Giáo trình Bảo vệ Rơle (Nghề Điện công nghiệp Cao đẳng)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỰ ĐỘNG HĨA

GIÁO TRÌNH

MƠ-ĐUN: BẢO VỆ RƠLE
NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG
Ban hành kèm theo Quyết định số:

/QĐ-... ngày ..... tháng.... năm 20

…….. của ………………

Tam Điệp, năm 2019

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
1


Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng tin có thể đƣợc
phép dùng ngun bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
LỜI GIỚI THIỆU
Trong quá trình vận hành hệ thống điện (HTĐ), chúng ta có thể gặp tình trạng hệ
thống điện làm việc khơng bình thƣờng, sự cố... Ngun nhân có thể do chủ quan
hoặc khách quan. Hệ thống bảo vệ rơle sẽ giúp phát hiện các tình trạng đó để đề ra
những biện pháp xử lý kịp thời. Một trong những yêu cầu quan trọng nhất của
ngành điện là phải cung ứng cho ngƣời tiêu thụ điện năng với chất lƣợng tốt nhất.

Để thỏa mãn yêu cầu này trong hệ thống điện đƣợc thực hiện bằng các bộ phận tự
động chức năng.
Giáo trình đƣợc thiết kế theo mơ đun thuộc hệ thống mơ đun/ mơn học của
chƣơng trình đào tạo Điện công nghiệp để giảng dạy ở cấp trình độ Cao đẳng. Tài
liệu trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản nhất trong lĩnh vực nêu trên.
Mặc dù đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh. Tác giả rất mong nhận đƣợc
các ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình đƣợc hồn thiện hơn.
Tam Điệp, ngày 20 tháng 3 năm 2019
Chủ biên: Nguyễn Thị Linh Phƣơng

2


MỤC LỤC
BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM VỀ BẢO VỆ RƠLE ................................................ 12
1. Nhiệm vụ của bảo vệ ....................................................................................... 12
2. Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống bảo vệ................................................... 13
2.1. Yêu cầu đối với bảo vệ chống ngắn mạch ............................................... 13
2.1.1. Tính chọn lọc..................................................................................... 13
2.1.2. Tác động nhanh ................................................................................. 13
2.1.3. Độ nhạy ............................................................................................. 14
2.1.4. Độ tin cậy .......................................................................................... 15
2.2. Yêu cầu đối với bảo vệ chống các chế độ làm việc khơng bình thƣờng . 15
3. Các phần tử chính của sơ đồ điện bảo vệ role................................................. 15
3.1. Cụm phần tử đo lƣờng.............................................................................. 16
3.2. Cụm logic ................................................................................................. 16
4. Cách biểu diễn rơle và các sơ đồ trên hình vẽ ................................................ 17
4.1. Phƣơng pháp biểu diễn ............................................................................. 17
4.1.1. Phƣơng pháp 1................................................................................... 17
4.1.2. Phƣơng pháp 2................................................................................... 17

4.2. Phƣơng pháp nối dây rơle ........................................................................ 18
4.2.1. Phƣơng pháp nối dây rơle ................................................................. 18
4.2.2. Cách đánh dấu đầu các cuộn dây của biến dòng điện ....................... 19
4.3. Sơ đồ nối máy biến dòng và rơle ............................................................. 20
4.3.1. Sơ đồ các BI và Rơle nối theo hình sao (Y) hồn tồn ..................... 20
4.3.2. Sơ đồ các BI và role nối theo hình sao khuyết.................................. 20
4.3.3. Sơ đồ 1 rơle nối vào hiệu dòng 2 pha (số 8) ..................................... 22
5. Một số loại rơle thông dụng ............................................................................ 22
5.1. Rơle quá tải (Rơle nhiệt – Over Load)..................................................... 22
5.2.1. Khái niệm và công dụng ................................................................... 23
5.2.2. Nguyên lý làm việc ........................................................................... 23
5.2. Rơle thời gian ........................................................................................... 23
3


5.2.1. Khái niệm .......................................................................................... 23
5.2.2. Nguyên lý làm việc ........................................................................... 24
5.3. Rơle trung gian ......................................................................................... 24
5.3.1. Khái niệm .......................................................................................... 25
5.3.2. Nguyên lý hoạt động ......................................................................... 25
5.4. Rơlebảo vệ quá tải, mất pha, kẹt roto EOCR-SS ..................................... 25
5.5. Rơle bảo vệ điện áp PMR-44 ................................................................... 26
5.6. Rơle bảo vệ dòng rò MK300 ................................................................ 27
BÀI 1: BẢO VỆ QUÁ DÕNG ĐIỆN ..................................................................... 29
1. Nguyên tắc tác động ........................................................................................ 29
2. Bảo vệ dòng cực đại ........................................................................................ 29
2.1. Dòng điện khởi động của bảo vệ.............................................................. 30
2.1.1. Dòng điện khởi động của bảo vệ....................................................... 30
2.1.2. Các phần tử chính của bảo vệ dịng cực đại...................................... 31
2.2. Độ nhạy của bảo vệz ................................................................................ 32

