Giáo Trình Bảo Vệ Rơ Le và Tự Động Hóa

Giáo trình nghiên cứu bảo vệ rơ le và tự động hóa, trình bày lý thuyết rõ ràng, minh họa ví dụ thực tế, phù hợp sinh viên ., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Chuyên ngành

Công Nghệ Kĩ Thuật Điện

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Giáo Trình

2021

160
2
0

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI NÓI ĐẦU

1. CHƯƠNG 1: ĐẠI CƯƠNG VỀ BẢO VỆ RƠLE

1.1. Khái niệm chung

1.2. Các dạng hư hỏng và chế độ làm việc không bình của các phần tử hệ thống điện

1.3. Khái niệm về bảo vệ rơle

1.4. Nhiệm vụ của bảo vệ rơle

1.5. Một số ký hiệu thường dùng trong sơ đồ bảo vệ rơle

1.6. Các phép Logic dùng trong bảo vệ Rơle

1.7. Các yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơle

1.8. Sơ đồ nối các máy biến dòng (BI) và rơle

1.9. Các nguyên lý cơ bản thực hiện bảo vệ rơle

2. CHƯƠNG 2: BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN

3. CHƯƠNG 3: BẢO VỆ DÒNG ĐIỆN SO LỆCH

4. CHƯƠNG 4: CÁC HÌNH THỨC BẢO VỆ KHÁC

5. CHƯƠNG 5: TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ

6. CHƯƠNG 6: TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP

7. CHƯƠNG 7: TỰ ĐỘNG ĐÓNG NGUỒN DỰ TRỮ

8. CHƯƠNG 8: TỰ ĐỘNG ĐÓNG TRỞ LẠI NGUỒN ĐIỆN

9. PHẦN 2: THỰC HÀNH

9.1. Bài 1: Thực hành rơle bảo vệ quá dòng cực đại

9.2. Bài 2: Thực hành rơle bảo vệ quá dòng cắt nhanh

9.3. Bài 3: Thực hành rơle bảo vệ thấp áp quá áp 1 pha

9.4. Bài 4: Thực hành rơle bảo vệ thấp áp quá áp 3 pha

Tóm tắt

I. Tổng quan về Giáo Trình Bảo Vệ Rơ Le và Tự Động Hóa

Giáo trình "Bảo vệ rơ le và tự động hóa" được biên soạn nhằm cung cấp kiến thức cơ bản cho sinh viên ngành Công nghệ kĩ thuật điện. Tài liệu này không chỉ phục vụ cho sinh viên mà còn cho các cán bộ giảng dạy và kỹ thuật viên trong ngành. Nội dung giáo trình bao gồm lý thuyết và thực hành, giúp sinh viên nắm vững các khái niệm và ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực bảo vệ rơ le.

1.1. Mục đích và đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình này được thiết kế cho sinh viên đại học chuyên ngành Công nghệ kĩ thuật điện và tự động hóa. Nó cũng có thể được sử dụng như tài liệu tham khảo cho các ngành liên quan khác.

1.2. Cấu trúc của giáo trình

Giáo trình được chia thành hai phần chính: lý thuyết và thực hành, với tổng cộng 8 chương và 4 bài tập thực hành, giúp sinh viên có cái nhìn tổng quát và chi tiết về bảo vệ rơ le.

II. Vấn đề và Thách thức trong Bảo Vệ Rơ Le

Trong hệ thống điện, sự cố là điều không thể tránh khỏi. Các sự cố như ngắn mạch có thể gây ra thiệt hại lớn cho thiết bị và hệ thống. Do đó, việc bảo vệ rơ le là rất cần thiết để đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống điện.

2.1. Các loại sự cố thường gặp trong hệ thống điện

Sự cố ngắn mạch, quá tải và các chế độ không bình thường là những vấn đề phổ biến trong hệ thống điện. Những sự cố này có thể dẫn đến hư hỏng thiết bị và gián đoạn cung cấp điện.

2.2. Tác động của sự cố đến hệ thống điện

Sự cố có thể làm giảm hiệu suất hoạt động của hệ thống điện, gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế và ảnh hưởng đến an toàn của người sử dụng.

