giáo trình thí nghiệm rơ le nâng cao

CƠ QUAN HỢP TÁC QUỐC TẾ NHẬT BẢN
TỔNG CÔNG TY ĐIỆN LỰC VIỆT NAM
DỰ ÁN ĐÀO TẠO GIÁO VIÊN/HƯỚNG DẪN VIÊN NGÀNH ĐIỆN

TÀI LIỆU GIẢNG DẠY

CHUY£N §Ò HÖ THèNG
R¥LE B¶O VÖ (N¢NG CAO)
(Mã số: JE-TRF-RY-02/02)

Ngành: Trạm biếp áp
Phiên bản 2.0

Hà Nội, tháng 3 năm 2006


Hệ thống rơ le bảo vệ
(Phần Nâng cao)

PHẦN 1:

THÍ NGHIỆM HỆ
THỐNG RƠ LE BẢO VỆ

Nhóm Trạm biến áp
Dự án JICA-EVN


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

NỘI DUNG:
PHẦN I: THÍ NGHIỆM HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ
Chương 1 SƠ ĐỒ VÉC TƠ VÀ PHÂN TÍCH SỰ CỐ

7

1-1 Sơ đồ véc tơ của điện áp và dòng điện khi sự cố

7

1-1-1 Sơ đồ véc tơ khi sự cố chạm đất

7

(1) Hệ thống có trung tính nối đất trực tiếp

7

(2) Hệ thống có trung tính cách ly so với đất:

8

1-1-2 Sơ đồ véc tơ khi sự cố ngắn mạch 2 pha

9

1-1-3 Sơ đồ véc tơ khi sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất

10

1-1-4 Sơ đồ véc tơ khi ngắn mạch 3 pha

11

Chương 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

12

2-1 Mục đích của việc thí nghiệm

12

2-2 Loại thí nghiệm

13

2-2-1 Thí nghiệm kiểm tra đặc tuyến

15

2-2-2 Thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động

16

2-3 Quản lý chiều hướng của dữ liệu thí nghiệm

17

2-3-1 Quản lý thông số thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến

17

2-3-2 Quản lý thông số thí nghiệm về sự hoạt động

18

2-3-3 Quản lý chiều hướng của dữ liệu thí nghiệm

18

Chương 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG

19

3-1 Khái niệm về phạm vi sai số

21

3-2 Độ chính xác thiết bị đo lường và hiệu chỉnh thiết bị đo lường

20

3-3 Nguồn cung cấp cho thí nghiệm

20

Chương 4: NGUYÊN LÝ CỦA CÁC LOẠI RƠ LE BẢO VỆ VÀ CÁC
PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

21
1

Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

4-1 RƠ LE BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN

21

4-1-1 Nguyên tắc chung (đặc điểm chính)

21

4-1-2 Mạch thí nghiệm

25

(1) Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tính

25

(2) Mạch thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le

26

4-1-3 Phương pháp thí nghiệm

27

(1) Đo lường dòng điện tác động nhỏ nhất

27

(2) Đo lường thời gian tác động

28

4-2 RƠ LE BẢO VỆ CHỐNG SỰ CỐ CHẠM ĐẤT CÓ HƯỚNG

31

4-2-1 Nguyên tắc chung (Đặc điểm chính)

31

4-2-2 Mạch thí nghiệm

33

(1) Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến

33

(2) Mạch thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le

34

4-2-3 Phương pháp thí nghiệm

35

(1) Đo lường dòng điện tác động nhỏ nhất

35

(2) Đo lường đặc tuyến góc pha

36

(3) Đo lường điện áp tác động nhỏ nhất

37

(4) Đo lường thời gian tác động

38

4-3 RƠ LE BẢO VỆ SO LỆCH DÒNG ĐIỆN PHẦN TRĂM
4-3-1 Nguyên tắc chung

40
40

(1) Nguyên lý của rơ le bảo vệ so lệch

40

(2) So sánh với hệ thống so lệch dòng điện

41

(3) Nguyên lý của rơ le bảo vệ so lệch phần trăm

42

4-3-2 Mạch thí nghiệm

44

(1) Mạch thí nghiệm kiểm tra đặc tuyến (Bơm vào 1 đầu cực)

44

(2) Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến (So lệch)

45

(3) Mạch thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le

46

4-3-3 Phương pháp thí nghiệm

47
2

Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

(1) Đo dòng điện tác động nhỏ nhất

47

(2) Thí nghiệm kiểm tra đặc tính phần trăm

48

(3) Đo thời gian tác động

49

4-4 RƠ LE BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH

51

4-4-1 Nguyên tắc chung

51

(1) Quan hệ giữa Tổng trở từ điểm đặt rơ le tới điểm sự cố với Điện áp sự cố
và Dòng điện sự cố

