Home / HỆ THỐNG ĐIỆN / BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN / Test block dùng trong thí nghiệm relay

Test block dùng trong thí nghiệm relay

Test block dùng trong thí nghiệm relay
Rơ le bảo vệ (Protective relay) là gì? Nguyên lý hoạt động, phân loại, ứng dụng
Trong kỹ thuật điện, Rơle bảo vệ là một thiết bị được thiết kế để gửi tín hiệu cắt máy cắt khi trong lươi điện có một lỗi/sự cố nào đó được phát hiện.
Rơ le bảo vệ (Protective relays) là gì?
Các rơle bảo vệ (protective relays) đầu tiên là các thiết bị điện từ, dựa trên hoạt động của cuộn dây điện từ tác động lên các bộ phận truyền động để phát hiện các điều kiện hoạt động bất thường như quá dòng, quá áp, dòng công suất ngược, quá hoặc thấp tần số.

Rơ le bảo vệ kỹ thuật số dựa trên bộ vi xử lý hiện nay mô phỏng lại hoạt động của các thiết bị cơ trước kia, cũng như hỗ trợ nhiều loại bảo vệ và giám sát mà các loại các rơle cơ điện không thể thực hiện được.

Trong nhiều trường hợp một rơ le dựa trên bộ vi xử lý duy nhất có thể đảm nhiệm được các chức năng của hai hoặc nhiều hơn các rơ le cơ.

Bằng cách kết hợp nhiều chức năng trong một hộp đựng, rơle kỹ thuật số cũng tiết kiệm được chi phí đầu tư và chi phí bảo trì so với các rơle điện cơ.

Tuy nhiên, do tuổi thọ rất cao của chúng, hàng chục ngàn những “người lính canh thầm lặng” (rơ le cơ điện) này vẫn tiếp tục bảo vệ đường dây truyền tải và các thiết bị điện trên toàn thế giới.

Một đường dây truyền tải hoặc tổ máy phát điện quan trọng phải có tủ bảo vệ riêng, với nhiều thiết bị cơ điện độc lập, hoặc một hoặc hai bộ rơ le vi xử lý.
Các lý thuyết và ứng dụng của các thiết bị bảo vệ là một phần quan trọng trong chương trình đạo tạo của một kỹ sư điện chuyên ngành hệ thống điện. Sự cần thiết phải tác động nhanh chóng để bảo vệ mạch điện cũng như các thiết bị điện thường xuyên là đòi hỏi bắt buộc của các hệ thống rơle bảo vệ để đáp ứng kịp thời và cắt được máy cắt trong vòng vài phần nghìn của một giây.

Trong những trường hợp này điều quan trọng là các rơle bảo vệ phải được bảo dưỡng đúng cách và được thử nghiệm định kỳ.
Nguyên lý hoạt động của Rơ le bảo vệ
Các Rơ le bảo vệ cơ điện hoạt động bằng một trong hai nguyên lý hoặc là dùng lực từ để hút, hoặc là cảm ứng từ. Không giống như các rơle điện cơ loại chuyển mạch với các ngưỡng điện áp hoạt động và thời gian hoạt động cố định và thường không rõ ràng, các rơ le bảo vệ thường có tuổi thọ dài, có thể điều chỉnh và lựa chọn được các thông số thời gian/dòng điện (hoặc các tham số hoạt động khác).

Rơ le bảo vệ có thể sử dụng các mảng đĩa cảm ứng, nam châm có cực từ bị xẻ rãnh, các cuộn dây hãm và tác động, các tác nhân loại cuộn dây điện từ, công tắc rơ le điện thoại, và mạng dịch chuyển pha. Các rơ le bảo vệ cũng có thể được phân loại theo phương pháp đo lường của chúng.

Một rơle bảo vệ có thể đáp ứng với cường độ của đại lượng điện áp hay dòng điện.

Loại rơ le cảm ứng có thể đáp ứng với tích của hai đại lượng trong 2 cuộn dây, thí dụ như công suất trong một mạch điện. Mặc dù một rơ le điện cơ tính toán tỉ số của hai số lượng là không thực tế, tác dụng tương tự có thể thu
được bằng một sự cân bằng giữa hai cuộn dây làm việc, có thể được bố trí để mang lại cá kết quả tương tự.
Nhiều cuộn dây làm việc có thể được sử dụng để cung cấp “độ lệch” cho rơ le, cho phép điêu khiển độ nhạy của phản ứng trong một mạch bởi một rơ le khác.

Các kết hợp khác nhau của “mô-men làm việc” và “mô-men hãm” có thể được tạo ra trong rơ le.
Bằng cách sử dụng một nam châm vĩnh cửu trong mạch từ, rơ le có thể phản ứng với dòng điện theo hướng ngược lại. Các rơle phân cực như vậy được sử dụng trên các mạch điện một chiều để phát hiện các hỏng hóc, ví dụ như, dòng công suất ngược đi vào máy phát điện.

Các rơ le này có thể được sản xuất theo tiêu chuẩn ổn định kép, duy trì một tiếp điểm khép mạch khi không có dòng trong cuộn dây và cần có dòng điện ngược để reset lại.

Đối với các mạch AC, nguyên tắc này được mở rộng với một cuộn dây phân cực nối với một nguồn điện áp tham chiếu.
Các tiếp điểm trọng lượng nhẹ làm cho các rơle nhạy hơn, có thể tác động một cách nhanh chóng, nhưng tiếp điểm nhỏ không thể mang hoặc cắt được dòng điện lớn.

Thường thì các rơle đo lường sẽ kích hoạt các rơ le phụ phần ứng loại điện thoại.
Trong một nhà máy lắp đặt nhiều rơle điện cơ, sẽ rất khó để xác định thiết bị nào tạo ra tín hiệu gốc đưa đi tác động mạch bảo vệ. Đây là thông tin hữu ích để giúp cho nhân viên vận hành xác định được nguyên nhân gây ra các lỗi và ngăn chặn việc xảy ra sự cố tương tự một lần nữa.

