Chương 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI RƠLE
2.4. Các loại rơle khác
2.4.1. Rơle tự đóng lại (79)
- Rơle tự đóng lại là rơle làm nhiệm vụ đóng lại máy cắt sau khi máy cắt (đường dây) bị bật ra bởi các rơle bảo vệ khác (51, 21,...) nhằm nhanh chóng tái lập đường dây một cách tự động khi có sự cố thoáng qua trên đường dây.
- Quá trình đóng lại có thể được thực hiện một hay nhiều lần. Thông thường rơle tự đóng lại được thiết kế cho 3 hoặc 4 lần đóng lại. Mỗi lần đóng lại đều có thời gian trì hoãn. Thời gian các lần sau dài hơn lần trước. Nếu lần đóng lại cuối cùng không thành công, rơle sẽ tự khóa không cho đóng tiếp.
Chỉnh định rơle tự đóng lại là đặt các khoảng thời gian trì hoãn trước mỗi lần đóng lại, số lần đóng lại và thời gian tự khôi phục.
+ Số lần đóng lại: n.
+Thời gian trì hoãn trước mỗi lần đóng lại: t1, t2, ...Các khoảng thời gian này được chọn sao cho khi có sự cố thoáng qua, máy cắt ngắt mạch và cách điện tại chỗ bị sự cố có đủ thời gian phục hồi trước khi đóng điện lại. Đối với các lần đóng lại thứ 2, 3,... thời gian trì hoãn trước khi đóng lại còn phụ thuộc vào chu trình đóng cắt của máy cắt được đặt rơle.
- Thời gian tự khôi phục (treset): nếu đóng lại lần cuối không thành công, rơle tự khóa. Việc khóa này chỉ có tác dụng trong thời gian nhất định. Sau đó rơle phải tự trở về trạng thái sẵn sàng làm việc như trước khi sự cố.
- Những yêu cầu chính đối với tự đóng lại:
+ Tác động nhanh: theo chỉ tiêu cung cấp điện liên tục cho hộ dùng điện và đảm bảo ổn định hệ thống, thì đóng lại nguồn điện càng nhanh càng tốt. Tuy nhiên, tốc độ của tự đóng lại bị hạn chế bởi điều kiện khử ion hoàn toàn tại chỗ bị ngắn mạch để khi đóng trở lại, ngắn mạch không thể tái phát. Ngoài ra, thời gian tự đóng lại còn phụ thuộc thời gian đóng của máy cắt và thời gian tác động của các rơle
+ Tự động đóng lại phải tự động trở lại trạng thái ban đầu sau khi đã tác động để chuẩn bị cho các lần làm việc sau.
+ Tự động đóng lại không được tác động nháy nhiều lần: nếu sự cố tồn tại (sự cố vĩnh cửu) sau khi đóng lại đúng số lần đã định, rơle bảo vệ cắt sự cố, tự động đóng lại không làm việc đóng lại lần nữa.
+ Tự động đóng lại không được làm việc khi máy cắt điện bằng tay.
+ Tự động đóng lại không được làm việc khi đóng mát cắt bằng tay mà bảo vệ rơle cắt ngay máy cắt vì sau khi đóng máy cắt, rơle bảo vệ tác động cắt máy cắt thì chính là do trong mạch có chỗ tồn tại ngắn mạch.
2.4.2. Rơle hòa đồng bộ (25)
- Chức năng cho phép đóng máy cắt bằng tay hoặc đóng lặp lại có kiểm tra đồng bộ. Các điều kiện hòa đồng bộ có thể được chỉnh định tùy từng mục đích sử dụng. Mạch logic hòa đồng bộ lấy tín hiệu từ điện áp đầu đường dây và biến điện áp thanh góp để thực hiện chức năng hòa.
- Nguyên lý:
+ Kiểm tra về biên độ và góc pha của điện áp xem có đủ điều kiện hòa hay không. Để kiểm tra trước hết phải đưa vào điện áp của đường dây và điện áp của thanh góp thông qua máy biến điện áp đưa vào các analog input.
+ Các digital input cùa relay này được đấu chung nguồn âm. Với các input này nó sẽ nhận yêu cầu syncheck và yêu cầu kiểm tra điện áp.
+ Quá trình kiểm tra đồng bộ được thực hiện bởi các phương trình và hàm logic căn cứ vào các đầu vào điện áp và input. Kết quả của nó là xuất output.
2.4.3. Rơle kém áp (27)
- Rơle kém áp là rơle tác động khi điện áp đặt vào rơle thấp hơn giá trị định trước.Về nguyên lý, rơle kém áp cấu tạo gồm cuộn dây có lõi thép tác động lên phần động mang tiếp điểm. Khi điện áp cuộn dây đủ lớn, phần động bị hút vào phần tĩnh và đóng tiếp điểm. Khi điện áp đặt vào cuộn dây hạ thấp dưới một mức định trước, cuộn dây không hút và tiếp điểm nhả ra. Đây là trạng thái tác động của rơle.
