Giáo trình Bảo vệ Rơle (Nghề: Thí nghiệm điện - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Dầu khí (năm 2020)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:170

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Bảo vệ Rơle được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được các sơ đồ bảo vệ cho máy phát điện, động cơ điện, máy phát điện, đường dây, thanh góp; Sử dụng được các thiết bị thử nghiệm rơle, kết nối và thử nghiệm được các loại rơle; truy xuất được giá trị ghi nhận của role số, chẩn đoán được các sự cố dựa trên thông tin lưu trữ trên rơle. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Bảo vệ Rơle (Nghề: Thí nghiệm điện - Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Dầu khí (năm 2020)

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: BẢO VỆ RƠ LE NGHỀ: THÍ NGHIỆM ĐIỆN TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 188/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020 của Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2020 (Lưu hành nội bộ)
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. Trang 1
LỜI GIỚI THIỆU Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế đất nước, yêu cầu về cất lượng và độ tin cậy cung cấp điện ngày càng nghiêm ngặt, điều đó đòi hỏi hệ thống bảo vệ Rơ le phải luông được cải tiến va hoàn thiện. Những thành tựu to lớn trong các lĩnh vực khác nhau như vật liệu điện, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật vi xử lý, công nghệ thông tin, … cho phép chế tạo các loại Rơle với tính năng siêu việt, đảm bảo cho hệ thống Rơ le tác động nhanh, nhạy, tin cậy và chọn lọc. Giáo trình Bảo vệ Rơle được biên soạn nhằm mục đích giới thiệu các kiến thức cư bản về hệ thống bảo vệ Rơle. Giáo trình được biên soạn với sự cộng tác của các giáo viên giảng trường Cao Đẳng Dầu Khí. Xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ của các bạn đồng nghiệp, các tác giả những tài liệu mà chúng tôi đã tham khảo cũng như những điều kiện thuận lợi trường Cao Đẳng Dầu Khí đã dành cho chúng tôi để giáo trình này sớm ra mắt cùng bạn đọc. Chúng tôi đã biên soạn cuốn giáo trình bảo vệ rơ le gồm 7 bài với những nội dung cơ bản sau: - Bài 1: Những giới thiệu chung về hệ thống bảo vệ Rơ le - Bài 2: Các sơ đồ nguyê lý bảo vệ Rơ le - Bài 3: Rơ le số đa chức năng - Bài 4: Hợp bộ Rơ le - Bài 5: Kết nối, cài đặt Rơle bảo vệ quá dòng - Bài 6: Kết nối, cài đặt Rơle bảo vệ so lệch - Bài 7: Kết nối, cài đặt Rơle bảo vệ khoảng cách Giáo trình Bảo vệ Rơle được biên soạn phục vụ cho công tác giảng dạy của giáo viên và là tài liệu học tập của học viên. Tuy đã cố gắng nhiều trong việc trình bàyvà nội dung nhưng chắc rằng giáo trình khó tránh khỏi sai sót vậy nên chúng tôi rất mong những ý kiến đóng góp của quý đồng nghiệp, các em học viên để lần tái bản sau càng hoàn thiện hơn. Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 06 năm 2020 Tham gia biên soạn 1. Chủ biên: Nguyễn Lê Cương 2. Lê Thị Thu Hường 3. Nguyễn Xuân Thịnh 4. Trang 2
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất cho phép đối với phần tử được bảo vệ. Km: hệ số mở máy (khởi động) của các phụ tải động cơ có dòng điện chạy qua chỗ đặt bảo vệ. Kat: hệ số an toàn, thường lấy trong khoảng 1.1 (với rơle tĩnh và rơle số) đến 1.2 (với rơle điện cơ) Kv: hệ số trở về với các rơle điện cơ Kv = 0,85 ÷ 0,9 ; với rơle tĩnh và rơle số Kv ≈1 INmin: dòng ngắn mạch cực tiểu đai qua bảo vệ INng.max: dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất thường được tính theo ngắn mạch ba pha trực tiếp trên thanh cái ở cuối phần tử được bảo vệ với chế độ làm việc cực đại của hệ thống. Kat: hệ số an toàn, thường lấy bằng 1.2÷1.3 I* dòng điện cha ̣y qua rơle tính quy đổ i về giá tri ̣ tương đố i so với tri ̣ số đă ̣t trên rơle t: thời gian làm viê ̣c của bảo vệ (giây) Δt: cấ p đô ̣ cho ̣n lo ̣c về thời gian (0,3÷0,5 