BÀI GIẢNG CUNG CẤP ĐIỆN 2 ( GV Nguyễn Quang Thuấn ) - CHƯƠNG 8

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

85
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

BẢO VỆ RƠLE VÀ TĐH HTCCĐ 8.1. KHÁI NIỆM, MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA 1. Khái niệm Rơle là phần tử chính trong hệ thống thiết bị bảo vệ. Thuật ngữ rơle được phiên âm từ tiếng nước ngoài: RELAIS-Pháp, RELAY-Anh, PEE-Nga ... với nghĩa ban đầu là phần tử làm nhiệm vụ tự động đóng cắt mạch điện. Ngày nay khái niệm rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm chức năng bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện gọi là BVRL...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BÀI GIẢNG CUNG CẤP ĐIỆN 2 ( GV Nguyễn Quang Thuấn ) - CHƯƠNG 8

Chương 8. BẢO VỆ RƠLE VÀ TĐH HTCCĐ 8.1. KHÁI NIỆM, MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA 1. Khái niệm Rơle là phần tử chính trong hệ thống thiết bị bảo vệ. Thuật ngữ rơle được phiên âm từ tiếng nước ngoài: RELAIS-Pháp, RELAY-Anh, PEE-Nga ... với nghĩa ban đầu là phần tử làm nhiệm vụ tự động đóng cắt mạch điện. Ngày nay khái niệm rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm chức năng bảo vệ và tự động hoá hệ thống điện gọi là BVRL 2. Mục đích, ý nghĩa - Về mặt kỹ thuật: BVRL là thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện và cách ly các phần tử bị sự cố hoặc hoạt động bất thường ra khỏi HT. - Về mặt kinh tế: BVRL là thiết bị tự động hoá được dùng trong HTĐ với mục đích phòng ngừa, ngăn chặn các thiệt hại kinh tế có thể xảy ra cho chủ đầu tư khi xảy ra sự cố. 11/2/2011 29
8.2. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI BVRL Để thực hiện được các chức năng và nhiệm vụ quan trọng kể trên, thiết bị bảo vệ rơle phải thoả mãn được các yêu cầu cơ bản: tin cậy, chọn lọc, tác động nhanh và kinh tế. 1. Tin cậy (Reliability): Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ rơle làm việc đúng, chắc chắn khi xảy ra sự cố trong phạm vi đã được xác định. 2. Chọn lọc (selectivity): là khả năng của bảo vệ rơle có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống. 3. Tác động nhanh: Bảo vệ rơle cần phải cách ly phần tử bị sự cố càng nhanh càng tốt. Tuy nhiên cần kết hợp với yêu cầu chọn lọc. 4. Độ nhạy (sensitivity): Phản ánh khả năng phản ứng của bảo vệ với mọi mức độ sự cố. Độ nhạy được biểu thị bằng tỷ số đại lượng tác động tối thiểu với đại lượng đặt. Ví dụ: đối với BV quá dòng: I Nmin k nh  I KÐ Quy định cụ thể với các loại bảo vệ: - Bảo vệ chính: knh = 1,52 - Bảo vệ dự phòng: knh= 1,21,5. 11/2/2011 30