2.3. Thời gian tác động của bảo vệ ................................................................. 32
2.3.1. Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập ................................................. 32
2.2.2. Bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn .............................. 34
2.2.3. Bậc chọn lọc về thời gian .................................................................. 36
3. Bảo vệ dòng điện cắt nhanh ............................................................................ 36
3.1. Bảo vệ cắt nhanh của đƣờng dây 1 nguồn cung cấp ................................ 37
3.1.1. Dòng khởi động của bảo vệ .............................................................. 37
3.1.2. Vùng tác động của bảo vệ ................................................................. 38
3.1.3. Thời gian tác động của bảo vệ .......................................................... 38
3.2. Bảo vệ cắt nhanh của đƣờng dây có 2 nguồn cung cấp ........................... 39
4. Đánh giá bảo vệ quá dòng điện ....................................................................... 40
5.2. Mạch bảo vệ quá tải, mất pha, kẹt roto sử dụng CPR605 ........................ 42
BÀI 2: BẢO VỆ DỊNG ĐIỆN CĨ HƢỚNG......................................................... 44
1. Nguyên tắc hoạt động...................................................................................... 44
2. Sơ đồ bảo vệ dòng có hƣớng ........................................................................... 44
4


2.1. Đặc tính của rơle định hƣớng cơng suất .................................................. 46
2.2. Sơ đồ nối rơle định hƣớng công suất ....................................................... 47
3. Sơ đồ bảo vệ dịng điện có hƣớng ba cấp ....................................................... 50
3.1. Bảo vệ dịng điện có hƣớng cấp I............................................................. 50
3.2. Bảo vệ dịng điện có hƣớng cấp II ........................................................... 51
3.3. Bảo vệ dịng điện có hƣớng cấp III .......................................................... 52
4. Thời gian làm việc........................................... Error! Bookmark not defined.
5. Dòng khởi động của bảo vệ......................... 53Error! Bookmark not defined.
5.1. Chỉnh định khỏi dòng quá độ sau khi cắt ngắn mạch ngồi ............. Error!
Bookmark not defined.
5.2. Chỉnh định khỏi dịng phụ tải ................... Error! Bookmark not defined.
5.3. Chỉnh định khỏi dịng các pha khơng hƣ hỏng ....... Error! Bookmark not

defined.
6. Chỗ cần đặt bảo vệ có bộ phận định hƣớng công suất ... Error! Bookmark not
defined.
7. Đánh giá bảo vệ dịng điện có hƣớng.............................................................. 52
BÀI 3: BẢO VỆ SO LỆCH DÕNG ĐIỆN ............................................................. 55
1. Nguyên tắc hoạt động...................................................................................... 55
2. Dòng khơng cân bằng trong bảo vệ so lệch dịng điện ................................... 56
3. Dòng điện khởi động của bảo vệ so lệch dòng điện ....................................... 56
4. Những biện pháp thƣờng dùng để nâng cao độ nhạy và tính đảm bảo của bảo
vệ ......................................................................................................................... 57
4.1. Nối các rơle qua máy biến dòng bão hòa trung gian (BIG) ..................... 58
4.2. Dùng rơle so lệch tác động hãm ............................................................... 58
5. Bảo vệ so lệch ngang....................................................................................... 59
BÀI 4: BẢO VỆ DÕNG ĐIỆN CHỐNG CHẠM ĐẤT ...................................... 62
MĐ 27 - 4 ................................................................................................................ 62
1. Bảo vệ chống chạm đất trong mạng điện có dịng chạm đất lớn .................... 62
1.1. Bảo vệ dịng cực đại thứ tự khơng ........................................................... 62
1.2. Bảo vệ dịng cực đại thứ tự khơng có hƣớng ........................................... 64
1.3. Bảo vệ cắt nhanh thứ tự không ................................................................ 67
5


1.3.1. Bảo vệ cắt nhanh TTK khơng có hƣớng ........................................... 67
1.3.2. Bảo vệ cắt nhanh TTK có hƣớng ...................................................... 68
1.4. Đánh giá và phạm vi sử dụng bảo vệ ....................................................... 68
2. Bảo vệ chống chạm đất trong mạng có dịng chạm đất nhỏ ........................... 69
2.1. Những yêu cầu đối với bảo vệ ................................................................. 71
2.2. Nguyên tắc thực hiện................................................................................ 71
3. Lắp mạch bảo vệ dòng chạm đất sử dụng MK300 kết hợp với ZCT ............. 72
3.1. Nguyên lý làm việc của ZCT ................................................................... 72

3.2. Lắp mạch bảo vệ dòng chạm đất sử dụng MK300 kết hợp với ZCT ...... 74
Bài 5: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH ...................................................................... 76
MĐ 27 - 5 ................................................................................................................ 76
1. Nguyên tắc hoạt động...................................................................................... 76
2. Đặc tính thời gian ............................................................................................ 77
3. Sơ đồ bảo vệ khoảng cách ............................................................................... 78
4. Sơ đồ nối rơle tổng trở .................................................................................... 80
6. Đánh giá và lĩnh vực ứng dụng của bảo vệ khoảng cách................................ 81
BÀI 6: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ........................... 82
1. Bảo vệ máy biến áp ......................................................................................... 82
1.1. Các sự cố và chế độ làm việc khơng bình thƣờng của máy biến áp ........ 82
1.2. Bảo vệ chống sự cố trực tiếp bên trong máy biến áp ............................... 82
1.2.1. Bảo vệ quá dòng điện ........................................................................ 83
1.2.2. Bảo vệ so lệch máy biến áp 2 cuộn dây ............................................ 83
1.2.3. Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây máy biến áp ................................. 85
2. Bảo vệ máy phát .............................................................................................. 86
2.1. Tổng quát.................................................................................................. 86
2.1.1. Bảo vệ cuộn dây stator máy phát ...................................................... 86
2.1.2. Bảo vệ roto ........................................................................................ 87
2.1.3. Các bảo vệ khác ................................................................................ 87
2.2. Bảo vệ stator máy phát ............................................................................. 87
2.2.1. Bảo vệ so lệch ngang......................................................................... 87
6