Rơle có thể được trang bị với một bộ phận “đích” hay “cờ”, bộ phận này sẽ được nhã ra khi tiếp điểm hoạt động,
để hiển thị một dấu hiệu màu đặc biệt khi rơ le tác động.
Phân loại Relay bảo vệ theo cấu tạo
Điện cơ
Rơle điện có thể được phân thành nhiều loại khác nhau như sau:
– Hút lõi thép
– Cuộn dây dịch chuyển
– Cảm ứng
– Động cơ
– Cơ khí
– Nhiệt
Các rơ le kiểu “phần ứng” có một đòn bẩy xoay tì lên một bản lề hoặc dao, có thể mang theo một tiếp điểm di chuyển. Những rơle này có thể làm việc trên cả dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều, nhưng đối với dòng điện xoay chiều, một vành chắn trên cực sẽ được sử dụng để duy trì lực tiếp xúc trong suốt chu kỳ làm việc của dòng điện xoay chiều.

Bởi vì khoảng cách không khí giữa các cuộn dây cố định và phần ứng chuyển động trở nên nhỏ hơn khi rơ le làm việc, dòng điện cần thiết để duy trì cho rơ le đóng phải nhỏ hơn nhiều so với dòng để tác động nó ban đầu. “tỷ lệ trở về” hay “sai lệch” là thước đo để biết phải giảm dòng điện xuống bao nhiêu để reset rơ le đó.
Một ứng dụng biến thể của nguyên tắc thu hút là loại pít tông hoặc cuộn dây solenoid. Một rơ le lưỡi gà là một ví dụ về nguyên tắc thu hút.
Các đồng hồ “dịch chuyển cuộn dây” sử dụng một vòng dây lồng trong một nam châm đứng yên, tương tự như một điện kế nhưng với một cần tiếp điểm thay vì là kim chỉ thị. Điều này có thể được thực 16/9/2019 Rơ le bảo vệ (Protective relay) là gì? Nguyên lý hoạt động, phân loại, ứng dụng.

Một loại của rơ le kiểu di chuyển cuộn dây đó là treo việc cuộn dây từ hai dây chằng dẫn điện, cho phép cuộn dây đi được rất dài.
Rơ le quá dòng đĩa cảm ứng Các đồng hồ đĩa “cảm ứng” làm việc bằng cách cảm ứng dòng điện trong một đĩa quay tự do; chuyển động quay của đĩa lại tác động lên tiếp điểm. Rơ le cảm ứng chỉ hoạt động với dòng điện xoay
chiều; nếu hai hoặc nhiều cuộn dây được sử dụng, chúng phải có cùng tần số nếu không sẽ không có lực tác động nào được tạo ra.

Rơle điện từ sử dụng nguyên lý cảm ứng được phát hiện bởi Galileo Ferraris vào cuối thế kỷ thứ 19. Hệ thống cảm ứng từ trong rơ le quá dòng đĩa cảm ứng được thiết kế để phát hiện quá dòng điện trong hệ thống điện và làm việc với thời gian trễ được xác định trước, khi tiến tới giá trị giới hạn quá dòng nhất định. Để hoạt động, hệ thống từ tính trong các rơle sẽ tạo ra mô-men xoắn tác động trên một đĩa kim loại để làm tiếp điểm, theo phương trình dòng điện
mô-men xoắn cơ bản sau đây:
T = K imes phi_1 imes phi_2 sin heta
Trong đó
K – là hằng sốphi_1 và phi_2 là từ thông heta là góc pha giữa các từ thông
Cuộn dây sơ cấp của rơ le được cung cấp từ máy biến dòng đo lường của các hệ thống điện qua một cầu nối, được gọi là cắm bộ phân chia (plug setting multiplier) (psm). Thường có bảy nấc làm việc hoặc dãi làm việc bằng nhau xác định độ nhạy của rơle.

Cuộn dây sơ cấp nằm ở phía trên nam châm điện. Cuộn dây thứ cấp có các kết nối trên các nam châm điện trên được năng lượng từ các cuộn sơ cấp và kết nối với các nam châm điện thấp hơn.

Khi các nam châm điện phía trên và phía dưới được tích năng (có dòng chạy qua các cuộn dây) chúng tạo ra dòng điện Foucault, được cảm ứng lên đĩa kim loại và chảy qua các đường sức từ.

Mối quan hệ này của dòng điện xoáy và chất trợ tạo ra mô-men xoắn tỷ lệ với đầu vào dòng điện của cuộn sơ cấp, do hai con đường thông được ra khỏi giai đoạn 90 °.
Trong một điều kiện quá dòng, giá trị dòng điện tăng lên sẽ có thể thắng được áp lực lò xo trên trục chính và nam châm hãm, làm cho đĩa kim loại xoay về phía tiếp điểm cố định.

Chuyển động ban đầu này của đĩa kim loại cũng tạo ra dòng diện dương trên các khe nhỏ thường cắt vào mặt đĩa. Thời gian xoay làm cho các tiếp điểm không chỉ phụ thuộc vào dòng điện mà còn phụ thuộc vào vị trí quay ngược của trục chính, được gọi là thời gian nhân ™.

Thời gian nhân được chia tuyến tính bằng 1/10 của thời gian quay đầy đủ. Làm cho rơ le không bị bụi bẩn, đĩa kim loại và trục chính với các tiếp điểm của nó sẽ được tiếp xúc cố định, do đó gửi một tín hiệu đi cắt máy cắt và cô lập mạch điện, tuân theo các thông số thời gian và dòng điện như thiết kế. Dòng giảm (drop off current) của rơ le là thấp hơn nhiều so với giá trị làm việc của nó, và một khi đạt được giá trị này, rơle sẽ được reset theo chuyển động ngược lại do áp lực của lò xo điêu khiển chi phối bởi các nam châm hãm.
Tĩnh
Việc áp dụng các bộ khuếch đại điện tử vào rơle bảo vệ đã được mô tả đầu tiên vào năm 1928, sử dụng các bộ khuếch đại ống chân không.
Thiết bị sử dụng ống điện tử đã được nghiên cứu nhưng không bao giờ được áp dụng trong các sản phẩm thương mại, vì các hạn chế của bộ khuếch đại ống chân không.
Một dòng điện dự phòng tương đối lớn là yêu cầu cần thiết để duy trì nhiệt độ ống dây tóc; điện cao áp khó chịu được cấp cho các mạch điện, và bộ khuếch đại ống chân không sẽ rất khó để hoạt động chính xác do nhiễu loạn.
Rơle tĩnh không có hoặc có rất ít bộ phận truyền động đã trở thành thực tế với sự ra đời của bóng bán dẫn.

