Bài giảng Bảo vệ Rơle và tự động hóa - Chương 1: Tổng quan về hệ thống bảo vệ - Phạm Thị Minh Thái

Nội dung text: Bài giảng Bảo vệ Rơle và tự động hóa - Chương 1: Tổng quan về hệ thống bảo vệ - Phạm Thị Minh Thái

1. Đại học quốc gia Tp.HCM Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM Company LOGOGV : PHẠM THỊ MINH THÁI Bảo vệ rơ le và tự động hóa 1
2. TÀI LIỆU CHÍNH ❖ Bảo vệ rơle &TĐH Nguyễn Hoàng Việt ❖ Giáo trình bảo vệ rơle (1999) Trần Hữu Thanh ❖ Tính toán ngắn mạch và chỉnh định bảo vệ rơ le và trang bị tự động trên Hoàng Hữu Thuận ❖ Bảo vệ rơle &TĐH Lê Kim Hùng và Đoàn Ngọc Minh Tú ❖ Các tài liệu khác: Tài liệu nước ngoài ❖ Phần mềm: PSS/ADEPT; ETAP; V-PRO II Bảo vệ rơ le và tự động hóa 2
3. Phần 1: CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ RƠLE Chương 1: Tổng quan về hệ thống bảo vệ rơle Chương 2: Kỹ thuật chế tạo rơle Chương 3: Các loại bảo vệ rơle Chương 4: Các khí cụ điện đo lường Chương 5: Bảo vệ quá dòng điện Chương 6: Bảo vệ quá dòng điện có hướng Chương 7: Bảo vệ dòng điện chống chạm đất Chương 8: Bảo vệ khoảng cách Chương 9: Bảo vệ so lệch Chuong 10: Tự đóng lại Bảo vệ rơ le và tự động hóa 3
4. Phần 2: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HTĐ Bảo vệ máy phát (Generator) Bảo vệ máy biến áp (Transformer) Bảo vệ đường dây (Line) Bảo vệ động cơ (Motor) Bảo vệ thanh cái / thanh góp (Bus) Bảo vệ rơ le và tự động hóa 4
5. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ BV rơle và tự động hóa 5
6. Tổng quan về hệ thống bảo vệ 1.1 Nhiệm vụ của bảo vệ rơle 1.2 Các dạng sự cố và trạng thái làm việc không bình thường HTĐ 1.3 Các yêu cầu cơ bản của hệ thống bảo vệ 1.4 Các bộ phận của hệ thống bảo vệ 1.5 Mã rơle và các ký hiệu 1.6 Nguồn điều khiển 1.7 Bảo vệ các phần tử trong HTĐ 1.8 Các loại rơle Bảo vệ rơ le và tự động hóa 6
7. 1.1. Nhiệm vụ của BVRL ❖ Trong vận hành HTĐ có thể xuất hiện tình trạng sự cố và chế độ làm việc không bình thường của các phần tử. Lúc này, hiện tượng là dòng điện tăng cao nhưng điện áp lại thấp. ❖ Như vậy muốn HTĐ hoạt động bình thường thi HTĐ phải có hệ thống bảo vệ rơle để phát hiện sự cố và cô lập nó càng nhanh càng tốt. Bảo vệ rơ le và tự động hóa 7
8. 1.2. Sự cố và trạng thái không bình thường ❖ Sự cố: Ngắn mạch N(3) , N(2) , N(1) , N(1,1) , ngắn mạch các vòng dây trong MBA, ngắn mạch giữa các vòng dây trong máy phát điện. ❖ Trạng thái không bình thường: Quá tải, quá áp, giảm tần. ❖ Nguyên nhân: ➢ Do cách điện già cõi ➢ Thao tác sai, nhằm lẫn ➢ Bảo vệ rơ le và tự động hóa 8
9. 1.3. Các yêu cầu chính 1.3.1 Tính chọn lọc 1.3.2 Tác động nhanh 1.3.3 Độ nhạy 1.3.4 Độ tin cậy 1.3.5 Kinh tế Bảo vệ rơ le và tự động hóa 9
10. 1.3.1. Tính chọn lọc Tính chọn lọc: Khi phần tử nào bị sự cố hay hư hỏng thì bảo vệ rơle chỉ cần loại bỏ phần tử đó. Ví dụ: No Trip trip A B C ~ CB1 CB2 Bảo vệ rơ le và tự động hóa 10