III. Phương Pháp Bảo Vệ Rơ Le Hiệu Quả

Để bảo vệ hệ thống điện khỏi các sự cố, việc áp dụng các phương pháp bảo vệ rơ le là rất quan trọng. Các phương pháp này giúp phát hiện và xử lý sự cố kịp thời, đảm bảo an toàn cho thiết bị và người sử dụng.

3.1. Nguyên lý hoạt động của rơ le

Rơ le hoạt động dựa trên nguyên lý phát hiện sự thay đổi của dòng điện và điện áp. Khi có sự cố, rơ le sẽ tự động cắt điện để bảo vệ thiết bị.

3.2. Các loại rơ le thông dụng

Có nhiều loại rơ le khác nhau như rơ le dòng, rơ le điện áp, và rơ le thời gian. Mỗi loại rơ le có chức năng và ứng dụng riêng trong hệ thống điện.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn của Bảo Vệ Rơ Le

Bảo vệ rơ le không chỉ là lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp điện. Việc áp dụng các phương pháp bảo vệ rơ le giúp nâng cao độ tin cậy và an toàn cho hệ thống điện.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp điện

Trong các nhà máy điện, bảo vệ rơ le được sử dụng để bảo vệ máy phát, biến áp và các thiết bị điện khác khỏi sự cố.

4.2. Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc áp dụng bảo vệ rơ le giúp giảm thiểu sự cố và nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống điện.

V. Kết Luận và Tương Lai của Bảo Vệ Rơ Le

Bảo vệ rơ le là một phần quan trọng trong hệ thống điện, giúp đảm bảo an toàn và ổn định cho hoạt động của hệ thống. Tương lai của bảo vệ rơ le sẽ tiếp tục phát triển với sự tiến bộ của công nghệ.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ bảo vệ rơ le

Công nghệ bảo vệ rơ le đang ngày càng được cải tiến với việc áp dụng các giải pháp tự động hóa và trí tuệ nhân tạo.

5.2. Tầm quan trọng của giáo trình trong đào tạo

Giáo trình "Bảo vệ rơ le và tự động hóa" sẽ tiếp tục là tài liệu quan trọng trong việc đào tạo sinh viên, giúp họ nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết cho nghề nghiệp tương lai.

16/07/2025
Giáo trình bảo vệ rơ le và tự động hóa

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ BẢO VỆ RƠLE 1. Khái niệm chung 1. Sự cố trong hệ thống điện Trong bất cứ một hệ thống điện nào cũng luôn tồn tại một mối đe doạ đưa hệ thống đến chế độ làm việc không bình thường. Những hỏng hóc dẫn đến sự ngừng làm việc của các phần tử hệ thống điện gọi là sự cố.

Trong các sự cố, sự cố ngắn mạch thường xảy ra nhiều nhất, các sự cố này kèm theo hiện tượng quá dòng, áp giảm trong mạng điện và tần số lệch khỏi giá trị cho phép. Các phần tử hệ thống điện khi có dòng ngắn mạch chạy qua có thể bị phá huỷ do đốt nóng quá mức, bị hỏng cách điện do nhiệt lượng lớn của dòng điện, hồ quang. Một số dạng sự cố thường xảy ra ở các phần tử mạng điện được thể hiện trong bảng 1. Các dạng hư hỏng và chế độ làm việc không bình của các phần tử hệ thống điện STT Các dạng hư hỏng Máy phát Biến áp Đường dây 1 Ngắn mạch một pha + + + 2 Ngắn mạch giữa các vòng dây + + 3 Ngắn mạch chạm masse (vỏ hoặc đất) + + + 4 Ngắn mạch cuộn kích từ + 5 Quá tải đối xứng + + + 6 Quá tải không đối xứng + + + 7 Quá áp trên cực máy phát + 8 Chế độ không đồng bộ + 9 Mức dầu thấp + 10 Đứt dây + + + Các sự cố trong hệ thống điện có thể dẫn đến sự mất ổn định của các nhà máy điện, làm tan rã hệ thống dẫn đến sự đình trệ cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ gây thiệt hại lớn cho nền kinh tế quốc dân.