8.2. CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI BVRL 5. Kinh tế: - Đối với mạng cao áp và siêu cao áp (U  110 kV): Chi phí để mua sắm và lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị công trình, mặt khác yêu cầu phải được bảo vệ rất chắc chắn, vì vậy giá cả thiết bị bảo vệ không phải là yếu tố quyết định trong lựa chọn chủng loại hoặc nhà phân phối thiết bị mà 4 yêu cầu kỹ thuật kể trên đóng vai trò quyết định. - Đối với mạng trung áp và hạ áp (U < 110 kV): Vì số lượng các phần tử được bảo vệ rất lớn, mặt khác các yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ không cao bằng ở mạng cao áp và siêu cao áp cho nên khi lựa chọn thiết bị bảo vệ cần chú ý đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật với chi phí thấp nhất. 11/2/2011 31
3.3. CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTBVRL Thanh góp MC BI Mạch điện cần bảo vệ BI - Máy biến dòng điện BU - Máy biến điện áp MCF CCh - Cầu chì CC K - Khoá điều khiển N N - Nguồn điện thao tác - + MC - Máy cắt điện K MCF -Tiếp điểm phụ của máy cắt điện Tải ba Rơle CCh BU Tín hiệu cắt 11/2/2011 32
8.3. CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTBVRL 1. BI/TI - Cấu tạo: Là MBA làm việc ở chế độ NM I1 - Tỷ số biến đổi nI (hoặc kI): n I  I2 - Chức năng: Dùng biến đổi dòng lớn xuống dòng nhỏ 5A hoặc 1A cấp cho TBBV và đo lường IA IB IC - Ký hiệu: RƠLE IR 11/2/2011 33
8.3. CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTBVRL 2. BU/TU - Cấu tạo: Là MBA làm việc ở chế độ hở mạch U - Tỷ số biến đổi nU (hoặc kU): n U  1 U2 - Chức năng: Dùng biến đổi áp lớn xuống áp nhỏ cấp cho TBBVRL và đo lường - Ký hiệu: 11/2/2011 34
8.3. CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTBVRL 3. Nguồn thao tác N a. Khái niệm: Tất cả các mạch của sơ đồ điều khiển máy cắt, bảo vệ rơle, đo lường, tín hiệu được gọi là sơ đồ nhị thứ. Nguồn điện cung cấp cho việc thao tác các phần tử trong sơ đồ này gọi là nguồn thao tác. N nguồn điện thao tác riêng độc lập với phần tử được bảo vệ. b. Phân loại nguồn điện thao tác: Nguồn thao tác có thể là nguồn một chiều hoặc xoay chiều. • Có thể Dùng Ắc quy (DC). Nếu cần nguồn AC (Nghịch lưu). • Có thể dùng năng lượng tích sẵn trên tụ điện (thường được nạp điện DC). • Có thể lấy từ BI và BU sau chỉnh lưu thành nguồn DC. Để tăng độ tin cậy của nguồn thao tác, người ta thường dùng kết hợp dự các nguồn kể trên. 11/2/2011 35
8.3. CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA HTBVRL 4. Rơle Rơle là phần tử chính trong hệ thống thiết bị bảo vệ. Phần tử Rơle nhận một (X) hoặc 1 số đầu vào (X1, X2,…Xn) tương tự, biến đổi và so sánh tín hiệu này với ngưỡng tác động để cho tín hiệu ra Y dưới dạng các xung rời rạc với 2 trạng thái đối lập: 1 (có xung) và 0 (không có xung): X1 X Y Y ~… RL RL ~ Xn Rơle chia thành 3 nhón chính: • RL Điện từ Tĩnh KT số 11/2/2011 36
4. Rơle a. Rơle điện từ (electromagnetic relay): Nguyên lý làm việc dựa trên nguyên lý điện từ (có các tiêp điểm đóng mở cơ khí). - Ưu điểm: Dễ chế tạo, rẻ tiền - Nhược điểm: Tiêu thụ công suất lớn, quán tính cao đôi khi tác động không chuẩn xác, khó mở rộng ghép nối với máy tính. b. Rơle tĩnh (static relay): Là rơle bán dẫn không có phần động. Rơle tĩnh gồm các khối chính sau: BI Xử lý Cơ cấu Tín Tiền Bộ hiệu Chấp Thông BU xử lý l ọc vào tin hành - Ưu: Không có tiếp điểm → quán tính nhỏ và làm việc êm dịu. So với RL điện từ, tiêu tốn ít năng lượng, kích thước nhỏ gọn hơn - Nhược: Bị ảnh hưởng nhiều bởi môi trường xung quanh, đòi hỏi chất lượng nguồn thao tác cao, đòi hỏi sự bảo quản và chăm sóc chu đáo. 11/2/2011 37