51

(2) Phối hợp thời gian loại trừ sự cố

52

(3) Giới thiệu tổng quan về các chủng loại rơ le khoảng cách

53

4-4-2 Mạch thí nghiệm

55

(1) Mạch thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến

55

(2) Mạch thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le

56

4-2-3 Phương pháp thí nghiệm

57

(1) Rơ le Mho

57

(2) Rơ le khoảng cách

59

(3) Rơ le có đặc tuyến tổng trở hình Đa giác (Polygon)

62

(4) Đo thời gian tác động

63

PHẦN 2: CÔNG NGHỆ VỀ RƠ LE KỸ THUẬT SỐ
Chương 1: CƠ SỞ CÔNG NGHỆ RƠ LE KỸ THUẬT SỐ

66

1.1 Số nhị phân (Hệ đếm có cơ số nhị phân) và Số mười sáu (Hệ đếm cơ số 16)
66
1.1.1 Số nhị phân (Binary Number), bit, byte, word (từ)

67

1.1.2 Số mười sáu (Hexadecimal Number)

68

1.1.3 Phép toán số học của số nhị phân

70

(1) Mã nhị phân

71

(2) Cộng và trừ một số nhị phân

73
3

Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

(3) Phép nhân và phép chia một số nhị phân

74

(4) Số nhị phân và Phân số thập phân

75

1.2 Lấy mẫu

77

1.2.1 Giá trị số và lấy mẫu

77

1.2.2 Nguyên lý lấy mẫu

78

Chương 2: KIẾN THỨC CƠ SỞ VỀ PHẦN CỨNG CỦA CÔNG NGHỆ SỐ
80
2.1 Bộ xử lý trung tâm (CPU)

80

2.2

81

Bộ nhớ (Memory)
2.2.1

RAM Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên /Bộ nhớ Đọc-ghi

81

(1) DRAM (Dynamic system: Hệ thống động) RAM ĐỘNG

82

(2) SRAM (Static system) Hệ thống tĩnh

83

2.2.2

ROM (Read Only Memory) Bộ nhớ chỉ đọc ra

84

(1) Masked ROM

85

(2) PROM Bộ nhớ chỉ đọc ra có thể chương trình hoá

85

(3) EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) Bộ nhớ ROM
xoá và lập trình được

86

(4) EEPROM

87

2.3 Đầu vào và Đầu ra (I/O: Input and Output)

89

2.4 Hoạt động của bộ vi xử lý (H/W)

89

2.4.1 Sự hoạt động cơ bản của lệnh với các từ (Lệnh thực hiện đối với Word =
16 bits) và CPU

89

(1) Thao tác xác lập lại (giải trừ lại) (Reset Operation)

94

(2) Thao tác dừng (Stop operation)

95

2.4.2 Lệnh đối với từ và phương thức định địa chỉ

95

2.4.2-1 Các lệnh đối với từ

95

2.4.2-2 Phương thức định địa chỉ

97

(1) Định địa chỉ thanh ghi trực tiếp (Register Direct Addressing)

97

(2) Định địa chỉ gián tiếp thông qua thanh ghi chỉ mục (Index Register
98

Indirect Addressing)
4
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

(3) Định địa chỉ dữ liệu trực tiếp (Immediate Data Addressing)

98

(4) Định địa chỉ trực tiếp (Direct Addressing)

99

2.4.3 Chức năng ngắt và Xử lý nhiệm vụ

100

(1) Chức năng ngắt (Interruption Function)

100

(2) Xử lý nhiệm vụ (Task processing)

