Đồ án Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc

liệu là chính. * Kế hoạch nghiên cứu: Đề tài được thực hiện trong thời gian 6 tuần . Kế hoạch nghiên cứu của nhóm như sau : - Tuần 1 và 2 : Soạn đề cương , thu thập tài liệu và đi thực tế tại trạm . - Tuần 3 đến 5: Viết công trình nghiên cứu . - Tuần 6 : Hoàn chỉnh và nộp đề tài. ** PHẦN 1 TỔNG QUÁT VỀ RƠLE BẢO VỆ CHƯƠNG 1 KHÁI NIỆM VỀ RƠLE 1. Khái niệm về rơle bảo vệ: Đối với các trạm biến điện áp cao thế, cũng như trong quá trình vận hành hệ thống điện nói chung; có thể xuất hiện tình trạng sự cố thiết bị,đường dây hoặc do chế độ làm việc bất thường của các phần tử trong hệ thống. Các sự cố này thường kèm theo hiện tượng dòng điện tăng lên khá cao và điện áp giảm thấp, gây hư hỏng thiết bị và có thể làm mất ổn định hệ thống. Các chế độ làm việc không bình thường làm cho điện áp, dòng điện và tần số lệch khỏi giới hạn cho phép. Nếu để tình trạng này kéo dài, thì có thể sẽ xuất hiện sự cố lan rộng. Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và các hộ tiêu thụ khi xuất hiện sự cố, cần phải phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏi phần tử bị hư hỏng. Nhờ vậy các phần còn lại sẽ duy trì được hoạt động bình thường, đồng thời cũng giảm được mức độ hư hại của phần tử bị sự cố. Làm được điều này chỉ có các thiết bị tự động mới thực hiện được. Các thiết bị này gọi chung là rơle bảo vệ. Trong hệ thống điện, rơle bảo vệ sẽ theo dõi một cách liên tục tình trạng và chế độ làm việc của tất cả các phần tử trong hệ thống điện. Khi xuất hiện sự cố, rơle bảo vệ sẽ phát hiện và cô lập phần tử bị sự cố nhờ máy cắt điện thông qua mạch điện kiểm soát. Khi xuất hiện chế độ làm việc không bình thường, rơle bảo vệ sẽ phát tín hiệu và tuỳ theo yêu cầu cài đặt, có thể tác động khôi phục chế độ làm việc bình thường hoặc báo động cho nhân viên vận hành. Tuỳ theo cách thiết kế và lắp đặt mà phân biệt rơle bảo vệ chính, rơle bảo vệ dự phòng : + Bảo vệ chính trang thiết bị là bảo vệ thực hiện tác động nhanh khi có sự cố xảy ra trong phạm vi giới hạn đối với trang thiết bị được bảo vệ. + Bảo vệ dự phòng đối với cùng trang thiết bị này là bảo vệ thay thế cho bảo vệ chính trong trường hợp bảo vệ chính không tác động hoặc trong tình trạng sửa chữa nhỏ. Bảo vệ dự phòng cần phải tác động với thời gian lớn hơn thời gian tác động của bảo vệ chính, nhằm để cho bảo vệ chính loại phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống trước tiên (khi bảo vệ này tác động đúng). 2. Các yêu cầu đối với rơle bảo vệ : Rơle bảo vệ phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau đây : * Tính chọn lọc : Là khả năng phân biệt các phần tử hư hỏng và bảo vệ bằng cách chỉ cắt (cô lập) các phần tử đó. Tính chọn lọc là yêu cầu cơ bản nhất của bảo vệ rơle để đảm bảo cung cấp điện an toàn liên tục. Nếu bảo vệ tác động không chọn lọc, sự cố có thể lan rộng. Cần phân biệt hai khái niệm cắt chọn lọc : + Chọn lọc tương đối : Theo nguyên tắc tác động của mình,bảo vệ có thể làm việc như là bảo vệ dự trữ khi ngắn mạch phần tử lân cận . + Chọn lọc tuyệt đối : Bảo vệ chỉ làm việc trong trường hợp ngắn mạch ở chính phần tử được bảo