Rơle tĩnh có ưu điểm là độ nhạy cao hơn so với các rơle sử dụng cơ điện hoàn toàn, bởi vì nguồi cấp cho các tiếp điểm đầu ra được lấy từ một nguồn cung cấp riêng biệt, không phải từ các mạch tín hiệu.

Các rơle tĩnh loại bỏ hoặc giảm hiện tượng giã dò tiếp điểm, và có thể làm việc nhanh, tuổi thọ dài và chi phí bảo trì thấp.
Kỹ thuật số
Các chức năng của hệ thống bảo vệ điện đang được thay thế bằng các rơ le bảo vệ kỹ thuật số dựa trên các bộ vi xử lý, đôi khi được gọi là “rơ le số”.
Chúng sẽ chuyển đổi điện áp và dòng điện sang dạng kỹ thuật số và xử lý các kết quả đo bằng cách sử dụng một bộ vi xử lý.

Rơ le kỹ thuật số có thể mô phỏng chức năng của nhiều loại rơle điện cơ rời rạc trong một thiết bị, đơn giản hóa thiết kế và bảo trì thiết bị bảo vệ.

Mỗi rơle kỹ thuật số có thể tự kiểm tra để xác nhận sự sẵn sàng và cảnh báo của nó có tốt không nếu một lỗi hoặc sự cố được phát hiện.

Rơle số cũng có thể cung cấp các chức năng như giao diện truyền thông(SCADA), giám sát của các tiếp điểm đầu vào, đo lường, phân tích dạng sóng, và các tính năng hữu ích khác.  Rơle kỹ thuật số có thể, ví dụ, lưu trữ hai bộ thông số cài đặt bảo vệ, cho phép các hành vi của rơle được thay đổi trong quá trình bảo trì các thiết bị đi kèm. Rơle kỹ thuật số cũng có thể cung cấp các chức năng bảo vệ mà rơ le điện cơ không thể có, đó là tiện ích trong việc tự kiểm tra và truyền thôn với các hệ thống điều khiển giám sát.
Số (numerical)
Sự phân biệt giữa rơle kỹ thuật số và rơ le số dựa trên các đặc điểm kỹ thuật chi tiết, và hiếm khi vượt ngoài chức năng bảo vệ.

Chúng có thể được xem là sự phát triển tự nhiên của các rơle kỹ thuật số là kết quả của những tiến bộ công nghệ. Thông thường, chúng sử dụng một bộ xử lý chuyên dùng cho xử lý tín hiệu số (DSP) làm phần cứng máy tính, đi kèm với các công cụ phần mềm liên quan.

Các tín hiệu tương tự đầu vào được chuyển đổi thành một đại diện kỹ thuật số và xử lý theo các thuật toán toán học phù hợp.

Quá trình này được thực hiện bằng cách sử dụng một bộ vi xử lý chuyên dụng được tối ưu hóa cho các ứng dụng xử lý tín hiệu, được biết đến như một bộ xử lý tín hiệu kỹ thuật số hoặc được viết tắt là DSP (digital signal processor).

Quá trình xử lý kỹ thuật số của tín hiệu trong thời gian thực đòi hỏi một bộ vi xử lý có năng lực rất lớn.
Phân loại rơ le thông qua chức năng hay là Ứng dụng của các loại Relay bảo vệ
Các chức năng bảo vệ khác nhau được trang bị trên một rơ le nhất định được biểu thị bằng các số thiết bị theo tiêu chuẩn ANSI. Ví dụ, một rơ le có trang bị chức năng 51 sẽ là một rơ le bảo vệ quá dòng có thời gian.
Rơ le quá dòng
Rơ le quá dòng kỹ thuật số là một loại rơle bảo vệ tác động khi dòng tải vượt quá một giá trị tác động. Số thiết bị ANSI 50 đại diện cho bảo vệ quá dòng tức thời (IOC) và 51 cho bảo vệ quá dòng có thời gian (TOC). Trong một ứng dụng điển hình, rơle quá dòng được kết nối với một máy biến dòng đo lường và được điều chỉnh để hoạt động tại hoặc lớn hơn một giá trị dòng điện cụ thể. Khi rơ le này tác động, một hoặc nhiều tiếp điểm sẽ tác động theo và dẫn đến đi cắt (mở) máy cắt.
Rơ le khoảng cách
Một trong các dạng bảo vệ phổ biến nhất trên hệ thống truyền tải điện cao áp là rơle bảo vệ khoảng cách. Đường dây điện đã thiết lập trở kháng trên một cây số và cách sử dụng giá trị này và so sánh điện áp và dòng điện khoảng cách đến một lỗi có thể được xác định. Số lượng thiết bị tiêu chuẩn ANSI cho một rơle khoảng cách là 21.Nó cũng được gọi là rơ le trở kháng do nó tính toán các sự cố đường dây với việc sử dụng trở kháng mỗi mét của đường dây truyền tải Có rất nhiều loại rơle khoảng cách bao gồm cả khoảng cách trở kháng, khoảng cách điện kháng, khoảng cách chênh lệch và khoảng cách mho.
Bảo vệ so lệch dòng điện
Một dạng bảo vệ phổ biến cho các thiết bị như máy biến áp, máy phát, thanh cái và đường dây là sai lệch dòng điện.

Đây là dạng bảo vệ hoạt động dựa trên định luật Kirchhoff dòng điện, trong đó nói rằng tổng các dòng điện vào và ra một nút sẽ bằng không.

bảo vệ so lệch đòi hỏi một tập hợp các biến dòng (máy biến áp loại nhỏ dùng để chuyển đổi dòng điện xuống đến một mức độ có thể đo lường được) tại mỗi đầu của đường dây, hoặc mỗi bên của máy biến áp.

Rơ le bảo vệ dòng điện sau đó sẽ so sánh các dòng điện và tính toán sự khác biệt giữa chúng.
Ví dụ, một đường dây từ một trạm tới một trạm khác sẽ có một rơ le so lệch dòng điện ở cả hai trạm và truyền thông với nhau.

