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

BẢO VỆ RƠLE  VÀ TỰ ĐỘNG HÓABảo vệ rơ le và tự động hóa1 GV : PHẠM THỊ MINH THÁI Đại học quốc gia Tp.HCM Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCMTÀI LIỆU CHÍNHBảo vệ rơle &TĐH Nguyễn Hoàng ViệtGiáo trình bảo vệ rơle (1999) Trần Hữu ThanhTính toán ngắn mạch và chỉnh định bảo vệ rơ le và trang bị tự động trên Hoàng Hữu ThuậnBảo vệ rơle &TĐH Lê Kim Hùng và Đoàn Ngọc Minh TúCác tài liệu khác: Tài liệu nước ngoàiPhần mềm: PSS/ADEPT; ETAP; V-PRO IIBảo vệ rơ le và tự động hóa2Chương 1: Tổng quan về hệ thống bảo vệ rơleChương 2: Kỹ thuật chế tạo rơle Chương 3: Các loại bảo vệ rơleChương 4: Các khí cụ điện đo lườngChương 5: Bảo vệ quá dòng điệnChương 6: Bảo vệ quá dòng điện có hướngChương 7: Bảo vệ dòng điện chống chạm đấtChương 8: Bảo vệ khoảng cáchChương 9: Bảo vệ so lệchChuong 10: Tự đóng lạiBảo vệ rơ le và tự động hóa3Phần 1: CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ RƠLEBảo vệ rơ le và tự động hóa4Phần 2: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HTĐBảo 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 VỆBV rơle và tự động hóa5 Tổng quan về hệ thống bảo vệ1.1 Nhiệm vụ của bảo vệ rơle1.2 Các dạng sự cố và trạng thái làm việc không bình thường HTĐ1.3 Các yêu cầu cơ bản của hệ thống bảo vệ1.4 Các bộ phận của hệ thống bảo vệ1.5 Mã rơle và các ký hiệu 1.6 Nguồn điều khiển1.7 Bảo vệ các phần tử trong HTĐ1.8 Các loại rơleBảo vệ rơ le và tự động hóa61.1. Nhiệm vụ của BVRLTrong 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 hóa71.2. Sự cố và trạng thái không bình thườngSự 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 cõiThao tác sai, nhằm lẫnBảo vệ rơ le và tự động hóa81.3. Các yêu cầu chính1.3.1 Tính chọn lọc1.3.2 Tác động nhanh1.3.3 Độ nhạy1.3.4 Độ tin cậy 1.3.5 Kinh tếBảo vệ rơ le và tự động hóa91.3.1. Tính chọn lọcTính 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 hóa10Ví dụ:CB1CB2~ABCTripNo trip1.3.2. Tác động nhanhTác 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 CBVí dụ:Đường dây 300 → 500 Kv: 0.1 → 0.12 sĐường dây 110 → 220 Kv: 0.15 → 0.3 sĐường dây 6 → 10 Kv : 1.5 → 3 s Càng xa nguồn càng ít ảnh hưởng đến tính ổn định của HTĐBảo vệ rơ le và tự động hóa111.3.3. Độ nhạyĐộ nhạy: Đặc trưng độ nhạy: Knh khoảng 1.5 →2.0 Theo dòng điện ngắn mạch: Theo điện áp ngắn mạch: Bảo vệ rơ le và tự động hóa121.3.4. Độ tin cậyĐộ 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 hóa131.3.5. Kinh tếKinh tế: Phải lựa chọn phù hợp yêu cầu để luôn đảm bảo giá thành phải chăng.Bảo vệ rơ le và tự động hóa141.4. Các bộ phận của hệ thống điệnPhần đo lường: 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 ápPhần 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 hóa151.5. Mã rơle / ký hiệuKý hiệuTên gọiKý hiệuTên gọi21BV khoảng cách47BV thứ tự pha21NBV khoảng cách chống chạm đất48BV mất gia tốc24BV quá từ49 R-SBV nhiệt độ Rôto – Stato25BV đồng bộ50/50NBV quá dòng điện cắt nhanh26BV dầu51BFBV hư hỏng máy cắt27BV thấp áp51GBV quá dòng chống chạm đất30BV chỉ thị vùng bảo vệ51GSBV quá dòng chống chạm đất S32FBV định hướng cs thứ tự thuận51/51NBV QDCCĐ thời gian trễ32RBV định hướng cs thứ tự nghịch51VBV QD có kiểm tra điện áp33BV chị thị mức dầu thấp52Máy AC37BV dòng điện thấp và cs thấp59BV điện áp40BV phát hiện mất kích thích MF59NBV điện áp thứ tự không46BV dòng điện thứ tự nghịch60BV cân bằng dòng và điện ápBảo vệ rơ le và tự động hóa161.5. Mã rơle / ký hiệuKý hiệuTên gọiKý hiệuTên gọi62Rơle thời gian86Rơle cắt và khóa máy cắt63Rơle áp suất87Bảo vệ so lệch64Rơle chống chạm đất87GBảo vệ so lệch máy phát64RRơle chống chạm đất Rôto87TBảo vệ so lệch máy biến áp67Rơle dòng định hướng87BBảo vệ so lệch thanh cái67NRơle dòng định hướng chống cđ87NBảo vệ so lệch chống chạm đất74Rơle xóa giám sat mạch cắt90Rơle điều hòa điện