Bài giảng Hệ thống rơ le bảo vệ và tự động hóa trên hệ thống điện quốc gia

HỆ THỐNG RƠ LE BẢO VỆ VÀ
TĐH TRÊN HTĐ QUỐC GIA
TRUNG TÂM ĐIỀU ĐỘ HỆ THỐNG ĐIỆN QUỐC GIA
PHÒNG PHƯƠNG THỨC


NỘI DUNG
01. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RƠ LE BẢO VỆ
02. CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH
03. HỆ THỐNG RLBV CUA NHÀ MÁY NLTT
04. PHỐI HỢP THỰC HIỆN CHỈNH ĐỊNH RƠ LE BẢO VỆ
05. THU THẬP THÔNG TIN VÀ PHÂN TÍCH SỰ CỐ
06. MỘT SỐ VÍ DỤ THỰC TẾ


01
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ
RƠ LE BẢO VỆ


SỰ CỐ HTĐ & BẤT THƯỜNG HTĐ


Các chế độ làm việc không bình thường của hệ thống điện
bao gồm:




Sự cố hệ thống điện (ngắn mạch): bao gồm các dạng sự
cố một pha/nhiều pha chạm đất, sự cố pha – pha, sự cố 3 pha.

Bất thường hệ thống điện bao gồm các dạng: quá tải
phần tử hệ thống điện, thay đổi đột ngột công suất truyền tải
do chế độ phụ tải thay đổi hoặc do sự cố gây tách phần tử
khác (chế độ N-1), điện áp cao, điện áp thấp, mất đồng bộ, tần
số cao, tần số thấp; mất cân bằng điện áp, dòng điện trên lưới
điện do các chế độ mất cân bằng tải, pha không đối xứng, máy
cắt không toàn pha, tụt lèo.

National Load Dispatch Centre

4


NGUYÊN NHÂN


Nguyên nhân sự cố hệ thống điện:

National Load Dispatch Centre

5


NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ SỰ CỐ


Hậu quả sự cố hệ thống điện
 Phá hỏng thiết bị điện.
 Mất an toàn cho người và tài sản.
 Ngừng cung cấp điện, ảnh hưởng đến an ninh

cung cấp điện.
 Ngừng tổ máy do dao động điện, ảnh hưởng đến
chất lượng điện năng (tần số, điện áp, dòng điện).
 Mất ổn định hệ thống điện.
 Nhiễu loạn thông tin.

National Load Dispatch Centre

6


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RLBV


Nhiệm vụ của hệ thống RLBV
 Tách rời phần sự cố khỏi hệ thống với hư hỏng tối
thiểu.
 Duy trì trạng thái vận hành an toàn cho các phần
còn lại của hệ thống.
 Hạn chế tối đa thiệt hại về người, thiết bị hay gián
đoạn cung cấp điện.

National Load Dispatch Centre

7


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RLBV


Nguyên tắc chung trong việc lựa chọn và chỉnh
định RLBV
 Đảm bảo tốt nhiệm vụ và đáp ứng 5 yêu cầu:
•
•
•
•
•

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

~
A

N

B
I>

I>
National Load Dispatch Centre

8


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RLBV

Tác động nhanh
 Bảo vệ rơ-le cắt nhanh phần tử sự cố sẽ giảm
thiểu hư hỏng cho phần tử đó, giảm thiểu ảnh
hưởng đến chất lượng điện năng và duy trì ổn
định hệ thống điện.
 Tính chọn lọc
 Là khả năng của bảo vệ có thể phát hiện và loại
trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện.
 Độ tin cậy
 Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc
đúng và chính xác với các dạng sự cố theo nguyên
tắc bảo vệ.


National Load Dispatch Centre

9


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RLBV


Độ nhạy
 Là khả năng dự trữ của bảo vệ đối với dạng sự cố
được tính toán.
• Bảo vệ quá dòng:

Knhạy = Isự cố min /Ikđ

• Bảo vệ khoản cách: Knhạy = Zkđ/Zvùng bv



Tính kinh tế
 Các thiết bị bảo vệ được trang bị phải thỏa mãn
yêu cầu kỹ thuật theo quy định những đồng thời
cũng đồng thời cũng phải đảm bảo tính kinh tế.

National Load Dispatch Centre

10


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RLBV


Yêu cầu về dòng ngắn mạch lớn nhất cho phép và thời
gian tối đa loại trừ sự cố đối với bảo vệ chính (TT25,39)

Cấp điện áp

Inmmax cho
phép (kA)

Tmax loại trừ
sự cố bằng BV
chính (ms)

Thời gian chịu
đựng của BV
chính (s)

500kV

50

80

1

220kV

50

100

1

110kV

31,5 (40)

150

1

Trung áp

25

500

1



Cho phép áp dụng 40kA/1s cho thanh cái 110kV của các
TBA 500kV và 220kV
National Load Dispatch Centre

11


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RLBV


Phân loại bảo vệ dựa trên nguyên lý tác động
 Sơ đồ bảo vệ unit: bảo vệ so lệch dọc; so lệch
pha; bảo vệ khoảng cách, quá dòng có sử dụng
kênh truyền.
 Sơ đồ bảo vệ non-unit: bảo vệ quá dòng, khoảng
cách.