101

2.4.4 Chức năng DMA (Direct Memory Access)

102

Chương 3: THÀNH PHẦN CẤU TẠO CỦA RƠ LE SỐ

105

3.1 Cấu tạo cơ bản của rơle số

105

3.1.1 Bộ lọc (Bộ lọc tương tự)

108

3.1.2. Mạch lấy mẫu/giữ mẫu

109

3.1.3 Bộ dồn kênh (Bộ đổi nối) (MPX: Multiplexer)

110

3.1.4. Bộ chuyển đổi tương tự-số (A/D)

111

3.2 Lấy mẫu, Lượng tử hoá và mã hoá

113

3.2.1 Quá trình lấy mẫu

113

3.2.2. Lượng tử hoá

116

3.2.3. Mã hoá

117

3.3 Quá trình xử lý tính toán

117

3.4 Sai số của rơle số

118

3.4.1 Aliasing error (Sai số vượt quá dải đo)

118

3.4.2 Sai số lượng tử

118

3.4.3 Sai số của phần tín hiệu tương tự

118

Chương 4: THUẬT TOÁN TÍNH TOÁN CỦA RƠ LE SỐ

120

4.1 Bộ lọc số

120

4.2 Tính toán sự dịch chuyển góc pha

122

4.3 Tính toán biên độ

123

4.3.1 Phương pháp diện tích

124

4.3.2 Phương pháp cộng hai giá trị

125

4.3.3 Phương pháp bình phương biên độ

128

5
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

4.3.4 Phương pháp tính toán hai mẫu liên tiếp

129

4.3.5 Phương pháp tính toán ba mẫu liên tiếp

130

4.4 Tính toán so sánh pha

130

4.4.1 Phương pháp tính toán hai mẫu vuông góc

131

4.4.2 Phương pháp tính toán hai mẫu liên tiếp

132

4.4.3 Phương pháp tính toán ba mẫu liên tiếp

133

4.5 Thuật toán tính toán của rơle so lệch dòng điện

133

4.6 Thuật toán tính toán của rơle khoảng cách (bằng phương pháp tính toán so
sánh pha)

134

4.6.1 Đường đặc tính Offset mho

134

4.6.2 Đường đặc tính Mho

136

4.6.3 Đường đặc tính điện kháng

137

4.7 Thuật toán tính toán của rơle khoảng cách ( bằng Phương pháp tính toán
biên độ)

138

4.7.1 Đường đặc tính Offset mho

138

4.7.2 Đường đặc tính Mho

139

4.7.3 Đường đặc tính điện kháng

141

6
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

Chương 1: SƠ ĐỒ VÉC TƠ VÀ PHÂN TÍCH SỰ CỐ
1-1 Sơ đồ véc tơ của điện áp và dòng điện khi sự cố
1-1-1 Sơ đồ véc tơ khi sự cố chạm đất
(1) Hệ thống có trung tính nối đất trực tiếp
Trong sơ đồ véc tơ dưới đây biểu diễn một sự cố ngắn mạch chạm đất 1 pha

(Điện trở của điểm sự cố bằng 0Ω).

~ Ea
~
Ec

Điểm đặt rơ le

Điểm sự cố

~
Eb
Hình 1-2-1:

Ea, Eb, Ec: là các Sức điện động của từng pha.
Va, Vb, Vc: là các điện áp của từng pha so với đất.
Ea
Va
Ec=Vc

Ea
Ia

θ

Va=0
Ec=Vc

Eb=Vb

Điểm đặt rơ le

Ia

θ

Eb=Vb

Điểm sự cố
Hình 1-2-2:

Va = 0 bởi vì điện thế của đất và của pha sự cố trở nên bằng nhau tại điểm sự cố.

r
v
I a phụ thuộc vào Ea và điện kháng của mạch điện, và dòng điện chạy trong mạch
sẽ bị trễ pha bằng góc của đường dây (θ) như trên sơ đồ véc tơ do cảm kháng của
đường dây.

7
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

(2) Hệ thống có trung tính cách ly so với đất
A B C

ZCT

EVT

R
I0
V0

Điểm sự cố

Rơ le

Io
Ea
−Io

Vo
Vc

Ec

Eb

Vb

Hình 1-2-3:

Trong hệ thống điện mô tả ở trên đây là hệ thống điện có trung tính cách ly so
với đất, ở đây ta dùng một máy biến áp nối đất để tạo điểm trung tính nối đất dùng
cho bảo vệ.

r

Véc tơ Vo được trình bày ở trên và cũng tương tự với trường hợp nối đất trung
tính qua điện trở.
Dòng điện chạy tới điểm sự cố là dòng điện chạy trên điện trở giới hạn (R) và
dung kháng của các đường dây khác.
Tức là, theo định lý Thevenin, dòng điện chạy tới điểm sự cố từ dung kháng của
8
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

r

các đường dây khác và chính vì vậy dòng điện vượt trước so với Ea .

r

r

Bởi vì I a tạo ra phần lớn nhất trong I o =

(

)

r
r r
1 r
I a + I b + I c , I o giống như được
3

biểu diễn trong sơ đồ véc tơ ở trên.
1-1-2 Sơ đồ véc tơ khi sự cố ngắn mạch 2 pha
Các sơ đồ véc tơ đối với trường hợp ngắn mạch 2 pha của pha b-c (điện trở của
điểm sự cố bằng 0Ω) được trình bày dưới đây. Sơ đồ véc tơ của các sự cố ngắn
mạch 2 pha đều giống nhau ngay cả khi hệ thống nối đất là khác nhau.

~ Ea
~
Ec

Điểm đặt rơ le

~
Eb
Điểm sự cố

Ic

Ic
Ea = Va

Ec

Vc

Vb

Ea = Va

Eb

Ec

Vb = Vc

Eb

θ

Ib

Ib

Điểm đặt rơ le

Điểm sự cố
Hình 1-2-4:

9
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

1-1-3 Sơ đồ véc tơ khi sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất
Sơ đồ véc tơ đối với trường hợp sự cố ngắn mạch chạm đất 2 pha của pha b-c
(điện trở của điểm sự cố bằng 0Ω) được trình bày dưới đây:

~ Ea
~
Ec

Điểm đặt rơ le

~
Eb
Điểm sự cố

Ic

Ic

Ea = Va

Ea = Va

θ
Vc

θ

Vb

θ

θ
Eb

Ec

Ec

Vb = Vc=0
Ib

Ib
Điểm đặt rơ le

Điểm sự cố
Hình 1-2-5:

10
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)

Eb


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

1-1-4 Sơ đồ véc tơ khi ngắn mạch 3 pha:

Các sơ đồ véc tơ đối với trường hợp ngắn mạch 3 pha (điện trở của điểm sự cố
bằng 0Ω) được trình bày dưới đây. Sơ đồ véc tơ của các sự cố ngắn mạch 3 pha đều
giống nhau ngay cả khi hệ thống nối đất là khác nhau.