vệ . * Tác động nhanh : Yêu cầu này chỉ cần đáp ứng đối với sự cố ngắn mạch. Bảo vệ phải tác động nhanh để kịp thời cô lập các phần tử hư hỏng thuộc phạm vi bảo vệ nhằm : Đảm bảo tính ổn định của hệ thống. Giảm tác hại của dòng điện ngắn mạch đối với thiết bị. Giảm ảnh hưởng của điện áp thấp (khi ngắn mạch) lên các phụ tải. Bảo vệ tác động nhanh phải có thời gian tác động nhỏ hơn 0,1giây. * Độ nhạy : Bảo vệ cần tác động không chỉ với các trường hợp ngắn mạch trực tiếp mà cả khi ngắn mạch qua điện trở trung gian. Ngoài ra bảo vệ phải tác động khi ngắn mạch xảy ra trong lúc hệ thống làm việc ở chế độ cực tiểu, tức là một số nguồn được cắt ra nên dòng ngắn mạch nhỏ. Độ nhạy được đánh giá bằng hệ số nhạy : INmin : dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất. Ikđbv : giá trị dòng điện nhỏ nhất mà bảo vệ có thể tác động. Đối với các bảo vệ tác động theo giá trị cực tiểu (ví dụ như bảo vệ thiếu điện áp), hệ số nhạy được xác định ngược lại : trị số khởi động chia cho trị số cực tiểu. * Độ tin cậy : Bảo vệ phải tác động chắc chắn khi xảy ra sự cố trong vùng được giao và không được tác động sai đối với các trường hợp mà nó không có nhiệm vụ tác động. Một bảo vệ không tác động hoặc tác động sai có thể sẽ dẫn đến hậu quả là một số lớn phụ tải bị mất điện hoặc sự cố lan rộng trong hệ thống. Xem sơ đồ minh họa sau : 3. Các chỉ danh của rơle đang sử dụng trong hệ thống điện : 21,44 : Rơle khoảng cách. 25 : Rơle đồng bộ. 26 : Rơle nhiệt độ. 27 : Rơle điện áp thấp. 32 : Rơle định hướng công suất. 33 : Rơle mức dầu. 49 : Rơle quá tải. 50,51 : Rơle quá dòng tức thì, định thì. 55 : Rơle hệ số công suất. 59 : Rơle quá áp. 62 : Rơle thời gian. 63 : Rơle áp suất. 64 : Rơle chạm đất. 67 : Rơle quá dòng có hướng. 79 : Rơle tự đóng lại (máy cắt điện). 81 : Rơle tần số. 85 : Rơle so lệch cao tần. 87 : Rơle so lệch dọc. 96 : Rơle hơi (máy biến áp). Tuỳ theo phạm vi , mức độ và đối tượng được bảo vệ, chỉ danh rơle có thể có phần mở rộng. Sau đây là một số chỉ danh rơle có phần mở rộng thông dụng : 26.W : Rơle nhiệt độ cuộn dây máy biến áp. 26.O : Rơle nhiệt độ dầu (máy biến áp, bộ đổi nấc máy biến áp). 51P,51S : Rơle quá dòng điện định thì phía sơ cấp, thứ cấp MBA. 50REF : Rơle quá dòng tức thì chống chạm đất trong thiết bị (MBA). 67N : Rơle quá dòng chạm đất có hướng. 87B : Rơle so lệch dọc bảo vệ thanh cái. 87T : Rơle so lệch dọc bảo vệ máy biến áp. 96-1 : Rơle hơi cấp 1(chỉ báo tín hiệu). 96-2 : Rơle hơi cấp 2 (tác động cắt máy cắt điện). ,, CHƯƠNG 2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI RƠLE BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 1. RƠLE HƠI (R.96) : Rơle hơi được áp dụng cho các máy biến áp có công suất trung bình và lớn với kiểu máy có thùng giãn nở dầu. Rơle hơi được lắp trên đoạn ống liên thông dầu từ thùng chính máy biến áp đến thùng giãn nở dầu của máy theo một chiều nhất định của đầu mũi tên trên rơle hơi phải chỉ về phía thùng giãn nở (cùng với chiều dòng chảy của dầu từ thùng chính qua rơle hơi đến thùng giãn nở dầu khi có sự cố trong máy biến áp). Đoạn ống liên thông dầu có độ nâng cao về phía thùng giãn nở với góc nghiêng (so với