Trong một điều kiện bình thường, rơ le tại trạm biến áp A có thể đọc 500 Ampere (xuất công suất) và trạm B sẽ đọc 500 Ampere (nhập công suất).

Nếu một đường bị chạm đất thì sẽ có một xung dòng điện. Các lưới điện cung cấp thường được liên động các lỗi với nhau trong ví dụ trên sẽ được cung cấp từ cả hai đầu của đường dây truyền tải. rơ le tại trạm biến áp A sẽ thấy một sự gia tăng lớn dòng điện và sẽ tiếp tục xuất công suất.

Trạm biến áp B cũng sẽ thấy một sự gia tăng lớn trong dòng điện, tuy nhiên nó cũng sẽ bắt đầu xuất ngược lại.

Tiếp đó rơle bảo vệ sẽ thấy những dòng đi theo các hướng ngược nhau (dịch chuyển pha 180 độ) và thay vì triệt tiêu nhau để tạo thành một tổng zero nó sẽ thấy một giá trị dòng điện rất lớn.

Các rơ le sẽ đi cắt các máy cắt có liên quan. Đây là dạng bảo vệ được gọi là bảo vệ đơn vị, vì nó chỉ bảo vệ những gì nằm giữa các máy biến dòng đo lường.
Thông thường, rơ le bảo vệ so lệch sẽ có đặc tính “tăng” để trang bị cho điểm làm việc chức năng dòng “thông qua” (through current). Dòng trong đường dây càng cao, thì dòng điện sai lệch cần cho rơ le để phát hiện lỗi càng lớn. Điều này là cần thiết do sự mất cân đối trong máy biến dòng đo lường.

Các lỗi nhỏ sẽ tăng khi dòng điện tăng đến điểm các lỗi có thể gây ra một tác động cắt máy cắt sai, nếu rơ le sai lệch dòng chỉ có một giới hạn trên thay vì tăng các đặc điểm sai lệch.

Máy biến dòng đo lường (CT) có một điểm nơi lõi từ bị bão hòa và dòng điện trong CT không còn tỷ lệ thuận với dòng điện trong đường dây truyền tải.

Một CT có thể trở nên không chính xác hoặc thậm chí bị bão hòa vì một lỗi bên ngoài khu vực bảo vệ của nó (lỗi thông qua – through fault), nơi các CT thấy một cường độ dòng điện lớn nhưng vẫn còn cùng hướng.
Rơ le định hướng
Một rơle định hướng sử dụng một nguồn phân cực bổ sung của điện áp hoặc dòng điện để xác định hướng của một sự cố (lỗi). Lỗi có thể nằm ở đầu nguồn hoặc bên dưới của rơ le, cho phép các thiết bị bảo vệ thích hợp được hoạt động bên trong hoặc bên ngoài của vùng bảo vệ.
Kiểm tra tính đồng bộ
Rơ le kiểm tra đồng bộ dùng để hòa lưới khi tần số và pha của hai nguồn bằng nhau trong một mức độ nào đó. Rơ le “kiểm tra đồng bộ” thường được sử dụng khi hai hệ thống nguồn điện được kết nối với nhau, chẳng hạn như tại một trạm phân phối kết nối hai hệ thống lưới điện, hoặc tại một máy cắt đầu cực máy phát để đảm bảo máy phát được đồng bộ hóa với hệ thống điện trước khi hòa lưới.
Relays
Relay bảo vệ – Protective relay là gì? Nguyên tắt hoạt động, Phân loại theo Cấu trúc, Chức năng, Nguồn điện
Trong kỹ thuật điện, relay bảo vệ là một thiết bị chuyển tiếp được thiết kế để ngắt mạch khi phát hiện có lỗi.

Các rơle bảo vệ đầu tiên là thiết bị điện từ, dựa vào các cuộn dây hoạt động trên các bộ phận chuyển động để phát hiện các điều kiện hoạt động bất thường như dòng điện quá dòng, quá áp, dòng điện ngược, quá tần số, và dưới
tần số.

Rơ le bảo vệ kỹ thuật số hiện nay căn bản dựa trên bộ vi xử lý mô phỏng các thiết bị ban đầu cũng như cung cấp các kiểu bảo vệ và giám sát mang tính không phù hợp (impractical) với rơle điện cơ.

Rơ le điện cơ chỉ cung cấp chỉ sơ bộ về vị trí và nguồn gốc của lỗi.

Trong nhiều trường hợp, một bộ tiếp sức vi xử lý duy nhất cung cấp các chức năng sẽ có hai hoặc nhiều thiết bị cơ điện.

Bằng cách kết hợp nhiều chức năng trong một trường hợp, các rơ le kỹ thuật số cũng giúp tiết kiệm chi phí mua sắm và chi phí bảo trì cho các rơle điện cơ.

Tuy nhiên, do tuổi thọ của chúng rất dài, hàng chục ngàn “lính canh im lặng” vẫn bảo vệ đường truyền và thiết bị điện trên toàn thế giới. Các đường dây truyền tải và máy phát điện quan trọng có các ngăn dành riêng cho việc bảo vệ, với nhiều thiết bị cơ điện riêng biệt, hoặc một hoặc hai bộ rơle bộ vi xử lý.
Rơ le bảo vệ cơ điện tại nhà máy phát điện. Rơ le nằm trong hộp kính tròn. Các thiết bị hình chữ nhật là các khối kết nối thử nghiệm, dùng để thử nghiệm và cách ly các mạch biến áp của dụng cụ.
Lý thuyết và ứng dụng các thiết bị bảo vệ này là một phần quan trọng trong việc đào tạo một kỹ sư điện chuyên về bảo vệ hệ thống điện.

Sự cần thiết phải hành động nhanh chóng để bảo vệ các mạch và thiết bị cũng như công chúng thường đòi hỏi các rơ le bảo vệ để đáp ứng và ngắt mạch trong vòng vài phần nghìn giây.

Trong một số trường hợp, thời gian giải phóng được quy định trong luật pháp hoặc quy tắc hoạt động.