2.2.2. Bảo vệ so lệch dọc............................................................................. 88
2.2.3. Bảo vệ quá nhiệt stator – Quá tải máy phát ...................................... 90
2.2.4. Bảo vệ chạm đất stator ...................................................................... 90
2.3. Bảo vệ roto ............................................................................................... 92
2.3.1. Bảo vệ chống kích từ máy phát ......................................................... 92

2.3.2. Bảo vệ cuộn dây roto chạm đất ......................................................... 93
2.4. Các sơ đồ bảo vệ tiêu biểu ....................................................................... 94
3. Bảo vệ động cơ ................................................................................................ 96
3.1. Dòng khởi động và dòng hãm của động cơ ............................................. 96
3.1.1. Dòng khởi động ................................................................................. 96
3.1.2. Dịng động cơ bị hãm ........................................................................ 97
3.2. Những tình trạng làm việc khơng bình thƣờng của động cơ ................... 98
3.2.1. Những tình trạng làm việc khơng bình thƣờng của động cơ ............ 98
3.2.2. Lắp mạch sử dụng rơle quá dòng để bảo vệ ..................................... 99
3.2.3. Lắp mạch sử dụng rơle không cân bằng pha................................... 100

7


CHƢƠNG TRÌNH MƠ ĐUN
Mã mơ đun: MĐ 27
I. Vị trí, tính chất của mơ đun:
- Vị trí: Mơ đun đƣợc bố trí dạy sau các mơn học, mơ đun nghề
- Tính chất: Là mơ đun chun mơn nghề
II. Mục tiêu mô đun:
- Về kiến thức: Nắm đƣợc các nguyên tắc bảo vệ
- Về kỹ năng:
+ Phân tích đƣợc nguyên lý hoạt động của sơ đồ từ đó phát hiện lỗi và đề ra
phƣơng pháp cải tiến khả thi
+ Lắp đƣợc các mạch bảo vệ sử dụng rơle
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo,tác phong cơng nghiệp.
+ Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn
cho ngƣời và thiết bị.
III. Nội dung mơ đun:

Thời gian (giờ)
Trong đó
S
TT

1

Thực
hành, thí
Lý
Kiểm
nghiệm,
thuyết
tra
thảo luận,
bài tập

Tên các bài trong mô đun

Tổng
số

Bài mở đầu: Khái niệm về bảo vệ
Rơle

10

2

1. Nhiệm vụ của bảo vệ

0,25

0,25

2. Các yêu cầu cơ bản đối với hệ
thống bảo vệ

0,25

0,25

3. Các phần tử chính của sơ đồ bảo
vệ rơle

0,25

0,25

4. Cách biểu diễn rơle và các sơ đồ
trên hình vẽ

3,5

0,5

3

5. Một số rơle thơng dụng

4,75

0,75

4

8

7


Thời gian (giờ)
Trong đó
S
TT

2

3

4

Tên các bài trong mơ đun

Tổng
số

Thực
hành, thí
Lý

Kiểm
nghiệm,
thuyết
tra
thảo luận,
bài tập

6. Kiểm tra

1

1

Bài 1: Bảo vệ quá dòng điện

30

4

1. Nguyên tắc tác động

1

1

2. Bảo vệ dòng điện cực đại

1

1

3. Bảo vệ dòng điện cắt nhanh

0,5

0,5

4. Đánh giá bảo vệ quá dòng điện

0,5

0,5

5. Kiểm tra, hiệu chỉnh rơle bảo vệ
dòng điện

4,5

0,5

4

6. Lắp mạch bảo vệ quá dòng cho
động cơ

20,5

0,5

20

7. Kiểm tra

2

Bài 2: Bảo vệ dịng điện có hƣớng

2

2

1. Ngun tắc hoạt động

0,25

0,25

2. Phần tử định hƣớng cơng suất

0,25

0,25

3.Bảo vệ dịng điện có hƣớng 3 cấp

1

1

4.Một số lĩnh vực và lƣu ý khi áp

dụng bộ phận định hƣớng công suất
cho bảo vệ dịng điện

0,25

0,25

5. Đánh giá bảo vệ dịng điện có
hƣớng

0,25

0,25

2

2

1.Ngun tắc hoạt động

0,5

0,5

2. Dịng điện khơng cân bằng trong
bảo vệ so lệch dòng điện

0,25

0,25

Bài 3: Bảo vệ so lệch dòng điện

9

24

2


Thời gian (giờ)
Trong đó
S
TT

5

6

Thực
hành, thí
Lý
Kiểm
nghiệm,
thuyết
tra
thảo luận,
bài tập

Tên các bài trong mơ đun

Tổng
số

3.Dịng điện khởi động của bảo vệ
so lệch dịng điện

0,25

0,25

4. Những biện pháp thƣờng dùng
để nâng cao độ nhạy và tính đảm
bảo của bảo vệ

0,25

0,25

5. Bảo vệ so lệch ngang

0,5

0,5

6. Đánh giá bảo vệ so lệch

0,25

0,25

Bài 4: Bảo vệ dòng điện chống
chạm đất

9

2,5

1.Bảo vệ chống chạm đất trong
mạng điện có dịng chạm đất lớn

1

1

2. Bảo vệ chống chạm đất trong
mạng có dịng chạm đất nhỏ

1

1

3. Lắp mạch bảo vệ dòng chạm đất
sử dụng MK300 kết hợp ZCT,
MK231

8

0,5

Bài 5: Bảo vệ khoảng cách

4

3

1. Nguyên tắc hoạt động

0,5

0,5

2. Đặc tính thời gian

0,25

0,25

3. Sơ đồ bảo vệ khoảng cách

0,5

0,5

1

1

5. Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự làm
việc của bảo vệ khoảng cách

0,5

0,5

6. Đánh giá và lĩnh vực của bảo vệ
khoảng cách

0,25

0,25

4. Sơ đồ nối rơle tổng trở

Kiểm tra
10

6,5

7,5

1


Thời gian (giờ)
Trong đó
S
TT

Tên các bài trong mơ đun

Tổng
số

Thực
hành, thí
Lý
Kiểm
nghiệm,
thuyết
tra
thảo luận,
bài tập

1
7

1

Bài 6: Bảo vệ các phần tử trong
hệ thống điện

32

3,5

1. Bảo vệ máy biến áp

1

1

2. Bảo vệ máy phát

1

1

3. Bảo vệ thanh cái

0,5

0,5

4. Bảo vệ động cơ

27,5

1

Kiểm tra

26,5

26,5

2
Cộng

90

11

2

2
18

66

6


BÀI MỞ ĐẦU: KHÁI NIỆM VỀ BẢO VỆ RƠLE
Mục tiêu:
- Trình bày đƣợc nhiệm vụ của bảo vệ, các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống bảo vệ.
- Phân biệt đƣợc các phần tử chính của sơ đồ điện bảo vệ rơle; Biểu diễn đƣợc rơle
trong các sơ đồ nối dây
- Rèn luyện tính tỉ mỉ, cẩn thận, nghiêm túc trong cơng việc và đảm bảo an tồn
cho ngƣời và thiết bị
Nội dung chính:
1. Nhiệm vụ của bảo vệ
Khi thiết kế và vận hành bất kỳ một hệ thống điện (HTĐ) nào cần phải kể đến khả
năng phát sinh hƣ hỏng và các tình trạng làm việc khơng bình thƣờng trong HTĐ
ấy. Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong HTĐ. Hậu quả
của ngắn mạch là:
- Sụt thấp điện áp ở một phần tử của HTĐ
- Phá hủy các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện
- Phá hủy các phần tử có dịng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ.
- Phá hủy ổn định của HTĐ

Ngoài các loại hƣ hỏng, trong HTĐ cịn có các tình trạng làm việc khơng bình
thƣờng. Một trong những tình trạng làm việc khơng bình thƣờng là q tải. dịng
điện q tải làm tăng nhiệt độ các phần dẫn điện quá giới hạn cho phép làm cách
điện của chúng bị già cỗi hoặc đôi khi bị phá hủy.
Để ngăn ngừa sự phát sinh sự cố và sự phát triển của chúng có thể thực hiện các
biện pháp để cắt nhanh phần tử bị hƣ hỏng ra khỏi mạng điện, để loại trừ những
tình trạng làm việc khơng bình thƣờng có khả năng gây nguy hiểm cho thiết bị và
hộ tiêu dùng
Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử khơng hoạt động trong HTĐ cần
có những thiết bị ghi nhận sự phát sinh của hƣ hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện
ra phần tử bị hƣ hỏng và cắt phần tử bị hƣ hỏng ra khỏi HTĐ. Thiết bị này đƣợc
thực hiện nhờ những khí cụ tự động có tên gọi là role. Thiết bị bảo vệ đƣợc thực
hiện nhờ rơle gọi là thiết bị bảo vệ role (BVRL)
Nhƣ vậy nhiệm vụ chính của BVRL là tự động cắt phần tử hƣ hỏng ra khỏi HTĐ.
Ngoài ra thiết bị BVRL còn ghi nhận và phát hiện ra những tình trạng làm việc
khơng bình thƣờng của các phần tử trong HTĐ, tùy mức độ mà BVRL có thể tác
động đi báo các tín hiệu hoặc đi cắt máy cắt. Những thiết bị BVRL phản ứng với
tình trạng làm việc khơng bình thƣờng thực hiện tác động sau một hời gian duy trì
12


nhất định (cần phải có tính tác động nhanh nhƣ ở các thiết bị BVRL chống hƣ
hỏng)
2. Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống bảo vệ
2.1. Yêu cầu đối với bảo vệ chống ngắn mạch
2.1.1. Tính chọn lọc
Khả năng của BV chỉ cắt phần hƣ hỏng khi NM đƣợc gọi là tính chọn lọc.
Đối với ví dụ trên hình 1.1, yêu cầu này đƣợc thực hiện nhƣ sau: khi ngắn mạch
(NM) tại điểm N1,máy cắt MC3 là máy cắt ở gần chỗ sự cố nhất đƣợc cắt ra, nhờ
vậy các phụ tải không nối vào đƣờng dây hƣ hỏng vẫn đƣợc nhận điện. Khi NM tại