mặt phẳng ngang) khoảng 1¸100. Đoạn ống liên thông không được có góc, phần cong của ống có bán kính càng lớn càng tốt. Rơle hơi hai phao có cấu tạo gồm : - Một phao trên (phao 1) có hình cầu rỗng, nhẹ có thể tự nâng hạ theo mức dầu, trong phao có chứa một tiếp điểm thủy ngân được nối ra hộp nối dây tại mặt trên rơle. Khi sự cố nhẹ hoặc quá tải, hơi sinh ra tập trung ở phía trên, đẩy phao 1 về vị trí nằm ngang làm đóng tiếp điểm thủy ngân. Tiếp điểm này được nối vào mạch điện báo hiệu sự cố của máy biến áp (96-1). - Một phao dưới (phao 2) có cấu tạo tượng tự như phao 1 và được liên kết với một cánh chặn. Cánh chặn là một tấm kim loại mỏng được treo tại vị trí phía lỗ mặt bích của rơle hơi phía nối vào thùng chính máy biến áp. Do được treo để bề mặt tấm kim loại thẳng góc với hướng dòng chảy của dầu nên cánh chặn tác động theo lưu lượng của dòng chảy của dầu. Cánh chặn có thể điều chỉnh theo ba trị số lưu lượng dầu là 65, 100 và 150 cm/giây (rơle thường được nhà chế tạo đặt sẵn trị số 100cm/giây). Khi máy biến áp vận hành bình thường, dầu chuyển động do giãn nở theo nhiệt độ không đủ để tác động cánh chặn. Khi có sự cố bên trong máy biến áp, luồng dầu và hơi sinh ra phụt mạnh từ thùng chính qua rơle hơi đến thùng giãn nở. Lưu lượng dầu lớn hơn trị số đã điều chỉnh sẵn sẽ đẩy cho cánh chặn quay, làm cho phao 2 chìm xuống, đóng tiếp điểm thủy ngân, cắt máy cắt (96-2). Dựa vào thành phần và khối lượng hơi sinh ra người ta có thể xác định được tính chất và mức độ sự cố. Do đó trên rơle hơi còn có thêm van để lấy hỗn hợp khí sinh ra nhằm phục vụ cho việc phân tích sự cố. 2. RƠLE NHIỆT ĐỘ (26) : Rơle nhiệt độ đặt tại máy biến áp. a- Rơle nhiệt độ dầu (26 O) : Rơle nhiệt độ dầu gồm các tiếp điểm thường đóng, thường mở lắp bên trong một nhiệt kế có kim chỉ thị nhiệt độ. Nhiệt kế gồm có cơ cấu chỉ thị quay để ghi số đo, một bộ phận cảm biến nhiệt, một ống mao dẫn nối bộ phận cảm ứng nhiệt với cơ cấu chỉ thị. Bên trong ống mao dẫn là chất lỏng (dung dịch hữu cơ) được nén lại. Sự co giãn của chất lỏng (trong ống mao dẫn) thay đổi theo nhiệt độ mà bộ phận cảm biến nhiệt nhận được, sẽ tác động cơ cấu chỉ thị và các tiếp điểm. Các tiếp điểm sẽ đổi trạng thái “mở” thành “đóng”, “đóng” thành “mở” khi nhiệt độ cao hơn trị số đặt trước. Bộ phận cảm biến nhiệt được lắp trong một lỗ trụ bọc kín, ở phía trên nắp máy biến áp, bao quanh lỗ trụ là dầu, để đo nhiệt độ lớp dầu trên cùng của máy biến áp. Thường dùng nhiệt kế có 2 (hoặc 4) vít điều chỉnh nhiệt độ để có thể đặt sẵn 2 (hoặc 4) trị số tác động cho 2 (hoặc 4) bộ tiếp điểm riêng rẽ lắp trong nhiệt kế. Khi nhiệt độ cao hơn trị số đặt cấp 1, rơle sẽ đóng tiếp điểm cấp 1 để báo hiệu sự cố “Nhiệt độ dầu cao” của máy biến áp. Khi nhiệt độ tiếp tục cao hơn trị số đặt cấp 2, rơle sẽ đóng thêm tiếp điểm cấp 2 để tự động cắt máy cắt, cắt điện máy biến áp, đồng thời cũng có mạch điện báo hiệu sự cố “cắt do nhiệt độ dầu cao”. b-Rơle nhiệt độ cuộn dây (26 W) : Rơle nhiệt độ cuộn dây gồm bốn bộ tiếp điểm (mỗi bộ có một tiếp điểm thường mở, một tiếp điểm đóng với cực chung) lắp bên trong một nhiệt kế có kim chỉ thị. Nhiệt kế gồm có: có cấu chỉ thị