~ Ea
~
Ec

Điểm đặt rơ le

~
Eb
Điểm sự cố

Ic

Ic

Ea
Va

Ia

Ia

θ

θ
Vc

θ Vb

Ec

Ea

θ

θ
θ
Eb

Eb

Ec

Ib

Ib

Điểm đặt rơ le

Va = Vb= Vc=0

Điểm sự cố

Hình 1-2-6:

11
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)

Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

Chương 2: NỘI DUNG THÍ NGHIỆM
2-1 Mục đích của việc thí nghiệm:
Một rơ le bảo vệ sẽ phải giám sát liên tục hệ thống điện mà không được dừng và
được chuẩn bị sẵn sàng để phát hiện ra những sự cố không mong muốn xảy ra. Rơ le
bảo vệ phải được sử dụng thích hợp và phải được bảo dưỡng để có thể làm thoả mãn
nhiệm vụ này.
Bởi vì rơ le bảo vệ sẽ không tác động khi không xảy ra sự cố, nên nói chung rất
khó có thể đánh giá được sự hoạt động của rơ le. Do đó, việc kiểm tra xác nhận sự
hoạt động của rơ le thông qua công việc thí nghiệm định kỳ là vô cùng quan trọng.
Có 2 việc trong quá trình thí nghiệm là “Tuần tra” và “Kiểm tra định kỳ”. khi thực
hiện “Tuần tra”, chúng ta kiểm tra cấu trúc bên ngoài của rơ le bảo vệ. Và khi thực
hiện “Kiểm tra định kỳ”, chúng ta kiểm tra sự hoạt động bằng các dụng cụ thí nghiệm.
Trong quá trình thí nghiệm định kỳ, những hiện tượng bất thường đang tồn tại bên
trong của thiết bị, máy móc và các bộ phận, sẽ được kiểm tra và phát hiện ở một trong
hai trạng thái: thiết bị đang làm việc hoặc thiết bị đang ngừng (đã được tách ra khỏi
lưới điện). Các thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le (chẳng hạn như Kiểm tra và
phát hiện những hiện tượng bất thường đang tồn tại và Chuẩn đoán bên trong rơ le,
bằng các dụng cụ đo lường từ bên ngoài; bằng việc điều chỉnh, bảo dưỡng và thay thế
những bộ phận bất thường hoặc các hạng mục hao mòn do sử dụng) sẽ đươc thực hiện
nhờ việc sử dụng các dụng cụ, các thiết bị đo lường, v.v…nếu như cần thiết để hiểu
được thấu đáo tình trạng và công việc bảo dưỡng chức năng.

Bảng 2-1-1:

LOẠI

HẠNG MỤC

Tuần tra

Kiểm tra cấu trúc.

Thí nghiệm định kỳ

Kiểm tra cấu trúc.
Đo lường điện trở cách điện.
Đo lường điện áp và dòng điện trên máy biến điện áp và
máy biến dòng điện.
12

Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

Thí nghiệm kiểm tra đặc tính
Thí nghiệm kiểm tra tính năng

2-2 Loại thí nghiệm:
Một thí nghiệm định kỳ thông thường bao gồm có 2 loại thí nghiệm: Thí nghiệm
kiểm tra đường đặc tuyến và Thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le. Mỗi một
loại thí nghiệm đều có những ưu điểm và có những nhược điểm như được trình bày

trong bảng dưới đây:
Bảng 2-2-1:

Thí nghiệm kiểm tra
đường đặc tuyến

Thí nghiệm kiểm tra sự
hoạt động

Phạm vi (Đối tượng)

Rộng (Nhiều)

Hẹp (không nhiều)

Thay đổi đặc tính

Chi tiết

Thô

Kiểm tra sự hoạt động

Không thể

Có thể

Thời gian

Lâu

Ngắn

Cả hai hạng mục Kiểm tra cấu trúc và Đo lường điện trở cách điện đều được kiểm
tra cho dù là loại thí nghiệm gì.
t sử dụng
Lắp đặt

Thay thế rơ le mới

t2 vận hành

t1 vận hành
t thí nghiệm
t1 vận hành+ t2 vận hành
t sử dụng
-

= Tỷ lệ vận hành

Nếu thiết bị nhất thứ phải ngừng để thực hiện thí nghiệm rơ le, thì Độ tin cậy
của hệ thống điện và Tỷ lệ vận hành của thiết bị sẽ giảm đi trong khoảng thời
gian thí nghiệm.
13
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

