Bài giảng Bảo vệ Rơle và tự động hóa: Chương 1 - Phạm Thị Minh Thái

Đại học quốc gia Tp.HCM
Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM

Company

LOGO
GV : PHẠM THỊ MINH THÁI
CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
1


TÀI LIỆU CHÍNH
 Bảo vệ rơle &TĐH Nguyễn Hồng Việt
 Giáo trình bảo vệ rơle (1999) Trần Hữu Thanh
 Tính toán ngắn mạch và chỉnh định bảo vệ rơ le và
trang bị tự động trên Hoàng Hữu Thuận
 Bảo vệ rơle &TĐH Lê Kim Hùng và Đoàn Ngọc Minh Tú
 Các tài liệu khác: Tài liệu nước ngoài
 Phần mềm: PSS/ADEPT; ETAP; V-PRO II

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
2

Phần 1: CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ RƠLE

Chương 1: Tổng quan về hệ thống bảo vệ rơle
Chương 2: Kỹ thuật chế tạo rơle
Chương 3: Các loại bảo vệ rơle
Chương 4: Các khí cụ điện đo lường
Chương 5: Bảo vệ quá dịng điện
Chương 6: Bảo vệ q dịng điện có hướng
Chương 7: Bảo vệ dòng điện chống chạm đất
Chương 8: Bảo vệ khoảng cách
Chương 9: Bảo vệ so lệch
Chuong 10: Tự đóng lại
CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
3


Phần 2: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HTĐ

Bảo vệ máy phát (Generator)
Bảo vệ máy biến áp (Transformer)
Bảo vệ đường dây (Line)
Bảo vệ động cơ (Motor)
Bảo vệ thanh cái / thanh góp (Bus)

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
4


Chương 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ

CuuDuongThanCong.com

BV rơle và tự động hóa

/>
5


Tổng quan về hệ thống bảo vệ
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8

Nhiệm vụ của bảo vệ rơle

Các dạng sự cố và trạng thái làm việc khơng bình thường HTĐ
Các u cầu cơ bản của hệ thống bảo vệ
Các bộ phận của hệ thống bảo vệ
Mã rơle và các ký hiệu
Nguồn điều khiển
Bảo vệ các phần tử trong HTĐ
Các loại rơle

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
6


1.1. Nhiệm vụ của BVRL

 Trong vận hành HTĐ có thể xuất hiện tình trạng sự cố và
chế độ làm việc khơng 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 cơ lập nó càng
nhanh càng tốt.

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
7


1.2. Sự cố và trạng thái khơng bình thường

 Sự cố: Ngắn mạch N(3) , N(2) , N(1) , N(1,1) , ngắn mạch các vòng
dây trong MBA, ngắn mạch giữa các vịng dây trong máy phát
điện.
 Trạng thái khơng bình thường: Quá tải, quá áp, giảm tần.

 Nguyên nhân:




Do cách điện già cõi
Thao tác sai, nhằm lẫn
…

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
8


1.3. Các yêu cầu chính

1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.3.4
1.3.5

Tính chọn lọc
Tác động nhanh
Độ nhạy
Độ tin cậy
Kinh tế

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
9


1.3.1. Tính chọn lọc
Tính chọn lọc: Khi phần tử nào bị sự cố hay hư hỏng thì bảo
vệ rơle chỉ cần loại bỏ phần tử đó.
Ví dụ:
No
trip

A

Trip

B

C

~
CB1

CuuDuongThanCong.com

CB2

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
10


1.3.2. Tác động nhanh
Tác động nhanh: Đảm bảo tính ổn định của các máy phát làm việc
song song trong HTĐ. Giảm tác hại của dòng ngắn mạch đến các thiết
bị, giảm xác suất gây hư hỏng nặng hơn, nâng cao hiệu quả tự đóng lại.

Thời gian cắt = T relay + T CB
Ví dụ:
Đường dây 300 → 500 Kv:
Đường dây 110 → 220 Kv:
Đường dây 6 → 10 Kv
:

0.1 → 0.12 s
0.15 → 0.3 s
1.5 → 3 s

Càng xa nguồn càng ít ảnh hưởng đến tính ổn định của HTĐ
CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
11


1.3.3. Độ nhạy
Độ nhạy:
Đặc trưng độ nhạy: Knh khoảng 1.5 →2.0
 Theo dòng điện ngắn mạch:
K

I NM

m in

nh

I kd

 Theo điện áp ngắn mạch:
K

CuuDuongThanCong.com

U
nh

kd

U

N m ax

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
12


1.3.4. Độ tin cậy

Độ tin cậy:

Khi có sự cố trong vùng BV thì BV phải tác động chắc
chắn. Nhưng nó khơng tác động đối với các sự cố mà nó
khơng 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.