điểm N2, đƣờng dây sự cố II đƣợc cắt ra từ hai phía nhờ MC1 và MC2, còn đƣờng
dây I vẫn làm việc, vì vậy tồn bộ các hộ tiêu thụ vẫn nhận đƣợc điện. Yêu cầu tác
động chọn lọc là yêu cầu cơ bản nhất để đảm bảo cung cấp điện an tồn cho các hộ
tiêu thụ. Nếu BV tác động khơng chọn lọc, sự cố có thể lan rộng.

2.1.2. Tác động nhanh
Tính tác động nhanh của BV là yêu cầu quan trọng khi có NM bên trong của thiết
bị. Bảo vệ tác động càng nhanh thì:
- Đảm bảo tính ổn định làm việc song song của các máy phát trong hệ thống, làm
giảm ảnhhƣởng của điện áp thấp lên các phụ tải.
- Giảm tác hại dòng NM tới các thiết bị
- Giảm xác suất dẫn đến hƣ hỏng nặng hơn
- Nâng cao hiệu quả thiết bị tự đóng lại.
Thời gian cắt hƣ hỏng t bao gồm thời gian tác động của (BV) tbv và thời gian cắt
của MC tMC:t = tbv + tMC
13


Đối với các HTĐ hiện đại, thời gian cắt NM lớn nhất cho phép theo yêu cầu đảm
bảo tính ổn định rất nhỏ. Ví dụ đối với đƣờng dây tải điện 300 ÷ 500kV, cần phải
cắt sự cố trong vịng 0,1 ÷ 0,12 giây (s) sau khi NM xuất hiện, cịn trong mạng 110
÷ 220kV thì trong vịng 0,15 ÷ 0,3s. Trong các mạng phân phối 6, 10, 15kV ở cách
xa nguồn thời gian cắt sự cố cho phép lên tới 1,5 ÷ 3s. Muốncắt nhanh NM cần
giảm thời gian tác động của BV và MC. Hiện dùng phổ biến các MC có tMC= 0,15
÷ 0,06s. Nếu cần cắt NM với thời gian t = 0,12s bằng MC có tMC= 0,08s thì thời
gian tác động của BV khơng đƣợc vƣợt quá 0,04s (hai chu kỳ). Bảo vệ có thời gian
tác động dƣới 0,1s đƣợc xếp vào loại tác động nhanh. Loại BV tác động nhanh hiện
đại có tBV= 0,01 ÷ 0,04s
Việc chế tạo BV vừa tác động chọn lọc, vừa nhanh là vấn đề khó. Các BV này
phức tạp và đắt. Để đơn giản, có thể thực hiện cắt nhanh NM khơng chọn lọc, sau

đó dùng thiết bị tự đóng lại phần bị cắt khơng chọn lọc.
2.1.3. Độ nhạy
Trên hình 1.1 ta thấy mỗi BV cần tác động khi sự cố xảy ra trong vùng BV của
mình (để bảođảm vừa có BV chính và BV dự trữ tại chỗ). Ví dụ, BV1 và 2 cần tác
động khi NM xảy ra trong đoạn DE. Ngồi ra, nó cịn cần tác động khi NM xảy ra
trong đoạn BC của BV3. Điều này cần thiết để dự phòng trƣờng hợp NM trên đoạn
BC mà BV3 hoặc MC3 này không làm việc. Tác độngcủa BV đối với đoạn kế tiếp
đƣợc gọi là dự phòng xa. Mỗi BV cần tác động không chỉ với trƣờng hợp NM trực
tiếp mà cả khi NM qua điện trở trung gian của hồ quang. Ngồi ra, nó cần tác
độngkhi NM xảy ra trong lúc hệ thống làm việc ở chế độ cực tiểu (ở chế độ này
một số nguồn đƣợc cắtra và do đó dịng NM có giá trị nhỏ).
Độ nhạy của BV thƣờng đƣợc đánh giá bằng hệ số nhạy knh. Đối với BV cực đại tác
động, đại lƣợng theo dõi tăng khi có hƣ hỏng (ví dụ q dịng điện) thì knh đƣợc xác
định

Trong đó: INmin - dòng NM nhỏ nhất;
Ikđbv- giá trị dòng nhỏ nhất mà BV có thể tác động.Đối với BV cực tiểu
tác động khi đại lƣợng theo dõi giảm khi hƣ hỏng (ví dụ điện áp cựctiểu), hệ số knh
đƣợc xác định ngƣợc lại bằng trị số điện áp khởi động chia cho điện áp dƣ còn
lạilớn nhất khi hƣ hỏng. BV cần có độ nhạy sao cho nó tác động chắc chắn khi NM
qua điện trở của hồ quang ở cuối vùng đƣợc giao BV trong chế độ cực tiểu của hệ
thống.

