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. CÁC YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE: 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 điện, Trang 17 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; không thể thực hiện việc ghép nối và liên động với các thiết bị bảo vệ và tự động khác trong hệ thống. Trang 18 - 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. 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 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 Trang 19 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. 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.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.
- 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 Trang 20 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.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.