4. Rơle c. Rơle KT số (digital relay): Máy tính, thiết bị tự động Tín hiệu L ọ c tí n A nhị phân Giao diện Bàn phím hiệu vào Tín hiệu B đầu vào I C O Rơle Khuếch cảnh báo Cổng đại vào - ra Rơle Imax=100Ikđ Cắt Chuyển đổi 1 sec tương tự -số A Umax=140V Lâu dài B Điốt phát U Bộ nhớ 01 C ~A quang (LED) Bộ xử RAM D EEPROM lý O Tương tự Tương tự Số Xung điều khiển 100 V, 110 V; 10V đầu ra - vào 1 A, 5 A 11/2/2011 38
* Cấu trúc và nguyên lý của RL số Gồm các khối chính sau: Khối đo lường (tín hiệu vào): có nhiệm vụ đo lường các trị số của đại • lượng tương tự là dòng và áp (nhận được từ phía thứ cấp của của máy biến dòng điện và máy biến điện áp) làm biến đầu vào của rơle. Khối lọc tín hiệu, lấy mẫu và chuyển đổi A/D: Sau khi tín hiệu qua các • bộ lọc tương tự, bộ lấy mẫu (chặt hoặc băm đại lượng tương tự theo một chu kỳ nào đó), các tín hiệu này sẽ được chuyển thành các tín hiệu số và so sánh với đại lượng chuẩn. Khối xử lý (dùng bộ vi xử lý): Sau khi so sánh với đại lượng chuẩn, bộ • VXL sẽ cho tín hiệu đóng hoặc mở các tiếp điểm RL và điều khiển máy cắt (có thể lưu trữ, kết nối với máy tính,…) Khối đầu ra (tín hiệu ra): gồm các rơle và mạch điều khiển đóng cắt • MC 11/2/2011 39
* Cấu trúc và nguyên lý của RL số BI BU Mạch đo lường Bộ chuyển đổi tương tự /số A D Bộ vi xử lý Bộ xử lý Mạch rơle Rơle Mạch điều khiển máy cắt Máy cắt điện Sơ đồ tự kiểm tra các khối chức năng 11/2/2011 40 trong rơle số
* Ưu điểm của RL KT số Chức năng hoạt động của rơle số được mở rộng rất nhiều so với các thế hệ • rơle trước đây, dễ dàng mở rộng khả năng đo lường, biến dổi tín hiệu, so sánh và tổ hợp lôgíc trong cấu trúc của rơle. Có thể kết hợp nhiều nguyên lý phát hiện sự cố và bảo vệ trong một hệ thống rơle. Ngoài chức năng bảo vệ và cảnh báo, rơle số hiện đại còn có thể thực hiện • nhiều nhiệm vụ quan trọng khác như: ghép nối các thông số vận hành và sự cố; xác định vị trí sự cố; thực hiện liên động với thiết bị bảo vệ và tự động của các phần tử lân cận; đóng trở lại máy cắt;... Dễ dàng ghép nối với nhau và với các thiết bị bảo vệ, tự động, thông tin và • đo lường khác trong hệ thống; dễ ghép nối với hệ thống máy tính. Thông số của bảo vệ có thể chỉnh định đơn giản với độ chính xác cao và dễ • dàng thực hiện việc chỉnh định thông số từ xa hoặc chỉnh định tự động theo nguyên lý thích nghi. Công suất tiêu thụ nhỏ, kích thước gọn nhẹ. • Giá thành tương đối tính theo tương quan giữa chi phí và chức năng của hệ • thống bảo vệ kỹ thuật số rẻ hơn các hệ thống rơle điện cơ thông thường. 11/2/2011 41
