Rơ le bảo vệ đường dây cấp điện

Định nghĩa về Relay Bảo vệ Feeder

Relay bảo vệ feeder được định nghĩa là thiết bị bảo vệ các đường dây nguồn điện khỏi các lỗi như ngắn mạch và quá tải.

Nó đo độ cản (Z) của đường dây feeder bằng cách sử dụng điện áp (V) và dòng điện (I) từ biến thế tiềm năng (PT) và biến dòng (CT). Độ cản được tính bằng cách chia điện áp cho dòng điện: Z = V/I.

Relay so sánh độ cản đo được với một giá trị đã được đặt trước đại diện cho độ cản tối đa cho phép trong hoạt động bình thường. Nếu độ cản đo được thấp hơn, có nghĩa là có lỗi, và relay sẽ gửi tín hiệu cắt đến cầu chì để cách ly nó. Relay cũng có thể hiển thị các thông số lỗi như dòng điện lỗi, điện áp, điện trở, phản kháng, và khoảng cách lỗi trên màn hình.

Khoảng cách lỗi là khoảng cách từ relay đến vị trí lỗi, được ước tính bằng cách nhân độ cản đo được với độ cản đường dây mỗi kilômét. Ví dụ, nếu độ cản đo được là 10 ohm và độ cản đường dây mỗi kilômét là 0.4 ohm/km, thì khoảng cách lỗi là 10 x 0.4 = 4 km. Biết điều này giúp xác định và sửa chữa lỗi nhanh chóng.

Relay Bảo vệ Khoảng Cách

Đo độ cản để phát hiện lỗi và gửi tín hiệu cắt để cách ly phần lỗi.

Đặc Tính Hình Thang

Relay bảo vệ khoảng cách có thể có nhiều đặc tính hoạt động khác nhau, bao gồm hình tròn, mho, hình thang, hoặc đa giác. Đặc tính hình thang phổ biến trong các relay số hiện đại vì sự linh hoạt và chính xác trong việc thiết lập các khu vực bảo vệ.

Đặc tính hình thang là một biểu đồ hình thang định nghĩa khu vực bảo vệ của relay. Biểu đồ có bốn trục: điện trở tiến (R F), điện trở lùi (R B), phản kháng tiến (X F), và phản kháng lùi (X B). Biểu đồ cũng có góc độ gọi là góc đặc trưng của relay (RCA), xác định hình dạng của hình thang.

Đặc tính hình thang có thể được vẽ bằng cách sử dụng các bước sau:

• Đặt giá trị R F trên trục X dương và giá trị R B trên trục X âm.

• Đặt giá trị X F trên trục Y dương và giá trị X B trên trục Y âm.

• Vẽ một đường từ R F đến X F với độ dốc RCA.

• Vẽ một đường từ R B đến X B với độ dốc RCA.

• Hoàn thành hình thang bằng cách nối R F với R B và X F với X B.

Khu vực bảo vệ nằm bên trong hình thang, nghĩa là nếu độ cản đo được nằm trong khu vực này, relay sẽ cắt. Đặc tính hình thang có thể bao phủ bốn vùng hoạt động:

• Quadrant thứ nhất (cả R và X đều dương): Quadrant này đại diện cho tải cảm ứng và lỗi phía trước từ relay.

• Quadrant thứ hai (R âm và X dương): Quadrant này đại diện cho tải dung và lỗi ngược từ relay.

• Quadrant thứ ba (cả R và X đều âm): Quadrant này đại diện cho tải cảm ứng và lỗi ngược từ relay.

• Quadrant thứ tư (R dương và X âm): Quadrant này đại diện cho tải dung và lỗi phía trước từ relay.

Các Khu Vực Hoạt Động

Relay bảo vệ khoảng cách có các khu vực hoạt động khác nhau, được định nghĩa bởi các cài đặt độ cản và thời gian trì hoãn. Các khu vực này phối hợp với các relay khác để cung cấp bảo vệ dự phòng cho các đường dây liền kề.

Các khu vực hoạt động điển hình cho relay bảo vệ khoảng cách là:

• Khu vực 1: Khu vực này bao phủ 80% đến 90% chiều dài của đường dây và không có thời gian trì hoãn. Nó cung cấp bảo vệ chính cho các lỗi trong khu vực này và cắt ngay lập tức.

• Khu vực 2: Khu vực này bao phủ 100% đến 120% chiều dài của đường dây và có thời gian trì hoãn ngắn (thường là 0.3 đến 0.5 giây). Nó cung cấp bảo vệ dự phòng cho các lỗi ngoài khu vực 1 hoặc trên các đường dây liền kề.

• Khu vực 3: Khu vực này bao phủ 120% đến 150% chiều dài của đường dây và có thời gian trì hoãn dài hơn (thường là 1 đến 2 giây). Nó cung cấp bảo vệ dự phòng cho các lỗi ngoài khu vực 2 hoặc trên các đường dây xa.

• Một số relay cũng có các khu vực bổ sung, như Khu vực 4 cho lỗi vượt tải hoặc Khu vực 5 cho lỗi vượt quá.

Tiêu Chí Lựa Chọn

• Chọn relay số thay vì relay cơ khí hoặc tĩnh để có hiệu suất, chức năng, linh hoạt và chẩn đoán tốt hơn.

• Chọn relay bảo vệ khoảng cách thay vì relay bảo vệ quá dòng hoặc bảo vệ sai lệch cho các đường dây dài hoặc phức tạp.

• Chọn đặc tính hình thang thay vì đặc tính hình tròn hoặc mho để có độ chính xác và khả năng thích ứng cao hơn.

• Chọn đầu vào cảm biến tương tự năng lượng thấp thay vì đầu vào dòng điện/volt truyền thống để giảm kích thước, trọng lượng và nguy cơ an toàn.

• Chọn relay phát hiện hồ quang thay vì relay truyền thống để cắt nhanh hơn và đảm bảo an toàn cho người lao động.

Kết Luận

Relay bảo vệ feeder là thiết bị quan trọng bảo vệ các đường dây nguồn điện khỏi nhiều loại lỗi. Chúng có thể cải thiện độ tin cậy, an ninh và hiệu quả của hệ thống điện bằng cách phát hiện và cách ly lỗi nhanh chóng, ngăn ngừa hư hỏng thiết bị, và giảm thiểu mất điện.

Một trong những loại relay bảo vệ feeder phổ biến nhất là relay bảo vệ khoảng cách, đo độ cản của đường dây feeder bằng cách sử dụng điện áp và dòng điện từ biến thế tiềm năng và biến dòng tương ứng. Nó so sánh độ cản đo được với một giá trị cài đặt trước, đại diện cho độ cản tối đa cho phép trong hoạt động bình thường. Nếu độ cản đo được thấp hơn giá trị cài đặt, có nghĩa là có lỗi trên đường dây feeder, và relay sẽ gửi tín hiệu cắt đến cầu chì để cách ly lỗi.

Relay bảo vệ khoảng cách có thể có các đặc tính hoạt động khác nhau, như hình tròn, mho, hình thang, hoặc đa giác. Đặc tính hình thang là lựa chọn phổ biến cho các relay số hiện đại vì nó mang lại sự linh hoạt và chính xác cao hơn trong việc thiết lập các khu vực bảo vệ.

Đặc tính hình thang là một biểu đồ hình thang định nghĩa khu vực bảo vệ của relay. Biểu đồ có bốn trục: điện trở tiến (R F), điện trở lùi (R B), phản kháng tiến (X F), và phản kháng lùi (X B). Biểu đồ cũng có một góc độ gọi là góc đặc trưng của relay (RCA), xác định hình dạng của hình thang.