quay để ghi số đo, một bộ phận cảm biến nhiệt, một ống mao dẫn nối bộ phận cảm biến nhiệt với cơ cấu chỉ thị. Bên trong ống mao dẫn là chất lỏng được nén lại. Sự co giãn của chất lỏng trong ống mao dẫn thay đổi theo nhiệt độ mà bộ cảm biến nhận được, tác động cơ cấu chỉ thị và bốn bộ tiếp điểm. Tác động lên cơ cấu chỉ thị và các tiếp điểm, còn có một điện trở nung. Cuộn dây thứ cấp của một máy biến dòng điện đặt tại chân sứ máy biến áp được nối với điện trở nung. Nối song song với điện trở nung là một biến trở để hiệu chỉnh. Tác dụng của điện trở nung (tùy theo dòng điện qua cuộn dây máy biến áp) và tác dụng của bộ cảm biến nhiệt lên cơ cấu đo cùng các bộ tiếp điểm sẽ tương ứng với nhiệt độ điểm nóng: nhiệt độ của cuộn dây. Có 4 vít điều chỉnh nhiệt độ để đặt trị số tác động cho bốn bộ tiếp điểm. Tùy theo thiết kế, các tiếp điểm rơle nhiệt độ có thể được nối vào các mạch: báo hiệu sự cố “nhiệt độ cuộn dây cao”, mạch tự động mở máy cắt để cô lập máy biến áp, mạch tự động khởi động và ngừng các quạt làm mát máy biến áp. 3. RƠLE MỨC DẦU (R.33) : Rơle mức dầu gồm hai bộ tiếp điểm lắp bên trong thiết bị chỉ thị mức dầu. Đối với máy biến áp có bộ đổi nấc điện áp có tải, thùng giãn nở dầu được chia làm hai ngăn. Ngăn có thể tích chiếm phần lớn thùng giãn nở, được nối ống liên dầu thông qua rơle hơi đến thùng chính máy biến áp (để có thể tích giãn nở dầu cho máy biến áp). Ngăn có thể tích chiếm phần nhỏ hơn nhiều của thùng giãn nở, sẽ được nối ống liên dầu đến thùng chứa bộ đổi nấc có tải. Thùng chính máy biến áp và thùng bộ đổi nấc được thiết kế riêng rẽ, không có liên thông dầu với nhau. Vì vậy, có hai thiết bị chỉ thị mức dầu lắp tại hai đầu thùng giãn nở để đo mức dầu của hai ngăn : thiết bị chỉ thị mức dầu máy biến áp và thiết bị chỉ thị mức dầu bộ đổi nấc có tải. Xem hình vẽ vị trí lắp rơle mức dầu tại máy biến thế sau : Cấu tạo của thiết bị chỉ thị mức dầu gồm hai phần : bộ phận điều khiển và bộ chỉ thị. Bộ phận điều khiển có một phao (3), thanh quay (8), trục quay (9), có lắp nam châm vĩnh cưủ (4). Bộ phận điều khiển lắp trên vỏ máy (đầu thùng giãn nở) có vòng đệm. Bộ phận chỉ thị gồm kim chỉ (6) lắp trên trục mang một nam châm vĩnh cửu (5). Bộ phận chỉ thị được làm bằng nhôm để tránh bị ảnh hưởng từ trường nam châm và chống ảnh hưởng của nước. Khi mức dầu nâng hạ thì phao (3) nâng hạ theo. Chuyển động nâng hạ của phao được chuyển thành chuyển động quay của trục (9) nhờ thanh quay (8). Khi quay, từ trường do nam châm (4) sẽ điều khiển cho nam châm (5) quay sao cho hai cực khác tên (N và S) của hai nam châm đối diện nhau (hai cực cùng tên có lực đẩy, hai cực cùng tên có lực hút nhau). Do vậy kim chỉ thị quay theo nam châm (5), ghi được mức dầu trên mặt chỉ thị. Bộ phận chỉ thị cũng tác động đóng mở các tiếp điểm rơle mức dầu để đưa tín hiệu vào mạch báo động hoặc mạch cắt tùy theo từng thiết kế. 4. RƠLE QUÁ DÒNG TỨC THÌ (50) : Rơle quá dòng tức thì là rơle tác động khi dòng điện qua rơle vượt quá trị số định trước và tác động cắt máy cắt ngay lập tức, không có thời gian trì hoãn. Về nguyên lý rơle quá dòng tức thì gồm phần tĩnh là cuộn dây có lõi sắt, phần động