Một chương trình bảo trì hoặc thử nghiệm được sử dụng để xác định hiệu suất và tính sẵn có của hệ thống bảo vệ.
Dựa trên ứng dụng cuối cùng và pháp luật áp dụng, các tiêu chuẩn khác nhau như ANSI C37.90, IEC255-4, IEC60255-3, và IAC sẽ điều chỉnh thời gian đáp ứng của relay đối với các điều kiện lỗi có thể xảy ra.
Nguyên lý hoạt động của Rơ le bảo vệ Protective relay
Các Rơ le bảo vệ cơ điện hoạt động bằng một trong hai nguyên lý hoặc là dùng lực từ để hút, hoặc là cảm ứng từ. Không giống như các rơle điện cơ loại chuyển mạch với các ngưỡng điện áp hoạt động và thời gian hoạt động cố định và thường không rõ ràng, các rơ le bảo vệ thường có tuổi thọ dài, có thể điều chỉnh và lựa chọn được các
thông số thời gian/dòng điện (hoặc các tham số hoạt động khác).

Rơ le bảo vệ có thể sử dụng các mảng đĩa cảm ứng, nam châm có cực từ bị xẻ rãnh, các cuộn dây hãm và tác động, các tác nhân loại cuộn dây điện từ, công tắc rơ le điện thoại, và mạng dịch chuyển pha.
Các rơ le bảo vệ cũng có thể được phân loại theo phương pháp đo lường của chúng. Một rơle bảo vệ có thể đáp ứng với cường độ của đại lượng điện áp hay dòng điện.
Loại rơ le cảm ứng có thể đáp ứng với tích của hai đại lượng trong 2 cuộn dây, thí dụ như công suất trong một mạch điện. Mặc dù một rơ le điện cơ tính toán tỉ số của hai số lượng là không thực tế, tác dụng tương tự có thể thu được bằng một sự cân bằng giữa hai cuộn dây làm việc, có thể được bố trí để mang lại cá kết quả tương tự.
Nhiều cuộn dây làm việc có thể được sử dụng để cung cấp “độ lệch” cho rơ le, cho phép điêu khiển độ nhạy của phản ứng trong một mạch bởi một rơ le khác.

Các kết hợp khác nhau của “mô-men làm việc” và “mô-men hãm” có thể được tạo ra trong rơ le.
Bằng cách sử dụng một nam châm vĩnh cửu trong mạch từ, rơ le có thể phản ứng với dòng điện theo hướng ngược lại.

Các rơle phân cực như vậy được sử dụng trên các mạch điện một chiều để phát hiện các hỏng hóc, ví dụ như, dòng công suất ngược đi vào máy phát điện.

Các rơ le này có thể được sản xuất theo tiêu chuẩn ổn định kép, duy
trì một tiếp điểm khép mạch khi không có dòng trong cuộn dây và cần có dòng điện ngược để reset lại. Đối với các mạch AC, nguyên tắc này được mở rộng với một cuộn dây phân cực nối với một nguồn điện áp tham chiếu.
Các tiếp điểm trọng lượng nhẹ làm cho các rơle nhạy hơn, có thể tác động một cách nhanh chóng, nhưng tiếp điểm nhỏ không thể mang hoặc cắt được dòng điện lớn.
Thường thì các rơle đo lường sẽ kích hoạt các rơ le phụ phần ứng loại điện thoại.
Trong một nhà máy lắp đặt nhiều rơle điện cơ, sẽ rất khó để xác định thiết bị nào tạo ra tín hiệu gốc đưa đi tác động mạch bảo vệ.

Đây là thông tin hữu ích để giúp cho nhân viên vận hành xác định được nguyên nhân gây ra các lỗi và ngăn chặn việc xảy ra sự cố tương tự một lần nữa.

Rơle có thể được trang bị với một bộ phận “đích” hay “cờ”, bộ phận này sẽ được nhã ra khi tiếp điểm hoạt động, để hiển thị một dấu hiệu màu đặc biệt khi rơ le tác động.
Phân loại Relay bảo vệ – Protective relay
Phân loại Rơ le bảo vệ dựa trên cấu trúc
Rơ le bảo vệ có cấu trúc cơ điện
Rơ le điện có thể được phân thành một số loại khác nhau như sau:
– Thuộc tính thu hút
– cuộn dây dao động
– cảm ứng
– vận hành bằng động cơ
– cơ khí
– nhiệt
Các rơle kiểu “Armature” (ứng) có một đòn bẩy xoay được hỗ trợ trên một bản lề hoặc trục dao, có đường tiếp xúc. Các rơ le này có thể hoạt động với dòng điện xoay chiều hoặc một chiều (trực tiếp), nhưng đối với dòng điện xoay chiều, một cuộn bóng được sử dụng để duy trì lực tiếp xúc trong suốt chu kỳ của dòng xoay chiều.

Bởi vì khoảng cách không khí giữa cuộn cố định và bộ phận chuyển động trở nên nhỏ hơn nhiều khi tiếp sức đã hoạt động, dòng điện yêu cầu để duy trì rơle đóng lại nhỏ hơn nhiều so với dòng điện để vận hành nó. “Tỉ lệ quay trở lại” hoặc “khác biệt” là số đo dòng cần phải giảm bao nhiêu để thiết lập lại rơ le.
Một ứng dụng biến thể của nguyên lý thu hút là các nhà điều hành loại hình pit tông hoặc solenoid. Relay lưỡi gà cộng từ là một ví dụ khác của nguyên lý thu hút.
Các cuộn dây “cuộn dao động” sử dụng một vòng dây điện trong một nam châm cố định, tương tự như một máy đo điện lượng nhưng có một đòn bẩy tiếp xúc thay vì một con trỏ.

Chúng có thể được thực hiện với độ nhạy rất cao. Một loại cuộn dây giao động ngưng cuộn dây từ hai dây chằng có dây dẫn, cho phép di chuyển cuộn dây rất dài.
Relay đĩa cảm ứng quá dòng
Đồng hồ đĩa cảm ứng làm việc bằng cách tạo ra các dòng trong một đĩa chuyển động tự do; các chuyển động quay của đĩa hoạt động một tiếp xúc.

Rơle cảm ứng yêu cầu dòng điện xoay chiều; nếu hai hoặc nhiều cuộn dây được sử dụng, chúng phải ở cùng tần số nếu không có lực điều khiển mạng được tạo ra.

Những rơle điện từ này sử dụng nguyên lý cảm ứng được phát hiện bởi Galileo Ferraris vào cuối thế kỷ 19.

