Điều gì là rơle dòng điện quá tải do sự cố đất trong trạm biến áp

Relay quá dòng lỗi đất trong trạm biến áp là gì?

Relay quá dòng lỗi đất là thiết bị bảo vệ được sử dụng để phát hiện và bảo vệ chống lại lỗi đất (còn được gọi là lỗi đất hoặc lỗi đất một pha) trong hệ thống điện. Nó đóng vai trò quan trọng trong trạm biến áp, đảm bảo an toàn và độ tin cậy của hệ thống.

1. Nguyên lý hoạt động

Chức năng chính của relay quá dòng lỗi đất là theo dõi sự mất cân đối dòng điện trong hệ thống điện, đặc biệt là phát hiện dòng điện thứ tự không (tức là khi tổng vector của ba dòng điện pha không bằng không). Khi xảy ra lỗi đất, thường dẫn đến dòng điện thứ tự không bất thường, relay sẽ phát hiện sự mất cân đối này và kích hoạt hành động bảo vệ phù hợp.

• Dòng điện thứ tự không: Trong điều kiện vận hành bình thường, ba dòng điện pha nên cân đối, với tổng vector của chúng bằng không. Nếu xảy ra lỗi đất, dòng điện sẽ chảy qua điểm lỗi vào đất, dẫn đến sự xuất hiện của dòng điện thứ tự không.

• Hoạt động của relay: Khi dòng điện thứ tự không vượt quá ngưỡng đã đặt, relay phát tín hiệu cắt để ngắt mạch có lỗi, ngăn ngừa thiệt hại thêm.

2. Khu vực ứng dụng

Relay quá dòng lỗi đất được sử dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống điện, đặc biệt là trong các tình huống sau:

• Hệ thống phân phối: Trong mạng phân phối điện áp thấp và trung bình, relay quá dòng lỗi đất có thể nhanh chóng phát hiện và cách ly điểm lỗi, giảm thời gian ngừng hoạt động và thiệt hại thiết bị.

• Trạm biến áp: Trong trạm biến áp, relay quá dòng lỗi đất thường được sử dụng kết hợp với các thiết bị bảo vệ khác (như bảo vệ sai lệch và bảo vệ khoảng cách) để cung cấp bảo vệ đa lớp.

• Cơ sở công nghiệp: Trong các cơ sở công nghiệp lớn, các relay này bảo vệ thiết bị quan trọng khỏi lỗi đất, đảm bảo sản xuất liên tục.

3. Các loại chính

Tùy thuộc vào ứng dụng và yêu cầu kỹ thuật, relay quá dòng lỗi đất có thể được phân thành vài loại:

• Relay tức thì: Được sử dụng để phản ứng nhanh với lỗi đất nghiêm trọng, thường kích hoạt hành động cắt trong vài mili giây.

• Relay thời gian xác định: Có độ trễ có thể được đặt dựa trên mức độ nghiêm trọng của lỗi, phù hợp để xử lý lỗi ở các mức độ khác nhau.

• Relay thời gian nghịch đảo: Thời gian hoạt động tỷ lệ nghịch với dòng điện lỗi; dòng điện lỗi càng lớn, thời gian hoạt động càng ngắn, làm cho chúng lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu đặc tính bảo vệ linh hoạt.

4. Cơ chế bảo vệ

Relay quá dòng lỗi đất thường hoạt động cùng với cầu chì hoặc các thiết bị chuyển mạch khác để tạo thành cơ chế bảo vệ hoàn chỉnh. Các bước cơ bản như sau:

• Phát hiện lỗi: Relay liên tục theo dõi dòng điện trong hệ thống điện và tính toán dòng điện thứ tự không.

• Đánh giá lỗi: Nếu dòng điện thứ tự không phát hiện vượt quá ngưỡng đã đặt, relay xác định đó là lỗi đất.

• Phát tín hiệu cắt: Relay gửi lệnh cắt đến cầu chì để ngắt mạch có lỗi.

• Ghi sự kiện: Relay thường có chức năng ghi sự kiện, lưu chi tiết như thời gian và giá trị dòng điện của lỗi để phân tích và bảo trì sau này.

5. Ưu điểm

• An toàn tăng cường: Phát hiện và cách ly lỗi đất nhanh chóng ngăn chặn phóng điện hồ quang, cháy nổ và các nguy cơ tiềm tàng khác.

• Giảm thiểu thiệt hại thiết bị: Ngắt mạch có lỗi kịp thời ngăn chặn thiệt hại do tiếp xúc lâu dài với dòng điện cao.

• Cải thiện tính liên tục của nguồn điện: Bằng cách chỉ cách ly khu vực bị ảnh hưởng, tác động lên toàn bộ hệ thống điện được hạn chế, từ đó giảm thiểu phạm vi mất điện.

6. Tiêu chuẩn và quy định thông thường

Để đảm bảo an toàn và độ tin cậy của relay quá dòng lỗi đất, thiết kế và ứng dụng thường tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế và quốc gia liên quan, chẳng hạn như:

• IEC 60255: Tiêu chuẩn được công bố bởi Ủy ban Điện kỹ thuật Quốc tế (IEC) cho các relay.

• ANSI C37.90: Tiêu chuẩn được công bố bởi Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANSI) cho bảo vệ relay.

Tóm tắt

Relay quá dòng lỗi đất là thiết bị bảo vệ cần thiết trong hệ thống điện, được thiết kế đặc biệt để phát hiện và cách ly lỗi đất, đảm bảo vận hành an toàn của hệ thống. Nó theo dõi dòng điện thứ tự không để xác định lỗi và nhanh chóng thực hiện các biện pháp ngắt mạch có lỗi, từ đó bảo vệ cả thiết bị và nhân viên.