i
LỜI MỞ ĐẦU
Sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế nước ta yêu cầu về chất lượng và độ tin
cậy cung cấp điện ngày càng nghiêm ngặt, điều đó đòi hỏi hệ thống bảo vệ rơle phải
luôn được cải tiến và hoàn thiện. Những thành tựu to lớn của khoa học kĩ thuật trong
cải cách lĩnh vực khác nhau như vật liệu điện, kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin,….
Cho phép chế tạo các loại rơle hiện đại nhiều tính năng gọn nhẹ nhưng đảm bảo cho hệ
thống bảo vệ rơle tác dộng nhanh, nhạy, tin cậy và chọn lọc. Mặc dù có nhiều tính
năng hiện đại nhưng với các loại sơ đồ bảo vệ rơle thế hệ mới về cơ bản vẫn hoạt động
theo nguyên lý của các hoạt động cổ điển, việc thay thế các loại rơle điện từ bằng rơle
kỹ thuật số đang được áp dụng rộng rãi.
Bài giảng bảo vệ rơle đã được biên soạn theo chương trình giảng dậy làm tài
liệu nghiên cứu cho các giảng viên và sinh viên. Bộ môn kỹ thuật điều khiển đã biên
tập môn học làm 4 chương:
Chương I: Những vấn đề cơ bản về bảo vệ rơle và tự động hóa
Chương II: Các nguyên lý thực hiện bảo vệ mạng và phụ tải điện bằng rơle
Chương III: Bảo vệ các phần tử hệ thống điện trong xí nghiệp công nghiệp
Chương IV: Tự động hóa trong hệ thống điện
Với kinh nghiệm giảng dạy, kiến thức đã được tích lũy nhiều năm các tác giả
trong bộ môn “Kỹ thuật điều khiển” đã biên tập nội dung kiến thức cơ bản nhất những
vấn đề cập nhật tốt kiến thức và tiến bộ của khoa học kỹ thuật.
Nội dung các chương được viết theo tổng thể có bài tập mẫu tạo điều kiện cho
các sinh viên tự học và nghiên cứu trong quá trình biên soạn các tác giả đã hết sức
tham khảo tài liệu, trao đổi ý kiến chuyên môn với đồng nghiệp song vẫn không tránh
khỏi những thiếu sót rất mong các thầy cô và bạn đọc đóng góp ý kiến về bộ môn “Kỹ
thuật điều khiển” để cuốn tập bài giảng bảo vệ rơle hoàn thiện hơn.
ii
iii
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ BẢO VỆ RƠLE ......................... i
VÀ TỰ ĐỘNG HÓA .............................................................................................. 1
1.1. Khái quát chung ............................................................................................... 1
1.1.1. Khái niệm .................................................................................................... 1
1.1.2. Các phép logic dùng trong bảo vệ rơle ......................................................... 3
1.1.3. Các yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơle ........................................................ 7
1. Yêu cầu chống ngắn mạch .................................................................................. 7
2. Đối với chế độ làm việc bất bình thường ........................................................... 9
1.1.4. Nguồn điện cung cấp cho mạch bảo vệ và thiết bị bảo vệ ........................... 9
1. Nguồn thao tác một chiều. .................................................................................. 9
2. Nguồn thao tác xoay chiều. ............................................................................. 10
3. Nguồn một chiều cho các phần tử thực hiện bằng điện tử, vi mạch. .............. 10
4. Nguồn thao tác bằng tụ tích điện ...................................................................... 10
1.2. Rơle bảo vệ và sơ đồ nối dây với máy biến điện đo lường ........................... 12
1.2.1. Rơle bảo vệ ................................................................................................. 12
1. Rơle điện từ ...................................................................................................... 12
2. Rơle tĩnh (static relay) ...................................................................................... 17
3. Rơle kỹ thuật số được gọi tắt là rơle số ............................................................ 20
1.2.2. Sơ đồ nối dây rơle bảo vệ với máy biến điện đo lường .............................. 26
1. Sơ đồ nối dây sao đủ ......................................................................................... 26
2. Sơ đồ nối sao thiếu ........................................................................................... 26
3. Sơ đồ hiệu dòng hai pha (số 8) ......................................................................... 27
4. Sơ đồ nối máy biến dòng theo hình tam giác và rơle – hình sao ..................... 27
Câu hỏi ôn tập chương .......................................................................................... 29
CHƯƠNG 2: CÁC NGUYÊN LÝ THỰC HIỆN BẢO VỆ MẠNG ................... 30
VÀ PHỤ TẢI ĐIỆN BẰNG RƠLE ..................................................................... 30
2.1. Bảo vệ quá dòng điện .................................................................................... 30
2.1.1. Ý nghĩa của bảo vệ quá dòng điện .............................................................. 30
2.1.2. Bảo vệ dòng điện cực đại ........................................................................... 30
1. Dòng điện khởi động của bảo vệ ...................................................................... 31
2. Độ nhạy của bảo vệ ......................................................................................... 32
3. Đặc tính thời gian của bảo vệ dòng điện cực đại .............................................. 33
4. Sơ đồ thực hiện bảo vệ dòng điện cực đại ........................................................ 38
iv
2.1.3. Bảo vệ dòng cắt nhanh ............................................................................... 41
1. Tính toán bảo vệ cắt nhanh .............................................................................. 41
2. Sơ đồ thực hiện bảo vệ cắt nhanh ..................................................................... 42
2.1.4. Sơ đồ bảo vệ quá dòng điện dùng rơle kỹ thuật số .................................... 45
2.1.5. Đánh giá bảo vệ quá dòng điện .................................................................. 47
2.1.6 Ví dụ ............................................................................................................ 48
2.2. Bảo vệ dòng điện có hướng ........................................................................... 64
2.2.1. Nguyên lý tác động .................................................................................... 64
2.2.2. Rơle công suất trong bảo vệ dòng điện có hướng ...................................... 65
2.2.3. Tính toán bảo vệ có hướng ......................................................................... 66
