LỜI MỞ ĐẦU Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến nhất hiện nay. Trong bất kỳ lĩnh vực nào như sản xuất, sinh hoạt,an ninh. đều cần sử dụng điện năng. Việc đảm bảo sản xuất điện năng để phục vụ cho nhu cầu sử dụng năng lượng là một vấn đề quan trọng hiện nay.
Bên cạnh việc sản xuất là việc truyền tải và vận hành hệ thống điện cũng đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống điện. Do nhu cầu về điện năng ngày càng tăng, hệ thống điện ngày càng được mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm cũng đồng nghĩa với việc khả năng xảy ra sự cố như chạm chập, ngắn mạch cũng tăng theo. Chính vì vậy cần phải tăng cường các thiết bị bảo vệ cho hệ thống điện để có thể giảm thiểu, ngăn chặn các hậu quả của sự cố có thể gây ra. Đồ án môn học Bảo vệ rơle giúp cho sinh viên củng cố được các kiến thức cơ bản về bảo vệ rơle.
Từ đó sinh viên sẽ có đánh giá đúng đắn đối với từng loại bảo vệ. Trong quá trình làm đồ án này, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô bộ môn, đặc biệt là của ThS. Vũ Thị Anh Thơ. Dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức của em còn hạn chế, kinh nghiệm tích lũy còn ít nên bản đồ án khó tránh khỏi những sai sót.
Em rất mong nhận được sự đánh giá, nhận xét, góp ý của các thầy cô để bản đồ án cũng như kiến thức của bản thân em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, đặc biệt là cô Vũ Thị Anh Thơ đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này! Hà Nội, tháng 02 năm 2024 Sinh viên thực hiện PHẦN I: LÝ THUYẾN HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE 1.Nhiệm vụ và yêu cầu của rơle bảo bệ 1.1 Nhiệm vụ của relay bảo vệ Các thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ càng nhanh càng tốt những phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống, nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống, có thể ngăn chặn và hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả tai hại của sự cố. Khi thiết kế và vận hành bất kỳ một hệ thống nào cần phải kể đến khả năng phát sinh hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thống điện ấy. Nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự cố đối với phần tử trong hệ thống điện: - Do các hiện tượng thiên nhiên như biến đổi thời tiết, giông bão, động đất, lũ lụt.
- Do máy móc, thiết bị bị hao mòn, già cỗi. - Do các tai nạn ngẫu nhiên. - Do nhầm lẫn trong thao tác của nhân viên vận hành. Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện Nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống có thể ngăn chặn và hạn chế những hậu quả nghiêm trọng của sự cố Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trong các phần tử trên đường từ nguồn đến điểm ngắn mạch có thể gây ra tác động nhiệt và các lực cơ học làm phá huỷ các phần tử bị ngắn mạch và các phần tử lân cận.
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 hộ dùng điện. - Nghiêm trọng nhất là gây mất ổn định và tan rã hệ thống điện. Hậu quả của ngắn mạch là: - Thụt thấp điện áp ở một phần lớn của hệ thống điện. - Phá huỷ các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện.
1 - Phá huỷ các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ. - Phá huỷ ổn định của hệ thống điện Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc không bình thường. Một trong những tình trạng làm việc không bình thường đó là quá tải. Dòng điện quá tải làm tăng nhiệt độ các phần dẫn điện quá giới hạn cho phép làm cách điện của chúng bị già cỗi hoặc đôi khi bị phá huỷ.
Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hư hỏng trong hệ thống điện cần có những thiết bị phát hiện sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra phần tử bị hư hỏng và cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện. Thiết bị tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các hệ thống điện hiện tại là các Rơle. Ngày nay, khái niệm Rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị 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 toàn hệ thống điện. Thiết bị bảo vệ được thực hiện nhờ những Rơle được gọi là thiết bị bảo vệ Rơle.
Như vậy nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ Rơle là tự động cắtphần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện. Ngoài ra thiết bị bảo vệ Rơle còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện, tuỳ mức độ mà bảo vệ Rơle có thể tác động đi báo tín hiệu hoặc đi cắt máy cắt. Những thiết bị bảo vệ Rơle phản ứng với tình trạng làm việc không bình thường thường thực hiện tác động sau một thời gian duy trì nhất định (không cần phải có tính tác động nhanh như ở các thiết bị bảo vệ Rơle chống hư hỏng). Yêu cầu của rơle bảo bệ Tính chọn lọc 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.