s) tn: thời gian làm viê ̣c của bảo vệ quá dòng gầ n nguồ n hơn. tn-1: thời gian làm viê ̣c của bảo vệ quá dòng của đường dây nố i của thanh góp liề n kề (xa nguồ n hơn) ∆t : cấ p cho ̣n lo ̣c về thời gian. I1T, I2T là dòng điện thứ cấp của các BI ở hai đầu cuộn dây. IKĐR: dòng khởi động rơle. IKCB: Dòng không cân bằng IN: dòng điện ngắn mạch. nI: tỉ số biến dòng của BI Kat: hệ số an toàn tính đến sai số của rơle và dự trữ cần thiết. Kat có thể lấy bằng 1,3. KKCK: hệ số tính đến sự có mặt của thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch, KKCK có thể lấy từ 1 đến 2 tuỳ theo biện phấp được sử dụng để nâng cao độ nhạy của bảo vệ. Trang 3
Kđn: hệ số tính đến sự đồng nhất của các BI (Kđn = 0,5÷1). fi: sai số tương đối của BI, fi có thể lấy bằng 0,1 (có kể đến dự trữ, vì các máy biến dòng chọn theo đường cong sai số 10%). INngmax: thành phần chu kỳ của dòng điện chạy qua BI tại thời điểm đầu khi ngắn mạch ngoài trực tiếp 3 pha ở đầu cực máy phát. Với K(3) là hệ số sơ đồ. Sau khi tính được IKĐR ta sẽ chọn được loại rơle cần thiết. Với INmin: dòng điện ngắn mạch 2 pha ở đầu cực máy phát khi máy phát làm việc riêng lẻ. tcắtNng: thời gian lớn nhất của các bảo vệ nối vào thanh góp điện áp máy phát. Δ t: bậc chọn lọc thời gian, thường Δ t = (0,25 ÷ 0,5) sec. Dòng điện vào cuộn làm việc ILV: Dòng điện hãm vào cuộn hãm IH: I”N: trị hiệu dụng của dòng siêu quá độ khi ngắn mạch trên đầu cực máy phát. nI: tỷ số biến dòng của BI. RSL: điện trở mạch so lệch (gồm rơle và dây nối). tBV2điểm ktừ: thời gian tác động của bảo vệ chống chạm đất điểm thứ hai mạch kích từ. Δt: bậc chọn thời gian, thường lấy Δt = 0,5 sec. Z là tổng trở toàn mạch vòng. K là hệ số hãm, K
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Bảng so sánh mã số relay bảo vệ theo ANSI và ký hiệu rơle bảo vệ theo IEC ............................................................................................................................ ......35 Bảng 5.1: Bảng các chức năng của Rơle MK233A................................................... 121 Bảng 5. 2: Nút chuyển mạch mềm ........................................................................... 125 Bảng 5.3: Kết quả thời gian tác động ....................................................................... 127 Bảng 5. 4: Kết quả thử dòng tác động ...................................................................... 128 Bảng 5.5: Thời gian tác động theo tiêu chuẩn .......................................................... 128 Bảng 6.1: Đầu vào dòng điện (Iđm) ......................................................................... 138 Bảng 6.2: Đầu vào điện áp (Uđm), Nguồn nuôi (Ux).................................................. 138 Bảng 6.3: Tần số (fđm) ............................................................................................ 138 Bảng 6.4: Nguồn cung cấp đầu vào cách ly quang ................................................... 139 Trang 7
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. 1 Cấu trúc tổng quát của hệ thống bảo vệ ...................................................... 25 Hình 1. 2: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống bảo vệ ........................................................... 26 Hình 1. 3 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống bảo vệ có dự phòng để tăng cường độ tin cậy. 27 Hình 1. 4: Máy biến dòng cao áp, hạ áp và sơ đồ nguyên lý của máy biến dòng......... 28 Hình 1. 5: Máy biến điện áp cao áp, hạ áp và sơ đồ nguyên lý của máy biến điện áp . 29 Hình 2. 1: Bảo vệ quá dòng điện có thời gian: a) Sơ đồ nguyên lý; b) chọn dòng khởi động........................................................................................................................... 40 Hình 2. 