-

JE-TRF-RY-02

Dưới đây là một ví dụ về chu kỳ bảo dưỡng rơ le ở Nhật Bản:
0

Lắp đặt

1

2

Lưới điện
phân phối

3

4

5

6

7

8

Số năm

C&P

C&P

C&P

9

C&P: cứ 3 năm 1 lần

Lưới điện có
154KV≥ U ≥77KV

P&C

P

P

P&C

P: cứ 2 năm 1 lần
C: cứ 6 năm 1 lần

Lưới điện có
U ≥ 154KV

P

C

P

P

P

C

P: cứ 2 năm 1 lần
C: cứ 6 năm 1 lần

P: (Performance) Kiểm tra hoạt động.
C: (Characteristic) Kiểm tra đường đặc tính

Bảng 2-2-2: Kiểm tra cấu trúc

Các bộ phận

Hạng mục chi tiết

Chú thích

Vỏ rơ le

1 Vệ sinh sạch sẽ
2 Chỗ lỏng

Vệ sinh bằng khăn lau

Tiếp điểm

1 Vết bẩn
2 Vị trí, Khoảng hở

Kiểm tra bằng mắt

- Lõi từ,
- Đầu cốt
- Điện trở

1 Gỉ sắt
2 Tiếng ồn, mùi
3 Chỗ lỏng

- Bảng mạch in
- Bộ đấu nối

1 Trạng thái của bảng mạch in
(Bạc màu, cong vênh, móc gài)
2 Trạng thái của bộ đấu nối

1 Giải trừ bộ (đèn) chỉ thị
- Bộ chỉ thị,
2 Trạng thái của một đèn chiếu sáng
- Đèn dẫn hướng
- Hiển thị

Thay thế bóng đèn bị
cháy

1 Tín hiệu bất thường
14

Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

2 Các kết của chức năng tự giám sát
3 Số lần kiểm tra tự động
1 Lỏng đầu cốt
2 Hỏng đầu cốt
3 Bụi bẩn

Đầu cốt thí
nghiệm

1 Hệ thống mạch
- Hệ thống mạch
2 Đầu cốt, giắc cắm
điện
3 Lỏng hoặc hỏng đầu cốt
- Đầu cốt
4 Bụi bẩn

Kiểm tra bằng mắt và
xác nhận bằng xúc giác
(Sờ tay)

Các bộ phận
khác

Kiểm tra bằng mắt

1 Lò xo (phần chuyển động)

Đo lường cách điện:
Giá trị cho phép: ≥ 0.5MΩ(Ở Nhật Bản yêu cầu ≥ 2MΩ).
2-2-1 Thí nghiệm kiểm tra đặc tuyến:
Các đường đặc tuyến của rơ le tuân theo một nguyên lý tác động như sau:
- Giá trị tác động nhỏ nhất;
- Thời gian tác động (Đặc tuyến thời gian);
- Đặc tuyến góc pha;
- Đặc tuyến tỷ lệ;
- Đặc tuyến điện áp – dòng điện, v.v.
Các đường đặc tuyến này của rơ le được đo lường trong thí nghiệm kiểm tra
đường đặc tuyến của rơ le, và sự hoạt động của rơ le được xác nhận. Sau khi thí
nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến, thì phải thực hiện thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động
của rơ le bằng một mô hình điển hình. Khi thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến, thì
phải tách mạch điện DC, mạch CT và mạch PT của rơ le ra khỏi mạch điện nhị thứ.
Việc kiểm tra cấu trúc bên trong và vệ sinh khối rơ le này, được trình bày như
dưới đây, sẽ được thực hiện trong thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến, và ngoài ra
còn kiểm tra xác nhận các giá trị cài đặt.
-

Tiếp xúc;

-

Sơ đồ đấu dây;

-

Bộ phận chuyển động;
15
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

-

Lò xo điều khiển;

-

Ổ trục.

-

Giắc đấu nối.

-

Chốt kiểm tra.

-

Bộ chỉ thị, v.v.

JE-TRF-RY-02

Bảng 2-2-3:

Bộ phận

Hạng mục chi tiết

Chú thích

Tiếp xúc

1 Xỉn màu
2 Khe hở tiếp xúc, Chổi tiếp
xúc

1 Lau chùi, cọ sạch bằng
dụng cụ
2 Hiệu chỉnh khe hở và chổi
tiếp xúc

Hệ thống mạch điện

1 Chỗ Lỏng
2 Chỗ bị mài mòn

1 Vặn chặt
2 Kiểm tra bằng mắt

Bộ phận chuyển động

Hoạt động trơn, nhẹ nhàng

Kiểm tra sự chuyển động

Lò xo điều khiển

Hình dạng

Kiểm tra bằng mắt

Ổ trục

Hình dạng, gỉ sắt

Kiểm tra bằng mắt

Giắc đấu nối

Vết rạn nứt, Sự biến dạng
(Ứng lực, sức căng, độ biến
dạng)

