Rơ le 51N & 51GN – Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất tác động có thời gian

Theo tiêu chuẩn IEC, rơ le quá dòng chạm đất tác động có thời gian được ký hiệu là 51N. Còn  51GN là ký hiệu mở rộng của rơ le 51N. Rơ le 51GN là rơ le quá dòng chạm đất tác động có thời gian của cuộn dây nối đất máy biến áp (MBA). Vây, vai trò, nguyên tắc hoạt động của rơ le 51N và rơ le 51GN như thế nào.

1/. Vai trò của rơ le 51N & rơ le 51GN.

Dòng điện ngắn mạch chạm đất trên hệ thống điện phụ thuộc phần lớn vào phương thức nối đất của lưới điện.

a/. Rơ le 51N với lưới điện có trung tính cách điện.

sơ đồ lưới điện với trung tính không nối đất

Hình 1: Sơ đồ mạch điện trung tính cách điện

Dòng ngắn mạch chạm đất trong trường hợp này rất nhỏ. Rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất chủ yếu để phát hiện ngắn mạch và báo động.

b/. Rơ le 51N với lưới điện có trung tính nối đất trực tiếp ở một đầu.

sơ đồ lưới điện với trung tính nối đất một đầu

Hình 2: Sơ đồ mạch điện có trung tính nối đất một đầu.

Dòng ngắn mạch rất lớn, làm dòng điện trên dây pha bị ngắn mạch và dòng điện trên dây nối đất tăng lên.

Dòng chạm đất phụ thuộc vào tổng trở thứ tự 0 của lưới điện tại điểm chạm đất. Khí ngắn mạch chạm đất gần đầu nguồn. Tổng trở thứ tự 0 nhỏ làm dòng ngắn mạch chạm đất có thể lớn gấp 1.5 lần dòng ngắn mạch pha tại cùng vị trí.

c/. Rơ le 51N với lưới điện có trung tính nối đất ở hai đầu.

sơ đồ lưới điện trung tính nối đát hai đầu

Hình 3: Sơ đồ mạch điện có trung tính nối đất hai đầu.

Dòng ngắn mạch tại điểm chạm đất gồm hai thành phần từ 2 đầu đổ xuống đất.

Dòng ngắn mạch đi xuống đất sẽ trở về theo hai hướng trên dây nối đất. Giá trị dòng điện trên mỗi hướng tùy thuộc vào vị trí xảy ra ngắn mạch trên đường dây.

Như vậy, khi xảy ra ngắn mạch chạm đất trên lưới điện có trung tính nối đất. Chúng đều kéo theo sự gia tăng đột biến của dòng điện trên dây nối đất. Rơ le bảo vệ quá dòng điện chạm đất có vai trò giúp phát hiện sự cố chạm đất chính xác và chọn lọc hơn.

2/. Nguyên tắc hoạt động của rơ le 51N & rơ le 51GN.

a/.  Rơ le 51N là rơ le bảo vệ quá dòng chạm đất cho đường dây.

Trong nhiều trường hợp, người ta có thể sử dụng các biến dòng điện trên dây pha với thứ cấp đấu hình sao. Để có thể kết hợp chung với rơ le 50/51.

Theo lý thuyết, ta có dòng điện trên dây trung tính của thứ cấp biến dòng điện:

IN = 3I0 = IA + IB + IC

Như vây, ta được IN tỉ lệ với dòng I0. Rơ le tác động theo nguyên tắc trên có chỉ danh 51N hay còn gọi là rơ le 51N.

bảo vệ quá dòng chạm đất đường dây với rơ le 51N

Hình 4: Sơ đồ mạch điện rơ le 50/51 & rơ le 50/51N.

b/. Rơ le 51GN & Rơ le 51N bảo vệ quá dòng chạm đất cho MBA.

bảo vệ quá dòng chạm đất trung tính mấy biến áp với rơ le 51GN

Hình 5: Sơ đồ mạch điện rơ le 50/51GN bảo vệ quá dòng trung tính MBA.

Rơ le 51GN phát hiện dòng chạm đất nhờ tín hiệu dòng điện được lấy  từ biến dòng điện được lắp trên dây nối đất các cuộn dây của MBA.

Tương tự như  rơ le 51, khi phát hiện thấy dòng thứ tự 0 (I0) trên dây nối đất MBA tăng. Dòng điện trên thứ cấp biến dòng điện cũng tăng tương ứng. Nếu dòng điện này lớn hơn dòng điện khởi động của rơ le 51GN thì rơ le 51GN sẽ khởi động.

Sau khoảng thời gian ttrip xác định, nếu dòng điện I đất vẫn không giảm xuống dưới giá trị dòng điện khởi động thì rơ le 51GN sẽ tác động tiếp điểm.

Như vậy, điều kiện để cho rơ le 51GN tác động là:

+ Dòng điện trên dây nối đất tăng lớn hơn giá trị dòng điện khởi động của relay bảo vệ.

+ Thời gian tăng dòng điện lớn hơn thời gian tác động của relay bảo vệ.

Tương tự như bảo vệ quá dòng chạm đất cho đường dây. Người ta sử dụng rơ le 51N nhưng tên mở rộng là rơ le 51PN và rơ le 51SN.

sơ đồ mạch điện rơ le 51SN

Hình 6: Sơ đồ mạch điện rơ le 50/51S và rơ le 50/51SN của MBA

sơ đồ mạch điện rơ le 50/51P và rơ la 50/51PN

Hình 7: Sơ đồ mạch điện rơ le 50/51P và rơ le 50/51PN của MBA

3/.Thông số bảo vệ của rơ le 51N & rơ le 51GN.

a/. Dòng khởi động của rơ le 51N & rơ le 51GN.