là tấm sắt non có mang tiếp điểm động. Khi dòng điện qua cuộn dây đủ lớn, tấm sắt non sẽ bị hút vào lõi sắt của phần tĩnh và kéo theo tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh. Để điều chỉnh dòng điện tác động theo ý muốn, thông thường phần động được gắn với một lò xo với kết cấu có thể điều chỉnh được nhằm thay đổi lực tác động lên phần động, có nghĩa là thay đổi dòng điện tác động của rơle. Một số trường hợp, để thay đổi dòng điện tác động trong phạm vi rộng, người ta thường chế tạo cuộn dây phần tĩnh có nhiều đoạn với nhiều đầu dây ra để chọn tầm đặt thích hợp. Nguyên tắc chỉnh định rơle quá dòng tức thì : Chỉnh định rơle quá dòng tức thời là đặt trị số dòng điện khởi động của rơle. Để đảm bảo tính chọn lọc, tránh tác động sai khi ngắn mạch ngoài vùng được bảo vệ, dòng điện khởi động được chọn theo quy tắc sau: Ikđ = Kat . INmax Trong đó: INmax: dòng điện ngắn mạch cực đại ở cuối vùng bảo vệ. Kat = 1,2 - 1,3 : hệ số an toàn tính đến sai số trong khi tính toán dòng ngắn mạch và sai số rơle. Ikđ : dòng điện khởi động của rơle. Vùng tác động được xác định bằng công thức: XCN% = Trong đó: XCN - Vùng tác động của bảo vệ, tính bằng phần trăm của toàn bộ đường dây được bảo vệ (%). Xl : trở kháng của đường dây được bảo vệ (%). XH : trở kháng của hệ thống (%). Ikđ : dòng khởi động của bảo vệ (%). 5. RƠLE QUÁ DÒNG ĐỊNH THÌ (51) : Rơle quá dòng định thì là rơle tác động khi dòng điện qua rơle vượt quá trị số định trước nhưng không tác động cắt máy cắt ngay lập tức mà có thời gian trì hoãn. Rơle quá dòng định thì có 2 loại cơ bản: 1- Rơle quá dòng định thì với đặc tuyến thời gian độc lập : Bao gồm một rơle quá dòng tức thì và một rơle thời gian kết hợp lại. Khi phần tức thì tác động sẽ đóng tiếp điểm cấp nguồn cho rơle thời gian. Sau một thời gian định trước, rơle thời gian này sẽ đóng tiếp điểm và tác động cắt máy cắt hoặc báo tín hiệu. Nếu trong thời gian trì hoãn mà dòng điện qua phần tử tức thì giảm thấp (sự cố đã tự giải trừ), làm cho phần tử này không giữ tiếp điểm nữa thì rơle thời gian sẽ bị mất điện và không khép tiếp điểm để cắt máy cắt hay báo sự cố. Thời gian tác động của rơle loại này không phụ thuộc vào trị số dòng điện sự cố đi qua rơle. 2- Rơle quá dòng định thì với đặc tuyến thời gian phụ thuộc : Được chế tạo theo nguyên tắc cảm ứng. Dòng điện sự cố được đưa vào cuộn dây tạo từ thông xuyên qua một đĩa nhôm làm xuất hiện dòng điện xoáy trên đĩa và làm quay đĩa. Đĩa này mang tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tĩnh, đi cắt máy cắt. Thời gian quay của đĩa từ vị trí ban đầu đến khi đóng tiếp điểm chính là thời gian tác động của rơle. Để điều chỉnh thời gian này, người ta dùng lò xo xoắn lắp trên trục của đĩa và điều chỉnh độ xoắn để có phản lực thích hợp. Để điều chỉnh trị số dòng điện tác động, cuộn dây được chế tạo gồm nhiều đoạn khác nhau và đưa ra nhiều đầu dây để lựa chọn. Loại rơle quá dòng định thì kiểu cảm ứng có ưu điểm là thời gian tác động càng ngắn khi dòng qua rơle càng lớn do đĩa quay càng nhanh, do đó loại trừ nhanh các sự cố nặng trong khi vẫn duy trì thời gian cần thiết đối với các biến động nhỏ. Nguyên tắc chỉnh