- Như vậy, khác với các loại rơle quá ngưỡng, trạng thái bình thường của rơle kém áp là trạng thái luôn có điện áp. Trạng thái tác động là trạng thái điện áp giảm thấp hoặc không có điện.
- Thông thường rơle kém áp được thiết kế với thời gian trì hoãn : Rơle thực tế gồm một phần tử kém áp kết hợp với một phần tử tạo thời gian. Khi điện áp đặt vào rơle giảm dưới ngưỡng định trước, phần tử kém áp sẽ tác động, cấp nguồn cho phần tử thời gian. Sau thời gian đặt trước, tiếp điểm thời gian sẽ đóng và đi cắt máy cắt hoặc báo tín hiệu. Rơle kém áp có thể thiết kế để làm việc với điện áp xoay chiều hoặc một chiều.
2.4.4. Bảo vệ dự phòng máy cắt hỏng (50BF)
- Máy cắt là phần tử cuối cùng trong hệ thống bảo vệ có nhiệm vụ cách ly phần tử ra khỏi hệ thống. Vì máy cắt khá đắt tiền nên không thể tăng cường độ tin cậy bằng cách đặt thêm máy cắt dự phòng làm việc song song với máy cắt chính được. Nếu máy cắt từ chối tác động thì hệ thống bảo vệ dự phòng phải tác động cắt
tất cả những máy cắt lân cận với chỗ hư hỏng nhằm loại trừ dòng điện ngắn mạch đến chỗ sự cố.
- Khi xảy ra sự cố, nếu bảo vệ ở phần tử bị hư hỏng đã gởi tín hiệu đi cắt máy, nhưng sau một khoảng thời gian nào đó dòng điện sự cố vẫn còn tồn tại, có nghĩa là máy cắt đã từ chối tác động thì rơle 50BF sẽ tác động cắt máy cắt lân cận.
- Hình 2.27 trình bày nguyên lý phối hợp tác động giữa bảo vệ của phần tử nối với thanh góp (bảo vệ khoảng cách chẳng hạn) với bảo vệ dự phòng máy cắt hỏng HMC. Hình 2.28 biểu diễn đặc tính thời gian loại trừ sự cố cho 2 trường hợp:
khi máy cắt làm việc bình thường và khi máy cắt từ chối tác động. Một yêu cầu quan trọng là rơle quá dòng trong bảo vệ dự phòng chống máy cắt hỏng phải có thời gian trở về càng bé càng tốt (<20ms) ngay cả khi máy biến dòng bị bão hoà mạnh.
-Từ hình 2.27 có thể nhận thấy rằng khi sự cố xảy ra trên D3 nếu máy cắt MC3 làm việc bình thường thì sau khi bảo vệ gửi tín hiệu cắt, máy cắt MC3 sẽ cắt và dòng điện đầu vào của bảo vệ dự phòng máy cắt hỏng HMC bằng không, bảo vệ sẽ không thể khởi động được.
Z<
D1 D2 D3
Caét
Caét
BIG LF
I> & t RG
PLC Đến MC đầu kia N
Hình 2.27: Sơ đồ nguyên lý bảo vệ dự phòng hỏng máy cắt (HMC)
Bảo vệ gửi tín hiệu cắt
Máy cắt ngắn mạch t
tBV
tCMC
t Thời điểm loại trừ sự cố Thời gian trở về của rơle dòng điện
Thời gian dự phòng (dải an toàn) Thời gian truyền tín hiệu
t'CMC Máy cắt đầu đối diện ngắn mạch
tBV tCMC
Máy cắt tại chổ ngắn mạch
tCMC t = 0,1 s
Tổng thời gian loại trừ sự cố hỏng máy cắt Bảo vệ HMC khởi động
Hình 2.28: Biểu đồ thời gian loại trừ sự cố khi máy cắt làm việc bình thường và khi hư hỏng máy cắt.
- Nếu máy cắt MC3 hỏng, từ chối tác động thì dòng điện sự cố sẽ liên tục đưa vào bảo vệ HMC, rơle quá dòng được giữ ở trạng thái tác động, sau khoảng 100ms bảo vệ HMC gửi tín hiệu đi cắt tất cả các máy cắt nối trực tiếp với phân đoạn thanh góp có máy cắt hỏng, cũng như máy cắt ở đầu đối diện của đường dây bị sự cố D3.
2.4.5. Bảo vệ kém tần số (81)
Là rơle dùng để tự động mở một số máy cắt cung cấp điện cho phụ tải khi tần số nguồn điện thấp hơn giới hạn cho phép so với tần số định mức là 50Hz. Việc cắt bớt một số phụ tải sẽ làm giảm phụ tải của nguồn phát điện, giúp khôi phục lại tần số định mức.
PHẦN 2
KHẢO SÁT HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP VŨNG LIÊM
Chương 3