1
ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH THÁI BÌNH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI BÌNH
BÀI GIẢNG MÔN
BẢO VỆ CÁC HỆ THỐNG ĐIỆN
BẬC ĐẠI HỌC NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
CUNG CẤP ĐIỆN
Thái Bình, năm 2021
2
LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình vận hành hệ thống điện, chúng ta có thể gặp tình trạng hệ
thống làm việc không bình thường, sự cố…Nguyên 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 người tiêu thụ điện năng với chất lượng tốt nhất.
Để thỏa mãn yêu cầu này trong hệ thống điện được thực hiện bằng các bộ phận tự
động chức năng. Bài giảng Bảo vệ các hệ thống điện nhằm trang bị cho sinh viên
những kiến thức căn bản nhất trong lĩnh vực này.
Nội dung bài giảng gồm 6 chương:
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN
CHƯƠNG 2: BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN
CHƯƠNG 3: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
CHƯƠNG 4: BẢO VỆ SO LỆCH
CHƯƠNG 5: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
CHƯƠNG 6: TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
3
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1.
Nhiệm vụ của bảo vệ
1.2.
Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống bảo vệ
1.2.1
Các yêu cầu đối với chống ngắn mạch
1.2.2
Yêu cầu đối với các bảo vệ chống các chế độ làm việc không bình thường
1.3.
Các bộ phận của hệ thống bảo vệ
1.3.1
Đo lường sơ cấp
1.3.2
Phần logic của bảo vệ
1.3.3
Mạch thực hiện điều khiển máy cắt
1.3.4
Các nguồn thao tác
1.3.5
Các ký hiệu thường gặp trong sơ đồ BV rơle
1.4.
Các dạng rơle
1.4.1
Các rơle điện cơ
1.4.2
Bảo vệ thực hiện bằng điện tử
1.4.3
Bảo vệ dùng kỹ thuật số vi xử lý
CHƯƠNG 2: BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN
2.1.
Bảo vệ quá dòng điện vô hướng
2.1.1
Nguyên tắc tác động
2.1.2
Bảo vệ dòng điện cực đại
2.1.3
Bảo vệ dòng điện cắt nhanh
2.1.4
Bảo vệ dòng điện ba cấp
2.1.5
Đánh giá bảo vệ quá dòng
2.2
Bảo vệ dòng điện có hướng
2.2.1
Nguyên tắc hoạt động
2.2.2
Phần tử định hướng công suất
2.2.3
Bảo vệ dòng điện có hướng 3 cấp
2.2.4
Một số lĩnh vực và lưu ý khi áp dụng bộ phận định hướng công suất cho bảo vệ
dòng điện
2.2.5
Đánh giá bảo vệ dòng điện có hướng
2.3. Bài tập áp dụng
CHƯƠNG 3: BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
3.1
Nguyên tắc hoạt động
3.2
Chọn các tham số của các bảo vệ
3.3
Đánh giá lĩnh vực ứng dụng của bảo vệ khoảng cách
3.4. Bài tập áp dụng
CHƯƠNG 4: BẢO VỆ SO LỆCH
4.1.
Nguyên tắc thực hiện
4.2.
Bảo vệ so lệch dọc
4.2.1.
Bảo vệ so lệch dọc theo sơ đồ dòng tuần hoàn
1
1
1
1
2
3
3
7
8
9
9
10
10
10
11
12
12
12
12
16
16
17
17
17
18
18
21
21
22
25
25
25
28
28
30
30
30
30
4
4.2.2. Bảo vệ so lệch dọc theo sơ đồ cân bằng áp
4.3.
Bảo vệ so lệch ngang
4.4.
Bài tập áp dụng
CHƯƠNG 5: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
5.1.
Giới thiệu chung
5.2.
Bảo vệ đường dây
5.2.1
Đại cương
5.2.2. Bảo vệ chống ngắn mạch nhiều pha trên đường dây
5.3.
Bảo vệ máy biến áp
5.3.1
Đại cương
5.3.2
Bảo vệ chống sự cố trong MBA
5.4.