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
13


1.3.5. Kinh tế
Kinh tế:
Phải lựa chọn phù hợp yêu cầu để luôn đảm bảo
giá thành phải chăng.

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
14


1.4. Các bộ phận của hệ thống điện

o Phần 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
khơng bình thường rồi truyền tín hiệu đến phần logic. Phần đo
lường nhận tín hiệu thơng qua biến dịng điện và biến điện áp
o Phần logic: nhận tính hiệu từ phần đo lường để phản ánh tình
trạng của đối tượng bảo vệ. Phần logic có thể là tổ hợp các rơle
trung gian hay mạch logic tín hiệu (0-1), rơle thời gian và phần tử

điều khiển máy cắt. Phần này hoạt động theo chương trình định sẵn
đi khiển máy cắt.

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
15


1.5. Mã rơle / ký hiệu
Ký hiệu

Tên gọi

Ký hiệu

Tên gọi

21

BV khoảng cách

47

BV thứ tự pha

21N

BV khoảng cách chống chạm đất

48

BV mất gia tốc

24

BV quá từ

49 R-S

BV nhiệt độ Rôto – Stato

25

BV đồng bộ

50/50N

BV quá dòng điện cắt nhanh

26

BV dầu

51BF

BV hư hỏng máy cắt

27

BV thấp áp

51G

BV quá dòng chống chạm đất

30

BV chỉ thị vùng bảo vệ

51GS

BV quá dòng chống chạm đất S

32F

BV định hướng cs thứ tự thuận

51/51N

BV QDCCĐ thời gian trễ

32R

BV định hướng cs thứ tự nghịch

51V

BV QD có kiểm tra điện áp

33

BV chị thị mức dầu thấp

52

Máy AC

37

BV dòng điện thấp và cs thấp

59

BV điện áp

40

BV phát hiện mất kích thích MF

59N

BV điện áp thứ tự khơng

46

BV
dịng điện thứ tự nghịch

CuuDuongThanCong.com

60
BV />cân bằng dòng và điện áp
Bảo vệ rơ le và tự động hóa

16


1.5. Mã rơle / ký hiệu
Ký hiệu

Tên gọi

Ký hiệu

Tên gọi

62

Rơle thời gian

86

Rơle cắt và khóa máy cắt

63

Rơle áp suất

87

Bảo vệ so lệch

64

Rơle chống chạm đất

87G

Bảo vệ so lệch máy phát

64R

Rơle chống chạm đất Rôto

87T

Bảo vệ so lệch máy biến áp

67

Rơle dòng định hướng

87B

Bảo vệ so lệch thanh cái

67N

Rơle dòng định hướng chống cđ

87N

Bảo vệ so lệch chống chạm đất

74

Rơle xóa giám sat mạch cắt

90

Rơle điều hòa điện thế

76

Rơle quá dòng điện DC

92

Rơle định hướng cs và điện áp

78

Rơ le MĐB hay đo góc lệch pha

95

Rơle phát hiện đứt mạch thứ cấp BI

79

Tự đóng lại

96

Rơle hơi

80

Rơle phát hiện mất nguồn DC

81

Rơle tần số

85

CuuDuongThanCong.com
Bảo
vệ tần số cao, pilot

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
17


1.5. Mã rơle / ký hiệu (bổ sung)




















50
: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt
nhanh
51
: Rơ le bảo vệ q dịng chạm pha cắt
có thời gian
50N
: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt
nhanh
51N
: Rơ le bảo vệ q dịng chạm đất cắt
có thời gian

67
: Rơ le bảo vệ q dịng chạm pha có
hướng
67N
: Rơ le bảo vệ q dịng chạm đất có
hướng
44S
: Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng
bảo vệ chạm pha
44G
: Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng
bảo vệ chạm đất
21
: Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng
bảo vệ chạm pha và đất
64
: Rơ le bảo vệ chạm đất (3Uo hoặc
3Io)
27
: Rơ le bảo vệ điện áp thấp
59
: Rơ le bảo vệ điện áp cao
79
: Rơ le tự động đóng lại
96
: Rơ le hơi bảo vệ Máy Biến Thế
87
: Rơ le bảo vệ so lệch


















51QTP : Rơ le bảo vệ quá tải MBT phía sơ cấp
51NP : Rơ le bảo vệ quá dịng chạm đất MBT phía
sơ cấp
51GNP : Rơ le bảo vệ q dịng chạm đất MBT tại
trung tính cuộn sơ cấp
51S
: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT
cuộn thứ 2
51VS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT
cuộn thứ 2 có khóa điện áp
51QTS : Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 2
51NS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT
cuộn thứ 2
51GNS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại
trung tính cuộn thứ 2

51T
: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT
cuộn thứ 3
51VT : Rơ le bảo vệ q dịng chạm pha MBT
cuộn thứ 3 có khóa điện áp
51QTT : Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 3
51NT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT
cuộn thứ 3
51GNT : Rơ le bảo vệ q dịng chạm đất MBT tại
trung tính cuộn thứ 3