* Ký hiệu các phần tử và chức năng bảo vệ theo ASNI Ký hiệu Loại thiết và chức năng Bằng số Bằng chữ t Rơle thời gian (đóng hoặc mở chậm) 2 KM Công tác tơ chính 4 Z< Rơle khoảng cách (tổng trở) 21 Rơle bảo vệ quá kích từ 24 s Rơle kiểm tra hoặc hoà đồng bộ 25 U< Rơle bảo vệ thiếu áp 27 Th Rơle tín hiệu 30   Rơle định hướng công suất: - Thuận P hoặc w 32   - Nghịch hoặc w P θ0 Rơle quá nhiệt 49 I>> Rơle quá dòng cắt nhanh 50 I> Rơle quá dòng có thời gian (AC) 51 11/2/2011 42
* Ký hiệu các phần tử và chức năng bảo vệ theo ASNI Loại thiết và chức năng Ký hiệu Bằng số Bằng chữ Rơle bảo vệ quá dòng chạm đất có thời gian 51G Rơle bảo vệ quá dòng tổng 3 pha có thời gian 51N I0> (quá dòng thứ tự không) Máy cắt điện (AC) 52 MC Rơle hệ số công suất cosφ 55 Rơle bảo vệ quá áp 59 U> Rơle bảo vệ chống chạm đất 64 Chức năng tự động đóng trở lại TĐL 79 Rơle tần số 81 f Rơle bảo vệ so lệch SL (ΔI) 87 Rơle bảo vệ so lệch cắt nhanh 50/87 Chức năng tự động điều chỉnh điện áp 90 Rơle cắt 94 11/2/2011 43
8.5. SƠ ĐỒ NỐI BI VỚI RL - Sơ đồ sao đủ: RI RI RI IA IB IC IR k sd  1 I2 BI - Sơ đồ sao khuyết: RI RI IR IA IB IC k sd   1 I2 BI IR k sd  3 - Sơ đồ hiệu 2 dòng pha: + N(3): I2 RI IR IA IB IC sd  2 (2) (A và C): k +N I2 I BI + N(2) (A và B): k sd  R  1 I2 11/2/2011 44
8.6. BẢO VỆ QUÁ DÒNG (overcurrent protection) 1. Nguyên lý tác động BVQD là bảo vệ tác động khi giá trị dòng điện chạy qua bảo vệ IBV vượt quá ngưỡng nào đó IKĐ: IBV ≥ IKĐ Như vậy để đảm bảo tính chọn lọc, dòng IKĐ của bảo vệ có thể thực hiện theo 2 cách (Xét ví dụ mạch hình tia như hình vẽ): 2’ 3’ 1’ IN 1 3 2 ~ N C B A - BV đặt càng xa nguồn có thời gian tác động càng lớn → BVQD có thời gian - BV đặt càng xa nguồn có IKĐ càng nhỏ → BVQD cắt nhanh 11/2/2011 45
8.6. BẢO VỆ QUÁ DÒNG tiếp) 2. BVQD có thời gian I> (51) Là loại BVQD đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chỉnh định thời gian tác động a. Dòng khởi động IKĐ (pick-up current): K at .K sd .K m • IKĐR được xác định như sau: I KÐR  .I lvmax n IK v • IKĐ được chọn theo các điều kiện sau: I KÐR .n I K at .K m   .I lvmax  I Nmin I KÐ k sd Kv Trong đó: - Kat: hệ số an toàn, tính đến khả năng tác động thiếu chính xác của BV. Thường lấy: Kat  1,1 đối với rơle tĩnh và rơle số Kat  1,2 đối với rơle điện cơ - Km= 2-4: hệ số mở máy của các phụ tải ĐC có dòng điện chạy qua chỗ đặt BV I TV - K TV  : hệ số trở về (với ITV = Kat.Km.I ), I KÐ K  1 với RL tĩnh và RL số lvmax TV KTV = 0,85  0,9 đối với RL điện cơ. - Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất có thể chạy qua bảo vệ 11/2/2011 46
2. BVQD có thời gian I> (51) → Đồ thị đặc trưng chọn dòng khởi động của BV quá dòng có thời gian: I I KÐR .n I K at .K m IN I KÐ   .Ilvmax  I Nmin k sd Kv IKĐ ITV Immmax t1-thời điểm ngắn mạch Imm t2-thời điểm MC cắt Ilvmax Ilv Ilv t2 t1 t 0 Thời gian dòng ngắn mạch đi qua bảo vệ b. Độ nhạy (sensitivity): I Nmin k nh  Được đánh giá bởi knh: I KÐ Quy định: - Bảo vệ chính: knh = 1,52 - Bảo vệ dự phòng: knh= 1,21,5. 11/2/2011 47
2. BVQD có thời gian I> (51) c. Đặc tính thời gian: t t t t = const 0 0 I IKĐ IKĐ I Đặc tính phụ thuộc Đặc tính độc lập 11/2/2011 48