2: Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh:a) Sơ đồ nguyên lý b) Chọn dòng khởi động........................................................................................................................... 41 Hình 2. 3: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh đường dây có hai nguồn cung cấp ................. 42 Hình 2.4: Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng điện .............................................. 44 Hình 2.5: Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng điện trong lưới điện hình tia (a) cho trường hợp đặc tuyến độc lập (b) và đặc tuyến phụ thuộc (c)..................... 45 Hình 2.6: Đặc tính thời gian phụ thuộc thường gặp của bảo vệ quá dòng điện............ 45 Hình 2.7: Bảo vệ quá dòng điện có hướng đường dây 2 mạch song song (a) và cách chọn thời gian làm việc của bảo vệ (b). ...................................................................... 47 Hình 2.8: Phối hợp thời gian làm việc của các bảo vệ quá dòng có hướng trong lưới điện có 2 nguồn cung cấp. .......................................................................................... 48 Hình 2.9: Sơ đồ bảo vệ so lệch dọc cuộn stator MFĐ;................................................ 51 Hình 2.10: Đồ thị véctơ của dòng điện trong mạch BVSLD (a) Bình thường và khi ngắn mạch ngoài (b) Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ (Hình 1.2) ............................ 52 Hình 2.11: Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm cuộn dây stator MFĐ......................... 55 Hình 2.12: Bảo vệ so lệch dùng rơle tổng trở cao cho MFĐ (a) Sơ đồ nguyên lý (b) Mạch điện đẳng trị và phân bố điện áp trong chế độ làm việc bình thường (c) nhóm 2BI bị bão hoà khi ngắn mạch ngoài và hoàn toàn d) khi có ngắn mạch trong. ........... 57 Hình 2.13: Sơ đồ nguyên lý (a); đặc tính thời gian (b) và đặc tuyến khởi động (c) của bảo vệ khoảng cách cho MFĐ. ................................................................................... 59 Hình 2.14: Bảo vệ so lệch ngang có hãm (a) và đặc tính khởi động (b) (Hình 1.7) ..... 60 Hình 2.15: Sơ đồ bảo vệ so lệch ngang theo mã số..................................................... 61 Hình 2.16: Sơ đồ bảo vệ so lệch ngang cho các pha MFĐ, sơ đồ tính toán (a) và theo mã số (b) .................................................................................................................... 62 Hình 2.17: Ngắn mạch nhiều pha trong cuộn dây MBA ............................................. 65 Hình 2.18: Ngắn mạch một pha chạm đất ....................Error! Bookmark not defined. Trang 8
Hình 2.19: Dòng điện chạm đất một pha của MBA nối đất qua tổng trở ............. Error! Bookmark not defined. Hình 2.20: Ngắn mạch giữa các vòng dây trong cùng một pha ................................... 66 Hình 2.21: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc .......................................................... 67 Hình 2.22: Bảo vệ so lệch máy biến áp ................................................................... 68 Hình 2.23: Sơ đồ bảo vệ so lệch dùng rơle nối qua biến dòng bảo hoà trung gian ...... 69 Hình 2.24: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm (a) và giản đồ véc tơ dòng điện so lệch (b) ...................................................................................................................... 70 Hình 2.25: Sơ đồ nối dây mạch dòng bảo vệ so lệch máy biến áp .............................. 71 Hình 2.26: Hệ thống thanh góp .................................................................................. 73 Hình 2.27: Sơ đồ phát hiê ̣n đứt ma ̣ch thứ dùng rơle nố i nố i tiế p (Hình 3.6)................ 74 Hình 2.28: Sơ đồ ma ̣ch điề u khiể n ............................................................................. 75 Hình 2.29: Sơ đồ so lê ̣ch loa ̣i cân bằ ng ...................................................................... 