51B
: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha trên
thanh cái
51P
: Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha
 51NB : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất trên
MBT phía sơ cấp
thanh cái
51VP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha
 87B
: Rơ le bảo vệ so lệch thanh cái
MBT phía sơ cấp có khóa điện áp

50BF
: />Rơ le bảo vệ chống máy cắt từ chối tác
CuuDuongThanCong.com
Bảo vệ rơ le và tự động động
hóa
18

1.6. Nguồn điều khiển
Yêu cầu phải đảm bảo công suất và điện áp lúc bảo
vệ tác động khi có sự cố.
Loại nguồn:
1. Nguồn DC: 24V, 48V, 110V, 220V. Ưu điểm không phụ
thuộc vào điện lưới, khuyết điểm tốn công chăm sóc, bảo trì,
phức tạp…
2. Nguồn AC: khơng 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 dịng để tạo nguồn cung cấp
vì khi có sự cố ngắn mạch thì dịng điện tăng cao nên dòng điện
thứ cấp đủ lớn để tác động. Tuy nhiên, lúc trạng thái khơng bình
thường thì dịng điện thứ cấp có thể khơng đủ lớn để tác động.
CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
19


1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ
Bảo vệ máy phát (Generator)
Bảo vệ máy biến áp (Transformer)
Bảo vệ đường dây (Line)
Bảo vệ động cơ (Motor)
Bảo vệ thanh cái / thanh góp (Bus)

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
20


1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ
Bảo vệ đường dây
 Đối với đường dây từ 220KV gồm có các bảo vệ chính : 87L,
21, bảo vệ dự phịng: 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 khơng có nguồn diesel: chỉ cần
bảo vệ 50/51, 50/51N.
 Đối với đường dây 15KV-23KV có nguồn diesel cần có rơ le
q dịng có hướng 67/67N.
CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
21


1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ
Bảo vệ thanh cái
Bảo vệ chính: 87Bus,
Bảo vệ dự phịng: 50/51, 50/51N

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
22


1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ
Bảo vệ máy biến áp:
Bảo vệ chính :
 Rơ le 87T
 Rơ le 96 (Rơ le hơi): Rơ le này đặt ở ống nối giữa thùng dầu chính và
thùng dầu phụ. Khi có sự cố bên trong máy biến thế, một lượng hơi sinh
ra đi qua rơ le này. Tùy theo mức độ sự cố nặng hay nhẹ mà rơ le đi báo
tín hiệu hay đưa tín hiệu đi cắt máy cắt. Những sự cố nghiêm trọng sẽ gây
ra một xung dầu về phía bình dầu phụ làm rơ le tác động cắt máy cắt ngay
tức thì.
 Ngồi các rơ le trên cịn có các rơ le mức dầu thấp, rơ le nhiệt độ dầu , rơ
le nhiệt độ cuộn dây, rơ le áp lực (rơ le này đo tốc độ thay đổi áp lực
trong dầu).
Bảo vệ dự phòng:
 Rơ le quá dòng chạm pha, chạm đất phía cao (51P, 51NP) và hạ (51S,
51NS) của máy biến thế
 Rơ le quá dòng thứ tự khơng lấy tín hiệu từ biến dịng điện ở trung tính
phía cao máy biến thế (51 GNP ) hay ở trung tính phía hạ máy biến thế
(51GNS).
CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
23


1.8. Các rơle dùng trong lưới điện miền Nam

ABB: BV khoảng cách REL 511, REL 521, REL 670; BV so
lệch RET 521, SPAD 346, RED 5213C; BV quá dòng SPAJ
140C, SPAA 341C, SPAS 348C, REF 54, REF 610, REX
521
Siemens: BV khoảng cách 7SA511, 7SA513, 7SA522; BV
so lệch 7UT512, 7UT513, 7UT612, 7UT613, 7SS522,
7SS523; BV quá dòng 7SJ511, 7SJ611, 7SJ622, 7SJ 64,
7SJ635, 7SJ600
ALSTOM: BV khoảng cách EPAC 3000, EPAC 3522,
MICOM P441, P442, P443, P437, LFZP 111; BV so lệch
KBCH 120, 130, 140, P632, P633, P634, LFCB 122,
P543,DIB CL; BV quá dòng P120, P122, P123, P127,
P141, KCGG 140, KCEG 142
CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
24


1.8. Các rơle dùng trong lưới điện miền Nam

SEL: BV khoảng cách SEL 311L, SEL 421, SEL 321, SEL
311C ; BV so lệch SEL 387, SEL387E, SEL487; BV quá
dòng SEL551, SEL351,SEL451
TOSHIBA: BV khoảng cách GRZ; BV so lệch GRT, D2L7E,
D2B; BV quá dòng TCO 29S, GRD140

CuuDuongThanCong.com

Bảo vệ rơ le và tự động hóa

/>
25