1. Xác định dòng điện khởi động ......................................................................... 66
2. Thời gian tác động của bảo vệ .......................................................................... 67
3. Vị trí đặt cơ cấu định hướng ............................................................................. 68
4. Độ nhạy ............................................................................................................ 68
5. Vùng chết (blind spot) ...................................................................................... 68
2.2.4. Sơ đồ thực hiện bảo vệ dòng điện có hướng .............................................. 69
2.2.5. Đánh giá và phạm vi áp dụng của bảo vệ dòng điện có hướng .................. 71
1. Tính chọn lọc: ................................................................................................... 71
2. Tác động nhanh: ............................................................................................... 72
3. Độ nhạy: ........................................................................................................... 72
2.2.6. Ví dụ ........................................................................................................... 73
2.3. Bảo vệ so lệch ................................................................................................ 76
2.3.1. Nguyên lý tác động của bảo vệ so lệch ...................................................... 76
1 Sơ đồ dòng tuần hoàn. ....................................................................................... 76
2. Sơ đồ loại cân bằng áp . ................................................................................... 77
3. Nguyên lý bảo vệ so lệch ngang ....................................................................... 78
2.3.2 Các biện pháp nâng cao độ nhạy trong bảo vệ so lệch. ............................... 79
1. Sơ đồ mắc điện trở phụ trong mạch rơle .......................................................... 79
2. Sơ đồ bảo vệ dùng máy biến dòng bão hòa trung gian .................................... 80
3. Bảo vệ dùng rơle so lệch có hãm: .................................................................... 81
2.3.3. Rơle bảo vệ so lệch .................................................................................... 82
1. Rơle bảo vệ so lệch điện từ ............................................................................. 82
2. Rơle so lệch kỹ thuật số ................................................................................... 83
2.3.4. Tính toán bảo vệ so lệch ............................................................................. 86
1. Đối với đường dây ............................................................................................ 87
v
2. Đối với máy biến áp ......................................................................................... 87
3. Đối với máy phát .............................................................................................. 87
4. Tính toán chỉnh định đối với rơle kỹ thuật số .................................................. 88
2.3.5. Ví dụ ........................................................................................................... 89
2.4. Bảo vệ khoảng cách ....................................................................................... 97
2.4.1. Nguyên tắc hoạt động. ................................................................................ 97
2.4.2. Đặc tính thời gian và vùng tác động của bảo vệ khoảng cách .................. 98
2.4.3. Sơ đồ thực hiện bảo vệ khoảng cách ........................................................ 100
2.4.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhạy của bảo vệ khoảng cách ................... 101
1. Ảnh hưởng của điện trở quá độ đến sự làm việc của bộ phận khoảng cách .. 101
2. Ảnh hưởng của dòng điện bổ xung từ trạm biến áp ....................................... 101
3. Ảnh hưởng của tổ nối dây máy biến áp: ......................................................... 102
4. Ảnh hưởng của sai số BI và BU: .................................................................... 103
2.4.5. Đánh giá và phạm vi áp dụng của bảo vệ khoảng cách ........................... 103
1. Tính chọn lọc : ................................................................................................ 103
2. Tác động nhanh : ............................................................................................ 104
3. Độ nhạy : ........................................................................................................ 104
4. Tính đảm bảo : ................................................................................................ 104
2.4.6. Ví dụ : ....................................................................................................... 105
2.5. Bảo vệ cao tần và vô tuyến .......................................................................... 119
2.5.1. Khái quát ................................................................................................... 119
2.5.2. Bảo vệ có hướng dùng khóa cao tần ......................................................... 120
1. Nguyên tắc làm việc: ...................................................................................... 120
2. Sơ đồ thực hiện bảo vệ: .................................................................................. 120
3. Hoạt động của sơ đồ khi ngắn mạch: ............................................................. 121
4. Lí do đặt hai rơle dòng ở bộ phận khởi động: ................................................ 124
5. Đặc điểm làm việc của bảo vệ khi ngắn mạch trên đường dây ở chế độ có nguồn
cung cấp một phía: .............................................................................................. 124
2.5.3. Bảo vệ so lệch pha cao tần ....................................................................... 124
1. Nguyên tắc làm việc: ...................................................................................... 124
2. Sơ đồ thực hiện bảo vệ: .................................................................................. 125
3. Hoạt động của bảo vệ khi ngắn mạch: ............................................................ 127
4. Lí do đặt 2 rơle ở bộ phận khởi động của bảo vệ: .......................................... 129
5. Bộ phận điều khiển: ........................................................................................ 129
6. Tính chọn trị số đặt và độ nhạy của bảo vệ: ................................................... 130