76 Hình 2.30: Sơ đồ bảo vê ̣ so lê ̣ch dùng rơle dòng điê ̣n ................................................. 76 Hình 2.31: Sơ đồ bảo vê ̣ so lê ̣ch cân bằ ng áp ............................................................. 77 Hình 2.32: Sơ đồ nguyên lý bảo vê ̣ so lê ̣ch có hãm .................................................... 78 Hình 2.33: Sơ đồ thanh góp bằ ng rơle so lê ̣ch tổ ng trở cao ........................................ 79 Hình 2.34: Sơ đồ thay thế ma ̣ch thứ cấ p BI ................................................................ 79 Hình 2.35: Pha dòng điê ̣n khi ngắ n ma ̣ch bên trong (a) và ngắ n ma ̣ch bên ngoài (b) .. 82 Hình 2.36: a) sơ đồ bảo vệ so lệch 2 thanh góp; b) Sơ đồ phân bố dòng thứ cấp BI khi ngắn mạch ngoài; c) Sơ đồ phân bố dòng thứ cấp BI khi ngắn mạch trên thanh góp I; d) Sơ đồ phân bố dòng thứ cấp BI khi đứt dây dẫn dong thứ cấp BI ........................... 83 Hình 3.1: Cấu trúc phần cứng điển hình của một rơle số ............................................ 91 Hình 3.2: Rơle Mikro................................................................................................. 97 Hình 3.3: Rơle REF54X............................................................................................. 98 Hình 3.4: Rơle bảo vệ khoảng cách P443 ................................................................. 100 Hình 4. 1: Hợp bộ thí nghiệm CMC256 ................................................................... 105 Hình 4. 2: Thiết bị đo điện trở cách điện MIT520 .................................................... 106 Hình 4. 3: Thiết bị đo điện trở tiếp xúc DRLO600 ................................................... 107 Hình 4. 4: Đồng hồ đo điện vạn năng ....................................................................... 108 Hình 5.1: Cấu tạo rơle MK233A .............................................................................. 119 Hình 5. 2: Sơ đồ nối dây rơle MK233A ................................................................... 121 Hình 5. 3: Sơ đồ nối dây mô hình ............................................................................ 123 Hình 5.4: Chu trình chức năng ................................................................................. 123 Hình 5.5: Các đương đặc tính thời gian phụ thuộc ................................................... 126 Trang 9
Hình 6. 1: Rơ le KBCH130 ...................................................................................... 131 Hình 6.2: Sơ đồ khối Rơ le KBCH ........................................................................... 131 Hình 6.3: Sơ đồ nối dây rơle KBCH 130 bảo vệ cho MBA 3 cuộn dây .................... 134 Hình 6. 4: Đo điện trở cách điện cuộn dây của rơle điện cơ ..................................... 135 Hình 6. 5: Thử nghiệm chức năng đo lường của rơle kỹ thuật số.............................. 137 Hình 6. 6: Sơ đồ thử nghiệm rơle so lệch ba pha ...................................................... 138 Hình 7.1:Hình dáng bên ngoài của một rơle MICOM P441 ..................................... 150 Hình 7. 2: Đo điện trở cách điện cuộn dây của rơle điện cơ ..................................... 152 Hình 7. 3: Thử nghiệm chức năng đo lường của rơle kỹ thuật số.............................. 154 Hình 7. 4: Sơ đồ thử nghiệm rơle so lệch ba pha .......................................................155 Trang 10