14


2.1.4. Độ tin cậy
Độ tin cậy thể hiện yêu cầu BV phải tác động chắc chắn khi NM xảy ra trong vùng
đƣợc giao BV và không đƣợc tác động đối với các chế độ mà nó khơng có nhiệm
vụ tác động. Đây là yêu cầu rất quan trọng. Một BV nào đó hoặc khơng tác động

hoặc tác động nhầm rất có thể dẫn đến hậu quả là số phụ tải bị mất điện nhiều hơn
hoặc làm cho sự cố lan tràn. Ví dụ, khi NM tại điểm N2 trên hình 1.1 mà BV không
tác động cắt MC1 và MC2 đƣợc thì các BV dự phịng xa khác số cắt nguồn II MC4,
MC5 và trạm B nhƣ vậy BV không tin cậy, làm mất điện nhiều, gây thiệt hại kinh
tế.Để BV có độ tin cậy cao cần dùng sơ đồ đơn giản, giảm số lƣợng rơle và tiếp
xúc, cấu tạo đơngiản, chế độ và lắp ráp đảm bảo chất lƣợng, đồng thời kiểm tra
thƣờng xuyên trong quá trình vận hành.
2.2. Yêu cầu đối với bảo vệ chống các chế độ làm việc khơng bình thƣờng
Tƣơng tự BV chống NM, các BV này cũng cần tác động chọn lọc, nhạy và tin cậy.
Yêu cầu tác động nhanh không đề ra. Thời gian tác động của BV loại này cũng
đƣợc xác định theo tínhchất và hậu quả của chế độ làm việc khơng bình thƣờng.
Thơng thƣờng các chế độ này xảy ra chốc lát và tự tiêu tan, ví dụ hiện tƣợng quá tải
ngắn hạn khi khởi động động cơ không đồng bộ.Trƣờng hợp này nếu cắt ngay sẽ
làm phụ tải mất điện. Vì vậy, chỉ cần cắt thiết bị khi xuất hiện chế độ làm việc
khơng bình thƣờng nếu có nguy cơ thực tế đối với thiết bị đó, nghĩa là sau khoảng
thời gian nhất định. Trong nhiều trƣờng hợp, nhân viên vận hành có nhiệm vụ loại
trừ chế độ khơngbình thƣờng và nhƣ vậy chỉ cần yêu cầu BV báo tín hiệu.
3. Các phần tử chính của sơ đồ điện bảo vệ role
Trong trƣờng hợp tổng quát, sơ đồ BV gồm 2 phần tử chính: phần tử đo lƣờng và
phần tử logic (H 1.2)

15


3.1. Cụm phần tử đo lƣờng
Gồm các rơle chủ yếu làm nhiệm vụ liên tục thu nhiều tin tức (sự cố ngắn mạch
và các tình trạng làm việc khơng bình thƣờng khác của hệ thống điện) rồi gửi tín
hiệu đến cụm logic
Trong cụm này có các rơle sau:
- Rơle dịng điện: RI

- Rơle điện áp: RU
- Rơle tổng trở: RZ
- Rơle công suất: RW
- Rơle nhiệt: RN (OL)
3.2. Cụm logic
Cụm này làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu do cụm đo lƣờng đƣa tới. Nếu tín
hiệu phù hợp với chƣơng trình đặt trƣớc nó phát tín hiệu điều khiển.
Trong cụm này có các rơle sau:
- Rơle thời gian: RT
- Rơle trung gian: RG
- Rơle tín hiệu: Th

16


4. Cách biểu diễn rơle và các sơ đồ trên hình vẽ
4.1. Phƣơng pháp biểu diễn
4.1.1. Phƣơng pháp 1
Rơle đƣợc coi nhƣ một thiết bị tổng hợp và đƣợc biểu diễn bằng hình vng với
nửa vịng trịn phía trên
Cuộn dây rơle thƣờng ko vẽ và đặt phía trong phần hình vng
Tiếp điểm của rơle đƣợc vẽ ở nửa vịng trịn phía trên
Những chữ cái trong hình vng đặc trƣng cho loại rơle
Ví dụ:

Cịn đối với những sơ đồ bảo vệ phức tạp, để xét nguyên lý tác động của bảo vệ
đƣợc dễ dàng ngƣời ta thƣờng dùng sơ đồ khai triển theo phƣơng pháp thứ 2
4.1.2. Phƣơng pháp 2
Rơle đƣợc biểu diễn dƣới dạng khai triển thì: Cuộn dây rơle và tiếp điểm của nó
đƣợc biểu diễn riêng và dùng chữ cái để thể hiện loại rơle

Ví dụ:

Trong thời gian gần đây, cùng với việc sử dụng bán dẫn, điện tử vào sơ đồ ngƣời
ta còn sử dụng rộng rãi sơ đồ khối (sơ đồ cấu trúc). Loại sơ đồ này biểu diễn mối
liên hệ giữa các phần tử (khối) của sơ đồ
Mỗi khối đƣợc biểu diễn bằng một hình chữ nhật và đƣợc quy ƣớc bằng chữ ở
bên trong.

