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

Company
LOGO
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 1
GV : PHẠM THỊ MINH THÁI
Đại học quốc gia Tp.HCM
Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM
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 
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
Phần 1: CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ RƠLE
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 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)
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ
BV rơle và tự động hóa 5 
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 
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 
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 
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 
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.
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 10
Ví dụ:
CB1 CB2
~
A B C
Trip
No 
trip
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 
1.3.3. Độ nhạy
Độ nhạy:
Đặc trưng độ nhạy: Knh khoảng 1.5 →2.0
 Theo dòng điện ngắn mạch:
 Theo điện áp ngắn mạch:
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 12
m inN M
n h
k d
I
K
I
m a x
k d
n h
N
U
K
U
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 
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 
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 
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 
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 
 50 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt 
nhanh
 51 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha cắt 
có thời gian
 50N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt 
nhanh
 51N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cắt 
có thời gian
 67 : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha có 
hướng
 67N : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất có 
hướng
 44S : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng 
bảo vệ chạm pha
 44G : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng 
bảo vệ chạm đất
 21 : Rơ le bảo vệ khoảng cách có hướng 
bảo vệ chạm pha và đất
 64 : Rơ le bảo vệ chạm đất (3Uo hoặc 
3Io)
 27 : Rơ le bảo vệ điện áp thấp
 59 : Rơ le bảo vệ điện áp cao
 79 : Rơ le tự động đóng lại
 96 : Rơ le hơi bảo vệ Máy Biến Thế
 87 : Rơ le bảo vệ so lệch
 51P : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha 
MBT phía sơ cấp
 51VP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha 
MBT phía sơ cấp có khóa điện 
áp
 51QTP : Rơ le bảo vệ quá tải MBT phía sơ cấp
 51NP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT phía 
sơ cấp
 51GNP : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại 
trung tính cuộn sơ cấp
 51S : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT 
cuộn thứ 2
 51VS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT 
cuộn thứ 2 có khóa điện áp
 51QTS : Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 2
 51NS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT 
cuộn thứ 2
 51GNS : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại 
trung tính cuộn thứ 2
 51T : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT 
cuộn thứ 3
 51VT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha MBT 
cuộn thứ 3 có khóa điện áp
 51QTT : Rơ le bảo vệ quá tải MBT cuộn thứ 3
 51NT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT 
cuộn thứ 3
 51GNT : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất MBT tại 
trung tính cuộn thứ 3
 51B : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm pha trên 
thanh cái
 51NB : Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất trên 
thanh cái
 87B : Rơ le bảo vệ so lệch thanh cái
 50BF : Rơ le bảo vệ chống máy cắt từ chối tác 
động
1.5. Mã rơle / ký hiệu (bổ sung)
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 18 
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 
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 
1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ
Bảo vệ đường dây
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 21
 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.
1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ
Bảo vệ thanh cái
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 22
Bảo vệ chính: 87Bus, 
Bảo vệ dự phòng: 50/51, 50/51N
1.7. Bảo vệ các phần tử trong HTĐ
Bảo vệ máy biến áp:
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 23
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).
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 
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 
Bảo vệ rơ le và tự động hóa 26