định rơle quá dòng định thì : Chỉnh định rơle quá dòng định thời là thiết đặt các giá trị sau: 1- Dòng điện khởi động của rơle Ikđ : được xác định từ dòng điện làm việc cực đại, thường là dòng phụ tải trong chế độ cực đại: Ikđ > Ilvmax và phải thỏa: Ikđ = Kkđ . Ktc. Ksđ . Ilvmax / Ktv. KBI Trong đó: . Ilvmax là dòng điện làm việc cực đại. . Kkđ = 2,5¸3 là hệ số tự khởi động của động cơ điện. . Ktc = 1,2¸1,5 là hệ số tin cậy khi kể đến việc tính toán sai số của rơle và máy biến dòng. . Ksđ là hệ số của sơ đồ, phụ thuộc vào sơ đồ đấu nối rơle. . Ktv là hệ số trở về của rơle. . KBI là hệ số biến đổi của máy biến dòng. 2- Thời gian tác động của bảo vệ: Để đảm bảo tính chọn lọc, thời gian tác động của bảo vệ được chọn theo nguyên tắc bậc thang, độ chênh lệch giữa thời gian tác động của các bảo vệ kề nhau được gọi là bậc thời gian hay bậc chọn lọc: Dt = t1 - t2 Giá trị của bậc thời gian Dt được chọn sao cho khi ngắn mạch thuộc phạm vi của bảo vệ sau, bảo vệ trước không kịp tác động mặc dù đã khởi động. Độ nhạy của bảo vệ: . Knhậy = INMmin / Ikđ thông thường độ nhạy phải đạt trong khoảng 1,2¸1,5. Trong đó: . INMmin là dòng điện ngắn mạch bé nhất ở khu vực cuối của lưới điện được bảo vệ. 6. RƠLE KÉM ÁP (27) : Rơle kém áp là rơle tác động khi điện áp đặt vào rơle thấp hơn giá trị định trước. Về nguyên lý, rơle kém áp cấu tạo gồm cuộn dây có lõi thép tác động lên phần động mang tiếp điểm. Khi điện áp cuộn dây đủ lớn, phần động bị hút vào phần tĩnh và đóng tiếp điểm. Khi điện áp đặt vào cuộn dây hạ thấp dưới một mức định trước, cuộn dây không hút và tiếp điểm nhả ra. Đây là trạng thái tác động của rơle. Như vậy, khác với các loại rơle quá ngưỡng, trạng thái bình thường của rơle kém áp là trạng thái luôn có điện áp. Trạng thái tác động là trạng thái điện áp giảm thấp hoặc không có điện. Thông thường rơle kém áp được thiết kế với thời gian trì hoãn : Rơle thực tế gồm một phần tử kém áp kết hợp với một phần tử tạo thời gian. Khi điện áp đặt vào rơle giảm dưới ngưỡng định trước, phần tử kém áp sẽ tác động, cấp nguồn cho phần tử thời gian. Sau thời gian đặt trước, tiếp điểm thời gian sẽ đóng và đi cắt máy cắt hoặc báo tín hiệu. Rơle kém áp có thể thiết kế để làm việc với điện áp xoay chiều hoặc một chiều. RT U RUL b a RT cắt/tín hiệu Hình 9 : Nguyên lý rơle kém áp. Nguyên tắc chỉnh định rơle kém áp: Chỉnh định rơle kém áp là thiết đặt các giá trị điện áp làm việc của rơle : Điện áp làm việc của rơle là điện áp cực tiểu được xác định theo công thức sau: Ukđ = Ulv min / (Ktc . Kt v . KU) Trong đó: Ulv min : điện áp làm việc cực tiểu ở chế độ bình thường. Ktc: hệ số tin cậy. KU: hệ số của máy biến điện áp Ktv: hệ số trở về của rơle. Độ nhạy của bảo vệ : Knhậy = Ulv . KU / UNMmax Trong đó: UNMmax là trị số lớn nhất có thể có của điện áp dư ở vị trí đặt bảo vệ khi ngắn mạch ở khu vực cuối cùng được bảo vệ. 7. RƠLE SO LỆCH DỌC DÒNG ĐIỆN (R.87) : 7.1 Nguyên tắc bảo vệ : Rơle so lệch dọc là rơle làm việc dựa trên sự so sánh trực tiếp dòng điện trên các nhánh của một đối tượng. Theo định luật Kirchoff, tổng véctơ của tất cả các dòng điện đi vào và ra một đối tượng bảo vệ bằng không trong điều kiện làm việc bình thường. Vùng bảo vệ của rơle so lệch dọc dòng điện là phạm vị giới hạn bởi các biến dòng đặt trên các nhánh của đối tượng được bảo vệ. Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ, tổng dòng điện đi qua rơle sẽ khác không và rơle sẽ tác động. Khi sự cố bên ngoài vùng bảo vệ, tổng dòng điện qua rơle vẫn bằng không, rơle không tác động. Rơle so lệch dọc dòng điện thường được dùng để bảo vệ cho các thiết bị như máy biến áp, máy phát, hệ thống thanh cái quan trọng... Rơle tác động cắt các máy cắt chỉ khi có sự cố ngắn mạch bên trong vùng bảo vệ. Rơle so lệch dọc dòng điện làm việc tức thì, không có thời gian trì hoãn. 7.2 Nguyên tắc chỉnh định rơle so lệch dọc dòng điện : Về nguyên tắc, rơle so lệch dọc dòng điện tác động khi có dòng điện sai lệch đi qua rơle IR ¹ 0. Tuy nhiên thực tế do sự không đồng nhất của các biến dòng, sự sai lệch tỉ số biến dòng,... nên khi làm việc bình thường dòng điện đi qua rơle vẫn có một trị số nhất định. Dòng điện này gọi là dòng không cân bằng Ikcb. Trong trường hợp ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, hoặc trong các tình trạng quá độ, dòng điện không cân bằng Ikcb có thể có giá trị lớn. Để tránh bảo vệ tác động sai, dòng điện khởi động của bảo vệ phải chọn sao cho: Ikđ = Kat . Ikcbttmax. Trong đó: - Ikđ : dòng điện khởi động của rơle. - Kat > 1 : hệ số an toàn, nhằm tránh tác động sai do các sai số của rơle và mạch. - Ikcbttmax : dòng điện không cân bằng tính toán cực đại. 8. RƠLE SO LỆCH NGANG DÒNG ĐIỆN (85) : 8.1 Nguyên tắc bảo vệ : Rơle so lệch ngang dòng điện là rơle tác động dựa trên sự so sánh trực tiếp dòng điện chạy trên các nhánh song song. Bảo vệ được dùng cho đường dây có các nhánh vận hành song song hoặc máy phát với stator cuộn dây kép. Vùng bảo vệ là hai nhánh song song của đường dây hoặc cuộn stator máy phát. Vì điện trở của hai nhánh giống nhau nên khi làm việc bình thường hoặc khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, dòng điện trên hai nhánh sẽ bằng nhau: I1= I2 Do đó: IR= 0. Rơle không tác động. Khi có ngắn mạch một trong hai nhánh, dòng điện trên các nhánh sẽ khác nhau: I1 ¹ I2 Khi đó dòng điện qua rơle IR ¹ 0. Rơle tác động cắt máy cắt. Rơle so lệch ngang dòng điện làm việc tức thì, không có thời gian trì hoãn. 8.2 Nguyên tắc chỉnh định rơle so lệch ngang dòng điện : Nguyên tắc bảo vệ so lệch ngang dựa vào việc so sánh dòng trên hai đường dây song song , trong chế độ làm việc bình thường hoặc khi ngắn mạch ngoài các dòng có trị số bằng nhau và cùng hướng , còn khi phát sinh hư hỏng trên một đường dây thì chúng sẽ khác nhau. Bảo vệ được dùng cho 2 đường dây song song nối vào thanh góp qua máy cắt riêng . Khi hư hỏng tr ên 1 đường dây , bảo vệ cần phải cắt chỉ đường dây có sự cố và giử nguyên đường dây còn lại. Muốn bảo vệ phải được đặt ở cả hai đầu đường dây và phải có thêm bộ phận định hướng công suất để xác định đường dây bị hư hỏng. Về nguyên lý, rơle so lệch ngang dòng điện tác động khi có dòng điện sai lệch đi qua rơle IR ¹ 0. Tuy nhiên thực tế do sự không đồng nhất của các biến dòng cũng như do điện trở các nhánh không hoàn toàn bằng nhau nên