Rơ le bảo vệ đường dây điện: Hướng dẫn toàn diện
Rơ le bảo vệ đường dây là thiết bị bảo vệ các đường dây cấp điện khỏi các loại lỗi khác nhau, như ngắn mạch, quá tải, lỗi đất và đứt dây dẫn. Đường dây là đường truyền hoặc phân phối điện từ trạm biến áp đến tải hoặc trạm biến áp khác. Rơ le bảo vệ đường dây rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy và an toàn của hệ thống điện, vì chúng có thể phát hiện và cách ly lỗi nhanh chóng, ngăn ngừa hư hỏng thiết bị và giảm thiểu sự cố mất điện.
Điều gì là rơ le bảo vệ khoảng cách?
Một trong những loại rơ le bảo vệ đường dây phổ biến nhất là rơ le bảo vệ khoảng cách, còn được gọi là rơ le trở kháng. Rơ le bảo vệ khoảng cách đo trở kháng (Z) của đường dây bằng cách sử dụng điện áp (V) và dòng điện (I) từ máy biến điện áp (PT) và máy biến dòng (CT) tương ứng. Trở kháng được tính bằng cách chia điện áp cho dòng điện: Z = V/I.
Rơ le bảo vệ khoảng cách so sánh giá trị trở kháng đo được với giá trị cài đặt đã định trước, đại diện cho giá trị trở kháng tối đa cho phép trong hoạt động bình thường. Nếu giá trị trở kháng đo được thấp hơn giá trị cài đặt, điều đó có nghĩa là có lỗi trên đường dây, và rơ le sẽ gửi tín hiệu cắt đến cầu dao để cách ly lỗi. Rơ le cũng có thể hiển thị các tham số lỗi, như dòng điện lỗi, điện áp, điện trở, điện kháng, và khoảng cách lỗi, trên màn hình.
Khoảng cách lỗi là khoảng cách từ vị trí rơ le đến vị trí lỗi, có thể được ước tính bằng cách nhân giá trị trở kháng đo được với trở kháng đường dây mỗi kilômét. Ví dụ, nếu giá trị trở kháng đo được là 10 ôm và trở kháng đường dây mỗi kilômét là 0,4 ôm/km, thì khoảng cách lỗi là 10 x 0,4 = 4 km. Biết khoảng cách lỗi có thể giúp xác định và sửa chữa lỗi nhanh chóng.
Tính năng bốn cạnh hoạt động như thế nào?
Rơ le bảo vệ khoảng cách có thể có các đặc tính hoạt động khác nhau, như hình tròn, mho, bốn cạnh, hoặc đa giác. Đặc tính bốn cạnh là lựa chọn phổ biến cho các rơ le số hiện đại vì nó mang lại sự linh hoạt và chính xác hơn trong việc cài đặt các khu vực bảo vệ.
Đặc tính bốn cạnh là biểu đồ hình bình hành định nghĩa khu vực bảo vệ của rơ le. Biểu đồ có bốn trục: điện trở phía trước (R F), điện trở phía sau (R B), điện kháng phía trước (X F) và điện kháng phía sau (X B). Biểu đồ cũng có góc độ dốc gọi là góc đặc tính rơ le (RCA), quyết định hình dạng của hình bình hành.
Đặc tính bốn cạnh 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 bình hành bằng cách nối R F với R B và X F với X B.
Khu vực bảo vệ nằm bên trong hình bình hành, nghĩa là nếu giá trị trở kháng đo được nằm trong khu vực này, rơ le sẽ cắt. Đặc tính bốn cạnh có thể bao gồm bốn phần tư hoạt động:
Phần tư thứ nhất (giá trị R và X dương): Phần tư này đại diện cho tải cảm và lỗi phía trước từ rơ le.
Phần tư thứ hai (R âm và X dương): Phần tư này đại diện cho tải dung và lỗi ngược từ rơ le.
Phần tư thứ ba (giá trị R và X âm): Phần tư này đại diện cho tải cảm và lỗi ngược từ rơ le.
Phần tư thứ tư (R dương và X âm): Phần tư này đại diện cho tải dung và lỗi phía trước từ rơ le.
Các khu vực hoạt động khác nhau là gì?
Rơ le bảo vệ khoảng cách có thể có các khu vực hoạt động khác nhau, được định nghĩa bởi các giá trị cài đặt khác nhau của trở kháng và thời gian trì hoãn. Các khu vực được thiết kế để phối hợp với các rơ le khác trong hệ thống và cung cấp bảo vệ dự phòng cho các đường dây liền kề.
Các khu vực hoạt động điển hình cho rơ le bảo vệ khoảng cách là:
Khu vực 1: Khu vực này bao phủ 80% đến 90% chiều dài đường dây và không có thời gian trì hoãn. Nó cung cấp bảo vệ chính cho các lỗi trong khu vực này và cắt tức thì.