thế76Rơle quá dòng điện DC92Rơle định hướng cs và điện áp78Rơ le MĐB hay đo góc lệch pha95Rơle phát hiện đứt mạch thứ cấp BI79Tự đóng lại96Rơle hơi80Rơle phát hiện mất nguồn DC81Rơle tần số85Bảo vệ tần số cao, pilotBảo vệ rơ le và tự động hóa1750 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt nhanh51 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt có thời gian50N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh51N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt có thời gian67 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha có hướng67N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng44S : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ chạm pha44G : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ chạm đất21 : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ chạm pha và đất64 : Rơ le bảo vệ chạm đất (3Uo hoặc 3Io)27 : Rơ le bảo vệ điện áp thấp59 : Rơ le bảo vệ điện áp cao79 : Rơ le tự động đóng lại96 : Rơ le hơi bảo vệ Máy Biến Thế87 : Rơ le bảo vệ so lệch51P : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT phía sơ cấp51VP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT phía sơ cấp có khóa điện áp51QTP : Rơ le bảo vệ quá tải MBT phía sơ cấp51NP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT phía sơ cấp51GNP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn sơ cấp51S : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 251VS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 2 có khóa điện áp51QTS : Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 251NS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT cuộn thứ 251GNS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn thứ 251T : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 351VT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 3 có khóa điện áp51QTT : Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 351NT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT cuộn thứ 351GNT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn thứ 351B : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha trên thanh cái51NB : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất trên thanh cái87B : Rơ le bảo vệ so lệch thanh cái50BF : Rơ le bảo vệ chống máy cắt từ chối tác động1.5. Mã rơle / ký hiệu (bổ sung)Bảo vệ rơ le và tự động hóa181.6. 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. Ưu điểm không phụ thuộc vào điện lưới, khuyết điểm tốn công chăm sóc, bảo trì, phức tạpNguồn 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 hóa191.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐBảo 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 hóa201.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐBảo vệ đường dâyBảo vệ rơ le và tự động hóa21Đối 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 HTĐBảo vệ thanh cáiBảo vệ rơ le và tự động hóa22Bảo vệ chính: 87Bus, Bảo vệ dự phòng: 50/51, 50/51N1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐBảo vệ máy biến áp:Bảo vệ rơ le và tự động hóa23Bảo 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 thếRơ 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 NamABB: 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 521Siemens: BV khoảng cách 7SA511, 7SA513, 7SA522; BV so lệch 7UT512, 7UT513, 7UT612, 7UT613, 7SS522, 7SS523; BV quá dòng 7SJ511, 7SJ611, 7SJ622, 7SJ 64, 7SJ635, 7SJ600ALSTOM: 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 142Bảo vệ rơ le và tự động hóa241.8. Các rơle dùng trong lưới điện miền NamSEL: BV khoảng cách SEL 311L, SEL 421, SEL 321, SEL 311C ; BV so lệch SEL 387, SEL387E, SEL487; BV quá dòng SEL551, SEL351,SEL451TOSHIBA: BV khoảng cách GRZ; BV so lệch GRT, D2L7E, D2B; BV quá dòng TCO 29S, GRD140Bảo vệ rơ le và tự động hóa25Kết thúc chương 1Bảo vệ rơ le và tự động hóa26