hiện tượng tần số hoặc điện áp giảm có thể làm cho các động cơ ngừng làm việc vì mômen quay của chúng nhỏ hơn mômen cản. Để duy trì được sự làm việc bình thường của hệ thống điện cách tốt nhất nhanh 5 chóng loại các phần tử bị sự cố khỏi hệ thống, nhiệm vụ này chỉ có thể được thực hiện bởi các thiết bị tự động bảo vệ, gọi là rơle. Khái niệm về bảo vệ rơle Rơle là một loại thiết bị điện mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định. Quan hệ đại lượng vào và ra của rơ le như hình 1.

Khi X biến thiên từ 0 đến X1 thì Y=Y1, (rơ le chưa tác động) đến khi X=X2 thì Y không đổi Y=Y2 (rơ le tác động). Khi giảm từ X2 đến X= X1 thì Y giảm về Y=Y1 (rơ le trở về trạng thái ban đầu). Nếu gọi: + X=X2=Xkđ là giá trị khởi động của rơle; giá trị khởi động là giá trị mà tại đó xuất hiện sự chuyển đổi trạng thái của rơle. + X= X1= Xtv - lµ gi¸ trÞ trở về của rơle.

Hệ số trở về X1 X tv k xk   (1. Nhiệm vụ của bảo vệ rơle Nhiệm vụ cơ bản của bảo vệ rơle là: - Phát hiện kịp thời sự cố Hình 1. Đặc tính vào ra của rơ le - Nhanh chóng tác động cắt các phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống - Tác động đến các cơ cấu như: Tự động đóng lặp lại, tự động đóng dự phòng. để duy trì chế độ làm việc bình thường của phần tử hệ thống điện còn lại.

Một số ký hiệu thường dùng trong sơ đồ bảo vệ rơle Bảng 1. Ký hiệu một số loại rơle thông dụng STT Tên rơle Ký hiệu VN Ký hiệu của Nga 1 Rơle dòng RI hoặc I PT 2 Rơle điện áp RU hoặc U PH 3 Rơle tổng trở RZ hoặc Z PC 4 Rơle trung gian RG P 6 5 Rơle tín hiệu TH hoặc Th PY 6 Rơle thời gian Rt hoặc Tg PB 7 Rơle công suất RW hoặc W PM 8 Rơle nhiệt RN hoặc R 9 Rơle hơi RH P Bảng 1. Kí hiệu của các thiết bị dùng trong các sơ đồ bảo vệ rơle theo uỷ ban kỹ thuật điện quốc tế STT Tên thiết bị Ký hiệu 1 Rơle thời gian t 2 Rơle khoá liên động hoặc kiểm tra KT 3 Rơle tổng trở Z< 4 Rơle điện áp cực tiểu U< 5 Rơle tín hiệu Th 6 Rơle thiếu dòng điện I< 7 Rơle dòng điện thứ tự nghịch I2 8 Rơle thiếu áp thứ tự thuận U1< 9 Rơle nhiệt o 10 Rơle dòng điện cắt nhanh I>> 11 Bảo vệ so lệch cắt nhanh I>> 12 Rơle dòng có thời gian I> 13 Máy cắt MC 14 Tiếp điểm phụ thường mở của máy cắt MCa 15 Tiếp điểm phụ thường đóng của máy cắt MCb 16 Rơle cos cos 17 Rơle quá điện áp U> 18 Rơle lệch pha  19 Rơle tần số F 20 Rơle khoá K 21 Rơle bảo vệ so lệch SL hoặc I 7 22 Rơle cắt RC 1. Các phép Logic dùng trong bảo vệ Rơle Với việc áp dụng các phép lôgíc có thể đơn giản hoá các sơ đồ bảo vệ rơle và thể hiện sự làm việc của sơ đồ bảo vệ một cách rõ ràng, do đó có thể thiết lập sơ đồ bảo vệ chính xác và hoàn chỉnh.