Kiểm tra bằng mắt

Chốt kiểm tra

Lớp mạ bọc

Kiểm tra bằng mắt

Bộ (đèn) chỉ thị

Hoạt động trơn chu, êm, nhẹ
nhàng

Kiểm tra bằng mắt
Kiểm tra sự chuyển động

2-2-2 Thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động:
Khi thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le, Tín hiệu xoay chiều (AC) đầu vào
từ đầu cốt thí nghiệm bị thay đổi bất ngờ từ trạng thái bình thường sang trạng thái sự
cố. Và chúng ta xác nhận sự tác động của rơ le về các hạng mục dưới đây:
(1) Tác động của rơ le và bộ chỉ thị (Từng mạch cắt).
16
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

(2) Tác động của máy cắt.
(3) Thời gian tác động của rơ le.
-

Sự cố chạm đất 1 pha (Nằm trong và nằm ngoài vùng bảo vệ)

-

Sự cố ngắn mạch 2 pha (Nằm trong và nằm ngoài vùng bảo vệ)

-

Khoá tác động nhầm vùng, v.v.

Ở tất cả các trường hợp thí nghiệm ở trên, chúng ta phải kiểm tra trên một trạng
thái đóng cắt khác, mà nó được thay đổi thường xuyên.
Hơn nữa, các hạng mục dưới đây sẽ được kiểm tra thêm:
-

Bảng điều khiển và tín hiệu báo động.

-

Đo lường thời gian trễ của việc truyền tín hiệu, v.v.

2-3 Quản lý chiều hướng của dữ liệu thí nghiệm:
Việc đánh giá chất lượng của rơ le theo kết quả thí nghiệm là một trong những
nhiệm vụ quan trọng trong công tác bảo dưỡng và thí nghiệm.
Đặc biệt về phần kết cấu và vận hành của hệ thống điện; cài đặt rơ le; chức năng
được yêu cầu và việc phối hợp với thiết bị liên quan là nền tảng quan trọng của các
hạng mục sau đây:
-

Chất lượng của đường đặc tuyến của khối rơ le bảo vệ.

-

Chất lượng của chức năng với tư cách là hệ thống rơ le bảo vệ.

Trong phạm vi sai số cho phép, có “Sai số tiêu chuẩn” cho ta biết được phạm vi
tiêu chuẩn do nhà chế tạo xác định (tra cứu ở trong tài liệu hướng dẫn) và “Sai số cho
phép” cho ta biết được giới hạn cho phép của sự tác động trong thí nghiệm kiểm tra
đường đặc tuyến của rơ le.
Có ba loại đánh giá: đó là “Tốt”, “Tồi” và “Cần chú ý”. “Cần chú ý” có nghĩa là
cần phải tiếp tục giám sát và theo dõi.
2-3-1 Quản lý thông số thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến:
(1) Trong trường hợp các giá trị đo lường nằm trong phạm vi “sai số cho phép”
Thì đặc tuyến của rơ le không có vấn đề gì cả.
17
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

(2) Trong trường hợp các giá trị đo lường vượt quá phạm vi “sai số cho phép”
Chúng ta sẽ phải tìm ra được nguyên nhân và phục hồi đặc tuyến này nằm trong
phạm vi “sai số tiêu chuẩn”.
2-3-2 Quản lý thông số thí nghiệm về sự hoạt động:
Bởi vì thí nghiệm kiểm tra sự hoạt động của rơ le là nằm trong sự quản lý thời
gian, “Sai số tiêu chuẩn” sẽ được giả thiết là “Sai số cho phép”.
(1) Trong trường hợp các giá trị đo lường nằm trong phạm vi “sai số cho phép” thì
sự hoạt động của rơ le không có vấn đề gì cả.
(2) Trong trường hợp các giá trị đo lường vượt quá phạm vi “sai số cho phép” thì
chúng ta phải lập kế hoạch thay rơ le mới

Khi vượt quá sai số tiêu chuẩn do việc thiết kế rơ le và rơ le này không cần phải
thay mới, Chúng ta nên quản lý rơ le này bằng một điều kiện thí nghiệm hoặc giá trị
quản lý riêng đặc biệt (phạm vi sai số cho phép riêng).
2-3-3 Quản lý chiều hướng của dữ liệu thí nghiệm:
Thậm chí ngay cả khi kết quả thí nghiệm kiểm tra đường đặc tuyến là “Tốt”, thì
việc quản lý 2 loại chiều hướng của thông số thí nghiệm dưới đây phải được thực
hiện:
- Giá trị đo lường nằm giữa “Sai số tiêu chuẩn” và “Sai số cho phép”.
- Phán đoán trước rằng trong lần thí nghiệm định kỳ tiếp theo thì giá trị đo lường
này sẽ vượt quá “Sai số cho phép” từ chiều hướng thay đổi đặc tuyến thậm chí ngay
cả khi kết quả đo lường là “Sai số tiêu chuẩn” hoặc thấp hơn.
Chu kỳ thí nghiệm kiểm tra đặc tuyến cho rơ le đơn lẻ phải được rút ngắn và kết
quả thí nghiệm phải được quản lý liên tục. Khi mà chúng ta phán đoán trước được
rằng đặc tuyến của rơ le sẽ vượt quá “Sai số cho phép”, thì chúng ta phải xác định ra
được nguyên nhân và phục hồi lại rơ le nằm trong phạm vi “Sai số tiêu chuẩn”.