17


4.2. Phƣơng pháp nối dây rơle
4.2.1. Phƣơng pháp nối dây rơle
Cuộn dây của rơle có thể mắc trực tiếp vào dòng điện và điện áp của lƣới điện
hoặc mắc qua máy biến dòng và máy biến áp.
Nếu rơle đƣợc mắc trực tiếp ngƣời ta gọi là rơle sơ cấp, còn nếu rơle đƣợc mắc
qua biến dòng hoặc biến áp đƣợc gọi là rơle thứ cấp
Ví dụ: Sơ đồ hình vẽ:

Hình 1.3. Cách mắc rơle
a. Mắc trực tiếp
b. Mắc qua biến dịng (BI)
Hiện nay dùng rộng rãi rơle thứ cấp vì có những ƣu điểm sau:
- Rơle đƣợc cách ly với điện áp cao, do đó khi kiểm tra sửa chữa không cần phải
cắt điện phần tử đƣợc bảo vệ.
- Rơle đặt ở nơi thuận tiện, cách xa phần tử bảo vệ.
- Rơle có thể chế tạo thành tiêu chuẩn hóa với dòng định mức thứ cấp biến dòng
5A,10A và điện áp định mức của máy biến áp là 100V. Không phụ thuộc vào dòng
và áp của phần tử mạch sơ cấp cần bảo vệ.
Rơle sơ cấp có những ƣu nhƣợc điểm sau:

+ Ƣu điểm:
18


- Khơng cần tới biến dịng và biến điện áp
- Khơng cần dùng nguồn thao tác
+ Nhƣợc điểm: Dịng qua rơle là dòng phụ tải rất lớn, nên rơle sơ cấp chỉ sử dụng
đƣợc với các mạng hạ áp và 1 số rất ít sử dụng trong mạng 6,10kV có công suất
nhỏ.
4.2.2. Cách đánh dấu đầu các cuộn dây của biến dòng điện
Ta biết máy biến dòng điện làm nhiệm vụ cách ly mạch thứ cấp ra khỏi điện áp
cao bên mạch sơ cấp và đảm bảo dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn (5A hoặc 10A). Khi
dòng điện sơ cấp định mức có những giá trị khác nhau. Ngồi ra máy biến dòng
còn cho ngƣời ta khả năng phối hợp các pha một cách hợp lý trong sơ đồ bảo vệ.
Trong sơ đồ bảo vệ cần pharia nối đúng đầu các dây sơ cấp và thứ cấp của máy
biến dòng.
Khi chế tạo biến dòng điện, các đầu cuộn dây sơ cấp và thứ cấp phải đánh dấu thế
nào để có thể xác định đƣợc chiều dòng thứ cấp theo chiều dòng sơ cấp.
- Các đầu cuộn sơ cấp đánh dấu tùy ý, một đầu đánh dấu là S1 là đầu vào thì đầu
cịn lại đánh dấu S2 là đầu ra.
- Nhƣng các cuộn thứ cấp phải tuân theo quy tắc sau: Khi dòng điện vào cuộn sơ
cấp từ đầu S1 đến đầu S2 thì đầu cuộn thứ cấp có dịng điện vào mạch phụ kia đã
đƣợc đánh dấu T1, đầu cịn lại là T2.
Các đầu S1 và T1 đơi khi ngƣời ta còn đánh dấu sao (*)
Vậy theo cách đánh dấu ở trên, dòng điện qua cuộn dây rơle mắc vào mạch thứ
cấp BI có cùng chiều nhƣ khi mắc trực tiếp vào mạch sơ cấp.

Hình 1.4. Cách đánh dấu cuộn dây của biến dòng

19

4.3. Sơ đồ nối máy biến dòng và rơle
4.3.1. Sơ đồ các BI và Rơle nối theo hình sao (Y) hồn tồn
Trong sơ đồ này, các máy biến dịng điện đặt trên cả 3 pha. Cuộn dây của rơle
đƣợc nối vào dịng pha tồn phần

Hình 1.5. Sơ đồ sao (Y) hồn tồn
Dịng vào mỗi rơle bằng dịng pha. Trong chế độ làm việc bình thƣờng hoặc khi
ngắn mạch 3 pha có trung tính khơng nối đất thì:
̇
̇
̇
̇

Trong dây trung tính (dây trở về) khơng có dịng. Nhƣng dây trung tính vẫn cần
thiết để đảm bảo sự làm việc đúng đắn của sơ đồ khi ngắn mạch chạm đất. Sơ đồ có
thể làm việc đối với các dạng ngắn mạch (trừ trƣờng hợp ngắn mạch 3 pha không
chạm đất hoặc ngắn mạch 3 pha chạm đất trong lƣới điện có trung tính cách ly với
đất)
Tuy nhiên để chống ngắn mạch 1 pha
hơn có bộ lọc dịng thứ tự khơng

thƣờng dùng những sơ đồ hoàn hảo

4.3.2. Sơ đồ các BI và role nối theo hình sao khuyết
Trong sơ đồ này, các máy biến dòng điện chỉ đặt trên 2 pha.

20

Hình 1.6. Sơ đồ hình sao khuyết
Dịng vào mỗi role bằng dòng pha. Dòng trong dây trở về bằng:
̇
̇
̇
Hay: ̇