11. 1.3.2. Tác động nhanh Tác động nhanh: Đảm bảo tính ổn định của các máy phát làm việc song song trong HTĐ. Giảm tác hại của dòng ngắn mạch đến các thiết bị, giảm xác suất gây hư hỏng nặng hơn, nâng cao hiệu quả tự đóng lại. Thời gian cắt = T relay + T CB Ví dụ: Đường dây 300 → 500 Kv: 0.1 → 0.12 s Đường dây 110 → 220 Kv: 0.15 → 0.3 s Đường dây 6 → 10 Kv : 1.5 → 3 s Càng xa nguồn càng ít ảnh hưởng đến tính ổn định của HTĐ Bảo vệ rơ le và tự động hóa 11
12. 1.3.3. Độ nhạy Độ nhạy: Đặc trưng độ nhạy: Knh khoảng 1.5 →2.0 ✓ Theo dòng điện ngắn mạch: I NM min Knh = Ikd ✓ Theo điện áp ngắn mạch: U kd Knh = U N max Bảo vệ rơ le và tự động hóa 12
13. 1.3.4. Độ tin cậy Độ tin cậy: Khi có sự cố trong vùng BV thì BV phải tác động chắc chắn. Nhưng nó không tác động đối với các sự cố mà nó không được giao. Để bảo vệ tin cậy cao cần phải dùng các sơ đồ đơn giản, giảm số lượng rơle và các tiếp xúc, cấu tạo đơn giản, chế độ lắp ráp bảo đảm chất lượng đồng thời kiểm tra, bảo trì thường xuyên. Bảo vệ rơ le và tự động hóa 13
14. 1.3.5. Kinh tế Kinh tế: Phải lựa chọn phù hợp yêu cầu để luôn đảm bảo giá thành phải chăng. Bảo vệ rơ le và tự động hóa 14
15. 1.4. Các bộ phận của hệ thống điện o Phần đo lường: liên tục thu nhận tín hiệu về trạng thái của đối tượng được bảo vệ. Ghi nhận xuất hiện sự cố và tình trạng làm việc không bình thường rồi truyền tín hiệu đến phần logic. Phần đo lường nhận tín hiệu thông qua biến dòng điện và biến điện áp o Phần logic: nhận tính hiệu từ phần đo lường để phản ánh tình trạng của đối tượng bảo vệ. Phần logic có thể là tổ hợp các rơle trung gian hay mạch logic tín hiệu (0-1), rơle thời gian và phần tử điều khiển máy cắt. Phần này hoạt động theo chương trình định sẵn đi khiển máy cắt. Bảo vệ rơ le và tự động hóa 15
16. 1.5. Mã rơle / ký hiệu Ký hiệu Tên gọi Ký hiệu Tên gọi 21 BV khoảng cách 47 BV thứ tự pha 21N BV khoảng cách chống chạm đất 48 BV mất gia tốc 24 BV quá từ 49 R-S BV nhiệt độ Rôto – Stato 25 BV đồng bộ 50/50N BV quá dòng điện cắt nhanh 26 BV dầu 51BF BV hư hỏng máy cắt 27 BV thấp áp 51G BV quá dòng chống chạm đất 30 BV chỉ thị vùng bảo vệ 51GS BV quá dòng chống chạm đất S 32F BV định hướng cs thứ tự thuận 51/51N BV QDCCĐ thời gian trễ 32R BV định hướng cs thứ tự nghịch 51V BV QD có kiểm tra điện áp 33 BV chị thị mức dầu thấp 52 Máy AC 37 BV dòng điện thấp và cs thấp 59 BV điện áp 40 BV phát hiện mất kích thích MF 59N BV điện áp thứ tự không 46 BV dòng điện thứ tự nghịch 60 BV cân bằng dòng và điện áp Bảo vệ rơ le và tự động hóa 16
17. 1.5. Mã rơle / ký hiệu Ký hiệu Tên gọi Ký hiệu Tên gọi 62 Rơle thời gian 86 Rơle cắt và khóa máy cắt 63 Rơle áp suất 87 Bảo vệ so lệch 64 Rơle chống chạm đất 87G Bảo vệ so lệch máy phát 64R Rơle chống chạm đất Rôto 87T Bảo vệ so lệch máy biến áp 67 Rơle dòng định hướng 87B Bảo vệ so lệch thanh cái 67N Rơle dòng định hướng chống cđ 87N Bảo vệ so lệch chống chạm đất 74 Rơle xóa giám sat mạch cắt 90 Rơle điều hòa điện thế 76 Rơle quá dòng điện DC 92 Rơle định hướng cs và điện áp 78 Rơ le MĐB hay đo góc lệch pha 95 Rơle phát hiện đứt mạch thứ cấp BI 79 Tự đóng lại 96 Rơle hơi 80 Rơle phát hiện mất nguồn DC 81 Rơle tần số 85 Bảo vệ tần số cao, pilot Bảo vệ rơ le và tự động hóa 17