18
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

Chương 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG
3-1 Khái niệm về phạm vi sai số:
Tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng của một rơ le dựa vào kết quả thí nghiệm phải
được cung cấp một cách rõ ràng.
Tuy nhiên, rơ le có thể bị ảnh hưởng bởi các điều kiện thí nghiệm chẳng hạn như
Tín hiệu dạng sóng đầu vào, nhiệt độ môi trường xung quanh, và độ ẩm. Để đánh giá

kết quả thí nghiệm rơ le thì việc tham chiếu với các biên bản thí nghiệm định kỳ gần
nhất, các thí nghiệm chấp thuận (thí nghiệm xuất sưởng tại nhà máy chế tạo) và các
thí nghiệm chạy thử là hết sức quan trọng.
Nếu như một giá trị chuẩn (lỗi) không được nhà chế tạo cho biết, thì đồng hồ chỉ
báo phải được phía người sử dụng làm sáng tỏ (ví dụ như Các số liệu đo lường của thí
nghiệm chạy thử phải được cài đặt làm các giá trị chuẩn).
Ví dụ như, biên của phạm vi sai số của rơ le kỹ thuật số chủ yếu phụ thuộc vào 3
nguyên nhân sau:
- Phạm vi sai số tương tự: Bao gồm có phạm vi sai số cố định (ví dụ là 0.16% giá
trị định mức): nó không có quan hệ gì với giá trị đầu vào, và phạm vi sai số tỷ lệ (vị dụ
là 2.3%): nó tỷ lệ với giá trị đầu vào.
- Phạm vi sai số do vượt quá dải đo (Aliasing error): Phạm vi sai số gây ra bởi
tần số gấp 2 lần tần số lấy mẫu hoặc lớn hơn. Chúng ta có thể loại bỏ được sự ảnh
hưởng này bằng cách sử dụng bộ lọc cho qua dải băng tần.
- Sai số lượng tử hoá: Phạm vi sai số gây ra bởi chữ số có độ lớn bằng 1/2 của chữ
số lượng tử nhỏ nhất.
Chúng ta sẽ quyết định ra biên của phạm vi sai số có cân nhắc đến các điều kiện
đề cập ở trên.
*Ví dụ về biên của phạm vi sai số cho phép:
Sai số cho phép:
Loại rơle cơ khí: ≤±10% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)
Loại rơ le tĩnh: ≤±10% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)
19
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

Loại rơle kỹ thuật số: ≤±5% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)
Sai số tiêu chuẩn:
Loại cơ khí: ≤±10% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)
Loại tĩnh: ≤±5% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)
Loại kỹ thuật số: ≤±5% của giá trị tiêu chuẩn (giá trị cài đặt)
3-2 Độ chính xác thiết bị đo lường và hiệu chỉnh thiết bị đo lường:
Thiết bị đo lường có cấp chính xác cao hơn ‘0,5’ phải được sử dụng. Hơn nữa,
thiết bị đo lường phải nên được hiệu chỉnh 3 năm/(1 lần). Chúng ta nên chọn một thiết
bị đo lường có cấp chính xác phù hợp cho mục đích sử dụng.
3-3 Nguồn cung cấp cho thí nghiệm:
Bởi vì loại rơ le tĩnh rất dễ bị ảnh hưởng bởi dạng sóng bóp méo của nguồn cấp thí
nghiệm, nên chúng ta nên chú ý tới dạng sóng bóp méo này và sử dụng dụng cụ thí
nghiệm có dạng sóng bóp méo thấp (5% - 1% hoặc thấp hơn).

20
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

Chương 4: NGUYÊN LÝ CỦA CÁC LOẠI RƠ LE BẢO VỆ VÀ CÁC
PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
4-1 RƠ LE BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN:
4-1-1 Nguyên tắc chung (đặc điểm chính):
Rơ le bảo vệ quá dòng điện được kích hoạt nhờ vào việc phát hiện dòng điện sự cố
chạy qua khi có một sự cố xảy ra trong các thiết bị điện, chẳng hạn như đường dây
truyền tải và máy biến áp (MBA). Vì rơ le bảo vệ này chỉ được kích hoạt bằng dòng
điện, nên phải được cài đặt sao cho không được kích hoạt với dòng điện tải liên tục