Hệ thống từ tính trong các rơle cảm ứng quá dòng được thiết kế để phát hiện các dòng quá dòng trong một hệ thống điện và hoạt động với thời gian trễ khi xác định trước khi đã đạt được một số giới hạn dòng quá dòng. Để hoạt động, hệ thống từ tính trong rơ le tạo ra mô men xoắn tác động lên đĩa kim loại để tiếp xúc, theo phương trình cơ bản / mô men cơ bản sau đây:
Những kết luận quan trọng sau đây có thể được rút ra từ phương trình trên.
– Cần phải có hai luân phiên luân chuyển với sự dịch chuyển pha để tạo mô-men xoắn.
– Mô men xoắn cực đại được tạo ra khi hai luồng xoay chiều cách nhau 90 độ.
– Kế quả mômen là ổn định và không phải là một chức năng của thời gian.

Khi dòng điện đầu vào vượt quá giới hạn dòng, đĩa quay, tiếp điểm di chuyển sang trái và chạm tới tiếp điểm cố định. Quy mô phía trên tấm cho biết thời gian trễ.
Cuộn dây chính của rơle được cung cấp từ máy biến áp dòng của hệ thống điện thông qua cầu cắm, được gọi là bộ nhân lập trình cắm (PSM). Thường thì có bảy khoảng cách đều nhau hoặc các dải hoạt động xác định độ nhạy của rơ le. Cuộn dây chính được đặt trên điện cực trên.

Cuộn dây thứ cấp có các đầu nối trên nam châm trên được nạp năng lượng từ cuộn dây chính và nối với nam châm thấp hơn. Một khi các nam châm điện trên và dưới được kích hoạt, chúng tạo ra dòng xoáy trên đĩa kim loại và chạy
qua các đường dẫn thông lượng.

Mối quan hệ giữa dòng xoáy và dòng chạy này tạo ra momen xoắn tỷ lệ với dòng điện đầu vào của cuộn sơ cấp, do hai đường dẫn thổi ra khỏi pha bằng 90 °.
Trong tình trạng quá dòng, một giá trị của dòng sẽ vượt qua áp suất lò xo điều khiển trên trục chính và nam châm phanh, làm cho đĩa kim loại xoay theo hướng tiếp xúc cố định.

Sự chuyển động ban đầu của đĩa cũng được giữ lại với một giá trị dương cực trị của dòng điện bởi các khe nhỏ thường được cắt vào mặt đĩa. Thời gian quay để làm cho các điểm tiếp xúc không chỉ phụ thuộc vào dòng mà còn vị trí backstop trục chính, được gọi là hệ số thời gian ™.

Hệ số thời gian được chia thành 10 đơn vị tuyến tính của thời gian xoay tròn đầy đủ.
Với việc cung cấp relay không có bụi bẩn, đĩa kim loại và trục chính với tiếp xúc của nó sẽ đạt được tiếp xúc cố định, do đó gửi một tín hiệu để trip và cô lập các mạch, trong thời gian thiết kế của nó và các thông số kỹ thuật dòng.

Dòng điện giảm của rơ le nhỏ hơn nhiều so với giá trị vận hành, và một lần đạt đến rơ le sẽ được thiết lập lại bằng
chuyển động ngược bởi áp suất của lò xo điều khiển được điều chỉnh bởi nam châm phanh.
Tĩnh
Việc sử dụng các bộ khuếch đại điện tử cho rơle bảo vệ được mô tả vào đầu năm 1928, sử dụng các bộ khuếch đại ống chân không và tiếp tục đến năm 1956.

Các thiết bị sử dụng ống điện tử đã được nghiên cứu nhưng không bao giờ được áp dụng như các sản phẩm thương mại vì những hạn chế của bộ khuếch đại ống chân không.

Cần phải có một dòng điện dự phòng tương đối lớn để duy trì nhiệt độ sợi filament; điện áp cao bất tiện là cần thiết cho các mạch, và các bộ khuếch đại ống chân không gặp khó khăn với hoạt động không chính xác do nhiễu loạn tiếng ồn.
Rơ le tĩnh không có hoặc ít bộ phận chuyển động, và trở nên thực tế hơn với sự ra đời của bóng bán dẫn. Các thành phần đo của các rơle tĩnh đã được built up thành công và mang tính kinh tế hơn từ điốt, điốt zener, điốt avalanche, các bóng bán dẫn unijunction, bóng bán dẫn lưỡng cực p-n-p và n-p-n, bóng bán dẫn hiệu ứng trường hoặc các kết hợp của chúng. Rơ le tĩnh cung cấp lợi thế về độ nhạy cao hơn các rơ le cơ điện thuần túy, bởi vì điện để hoạt động các tiếp điểm đầu ra có nguồn gốc từ nguồn cung riêng, chứ không phải từ các mạch tín hiệu. Rơ le tĩnh loại bỏ hoặc giảm bounce tiếp xúc, và có thể cung cấp hoạt động nhanh, tuổi thọ cao và bảo trì thấp.
Kỹ thuật số
Rơle bảo vệ kỹ thuật số đã ở giai đoạn thơ ấu vào cuối những năm 1960. Một hệ thống bảo vệ kỹ thuật số thử nghiệm đã được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và trong
lĩnh vực này vào đầu những năm 1970. Không giống như các rơle đã đề cập ở trên, rơle bảo vệ kỹ thuật số có hai phần chính: phần cứng và phần mềm.

Rơle bảo vệ kỹ thuật số đầu tiên trên thế giới đã được giới thiệu cho ngành công nghiệp điện vào năm 1984. Mặc dù sự phát triển của các thuật toán phức tạp để thực hiện các chức năng bảo vệ, các rơ le dựa trên bộ vi xử lý bán vào những năm 1980 đã không kết hợp chúng.

Rơle bảo vệ kỹ thuật số dựa trên bộ vi xử lý có thể thay thế các chức năng của nhiều thiết bị cơ điện rời rạc.

Các rơle này chuyển điện áp và dòng điện thành dạng số và xử lý các phép đo kết quả sử dụng bộ vi xử lý.

Rơle kỹ thuật số có thể mô phỏng các chức năng của nhiều rơle điện cơ rời rạc trong một thiết bị, đơn giản hóa thiết kế và bảo trì bảo vệ.