CHƯƠNG TRÌNH MÔ ĐUN: BẢO VỆ RƠ LE 1. Tên mô đun: Bảo vệ rơ le 2. Mã mô đun: KTĐ19MĐ6 Thời gian thực hiện mô đun: 75 giờ; (Lý thuyết: 14 giờ; Thực hành: 58 giờ; kiểm tra: 3 giờ). Số tín chỉ: 3 3. Vị trí, tính chất của mô đun: - Vị trí: Mô đun Bảo vệ Rơle là mô đun tự chọn được bố trí học sau các môn học chung và các môn học, mô đun cơ sở - Tính chất: Là mô đun chuyên môn nghề 4. Mục tiêu mô đun: - Về kiến thức:  Trình bày được các sơ đồ bảo vệ cho máy phát điện, động cơ điện, máy phát điện, đường dây, thanh góp - Về kỹ năng:  Cài đặt được các thông số bảo vệ cho các rơle bảo vệ  Sử dụng được các thiết bị thử nghiệm rơle, kết nối và thử nghiệm được các loại rơle  Truy xuất được giá trị ghi nhận của role số, chẩn đoán được các sự cố dựa trên thông tin lưu trữ trên rơle  Lắp đặt được các rơle bảo vệ cho máy phát điện, động cơ điện, máy phát điện, đường dây, thanh góp - Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:  Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. 5. Nội dung mô đun: 5.1. Chương trình khung : Thời gian đào tạo (giờ) Thực Kiểm tra Tín hành, TT Mã MH, MĐ Tên môn học, mô đun Tổng Lý chỉ thí nghiệm, số thuyết thảo luận, LT TH bài tập Trang 11
Các môn học I 21 435 157 255 15 8 chung/đại cương 1 MHCB19MH02 Giáo dục chính trị 4 75 41 29 5 0 2 MHCB19MH04 Pháp luật 2 30 18 10 2 0 3 MHCB19MH06 Giáo dục thể chất 2 60 5 51 0 4 Giáo dục quốc phòng 4 MHCB19MH08 4 75 36 35 2 2 và an ninh 5 MHCB19MH10 Tin học 3 75 15 58 0 2 6 TA19MH02 Ngoại ngữ 6 120 42 72 6 0 Các môn học, mô đun II chuyên môn ngành, 65 1635 391 1095 27 47 nghề Môn học, mô đun cơ II.1 15 285 152 115 11 7 sở An toàn vệ sinh lao 7 ATMT19MH01 2 30 26 2 2 0 động 8 KTĐ19MH1 An toàn điện 2 30 28 0 2 0 9 KTĐ19MĐ65 Vẽ điện 1 30 0 29 0 1 10 KTĐ19MH64 Vật liệu điện 2 30 28 0 2 0 11 KTĐ19MH7 Cơ sở kỹ thuật điện 3 45 42 0 3 0 12 KTĐ19MĐ15 Khí cụ điện 2 45 14 28 1 2 13 KTĐ19MĐ49 Thực tập điện cơ bản 3 75 14 56 1 4 Môn học, mô đun II.2 chuyên môn ngành, 50 1350 239 980 16 40 nghề 14 KTĐ19MĐ6 Bảo vệ rơ le 3 75 14 58 1 2 15 KTĐ19MĐ14 Đo lường điện 3 75 14 58 1 2 16 KTĐ19MĐ57 Trang bị điện 1 5 120 28 87 2 3 Phần điện nhà máy điện 17 KTĐ19MĐ37 2 45 14 29 1 1 và trạm biến áp Thí nghiệm mạch nguồn, mạch dòng, 18 KTĐ19MĐ42 4 90 28 58 2 2 mạch áp và mạch tín hiệu 19 KTĐ19MĐ41 Thí nghiệm khí cụ điện 5 120 28 87 2 3 Trang 12
Thí nghiệm máy cắt 20 KTĐ19MĐ43 4 90 28 58 2 2 điện Thí nghiệm thiết bị đo 21 KTĐ19MĐ46 5 120 28 87 2 3 lường điện Thí nghiệm thiết bị 22 KTĐ19MĐ47 4 105 14 87 1 3 trạm biến áp 23 KTĐ19MĐ44 Thí nghiệm rơ le bảo vệ 3 75 14 58 1 2 Thí nghiệm thiết bị 24 KTĐ19MĐ45 5 120 28 87 2 3 điện quay 25 KTĐ19MĐ51 Thực tập sản xuất 4 180 15 155 0 10 26 KTĐ19MĐ17 Khóa luận tốt nghiệp 3 135 0 129 0 6 Tổng cộng 86 2070 548 1350 42 55 5.2. Chương trình chi tiết mô-đun: Thời gian (giờ) Thực hành, Kiểm tra Số Nội dung tổng quát thí nghiệm, Tổng Lý TT số thuyết thảo luận, LT TH bài tập Bài 1: Giới thiệu chung về hệ thống 1 2 2 0 0 0 bảo vệ rơle 2 Bài 2: Các sơ đồ nguyên lý bảo vệ rơle 10 2 7 1 0 3 Bài 3: Rơle số đa chức năng 9 2 7 0 0 4 Bài 4: Hợp bộ thí nghiệm rơle 10 1 9 0 0 Bài 5: Kết nối, cài đặt rơle bảo vệ quá 5 18 3 14 0 1 dòng Bài 6: Kết nối, cài đặt rơle bảo vệ so 6 12 2 10 0 0 lệch Bài 7: Kết nối, cài đặt rơle bảo vệ 7 14 2 11 0 1 khoảng cách Cộng: 75 14 58 1 2 6. Điều kiện thực hiện mô đun: 6.1. Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: -Phòng học lý thuyết/tích hợp -Phòng thực hành/nhà xưởng/mô hình: Xưởng thực tập điện Trang 13
6.2. Trang thiết bị máy móc: -Máy tính, máy chiếu -Các thiết bị, máy móc: Máy cắt điện, motor điện, máy biến áp, rơ le… -Mô hình mô phỏng (nếu có thì liệt kê cụ thể) +Bộ thí nghiệm bảo vệ quá dòng +Bộ thí nghiệm bảo vệ chống dòng rò +Bộ thí nghiệm bảo vệ so lệch +Bộ thí nghiệm bảo vệ quá áp, thấp áp +Bộ thí nghiệm bảo vệ có hướng 6.3. Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: -Giáo trình, giáo án -Qui trình thực hành -Phiếu thực hành, phiếu học tập 6.4. Các điều kiện khác: 7. Nội dung và phương pháp đánh giá - Kiểm tra định kỳ: Thiết kế nội dung các bài kiểm tra dạng lý thuyết hoặc thực hành theo qui định ở mục III. + Bài kiểm tra số 1: Nội dung bài 1,2 + Bài kiểm tra số 2: Nội dung bài 3,4,5 + Bài kiểm tra số 3: Nội dung bài 6,7 - Thi kết thúc mô đun: Thi thực hành - Phương pháp đánh giá: + Đánh giá theo hình thức lý thuyết sử dụng các câu hỏi vấn đáp. + Đánh giá theo hình thức thực hành sử dụng phiếu đánh giá thực hành có các tiêu chí và thang điểm. 8. Hướng dẫn thực hiện mô đun 8.1. Phạm vi áp dụng chương trình - Chương trình mô đun này được áp dụng cho nghề điện công nghiệp, hệ cao đẳng 8.2. Hướng dẫn một số điểm chính về phương pháp giảng dạy mô đun đào tạo: - Đối với giáo viên, giảng viên: + Thiết kế giáo án theo thể loại lý thuyết hoặc tích hợp hoặc thực hành phù hợp với bài học. Giáo án được soạn theo bài hoặc buổi dạy. + Tổ chức giảng dạy: (mô tả chia ca, nhóm...). + Thiết kế các phiếu học tập, phiếu thực hành. - Đối với người học: Trang 14
+ Tài liệu, dụng cụ học tập, vở ghi đầy đủ + Hoàn thành các bài thực hành kỹ năng + Tổ chức làm việc nhóm, làm việc độc lập + Tuân thủ qui định an toàn, giờ giấc. Những trọng tâm chương trình cần chú ý: 8.3. Tài liệu cần tham khảo: - Tài liệu tiếng Việt: [1]. PGS. TS Lê Kim Hùng (2002), Bảo vệ Rơle trong hệ thống điện, NXB Đại học Đà Nẵng,. [2]. PGS. TS Lê Kim Hùng (2004), Bảo vệ các phần tử chính trong hệ thống điện, NXB Đại học Đà Nẵng. [3]. Tài liệu hướng dẫn sử dụng rơle của cac hãnh Siemens, ABB, SELL, Mikro [4]. Tài liệu hướng dẫn sử dụng thiết bị thí nghiệm rơle của các hãnh Megger, Omicron... Trang 15
BÀI 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE  GIỚI THIỆU BÀI 1: Bài 1 là bài giới thiệu chung về hệ thống bảo vệ rơ le để người học có được kiến thức nền tảng và dễ dàng tiếp cận nội dung môn học ở những bài tiếp theo.  MỤC TIÊU CỦA BÀI 1 LÀ: Về kiến thức:  Trình bày các yêu cầu của hệ thống bảo vệ rơle  Trình bày được các thông tin cần thiết cho hệ thống bảo vệ rơle  Trình bày được cấu trúc của hệ thống bảo vệ rơle Về kỹ năng:  Giải thích được nguyên lý làm việc của các rơle  Nêu được vai trò của các thiết bị phụ trợ cho hệ thống bảo vệ rơle Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:  Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, nghiêm túc trong công việc và đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.  PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1: - Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và bài tập bài 1 (cá nhân hoặc nhóm). - Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hoàn thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài mở đầu theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định.  ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1: - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng thí nghiệm điện - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác Trang 16
- Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có  KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1: - Nội dung:  Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức  Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng.  Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập. + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp:  Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)  Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có  NỘI DUNG BÀI 1: 1.1. CÁC YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE: 1.1.1. Khái niệm chung: - Những thành tựu đạt được trong lịch sử phát triển ngành công nghiệp điện lực, đặc biệt trong những năm gần đây, cho phép thiết kế và xây dựng các hệ thống điện tin cậy và kinh tế nhằm đáp ứng một cách tốt nhất nhu cầu điện năng ngày càng tăng của xã hội. Trong sự phát triển của các hệ thống điện lực, các thiết bị và hệ thống bảo vệ đóng một vai trò cực kỳ quan trọng, nó đảm bảo cho các thiết bị điện chủ yếu như máy phát Trang 17