bình thường nhưng phải tác động khi sảy ra sự cố.
Trong trường hợp thực hiện bảo vệ một vài vùng vằng các rơ le bảo vệ quá dòng
điện, thì thời gian tác động của rơ le đặt phía đầu nguồn phải lớn hơn thời gian tác
động của rơ le đặt phía phụ tải sao cho rơ le bảo vệ phía đầu nguồn không được tác
động sớm hơn.
Khi sự cố sảy ra tại điểm F1 trong Hình 4-1-1, thì nó được cài đặt sao cho máy cắt
tại thanh cái Z phải được cắt ra sớm nhất (trong hình vẽ này, 0.4 [s]).
Trong trường hợp này, giá trị cài đặt của thời gian tác động của các rơ le bảo vệ
đặt tại thanh cái X và Y lớn hơn của rơ le đặt tại thanh cái Z, nên các máy cắt ở X và
Y vẫn giữ nguyên ở trạng thái đóng. Điều này đã ngăn chặn được mất điện tại vùng X
và Y, và giúp cho phát hiện điểm sự cố được dễ dàng.
Tuy nhiên, trong trương hợp xảy ra sự cố tại điểm F2, khi máy cắt tại thanh cái X
được cắt ra sau 8 giây [s] trong hình vẽ này và dòng điện sự cố vượt quá mức sẽ chạy
trên đường dây trong một khoảng thời gian dài nên cần phải thận trọng.

21
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

X

CB

F2

JE-TRF-RY-02

Y

Z

F1

OC

OC

OC

0.8sec

0.6sec

0.4sec

OC: Rơ le bảo vệ quá dòng điện (Overcurrent)
CB: Máy cắt điện (Circuit Breaker)

Hình 4-1-1:

Các đường đặc tuyến của rơ le bảo vệ quá dòng điện được phân loại ra thành các
dạng dưới đây bởi dòng điện và thời gian tác động:
(1) Đặc tuyến thời gian trễ độc lập:
Khi dòng điện đầu vào vượt quá giá trị cài đặt, thì rơ le được kích hoạt với một
thời gian cố định mà không cần quan tâm tới độ lớn của dòng điện.
(2) Đặc tuyến thời gian phụ thuộc (đặc tuyến thời gian trễ nghịch đảo)
Khi dòng điện đầu vào tăng lên thì thời gian tác động sẽ giảm xuống.
(3) Đặc tuyến thời gian trễ phụ thuộc có đoạn đặc tính thời gian trễ nhỏ nhất độc

lập
Loại đặc tính này kết hợp cả hai loại đặc tính thời gian phụ thuộc và đặc tính
thời gian độc lập. Nó biểu diễn đặc tính thời gian phụ thuộc ở trong một phạm vi
dòng điện đầu vào nhất định nào đó, và biểu diễn đặc tính thời gian độc lập đối
với đầu vào dòng điện vượt ra ngoài phạm vi đó.
(4) Đặc tuyến thời gian rất phụ phụ thuộc:
Đối với loại đặc tuyến này thì sự khác nhau về thời gian tác động phụ thuộc
vào độ lớn của dòng điện là lớn hơn so với loại đặc tuyến thời gian phụ thuộc.

22
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)


Hệ thống rơ le bảo vệ (phần nâng cao)

JE-TRF-RY-02

Thời gian

Phụ thuộc

(2)
(3)

(1)

Độc lập

(4)
1000% Isetting

Dòng điện

Hình 4-1-2:

Tác dụng (effect) của loại đặc tuyến thời gian phụ thuộc của rơ le bảo vệ quá dòng
điện là có thể loại trừ được sự cố nhanh nhất có thể mà vẫn duy trì được tính chọn lọc
bởi vì khi dòng điện sự cố càng lớn thì thời gian tác động lại càng ngắn.
Do đó, chủ yếu là cần thiết phải xem xét đến quan hệ giữa điểm sự cố và dòng
điện sự cố khi lựa chọn đường đặc tính từ các đường đặc tính kể trên.
Trong trường hợp xảy ra sự cố trên đường dây truyền tải có tổng trở rất thấp
so với Tổng trở phía sau của hệ thống điện Zback >> ZLine, nên khi vị trí của điểm
sự cố thay đổi thì dòng điện sự cố thay đổi rất ít. Do đó, trong trường hợp này, mặc dù
đường đặc tuyến thời gian phụ thuộc được lựa chọn, thì cũng không có hiệu quả lắm.
Khi thời gian tác động có thể bị vượt quá không như mong muốn khi mà dòng
điện sự cố nhỏ (đối với đường đặc tính thời gian trễ phụ thuộc) tương ứng với kết cấu
của hệ thống điện, thì đặc tuyến thời gian trễ độc lập được sử dụng trong nhiều
trường hợp. Hình 4-1-3 biểu diễn đặc tính thời gian tác động của các rơ le có đường
đặc tính thời gian trễ độc lập đối với các điểm sự cố.

23
Dự án đào tạo giáo viên/hướng dẫn viên ngành điện (JICA-EVN)