Mỗi relay số có thể chạy các thói quen tự kiểm tra để xác nhận sự sẵn sàng và báo động nếu phát hiện có lỗi. Rơle kỹ thuật số cũng có thể cung cấp các chức năng như giao tiếp truyền thông (SCADA), giám sát đầu vào tiếp xúc, đo sáng, phân tích dạng sóng, và các tính năng hữu ích khác.

Rơle số có thể, ví dụ, lưu trữ nhiều bộ tham số bảo vệ, cho phép thay đổi hành vi của rơle trong quá trình bảo dưỡng thiết bị đính kèm.
Rơ le số cũng có thể cung cấp các chiến lược bảo vệ không thể thực hiện với các rơle điện cơ.

Điều này đặc biệt quan trọng đối với các mạch điện cao thế xa hoặc các mạch đa đầu cuối hoặc trong các đường dây có tính chu kỳ hoặc bù chênh.

Chúng cũng mang lại lợi ích khi tự kiểm tra và truyền thông tới các hệ thống điều khiển giám sát.
Bằng số
Sự khác biệt giữa relay bảo vệ bằng số và kỹ thuật số dựa trên các điểm chi tiết kỹ thuật tốt và hiếm khi được tìm thấy ở các khu vực khác ngoài bảo vệ: Ch 7, trang 102. Các rơle số là sản phẩm của những tiến bộ trong công nghệ từ các rơ le kỹ thuật số. Nói chung, có một số loại rơle bảo vệ số khác nhau. Tuy nhiên, mỗi loại lại chia sẻ cấu trúc tương tự, do đó cho phép các nhà thiết kế xây dựng một giải pháp toàn bộ hệ thống dựa trên một số lượng nhỏ linh kiện linh hoạt. Họ sử dụng bộ xử lý tốc độ cao thực hiện các thuật toán thích hợp. Hầu hết các rơle số cũng đa chức năng và có nhiều nhóm thiết lập thường xuyên với hàng chục hoặc hàng trăm cài đặt.
Phân loại rơ le theo chức năng
Các chức năng bảo vệ khác nhau có sẵn trên một relay nhất định được đánh dấu bởi các số thiết bị chuẩn ANSI. Ví dụ, một relay bao gồm chức năng 51 sẽ là một relay bảo vệ thời gian quá dòng.
Một relay bảo vệ đa chức năng số (số) cho các mạng phân phối. Một thiết bị đơn có thể thay thế nhiều rơle điện cơ đơn chức năng và cung cấp các chức năng tự kiểm tra và truyền thông.
Relay bảo vệ quá dòng
Một relay quá dòng là một loại relay bảo vệ hoạt động khi dòng tải vượt quá giá trị pickup. Số thiết bị ANSI là 50 cho một thời gian quá dòng tức thì (IOC) hoặc một Thời gian vượt quá quy định (DTOC). Trong một ứng dụng điển hình, relay quá dòng được kết nối với một máy biến dòng và được hiệu chuẩn để hoạt động ở mức cao nhất hoặc cụ
thể. Khi tiếp sức hoạt động, một hoặc nhiều địa chỉ liên lạc sẽ hoạt động và tiếp sức cho chuyến đi (mở) một ngắt mạch. Rơle quá tải thời gian xác định đã được sử dụng rộng rãi ở Anh nhưng vấn đề vốn có của nó về hoạt động chậm hơn cho các lỗi gần nguồn hơn đã dẫn đến sự phát triển của relay IDMT.
Rơ le bảo vệ quá dòng trong thời gian xác định tối thiểu
Các rơle bảo vệ thời gian tối thiểu nhất định (IDMT) đã được phát triển để khắc phục những thiếu sót của Relay quá dòng thời gian xác định.
Nếu trở kháng nguồn vẫn không thay đổi và dòng điện lỗi thay đổi đáng kể khi chúng di chuyển ra khỏi rơle thì tốt hơn là sử dụng bảo vệ quá dòng IDMT để đạt được bảo vệ tốc độ cao trên một phần lớn của mạch bảo vệ. Tuy nhiên, nếu trở kháng nguồn lớn hơn đáng kể so với trở kháng feeder thì không thể khai thác được tính năng của relay IDMT và DTOC có thể được sử dụng. Thứ hai nếu trở kháng của nguồn thay đổi và trở nên yếu hơn với thế hệ ít hơn trong khi tải nhẹ thì điều này dẫn đến thời gian giải phóng chậm hơn do đó phủ nhận mục đích của relay IDMT. Tiêu chuẩn IEC 60255-151 xác định đường cong relay của IDMT như hình dưới đây. Bốn đường cong trong 

Mặc dù phổ biến nhất là sử dụng các rơle của IDMT để bảo vệ dòng, có thể sử dụng chế độ hoạt động của IDMT để bảo vệ điện áp. Có thể lập trình các đường cong tùy chỉnh trong một số rơle bảo vệ và các nhà sản xuất khác có đường cong đặc biệt cho các rơle của chúng. Một số rơle số có thể được sử dụng để cung cấp bảo vệ overvoltage thời gian ngược hoặc bảo vệ quá dòng tiêu cực.