Trạng thái tiếp điểm đóng trong các sơ đồ của rơle được mô tả bằng số 1, còn tiếp điểm mở thì bằng số 0. Các phép lôgíc và sơ đồ tiếp điểm tương ứng được thể hiện trên hình 1. Phép tính này biểu thị tín hiệu X sẽ xuất hiện ở cửa ra nếu ở cửa vào có tín hiệu A hoặc tín hiệu B. Điều đó tương ứng với mạch nối song song của các tiếp điểm.

Phép logic "VÀ" (&) Phép logic nhân (X=A  B), ký hiệu  đọc là "và". Phép tính này biểu thị tín hiệu X sẽ xuất hiện ở cửa ra nếu cửa vào có tín hiệu A và tín hiệu B. Điều đó tương ứng với mạch nối tiếp của các tiếp điểm. Phép tính này biểu thị tín hiệu X sẽ xuất hiện ở cửa ra nếu ở cửa vào không có tín hiệu A và ngược lại.

Điều đó tương ứng với mạch có các tiếp điểm đóng khi không có tín hiệu A và mở khi có nó. Phép lôgíc "KHOÁ" (BLOCKING) _ Phép logic khóa X  A  B biểu thị rằng tín hiệu X sẽ xuất hiện khi ở cửa vào có tín hiệu A và không có tín hiệu B. Phép logic này tương đương với phần tử "nhớ". Ví dụ về phép trễ được thực hiện trên hình 1.2a tín hiệu X sẽ xuất hiện chậm 1 đơn vị thời gian so với tín hiệu A; còn ở hình 1.2b tín hiệu X chậm hơn 4 đơn vị thời gian.

Thời gian trễ được thực hiện bởi rơle thời gian có sự điều chỉnh theo từng nấc hoặc bởi bản thân rơle tác động với một độ chậm trễ riêng k nhất định nào đó X= DKA. 8 Trong quá trình xây dựng các sơ đồ bảo vệ rơle người ta thường kết hợp nhiều dạng sơ đồ logic khác nhau để có thể thực hiện nhiệm vụ bảo vệ một cách hiệu quả và tin cậy nhất. Các phép lôgíc thường được kết hợp với nhau qua sơ đồ khối, biểu thị sự liên hệ và chức năng của các phần tử lôgíc tham gia trong sơ đồ. Trên cơ sở phân tích sơ đồ lôgíc có thể chọn các sơ đồ bảo vệ rơle hợp lý, tiết kiệm thiết bị và mang lại hiệu quả cao nhất.

Biểu diễn các phép logic ứng dụng trong bảo vệ rơle Hình 1. Ví dụ về sự xuất hiện chậm của tín hiệu 9 a) Với k=1; b) Với k=4 1. Các yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơle Yêu cầu đối với bảo vệ rơle phụ thuộc vào nhiều yếu tố, với cùng một sự cố trong các bảo vệ khác nhau bảo vệ rơle sẽ tác động khác nhau. Chẳng hạn khi có ngắn mạch chạm đất ở mạng điện trung tính nối đất, bảo vệ rơle sẽ tác động ngay, nhưng ở mạng điện có trung tính cách ly, bảo vệ rơle sẽ chỉ đưa tín hiệu mà không cắt ngay phần tử bị sự cố.

Như vậy tuỳ từng trường hợp cụ thể mà có các yêu cầu khác nhau đối với bảo vệ rơle. Phân biệt hai dạng yêu cầu đối với bảo vệ rơle là yêu cầu bảo vệ sự cố ngắn mạch và yêu cầu bảo vệ khỏi chế độ không bình thường của hệ thống. Yêu cầu bảo vệ khỏi sự cố ngắn mạch 1. Tác động nhanh Sự cố cần được loại trừ càng nhanh càng tốt để hạn chế mức độ tối đa thiệt hại, giữ sự ổn định cho các máy phát làm việc song song trong hệ thống điện.