18. 1.5. Mã rơle / ký hiệu (bổ sung) ❖ 51QTP : Rơ le bảo vệ quá tải MBT phía sơ cấp ❖ 51NP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT phía ❖ 50 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt sơ cấp nhanh ❖ 51GNP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại ❖ 51 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt trung tính cuộn sơ cấp có thời gian ❖ 50N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt nhanh ❖ 51S : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 2 ❖ 51N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt có thời gian ❖ 51VS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT cuộn thứ 2 có khóa điện áp ❖ 67 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha có hướng ❖ 51QTS : Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 2 ❖ 67N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất có ❖ 51NS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT hướng cuộn thứ 2 ❖ 44S : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng ❖ 51GNS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại bảo vệ chạm pha trung tính cuộn thứ 2 ❖ 44G : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng bảo vệ chạm đất ❖ 51T : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT ❖ 21 : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng cuộn thứ 3 bảo vệ chạm pha và đất ❖ 51VT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT ❖ 64 : Rơ le bảo vệ chạm đất (3Uo hoặc cuộn thứ 3 có khóa điện áp 3Io) ❖ 51QTT : Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 3 ❖ 27 : Rơ le bảo vệ điện áp thấp ❖ 51NT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT ❖ 59 : Rơ le bảo vệ điện áp cao cuộn thứ 3 ❖ 79 : Rơ le tự động đóng lại ❖ 51GNT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại trung tính cuộn thứ 3 ❖ 96 : Rơ le hơi bảo vệ Máy Biến Thế ❖ 87 : Rơ le bảo vệ so lệch ❖ 51B : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha trên thanh cái ❖ 51P : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha ❖ 51NB : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất trên MBT phía sơ cấp thanh cái ❖ 51VP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha ❖ 87B : Rơ le bảo vệ so lệch thanh cái MBT phía sơ cấp có khóa điện áp ❖ 50BF : Rơ le bảo vệ chống máy cắt từ chối tác Bảo vệ rơ le và tự động độnghóa 18
19. 1.6. Nguồn điều khiển Yêu cầu phải đảm bảo công suất và điện áp lúc bảo vệ tác động khi có sự cố. Loại nguồn: 1. Nguồn DC: 24V, 48V, 110V, 220V. Ưu điểm không phụ thuộc vào điện lưới, khuyết điểm tốn công chăm sóc, bảo trì, phức tạp 2. Nguồn AC: không nên dùng MBA đo lường hay MBA tự dùng để tạo nguồn cung cấp vì khi có sự cố ngắn mạch thì điện áp giảm rất thấp. Có thể dùng biến dòng để tạo nguồn cung cấp vì khi có sự cố ngắn mạch thì dòng điện tăng cao nên dòng điện thứ cấp đủ lớn để tác động. Tuy nhiên, lúc trạng thái không bình thường thì dòng điện thứ cấp có thể không đủ lớn để tác động. Bảo vệ rơ le và tự động hóa 19