khi làm việc bình thường dòng điện đi qua rơle vẫn có một giá trị nhất định. Dòng điện này gọi là dòng không cân bằng Ikcb. Trong trường hợp ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, hoặc trong các tình trạng quá độ, dòng điện không cân bằng Ikcb có thể có giá trị lớn. Để tránh bảo vệ tác động sai, dòng điện khởi động của bảo vệ phải chọn sao cho: Ikđ = Kat . Ikcbttmax. Trong đó: - Ikđ: dòng điện khởi động của rơle. - Kat >1: hệ số an toàn, nhằm tránh tác động sai do các sai số của rơle và mạch. Ikcbttmax: dòng điện không cân bằng tính toán cực đại. 9. RƠLE KHOẢNG CÁCH (21 ,44) : 9.1 Nguyên tắc bảo vệ khoảng cách : Rơle khoảng cách còn gọi là rơle tổng trở. Rơle tổng trở là rơle tác động theo tổng trở đoạn đường dây từ điểm ngắn mạch đến chỗ đặt rơle (đầu đường dây). Z = Trong đó: - UNM: Điện áp gián trên đoạn đường dây từ điểm sự cố đến chỗ đặt rơle. - INM: Dòng điện ngắn mạch đi qua chỗ đặt bảo vệ. Vùng bảo vệ của rơle tổng trở là đoạn đường dây có tổng trở không lớn hơn trị số tổng trở đặt của rơle. Rơle tác động khi: Z £ Zđ Trong đó: - Z : Tổng trở đoạn đường dây từ điểm sự cố đến chỗ đặt rơle. - Zđ: Giá trị đặt của rơle. 9.2. Yêu cầu đối với sơ đồ nối bộ phận khoảng cách : Để bảo vệ khoảng cách làm việc đúng , các bộ phận khoảng cách cần phải khởi động một cách rõ ràng khi tổng trở từ chỗ nối bảo vệ đến điểm ngắn mạch ZN > ZD ( ZĐ – tổng trở dặt của bộ phận khoảng cách ) và không khởi động trong trường hợp ZN > ZD không phụ thuộc vào giá trị của dòng và áp đưa đến đầu cực của Rơle. Đối với các bộ phận bảo vệ khoảng cách nối vào một áp và một dòng , điều kiện này sẽ được thực hiện khi đảm bảo tổng trở ZR ở đầu cực Rơle tỉ lệ với khoảng cách đến chỗ ngắn mạch. 9.3 Các sơ đồ đấu dây thông dụng rơle tổng trở : * Sơ đồ điện áp dây và hiệu số dòng điện pha: * Sơ đồ điện áp dây và dòng điện pha : Xem hình sau : Rơle tổng trở được chế tạo có nhiều vùng bảo vệ khác nhau, thích hợp cho bảo vệ các đường dây có nhiều đoạn. Trong trường hợp đường dây được cung cấp từ hai phía, để đảm bảo tác động chọn lọc, thường sử dụng loại rơle tổng trở có hướng nhằm chỉ tác động khi dòng sự cố đi theo hướng từ thanh cái ra đường dây. 9.4 Nguyên tắc chỉnh định rơle tổng trở : Xét đường dây có sơ đồ như hình: Đường dây được bảo vệ bằng rơle tổng trở có 3 vùng bảo vệ. - Z1, Z2, Z3: tổng trở bảo vệ vùng 1, 2, 3. - t1, t2, t3: thời gian tác động của bảo vệ vùng 1, 2, 3 của rơle 21 thuộc máy cắt MC1. Khi ngắn mạch trên đoạn AB (vùng 1), đòi hỏi phải cắt nhanh máy cắt MC1. Do đó thời gian tác động của bảo vệ vùng 1 thường được chọn bằng không: t1 = 0 sec. Để bảo vệ toàn bộ chiều dài đoạn AB, về nguyên tắc phải chọn trị số đặt vùng 1 sao cho Zđ1 = ZAB. Tuy nhiên nếu đặt như vậy thì bảo vệ vùng 1 sẽ tác động sai làm bật máy cắt MC1 khi có ngắn mạch đầu đường dây đoạn BC vì tổng trở tính từ máy cắt MC1 đến các điểm ngắn mạch cuối đoạn AB và đầu đoạn BC là gần bằng nhau. Do đó để đảm bảo tính chọn lọc, thường chỉ chọn phạm vi bảo vệ của mỗi vùng chiếm khoảng 3/4 chiều dài đoạn đường dây : Zđ1= 0,75 ZAB. Khi ngắn mạch trên đoạn BC, rơle bảo vệ của đoạn BC phải tác động cắt máy cắt M