điện, máy biến áp, đường dây dẫn điện trên không và cáp ngầm, thanh góp và các động cơ cỡ lớn…và toàn bộ hệ thống điện và làm việc an toàn, phát triển liên tục và bền vững. - Các thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ càng nhanh càng tốt phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống. Nguyên nhân gây hư hỏng, sự cố đối với các phần tử trong hệ thống điện rất đa dạng: do các hiện tượng thiên nhiên như biến đổi thời tiết, giông bão, động đất, lũ lụt, do máy móc thiết bị hao mòn, già cỗi do các tai nạn ngẫu nhiên, do nhầm lẫn trong thao tác của nhân viên vận hành vv … - Nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống có thể ngăn chặn và hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả tai hại của sự cố, trong đó phần lớn là các dạng ngắn mạch. Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trong các phần tử trên đường từ nguồn đến điểm ngắn mạch có thể gây những tác động nhiệt và cơ nguy hiểm cho các phần tử nó chạy qua. Hồ quang tại chỗ ngắn mạch nếu để tồn tại lâu có thể đốt cháy thiết bị và gây hoả hoạn. Ngắn mạch làm cho điện áp tại chỗ sự cố và khu vực lưới điện lân cận, bị giảm thấp, ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của các hộ dùng điện Tồi tệ hơn, ngắn mạch có thể dẫn đến mức ổn định và tan rã hệ thống. - Thiết bị bảo vệ đơn giản nhất được sử dụng sớm nhất trong hệ thống điện là các loại cầu chì hay gọi đúng hơn: cầu chảy. Cầu chảy là một “chỗ yếu” được tạo ra một cách có chủ định trong mạch điện để ngắt mạch bằng dây chảy khi có dòng điện sự cố chạy qua. Cho đến ngày nay cầu chảy vẫn còn được sử dụng rộng rãi trong lưới điện phân phối (đến 110 kV) do kết cấu đơn giản, rẻ tiền và làm việc khá chắc chắn. - Tuy nhiên trong các lưới điện hiện đại, đối với các phần tử quan trọng như : các máy phát điện, máy biến áp công suất lớn, các hệ thống thanh góp và đường dây tải điện cao áp và siêu cao áp không thể dung cầu chảy để bảo vệ được vì những nhược điểm rất cơ bản của nó : dòng tác động (chảy) không chính xác, phụ thuộc vào vật liệu và công nghệ chế tạo dây chảy, khó phối hợp tác động trong lưới điện có cấu hình phức tạp; chỉ tác động một lần; thời giant hay dây chảy gây mất điện kéo dài cho hộ tiêu thụ; Trang 18
không thể thực hiện việc ghép nối và liên động với các thiết bị bảo vệ và tự động khác trong hệ thống. - Thiết bị tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các hệ thống điện hiện đại là các rơle. Rơ le là phiên âm từ tiếng nước ngoài (RELAIS- Pháp, RELAY- Anh) với nghĩa ban đầu của nó là phần tử làm nhiệm vụ tự động chuyển (đóng, cắt) mạch điện. Rơle được dung rất phổ biến trong nhiều lĩnh vực và thiết bị khác nhau: trong bảo vệ các thiết bị điện, trong bưu chính viễn thong, trên phương tiện giao thông và hệ thống điều khiển đèn đường, trong rôbốt và hầu như tất cả các thiết bị tự động, thiết bị điện và điện tử gia dụng, trong các dây chuyền công nghệ liên hoàn vv… - Ngày nay, các khái niệm rơle được 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, thoả mãn những yêu cầu kỹ thuật đề ra đối với nhiệm vụ bảo vệ cho từng phần tử cụ thể cũng như cho toàn bộ hệ thống. - Để thực hiện được các chức năng và nhiệm vụ quan trọng đã đề cập ở trên, thiết bị bảo vệ phải thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau đây: tin cậy, chọn lọc, tác động nhanh nhạy và kinh tế. 1.1.2. Độ tin cậy - Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn. Người ta phân biệt: - Độ tin cậy khi tác động (dependability) được định nghĩa như mức độ chắc chắn là rơle hoặc hệ thống rơle sẽ tác động đúng (theo định nghĩa của Hiệp hội kĩ sư điện và điện tử- IEEE). - Độ tin cậy không tác động: (security) “mức độ chắc chắn rằng rơle hoặc hệ thống rơle sẽ không làm việc sai”. Nói cách khác, độ tin cậy khi tác động là khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy ra trong phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ còn độ tin cậy không Trang 19