20. 1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ Bảo vệ máy phát (Generator) Bảo vệ máy biến áp (Transformer) Bảo vệ đường dây (Line) Bảo vệ động cơ (Motor) Bảo vệ thanh cái / thanh góp (Bus) Bảo vệ rơ le và tự động hóa 20
21. 1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ Bảo vệ đường dây ❖ Đối với đường dây từ 220KV gồm có các bảo vệ chính : 87L, 21, bảo vệ dự phòng: 21, 67/ 67N, 50/ 51, 50/51N. ❖ Đối với đường dây từ 66KV -110KV gồm có các bảo vệ chính : 21, bảo vệ dự phòng: 67/ 67N, 50/ 51, 50/51N. ❖ Đối với đường dây 15KV-23KV không có nguồn diesel: chỉ cần bảo vệ 50/51, 50/51N. ❖ Đối với đường dây 15KV-23KV có nguồn diesel cần có rơ le quá dòng có hướng 67/67N. Bảo vệ rơ le và tự động hóa 21
22. 1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ Bảo vệ thanh cái Bảo vệ chính: 87Bus, Bảo vệ dự phòng: 50/51, 50/51N Bảo vệ rơ le và tự động hóa 22
23. 1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ Bảo vệ máy biến áp: Bảo vệ chính : ❖ Rơ le 87T ❖ Rơ le 96 (Rơ le hơi): Rơ le này đặt ở ống nối giữa thùng dầu chính và thùng dầu phụ. Khi có sự cố bên trong máy biến thế, một lượng hơi sinh ra đi qua rơ le này. Tùy theo mức độ sự cố nặng hay nhẹ mà rơ le đi báo tín hiệu hay đưa tín hiệu đi cắt máy cắt. Những sự cố nghiêm trọng sẽ gây ra một xung dầu về phía bình dầu phụ làm rơ le tác động cắt máy cắt ngay tức thì. ❖ Ngoài các rơ le trên còn có các rơ le mức dầu thấp, rơ le nhiệt độ dầu , rơ le nhiệt độ cuộn dây, rơ le áp lực (rơ le này đo tốc độ thay đổi áp lực trong dầu). Bảo vệ dự phòng: ❖ Rơ le quá dòng chạm pha, chạm đất phía cao (51P, 51NP) và hạ (51S, 51NS) của máy biến thế ❖ Rơ le quá dòng thứ tự không lấy tín hiệu từ biến dòng điện ở trung tính phía cao máy biến thế (51 GNP ) hay ở trung tính phía hạ máy biến thế (51GNS). Bảo vệ rơ le và tự động hóa 23
24. 1.8. Các rơle dùng trong lưới điện miền Nam ABB: BV khoảng cách REL 511, REL 521, REL 670; BV so lệch RET 521, SPAD 346, RED 5213C; BV quá dòng SPAJ 140C, SPAA 341C, SPAS 348C, REF 54, REF 610, REX 521 Siemens: BV khoảng cách 7SA511, 7SA513, 7SA522; BV so lệch 7UT512, 7UT513, 7UT612, 7UT613, 7SS522, 7SS523; BV quá dòng 7SJ511, 7SJ611, 7SJ622, 7SJ 64, 7SJ635, 7SJ600 ALSTOM: BV khoảng cách EPAC 3000, EPAC 3522, MICOM P441, P442, P443, P437, LFZP 111; BV so lệch KBCH 120, 130, 140, P632, P633, P634, LFCB 122, P543,DIB CL; BV quá dòng P120, P122, P123, P127, P141, KCGG 140, KCEG 142 Bảo vệ rơ le và tự động hóa 24
25. 1.8. Các rơle dùng trong lưới điện miền Nam SEL: BV khoảng cách SEL 311L, SEL 421, SEL 321, SEL 311C ; BV so lệch SEL 387, SEL387E, SEL487; BV quá dòng SEL551, SEL351,SEL451 TOSHIBA: BV khoảng cách GRZ; BV so lệch GRT, D2L7E, D2B; BV quá dòng TCO 29S, GRD140 Bảo vệ rơ le và tự động hóa 25
26. Bảo vệ rơ le và tự động hóa 26