National Load Dispatch Centre

12


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RLBV


Phân loại bảo vệ dựa trên nguyên lý tác động

Đặc điểm
Nguyên lý

Vùng bảo vệ

Độ nhạy
Thời gian tác
động/tính chọn
lọc
Dự phòng bảo vệ

Sơ đồ unit

Sơ đồ non-unit

So sánh tín hiệu vào/ra vùng bảo
Dựa trên đại lượng đo tại một đầu
vệ
Giới hạn bởi giá trị chỉnh định (độ nhậy),
Giới hạn bằng vị trí các thiết bị đo
hướng bảo vệ; vùng bảo vệ phải phối hợp với
tín hiệu
các bảo vệ xung quanh.
Độ nhạy cao.

Độ nhạy thấp hơn, do phụ thuộc nhiều vào
các yếu tố dòng tải, kết lưới, chế độ vận hành

Đáp ứng tức thời, chọn lọc tuyệt
Phải đảm bảo phối hợp thời gian.
đối.
Không

Có

Giá thành

Thường cao hơn đặc biệt khi cần Tùy thuộc vào trình độ công nghệ được sử
có trạm trung chuyển tín hiệu.
dụng.

Phạm vi ứng dụng

Có thể dùng cho mọi cấp điện áp Từng dạng rơle đơn giản ít được dùng cho
nhưng bị hạn chế do giá thành lưới truyền tải chính nhưng dạng hỗn hợp (ví
cao nên chủ yếu áp dụng cho lưới dụ rơle khoảng cách) thì được dùng rộng rãi
truyền tải chính National Load Dispatchcho
mọi cấp truyền tải
Centre
13


GIỚI THIỆU CHUNG VỀ RLBV


Dự phòng bảo vệ
 Dự phòng xa (dự phòng vùng bảo vệ)
• Bảo vệ dự phòng đặt ở các trạm xa, các rơ-le và máy

cắt được dự phòng bằng các thiết bị tương ứng trên
đoạn đường dây kế tiếp đằng trước (tính từ phía
nguồn).
• Dự phòng xa được thực hiện chủ yếu trên nguyên tắc
phối hợp về giá trị tác động và thời gian.
 Dự

phòng tại chỗ (dự phòng thiết bị)

• Dự phòng về mạch bảo vệ, mạch đo lường, nguồn nuôi,
cuộn cắt máy cắt…

National Load Dispatch Centre

14


02
CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH


CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH HTĐ
Một số kiến thức cơ bản
 Nguyên lý quá dòng
 Nguyên lý so lệch
 Nguyên lý tổng trở


National Load Dispatch Centre

16


CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH HTĐ


Một số kiến thức cơ bản
 Định luật Kirchoff
• Tổng dòng điện vào và
ra của một nút (đối
tượng) bằng không.

z
 Định

luật Ohm

• U=IxZ
• Z = U/I

I

R

jX

U
National Load Dispatch Centre

17

CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH HTĐ


Một số kiến thức cơ bản
 Hệ thống ổn định

A
1200
B
C

 Chế

độ sự cố: mất cân
bằng, hoặc biên độ
thay đổi.

National Load Dispatch Centre

18


CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH HTĐ


Một số kiến thức cơ bản
 Các thành phần đối xứng

Thuận

A

C

A1

B1

C1
A2

Nghịch
C2

B2
A0

B0
C0

B
National Load Dispatch Centre

Không
19


CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH HTĐ



Một số kiến thức cơ bản
 Các thành phần đối xứng – Mối quan hệ giữa các
véc tơ thành phần

National Load Dispatch Centre

20


CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH HTĐ

Nguyên lý quá dòng

National Load Dispatch Centre

21


CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH HTĐ – QUÁ DÒNG


Nguyên lý tác động
 Rơ le đo tín hiệu dòng điện.
 Khi dòng điện > trị số đặt → rơ le khởi động và
đưa tín hiệu cắt MC sau khi đếm hết thời gian.
A

B

~
I>>
Δt
National Load Dispatch Centre

22


CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH HTĐ – QUÁ DÒNG


Dòng điện đo lường
 Dòng điện pha (I)
 Dòng điện thứ tự nghich (I2)
 Dòng điện thứ tự không (3I0)
A

B

~
I>>
Δt
National Load Dispatch Centre

23


CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH HTĐ – QUÁ DÒNG


Cấp tác động
 Cấp cắt nhanh
 Cấp cắt có thời gian
• Tác động theo đặc tính độc lập.
• Tác động theo đặc tính phụ thuộc.

National Load Dispatch Centre

24


CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ CHÍNH HTĐ – QUÁ DÒNG


Phối hợp bảo vệ quá dòng
 Phối hợp theo thời gian
 Phối hợp theo dòng điện
 Kết hợp cả dòng điện và thời gian
A

I>

B

I>

C

I>

D

HT
t
ta2 = Δt + tb1

tb2 = Δt + tc1

tc3 = t1
L

National Load Dispatch Centre

25