tác động là khả năng tránh làm việc nhằm ở chế độ vận hành bình thường hoặc sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được quy định. Trên thực tế độ tin cậy tác động có thể kiểm tra tương đối dễ dàng bằng tính toán và thực nghiệm, còn độ tin cậy không tác động rất khó kiểm tra vì tập hợpp những trạng thái vận hành và tình huống bất thường có thể dẫn đến tác động sai của bảo vệ không thể lường trước hết được. Để nâng cao độ tin cậy nên sử dụng các rơle và hệ thống rơle có kết cấu đơn giản, chắc chắn, đã được thử thách qua thực tế sử dụng cũng như tăng cường mức độ dự phòng trong hệ thống điện hiện đại các xác suất làm việc tin cậy khoảng 95 – 99% 1.1.3. 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. Cấu hình của hệ thống điện càng phức tạp việc đảm bảo tính chọn lọc của bảo vệ càng khó khăn. - Theo nguyên lý được làm việc, các bảo vệ được phân ra: bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối và bảo vệ có độ chọn lọc tương đối. Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối là những bảo vệ chỉ làm việc khi sự cố xảy ra trong một phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận. - Bảo vệ có độ chọn lọc tương đối ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng được bảo vệ còn có thể thực hiện chức năng dự phòng cho bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận. - Để thực hiện yêu cầu về chọn lọc đối với các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối, phải có sự phối hợp giữa đặc tính làm việc của các bảo vệ lân cận nhau trong toàn hệ thống, nhằm đảm bảo mức độ liên tục cung cấp điện cao nhất, hạn chế đến mức thấp nhất thời gian ngừng cung cấp điện. 1.1.4.Tác động nhanh - Hiển nhiên bảo vệ phát hiện và cách ly phần tử bị sự cố càng nhanh càng càng tốt. Tuy nhiên khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc để thoả mãn yêu cầu tác động nhanh cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp và đắt tiền. Trang 20
- Rơle hay bảo vệ được gọi là tác động nhanh (hay còn gọi là tốc độ cao) nếu thời gian tác động không vượt quá 50ms (2,5 chu kỳ của dòng công nghiệp 50Hz). Rơle hay bảo vệ được gọi là tác động nhất thời nếu không thong qua khâu trễ (tạo thời gian) trong tác động của rơle. Thông thường hai khái niệm tác động nhanh và tác động tức thời được dung thay thế lẫn nhau để chỉ các rơle hoặc bảo vệ có thời gian tác động không quá 50 ms. - Ngoài thời gian tác động của rơle hay bảo vệ, việc loại nhanh phần tử bị sự cố còn phụ thuộc vào tốc độ của thao tác của máy cắt điện. Các máy cắt điện tốc độ cao hiện đại có thời gian thao tác từ 20 đến 60 ms (từ 1 đến 3 chu kỳ 50 Hz); những máy cắt thông thường cũng có thời gian thao tác không quá 5 chu kỳ (khoảng 100 ms ở 50 Hz). Như vậy, thời gian loại trừ sự cố (thời gian làm việc của bảo vệ cộng với thời gian thao tác máy cắt) khoảng từ 2 đến 8 chu kỳ (khoảng 4 đến 160 ms ở 50 Hz) đối với các bảo vệ tác động nhanh. 1.1.5.Độ nhạy - Độ nhạy đặc trưng cho khả năng “cảm nhận” sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ , nó được biểu diễn bằng hệ số độ nhạy, tức tỉ số giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơle khi có sự cố với ngưỡng tác động của nó. Sự sai khác giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơle và ngưỡng khởi động của nó càng lớn, rơle càng dễ cảm nhận sự xuất hiện của sự cố, hay như thường nói rơle tác động càng nhạy. - Độ nhạy thực tế của bảo vệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất phải kể đến: chế độ làm việc của hệ thống (mức độ huy động nguồn), cấu hình của lưới điện dạng ngắn mạch và vị trí điểm ngắn mạch, nguyên lý làm việc của rơle, đặc tính của quá trình quá độ trong hệ thống điện v..v. - Tuỳ theo yêu cầu của bảo vệ mà yêu cầu về độ nhạy đối với nó cũng khác nhau. Các bảo vệ chính thường yêu cầu phải có hệ số độ nhạy trong khoảng từ 1,5 đến 2, còn có các bảo vệ dự phòng - từ 1,2 đến 1,5. 1.1.6.Tính kinh tế Trang 21