Khu vực 2: Khu vực này bao phủ 100% đến 120% chiều dài 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 vượt qua khu vực 1 hoặc trên các đường dây liền kề.
Khu vực 3: Khu vực này bao phủ 120% đến 150% chiều dài 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 vượt qua khu vực 2 hoặc trên các đường dây xa.
Một số rơ le cũng có thể có các khu vực bổ sung, chẳng hạn như Khu vực 4 cho lỗi do tải hoặc Khu vực 5 cho lỗi vượt quá.
Các loại rơ le bảo vệ đường dây khác là gì?
Ngoài rơ le bảo vệ khoảng cách, còn có các loại rơ le bảo vệ đường dây khác có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau hoặc kết hợp với rơ le bảo vệ khoảng cách. Một số ví dụ là:
Rơ le bảo vệ quá dòng: Các rơ le này chỉ đo dòng điện và cắt khi nó vượt quá giá trị cài đặt. Chúng đơn giản, rẻ tiền và được sử dụng rộng rãi cho các đường dây辐射线保护继电器的其他类型包括哪些？ - 过电流保护继电器：这些继电器仅测量电流，并在超过预设值时跳闸。它们简单、便宜，广泛用于辐射型馈线。 - 差动保护继电器：这些继电器比较馈线两端的电流输入，在两者之间不平衡时跳闸。它们对于短馈线或母线来说是快速、选择性和灵敏的。 - 方向保护继电器：这些继电器同时测量电流和电压，并确定它们之间的相角差。当电流相对于电压以特定方向流动时才会跳闸。它们对于环形馈线或并联馈线很有用。 - 电弧闪光检测继电器：这些继电器使用光传感器和高速过电流检测来识别馈线上的电弧闪光事件。它们比传统继电器更快地跳闸，提高人员安全性。 ### 如何选择馈线保护继电器？ 选择馈线保护继电器取决于各种因素，例如： - 馈线的类型、长度、配置、负载、接地和绝缘水平 - 继电器的可用性、准确性、成本、维护、通信和集成 - 保护方案的协调性、选择性、灵敏度、速度、可靠性、安全性和稳定性 - 电力系统运营商的标准、法规、规范、政策和实践 选择馈线保护继电器的一些一般指导原则是： - 选择数字继电器而不是机电或静态继电器，以获得更好的性能、功能、灵活性和诊断 - 对于长或复杂的馈线，选择距离保护继电器而不是过电流或差动保护继电器 - 选择四边形特性而不是圆形或姆霍特性，以获得更高的准确性和适应性 - 选择低能量模拟传感器输入而不是传统的电流/电压输入，以减少尺寸、重量和安全风险 - 选择电弧闪光检测继电器而不是传统继电器，以实现更快的跳闸和人员安全 ### 结论 馈线保护继电器是保护电力系统馈线免受各种故障影响的重要设备。它们可以通过快速检测和隔离故障、防止设备损坏以及最小化停电时间来提高电力系统的可靠性、安全性和效率。 最常见的馈线保护继电器之一是距离保护继电器，它通过使用相应的电压互感器和电流互感器的电压和电流输入来测量馈线的阻抗。它将测得的阻抗与预设值进行比较，该预设值代表正常运行允许的最大阻抗。如果测得的阻抗低于设定值，则意味着馈线上有故障，继电器会发送跳闸信号给断路器以隔离故障。 距离保护继电器可以有不同的操作特性，如圆形、姆霍、四边形或多边形。四边形特性是现代数字继电器的流行选择，因为它在设置保护区域方面提供了更多的灵活性和准确性。 四边形特性是一个平行四边形形状的图表，定义了继电器的保护区域。图表有四个轴：正向电阻（RF）、反向电阻（RB）、正向电抗（XF）和反向电抗（XB）。图表还有一个称为继电器特性角（RCA）的斜率角度，决定了平行四边形的形状。 四边形特性可以覆盖四个操作象限：第一象限（感性负载和正向故障）、第二象限（容性负载和反向故障）、第三象限（感性负载和反向故障）和第四象限（容性负载和正向故障）。 距离保护继电器可以有不同的操作区域，这些区域由不同的阻抗和延时设定值定义。这些区域旨在与其他系统中的继电器协调，并为相邻馈线提供后备保护。 距离保护继电器的典型操作区域包括区域1（主要保护）、区域2（后备保护）和区域3（后备保护）。 除了距离保护继电器外，还有其他类型的馈线保护继电器可用于不同应用或与距离保护继电器结合使用。一些示例包括过电流保护继电器、差动保护继电器、方向保护继电器和电弧闪光检测继电器。 尊重原文，好文章值得分享，如有侵权请联系删除。