Bảo vệ máy phát
5.4.1.
Khái niệm chung
5.4.2.
Bảo vệ chống sự cố phần tĩnh máy phát điện
5.5.
Bảo vệ thanh cái
5.6.
Bảo vệ động cơ
5.6.1.
Chế độ sự cố và làm việc không bình thường ở động cơ điện
5.6.2.
Bảo vệ quá dòng và bảo vệ so lệch dòng điện
5.6.3.
Bảo vệ chống chạm đất cuộn dây stato
5.6.4.
Một số phương thức bảo vệ khác
CHƯƠNG 6: TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
6.1
Tự động đóng lại đường dây
6.1.1
Tổng quát
6.1.2
Những yêu cầu chính đối với tự đóng lại
6.1.3
Phân loại thiết bị TĐL
6.1.4
Tự đóng lại tốc độ cao. Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ tự đóng lại.
6.2.
Tự động điều chỉnh tần số và công suất thực trong hệ thống điện
6.3.
Tự động điều chỉnh điện áp và công suất phản kháng trong hệ thống điện
6.4.
Bảo vệ tần số tự động sa thải phụ tải
6.4.1
Mục đích và những đặc điểm của sa thải phụ tải
6.4.2
Sa thải phụ tải theo tần số và thời gian
6.5.
Hòa điện giữa các máy phát làm việc song song
6.5.1
Khái niệm chung
6.5.2
Hoà điện chính xác
6.5.3
Tự hòa điện
33
34
34
36
36
36
36
36
37
37
37
37
37
37
38
39
39
39
40
41
43
43
43
43
45
45
47
47
47
47
48
50
50
52
54
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1
Nhiệm vụ của bảo vệ
Trong quá trình vận hành hệ thống điện có thể xuất hiện trình trạng sự cố
và chế độ làm việc không bình thường của các phần tử. Phần lớn các sự cố thường
kèm theo hiện tượng dòng điện tăng khá cao và điện áp giảm khá thấp. Các thiết bị
có dòng điện tăng cao chạy qua bị đốt nóng quá mức cho phép dẫn đến hư hỏng.
Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và của các hộ tiêu thụ
điện thì khi xuất hiện sự cố cần phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố để cách ly
nó khỏi phần tử không bị hư hỏng, có như vậy phần tử còn lại mới duy trì được hoạt
động bình thường, đồng thời giảm mức độ hư hỏng của sự cố. Như vậy chỉ có các thiết
bị tự động bảo vệ mới có thể thực hiện tốt được các yêu cầu nêu trên. Các thiết bị
này hợp thành hệ thống bảo vệ. Các mạng điện hiện đại không thể làm việc thiếu
các hệ thống bảo vệ, vì nó theo dõi liên tục trình trạng làm việc của tất cả các phần
tử trong hệ thống điện.
Khi xuất hiện sự cố, bảo vệ phát hiện và cho tín hiệu khi cắt các phần tử hư
hỏng thông qua các máy cắt điện (MC).
Khi xuất hiện chế độ làm việc không bình thường, bảo vệ sẽ phát hiện và
tuỳ thuộc theo yêu cầu có thể tác động để khôi phục chế độ làm việc bình thường
hoặc báo tín hiệu cho nhân viên trực.
Hệ thống bảo vệ là tổ hợp của các phần tử cơ bản là các rơle, nên còn được
gọi là bảo vệ rơle.
1.2
Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống bảo vệ
1.2.1
Các yêu cầu đối với chống ngắn mạch
a.
Tính chọn lọc
Khả năng của bảo vệ chỉ cắt phần tử bị sự cố khi sự cố xảy ra được gọi là
tính chọn lọc. yêu cầu này được thực hiện hình 1.1
b.
Tác động nhanh
Tính tác động nhanh của bảo vệ là yêu cầu quan trọng khi có ngắn mạch
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 ảnh hưởng của điện áp thấp lên các phụ tải.
-
Giảm tác hại dòng ngắn mạch tới các thiết bị.
Hình 1.1 Cắt chọn lọc phần tử bị hư hỏng khi NM trong mạng điện