Dòng khởi động ký hiệu: I0> hay IE>.

Khi dòng điện qua rơ le lớn hơn giá trị dòng khởi động I0> thì rơ le sẽ khởi động (chưa tác động).

Dòng I0> phải nhỏ hơn dòng ngắn mạch chạm đất nhỏ nhất trong vùng bảo vệ chính của rơ le 51N.

Tại Việt Nam, thường xảy ra tình trạng dòng điện trên các dây pha bất đối xứng. Điều này sẽ làm tăng dòng điện I0. Nếu dòng I0 này lớn hơn dòng I0> của rơ le 51N. Rơ le 51N sẽ tác động nhầm.

Trong thực tế tại Việt Nam, để tránh trường hợp rơ le 51N tác động nhầm do lưới bất đối xứng. Người ta thường chọn I0> từ 25% đến 40% dòng I> của rơ le 51 tương ứng.

Ví dụ: rơ le 51S của MBA T1 có:

I> = 0.85In;

Dòng khởi động của 51NS được chọn:

I0> = 25%I>

=> I0> = 0.2125In;

chọn I0> = 0.25 I>

b/. Đặc tuyến giữa dòng điện – thời gian của rơ le 51N & 51GN.

Theo định nghĩa, thời gian tác động ttrip của rơ le 51N là thời gian trì hoãn từ lúc rơ le bắt đầu khởi động cho đến lúc rơ le tác động đóng tiếp điểm.

Như vây, rơ le 51N có hai loại thời gian tác động:

– Thứ nhất: Thời gian tác động độc lập với dòng điện (Definiti Time -DT).

đặc tuyến độc lập của rơ le 51N và 51GN– Thứ 2: Thời gian tác động phụ thuộc vào bội số giữa dòng điện và dòng khởi động (I0 / I0>). Thời gian tác động càng nhỏ khi bội số càng lớn.

đặc tuyến phụ thuộc của rơ le 51N và 51GN

Mối quan hệ giữa dòng điện và thời gian tác động goi là đặc tuyến dòng điện – thời gian.

Đăc tuyến dòng điện và thời gian của rơ le được quy định thống nhất theo tiêu chuẩn IEC hoặc IEEE (ở Việt Nam thường chọn theo tiêu chuẩn IEC).

Đặc tuyến phụ thuộc thường mô tả bằng công thức:

công thức tính t trip của rơ le 51N và 51GN

Theo tiêu chuẩn IEC gồm có các đường đặc tuyến sau:

SttTên đường đặc tuyếnKý hiệukac
1Long time inverseLTI 30xDT12010
2Standard inverseSI 30xDT0.140.020
3Extremely inverseEI 10xDT8020
4Very inverseVI 30xDT13.510
5Short time inverseSTI 30xDT0.050.040
6Definite timeDT010
7Rectifier ProtectionRECT459005.60÷100

Lưu ý:

Ký hiệu 30xDT là giá trị I0/I0> đạt tới giá trị 30 thì đặc tuyến trở thành đặc tuyến độc lập (DT).

Theo tiêu chuẩn ANSI/IEEE gồm các đường:

SttTên đường đặc tuyếnKý hiệukac
1Moderately InverseMI0.1030.020.228
2Very InverseVI39.2220.982
3Extremely InverseEI56.420.243

Dạng đường đặc tuyến theo tiêu chuẩn IEC và IEEE như sau:

đạc tuyến thời gian và dòng điện theo tiêu chuẩn IEC của rơ le 51N và rơ le 51GN

đặc tuyến thời gian dòng điện theo tiêu chuẩn IEEE của rơ le 51N và rơ le 51GN

Tại Việt Nam, thường sử dụng đặc tuyến VI (IEC) cho lưới truyền tải và đặc tuyến SI (IEC) cho lưới phân phối.

Với những vị trí bảo vệ đặt gần nhau, để tăng tính chọn lọc, thường sử dụng đặc tuyến độc lập (DT).

c/. Hệ số nhân thời gian của rơ le 51N & rơ le 51GN

Hệ số nhân thời gian ký hiệu là TMS (Time Multiplier Setting).

Thời gian tác động của rơ le xác định theo các đường đặc tuyến còn có thể điều chỉnh bằng cách nhân thêm với hệ số thời gian.

Hệ số thời gian ứng với đặc tuyến phụ thuộc ký hiệu t0> TMS.

Hệ số thời gian ứng với đặc tuyến độc lập ký hiệu : t0> DT.

Thời gian tác động của rơ le 51N phải tính theo điều kiện. Rơ le 51N phải tác động trước bảo vệ relay 51 khi có ngắn mạch chạm đất xảy ra trong vùng bảo vệ chính.

Ví dụ: relay 51S và 51NS bảo vệ máy biến áp T1 có các thông số sau:

51S: I> = 0.85 In, Đặc tuyến: Very Inverse, t> = 0.21;

51NS: I0> =0.25 In, Đặc tuyến: Very Inverse, t0> = 0.84

sơ đồ dùng rơ le 51N và rơ le 51GN bảo vệ máy biến áp

Dòng ngắn mạch chạm đất trên thanh cái 23kV máy biến áp T1 là: 12277A (dòng ngắn mạch chạm đất trên thanh cái do Trung tâm điều độ cấp).

Thời gian tác động của bảo vệ relay 51NS tương ứng với dòng ngắn mạch là: 0,60s

cong thuc tinh t trip relay 51ns

d) Bảng chỉnh định rơ le 51N & rơ le 51GN

Đính kèm bảng chỉnh định rơ le 50/51S và 50/51NS để các bạn tham khảo.

Bảng chỉnh định rơ le 51N và 51GN

Please follow and like us:
3
 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Enjoy this blog? Please spread the word :)