63 
Rơle áp suất 
87 
Bảo vệ so lệch 
64 
Rơ le chống chạm đất 
87G 
Bảo vệ so lệch máy phát 
64R 
Rơle chống chạm đất Rôto 
87T 
Bảo vệ so lệch máy biến áp 
67 
Rơ le dòng định hướng 
87B 
Bảo vệ so lệch thanh cái 
67N 
Rơ le dòng định hướng chống cđ 
87N 
Bảo vệ so lệch chống chạm đất 
74 
Rơle xóa giám sat mạch cắt 
90 
Rơle điều hòa điện thế 
76 
Rơ le quá dòng điện DC 
92 
Rơ le định hướng cs và điện áp 
78 
Rơ le MĐB hay đo góc lệch pha 
95 
Rơ le phát hiện đứt mạch thứ cấp BI 
79 
Tự đóng lại 
96 
Rơ le hơi 
80 
Rơ le phát hiện mất nguồn DC 
81 
Rơ le tần số 
85 
Bảo vệ tần số cao, pilot 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
17 
50	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt nhanh 
51	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt có thời gian 
50N	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh 
51N	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt có thời gian 
67	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha có hướng 
67N	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng 
44S	: Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ chạm pha 
44G	: Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ chạm đất 
21	: Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ chạm pha và đất 
64	: Rơ le bảo vệ chạm đất (3Uo hoặc 3Io) 
27	: Rơ le bảo vệ điện áp thấp 
59	: Rơ le bảo vệ điện áp cao 
79	: Rơ le tự động đóng lại 
96	: Rơ le hơi bảo vệ Máy Biến Thế 
87	: Rơ le bảo vệ so lệch 
51P	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT phía sơ cấp 
51VP	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT phía sơ cấp có khóa điện áp 
51QTP	: Rơ le bảo vệ quá tải MBT phía sơ cấp 
51NP	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT phía sơ cấp 
51GNP	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn sơ cấp 
51S	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 2 
51VS	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 2 có khóa điện áp 
51QTS	: Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 2 
51NS	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT cuộn thứ 2 
51GNS	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn thứ 2 
51T	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 3 
51VT	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 3 có khóa điện áp 
51QTT	: Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 3 
51NT	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT cuộn thứ 3 
51GNT	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn thứ 3 
51B	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha trên thanh cái 
51NB	: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất trên thanh cái 
87B	: Rơ le bảo vệ so lệch thanh cái 
50BF	: Rơ le bảo vệ chống máy cắt từ chối tác động 
1.5. Mã rơle / ký hiệu (bổ sung) 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
18 
1.6. Nguồn điều khiển 
	 Yêu cầu phải đảm bảo công suất và điện áp lúc bảo vệ tác động khi có sự cố. 
Loại nguồn: 
Nguồn DC : 24V, 48V, 110V, 220V. Ư u điểm không phụ thuộc vào điện lưới, khuyết điểm tốn công chăm sóc, bảo trì, phức tạp 
Nguồn AC : không nên dùng MBA đo lường hay MBA tự dùng để tạo nguồn cung cấp vì khi có sự cố ngắn mạch thì điện áp giảm rất thấp. Có thể dùng biến dòng để tạo nguồn cung cấp vì khi có sự cố ngắn mạch thì dòng điện tăng cao nên dòng điện thứ cấp đủ lớn để tác động. Tuy nhiên, lúc trạng thái không bình thường thì dòng điện thứ cấp có thể không đủ lớn để tác động. 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
19 
1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ 
Bảo vệ máy phát (Generator) 
Bảo vệ máy biến áp (Transformer) 
Bảo vệ đường dây (Line) 
Bảo vệ động cơ (Motor) 
Bảo vệ thanh cái / thanh góp (Bus) 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
20 
1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ 
Bảo vệ đường dây 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
21 
Đối với đường dây từ 220KV gồm có các bảo vệ chính : 87L, 21 , bảo vệ dự phòng: 21, 67/ 67N, 50/ 51, 50/51N. 
Đối với đường dây từ 66KV -110KV gồm có các bảo vệ chính : 21 , bảo vệ dự phòng: 67/ 67N, 50/ 51, 50/51N. 
Đối với đường dây 15KV-23KV không có nguồn diesel : chỉ cần bảo vệ 50/51, 50/51N. 
Đối với đường dây 15KV-23KV có nguồn diesel cần có rơ le quá dòng có hướng 67/67N. 
1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ 
Bảo vệ thanh cái 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
22 
Bảo vệ chính: 87Bus, 
Bảo vệ dự phòng: 50/51, 50/51N 
1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ 
Bảo vệ máy biến áp: 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
23 
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 các rơ le trên còn có các rơ le mức dầu thấp, rơ le nhiệt độ dầu , rơ le nhiệt độ cuộn dây, rơ le áp lực (rơ le này đo tốc độ thay đổi áp lực trong dầu). 
Bảo vệ dự phòng: 
Rơ le quá dòng chạm pha, 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). 
1.8. Các rơle dùng trong lưới điện miền Nam 
ABB : BV khoảng cách REL 511, REL 521, REL 670; BV so lệch RET 521, SPAD 346, RED 5213C ; BV quá dòng SPAJ 140C, SPAA 341C, SPAS 348C, REF 54, REF 610, REX 521 
Siemens: BV khoảng cách 7SA511, 7SA513, 7SA522; BV so lệch 7UT512, 7UT513, 7UT612, 7UT613, 7SS522, 7SS523; BV quá dòng 7SJ511, 7SJ611, 7SJ622, 7SJ 64, 7SJ635, 7SJ600 
ALSTOM: BV khoảng cách EPAC 3000, EPAC 3522, MICOM P441, P442, P443, P437, LFZP 111; BV so lệch KBCH 120, 130, 140, P632, P633, P634, LFCB 122, P543,DIB CL ; BV quá dòng P120, P122, P123, P127, P141, KCGG 140, KCEG 142 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
24 
1.8. Các rơle dùng trong lưới điện miền Nam 
SEL: BV khoảng cách SEL 311L, SEL 421, SEL 321, SEL 311C ; BV so lệch SEL 387, SEL387E, SEL487 ; BV quá dòng SEL551, SEL351,SEL451 
TOSHIBA: BV khoảng cách GRZ; BV so lệch GRT, D2L7E, D2B ; BV quá dòng TCO 29S, GRD140 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
25 
Kết thúc chương 1 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 
26