Theo nguyên lý làm việc có thể phân ra: + Bảo vệ có độ chọn lọc tuyệt đối: là những bảo vệ chỉ làm việc khi có sự cố xảy ra trong một phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ 2 đặt ở các phần tử lân cận (ví dụ như bảo vệ so lệch dọc cho máy phát điện hoặc máy biến áp). + 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. Độ nhạy Độ nhạy đặc trưng cho sự cảm nhận sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ và được thể hiện bởi hệ số nhạy kn: Yêu cầu: =1,5 ÷2 đối với bảo vệ chính = 1,2÷1,5 đối với bảo vệ dự phòng >2 đối với bảo vệ so lệch Tác động nhanh Càng cắt nhanh phần tư bị ngắn mạch sẽ càng hạn chế được mức độ phá hoại các thiết bị , càng giảm được thời gian sụt áp ở các hộ tiêu thụ , giảm xác suất dẫn đên hư hỏng nặng hơn và càng nâng cao khả năng duy trì sự ổn định sự làm việc của các máy phát điện và toàn bộ HTĐ .Tuy nhiên để đảm bảo được yêu cầu tác động nhanh thì lại không đáp ứng được yêu cầu về tính chọn lọc. + Bảo vệ rơ le được gọi là tác động nhanh nếu thời gian tác động không vượt quá 50ms (2,5 chu kì của dòng điện tần số 50Hz).Bảovệ rơ le được gọi là tác động tức thời nếu không thông qua khâu trễ (tạo thời gian) trong tác động rơ le.
+ Đối với lưới điện phân phối thường dùng các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối, bảo vệ chính thông thường có thời gian cắt sự cố khoảng (0,2 ÷ 1,5s), bảo vệ dự phòng khoảng (1,5 ÷ 2,0s). Độ tin cậy 3 + Độ tin cậy đảm bảo cho thiết bị làm việc đúng và chắc chắn + Độ tin cậy 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. + Độ tin cậy không tác động: là khả năng tránh làm việc nhầm ở chế độ vận hành bình thường hoặc sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được quy định. Kinh tế Đối với các tràn thiết bị cao áp và siêu cao áp,chi phí để mua sắm và lắp đặt thiết bị bảo vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị công trình,vì vậy thông thường giá cả thiết bị bảo vệ không phải là yếu tố quyết định trong lựa chọn chủng loại hoặc nhà cung cấp cho thiết bị bảo vệ.Lúc này bốn yếu tố kỹ thuật trên đóng vai trò quyết định,vì nếu không thỏa mãn các yêu cầu này sẽ dẫn đến hậu quả rất nghiêm trọng cho hệ thống điện.
Đối với lưới trung, hạ áp vì số lượng phần tử cần được bảo vệ rất lớn,và yêu cầu bảo vệ đối với thiết bị không cao bằng các thiết bị cần bảo vệ ở các nhà máy điện lớn hoặc lưới truyền tải cao áp và siêu cao áp do vậy cần cân nhắc đến tính kinh tế trong chọn thiết bị bảo vệ sao cho đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật với chi phí thấp nhất. Chọn phương thức bảo vệ cho máy biên áp 1. Những hư hỏng và các chế độ làm việc bất thường của MBA a) Hư hỏng bên trong máy biến áp bao gồm: Chạm đất giữa các vòng dây Ngắn mạch giữa các cuộn dây Chạm đât (vỏ) và ngắn mạch chạm đất Hỏng bộ chuyển đổi đầu phân áp Thùng dầu bị thủng hoặc dò dầu b) Hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường bên ngoài máy biến áp Ngắn mạch nhiều pha trong hệ thống Ngăn mạch một pha trong hệ thống Qúa tải Qúa bão hòa mạch từ 4 1. Chọn phương thức bảo vệ cho máy biên áp +) Bảo vệ so lệch có hãm +) Bảo vệ quá dòng có thời gian +) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh +) Bảo vệ quá dòng có thời gian thứ tự không +) Bỏa vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không +) Role khí +) Hình ảnh nhiệt +) Chống quá bão hòa Hình I.
1 Phương thức bảo vệ cho máy biến áp 1.3 Chọn phương thức bảo vệ cho đường dây 1. Những hư hỏng và các chế độ làm việc bất thường của đường dây Ngắn mạch (nhiều pha hoặc một pha ), chạm đất 1 pha Qúa điện áp Đứt dây hoặc quá tải 1.2 Chọn phương thức bảo vệ cho đường dây +) Bảo vệ quá dòng có thời gian +) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh +) Bảo vệ quá dòng có thời gian thứ tự không 5 +) Bảo vệ quá dòng cắt nhanh thứ tự không Hình I. 2 Phương thức bảo vệ cho đường dây 1.