Thời gian cắt sự cố bao gồm thời gian tác động của bảo vệ (tbv) và thời gian cắt của máy cắt (tMC). Như vậy yêu cầu tác động nhanh không chỉ phụ thuộc vào thời gian tác động của bảo vệ mà cả thời gian cắt của máy cắt. Thời gian tác động của bảo vệ rơle hiện đại khoảng 0,02 đến 0,04 giây. Sơ đồ phân bố các vùng tác động của bảo vệ rơle 1.

Tính chọn lọc Tính chọn lọc là khả năng chỉ cắt phần tử bị sự cố và giữ nguyên vẹn cung cấp điện cho các phần tử khác. Yêu cầu tác động chọn lọc có ý nghĩa quan trọng với việc bảo toàn cung cấp điện cho các hộ dùng điện. Ví dụ: Khi có ngắn mạch tại điểm N (hình 1.4), dòng ngắn mạch IN chạy qua cả 3 bảo vệ 1, 2 và 3; cả 3 máy cắt đều có thể tác động, nhưng tính chọn lọc của bảo vệ chỉ cho 10 phép bảo vệ 1 tác động, do đó các hộ tiêu thụ ở 1' sẽ không mất điện. Tuy nhiên trong trường hợp máy cắt 1 từ chối tác động thì máy cắt 2 sẽ hoạt động cắt mạch, như vậy bảo vệ 2 làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ 1.

Trong nhiều trường hợp yêu cầu tác động nhanh và yêu cầu chọn lọc mâu thuẫn nhau, để đảm bảo được tính chọn lọc cần phải có sự tác động chậm trễ của bảo vệ rơle. Ví dụ: Bảo vệ 2 phải có độ trễ so với bảo vệ 1 (hình 1.4) Trong thực tế để dung hoà mâu thuẫn giữa hai yêu cầu người ta áp dụng cơ cấu tự động đóng lặp lại. Đầu tiên bảo vệ rơle cắt nhanh không chọn lọc phần tử có sự cố, sau đó thiết bị đóng lặp lại sẽ đóng trở lại tất cả các phần tử vừa bị cắt ra, những phần tử bị sự cố sẽ bị khoá và không cho đóng lặp lại. Độ nhạy Độ nhạy là khả năng cắt sự cố với dòng điện nhỏ nhất trong vùng bảo vệ.

Độ nhạy là yêu cầu cần thiết của bảo vệ rơle để phản ứng vớ các chế độ làm việc không bình thường của hệ thống điện dù là nhỏ nhất. Để xác định độ nhạy của bảo vệ rơle trước hết cần thiết lập vùng bảo vệ của nó.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu Giáo Trình Bảo Vệ Rơ Le và Tự Động Hóa cho Sinh Viên Đại Học cung cấp một cái nhìn tổng quan về các nguyên lý và ứng dụng của rơ le trong hệ thống tự động hóa. Nội dung giáo trình không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ về cấu trúc và chức năng của rơ le mà còn hướng dẫn cách bảo vệ và vận hành chúng trong các hệ thống điện. Những kiến thức này rất quan trọng cho sinh viên ngành kỹ thuật điện, giúp họ trang bị kỹ năng cần thiết để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong lĩnh vực tự động hóa.

Để mở rộng thêm kiến thức, bạn có thể tham khảo tài liệu Luận văn thạc sĩ hcmute nghiên cứu giải pháp chống sét lan truyền trên đường nguồn cho trạm phân phối, nơi cung cấp các giải pháp bảo vệ hệ thống điện khỏi hiện tượng sét. Ngoài ra, tài liệu Luận văn thạc sĩ kỹ thuật điện nghiên cứu về hiện tượng cảm ứng sét lên các hệ thống pin năng lượng mặt trời sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về tác động của sét đến các hệ thống năng lượng tái tạo. Cuối cùng, tài liệu Giáo trình lý thuyết kỹ thuật điện 1 ngành công nghệ kỹ thuật thoát nước và xử lý nước thải cao đẳng cũng là một nguồn tài liệu hữu ích cho những ai muốn nắm vững lý thuyết cơ bản trong lĩnh vực kỹ thuật điện. Những tài liệu này sẽ giúp bạn mở rộng kiến thức và áp dụng vào thực tiễn một cách hiệu quả hơn.