̇

Nhƣ vậy trong sơ đồ này, dòng điện Iv tồn tại cả trong tình trạng làm việc bình
thƣờng và dây về đảm bảo sự làm việc bình thƣờng của máy biến dịng trong tình
trạng này.
Dây về đảm bảo sự tác động đúng của bảo vệ khi ngắn mạch 2 pha trong đó có 1
pha khơng đặt máy biến dịng (pha B) và khi ngắn mạch nhiều pha chạm đất.
Khi ngắn mạch 1 pha ở pha khơng đặt máy biến dịng (pha B) thì sơ đồ sẽ khơng
làm việc
=> Sơ đồ này chỉ dùng để chống ngắn mạch nhiều pha (2 pha, 3 pha)

21


4.3.3. Sơ đồ 1 rơle nối vào hiệu dòng 2 pha (số 8)

Hình 1.7. Sơ đồ số 8
̇
̇
̇
Dịng vào role là hiệu 2 dịng pha:
Trong tình trạng đối xứng:

√

√

Giống nhƣ sơ đồ sao khuyết, sơ đồ số 8 không làm việc khi ngắn mạch một
pha N(1)đúng vào pha không đặt máy biến dịng. Tất cả các sơ đồ nói trên đều phản
ứng với N(3) và ngắn mạch giữa 2 pha bất kỳ (AB, BC, CA). Vì vậy để so sánh
tƣơng đối giữa chúng ngƣời ta phải xét đến khả năng làm việc của bảo vệ trong
một số trƣờng hợp hƣ hỏng đặc biệt, hệ số độ nhạy, số lƣợng thiết bị cần thiết và
mức độ phức tạp khi thực hiện sơ đồ.
5. Một số loại rơle thông dụng
5.1. Rơle quá tải (Rơle nhiệt – Over Load)

22


Hình 1.7. Rơle nhiệt
5.2.1. Khái niệm và cơng dụng
Là một loại khí cụ điện dùng để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị quá tải,
thƣờng dùng kèm với contactor.
5.2.2. Nguyên lý làm việc
Làm việc dựa trên tác dụng nhiệt của dịng điện, khi có dịng điện q tải chạy
qua phiến lƣỡng kim của rơle nhiệt (đƣợc ép bởi 2 kim loại có hệ số giãn nở khác
nhau) phiến kim loại sẽ uốn về phía kim loại có hệ số giãn nở nhỏ hơn đẩy cần gạt
làm lò xo co lại và chuyển đổi hệ thống tiếp điểm phụ.
5.2. Rơle thời gian

Hình 1.8. Rơle thời gian
5.2.1. Khái niệm

Là khí cụ điện dùng để duy trì cho thời gian đóng hay mở chậm của hệ thống tiếp
điểm từ lúc có tín hiệu tác động vào rơle. Thời gian chậm của rơle từ vài giây đến
vài giờ.

23


5.2.2. Nguyên lý làm việc

Hình 1.9. Các chân của rơle thời gian
Khi cấp nguồn vào chân 2-7 của rơle, các tiếp điểm tác động khơng tính thời gian
(1-3 và 1-4) lập tức chuyển đổi trạng thái tức thời (thƣờng đóng mở ra và thƣờng
mở đóng lại), các tiếp điểm tác động có tính thời gian (8-5 và 8-6) khơng thay đổi
trạng thái.
Sau khoảng thời gian định trƣớc của rơle, các tiếp điểm có tính thời gian sẽ
chuyển đổi trạng thái và duy trì trạng thái này.
5.3. Rơle trung gian

Hình 1.10. Rơle trung gian
24


5.3.1. Khái niệm
Rơle trung gian là một kiểu nam châm điện có tích hợp thêm hệ thống tiếp điểm,
cịn đƣợc gọi là rơle kiếng, là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện. Có
loại rơle trung gian dùng nguồn AC và có loại dùng nguồn DC.
5.3.2. Nguyên lý hoạt động
Khi có dịng điện chạy qua cuộn dây rơle sẽ sinh ra từ trƣờng hút tác động lên đòn
bẩy bên trong làm đóng, mở các tiếp điểm điện. Tiếp điểm thƣờng đóng sẽ thành
thƣờng mở và ngƣợc lại.

Khi cuộn dây không đƣợc cấp nguồn, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.
5.4. Rơlebảo vệ quá tải, mất pha, kẹt roto EOCR-SS

Hình 1.11. Rơle bảo vệ q dịng EOCR-SS
7Cảm biến dòng điện 3 pha qua 2 CT trên relay. 2 timer độc lập.
D-time : thời gian cho phép khởi động.
O-time : thời gian cho phép quá tải.
Load : Đo dòng điện của động cơ và cài đặt dòng bảo vệ.
- Bảo vệ quá tải, mất pha, kẹt rotor.
- Dùng cho động cơ điện : 3 pha, 1 pha
Phạm vi bảo vệ
EOCR-SS-05N-440: Dòng từ 0.5A – 6A.
EOCR-SS-30N-440: Dòng từ 3A – 30A.
EOCR-SS-60N-440: Dòng từ 5A – 65A.
25