Ir= là tỷ số dòng điện lỗi của thiết lập chuyển tiếp (relaying) dòng hoặc một Bộ Thiết lập Cân Bằng. “Plug” là một tài liệu tham khảo thuộc phạm vi relay cơ điện và có sẵn trong các bước rời rạc. TD là cài đặt thời gian quay số.
Các kết quả phương trình trên trong một “nhóm” của các đường cong như là một kết quả của việc sử dụng thiết lập khác nhau cài đặt nhân số thời gian (TMS). Rõ ràng từ các phương trình đặc tính chuyển tiếp rằng một TMS lớn sẽ cho kết quả thời gian giải phóng chậm hơn cho một giá trị PMS (Ir) nhất định.
Relay khoảng cách / trở kháng
Khoảng cách chuyển tiếp khác nhau về nguyên tắc từ các hình thức bảo vệ khác do hiệu suất của chúng không bị chi phối bởi cường độ của dòng điện hoặc điện áp trong mạch bảo vệ mà là về tỷ lệ của hai số lượng này. Các rơ le khoảng cách thực sự kích hoạt gấp đôi số lượng rơ le với một cuộn dây được cấp nguồn bởi điện áp và cuộn dây
khác theo dòng điện. Các yếu tố dòng sản xuất một tích cực hoặc chọn mô-men xoắn trong khi các yếu tố điện áp sản xuất một tiêu cực hoặc thiết lập lại mô-men xoắn. Rơ le chỉ hoạt động khi tỷ số V / I nằm dưới một giá trị đã xác định trước (hoặc giá trị đặt). Trong một lỗi trên đường dây truyền, dòng lỗi tăng lên và điện áp tại điểm lỗi giảm. Tỷ lệ V / I được đo tại vị trí của CT và PT. Điện áp tại vị trí PT phụ thuộc vào khoảng cách giữa PT và lỗi. Nếu điện áp đo được nhỏ hơn, có nghĩa là lỗi gần hơn và ngược lại. Do đó bảo vệ được gọi là relay khoảng cách. Tải trọng chảy qua đường dây xuất hiện như một trở kháng cho tiếp sức và tải trọng đủ (như trở kháng tỷ lệ nghịch với tải) có thể
dẫn đến một chuyến đi của relay ngay cả khi không có lỗi.
Lược đồ bảo vệ sai lệch dòng điện
Một lược đồ sai biệt tác động đến sự khác biệt giữa dòng vào một khu vực được bảo vệ (có thể là thanh dẫn, máy phát, máy biến áp hoặc các thiết bị khác) và dòng điện rời khỏi khu vực đó. Một lỗi bên ngoài khu vực cung cấp cho cùng một lỗi dòng vào và ra của khu vực, nhưng lỗi trong vùng hiển thị như là một sự khác biệt trong dòng.
“Sự bảo vệ sai lệch được lựa chọn 100% và do đó chỉ đáp ứng các lỗi trong khu vực được bảo vệ của nó. Ranh giới của khu vực được bảo vệ được xác định duy nhất bởi vị trí của máy biến áp dòng. mà không có sự chậm trễ bổ sung vì vậy bảo vệ vi sai là phù hợp để bảo vệ chính nhanh cho tất cả các danh mục quan trọng của nhà máy.
Bảo vệ vi sai có thể được sử dụng để bảo vệ khu vực có nhiều đầu cuối và có thể được sử dụng để bảo vệ dây chuyền, máy phát, động cơ, máy biến áp và các nhà máy điện khác.
Các máy biến dòng trong một sơ đồ phân biệt phải được lựa chọn để có phản ứng gần như giống hệt với dòng điện quá mức. Nếu một kết quả “qua lỗi” dẫn đến một máy biến dòng bão hoà trước cái khác, sự bảo vệ phân khu sẽ thấy dòng điện hoạt động sai và có thể sai lệch.
Bộ phận ngắt mạch GFCI (mạch ngắt mạch đất) kết hợp bảo vệ quá dòng và bảo vệ sai biệt (không điều chỉnh được) trong các mô đun tiêu chuẩn, thường có sẵn.
Rơ le có định hướng
Một relay định hướng sử dụng một nguồn phân cực bổ sung của điện áp hoặc dòng điện để xác định hướng của một lỗi. Các yếu tố hướng ảnh hưởng đến sự dịch chuyển pha giữa số lượng phân cực và số lượng vận hành. Lỗi có thể được đặt ở thượng nguồn hoặc hạ lưu vị trí của relay, cho phép các thiết bị bảo vệ thích hợp được vận hành
bên trong hoặc bên ngoài khu vực bảo vệ.
Kiểm tra đồng bộ
Một relay kiểm tra đồng bộ cung cấp một tiếp xúc đóng khi tần số và giai đoạn của hai nguồn tương tự như trong một số biên chấp nhận. Một relay “kiểm tra đồng bộ” thường được áp dụng khi hai hệ thống điện được kết nối với nhau, chẳng hạn như tại một switchyard kết nối hai lưới điện, hoặc tại một mạch cắt của máy phát để đảm bảo máy phát được đồng bộ với hệ thống trước khi kết nối nó.
Phân loại Relay theo nguồn điện
Một rơ le bảo vệ kép được cung cấp bởi dòng điện thu được từ dòng bằng một CT.
Các rơle cũng có thể được phân loại theo loại nguồn điện mà họ sử dụng để làm việc.
– Các rơle tự hành hoạt động dựa trên năng lượng có nguồn gốc từ mạch bảo vệ, ví dụ như thông qua các máy biến dòng dùng để đo dòng của dòng điện. Điều này giúp loại bỏ chi phí và độ tin cậy của một nguồn cung cấp riêng biệt.
– Rơ le phụ trợ phụ thuộc vào một pin hoặc nguồn cung cấp ac bên ngoài. Một số rơle có thể sử dụng AC hoặc DC. Nguồn cung cấp phụ trợ phải có độ tin cậy cao trong thời gian lỗi hệ thống.
– Các rơle điện có thể cung cấp nguồn điện phụ trợ, vì vậy tất cả các ắc quy, bộ sạc và các yếu tố bên ngoài khác đều được làm dự phòng và được sử dụng làm bản sao lưu.

xem thêm… 
Bộ cáp kết nối Relay và máy cắt hạ thế của ABB

Relay ABB REF615 Overcurrent protection

#dien#hoikysudien#kysudien#hethongdien#thinghiemdien , #thuviendien
————————————
LIÊN HỆ VỚI CHÚNG TÔI:

🌐Website: hoikysudien.com / thuviendien.com

📩Email: hoikysudienvietnam@gmail.com

🇻🇳Youtube: https://bom.to/1E5mq

💻Facebook: https://bom.to/teDp6

Công ty TNHH Thương Mại và Dịch Vụ Vinh Thành – Nhà tài trợ

+ Website: http://vinhthanhltd.vn/

+ Page: http://bit.ly/2HZ6VXm

NẾU BẠN THẤY BÀI VIẾT BỔ ÍCH, HÃY CHIA SẺ BÀI VIẾT NÀY ĐẾN VỚI MỌI NGƯỜI

BÌNH LUẬN

Check Also

Máy cắt Recloser 24kV

xem thêm…  – Raytech Micro Junior 2 (10A): Winding Resistance Test – Thiết bị đo …