BÀI 5: TÍNH CHỌN VÀ KHẢO SÁT RƠ LE DÒNG ĐIỆN

1. Khái niệm, phân loại và ký hiệu

Rơ le dòng điện là loại khí cụ điện tự động tác động khi dòng điện chạy qua cuộn dây của nó thay đổi và đạt đến một giá trị định trước ($I_{tác\_động}$).

• Phân loại: * Theo nguyên lý: Rơ le dòng điện kiểu điện từ (tác động nhanh) và kiểu điện tử (cài đặt thông số chính xác).

  • Theo giá trị tác động: Rơ le dòng cực đại (bảo vệ khi dòng quá lớn) và Rơ le dòng cực tiểu (bảo vệ khi dòng sụt giảm quá mức).

• Ký hiệu: Hình chữ nhật kèm chữ "I" bên trong (theo chuẩn IEC) hoặc ký hiệu cuộn dây dòng điện nối tiếp vào mạch.

2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc

• Cấu tạo: Gồm cuộn dây (có số vòng ít nhưng tiết diện dây lớn để nối tiếp vào mạch động lực), lõi thép, lò xo phản lực và hệ thống tiếp điểm điều khiển.

• Nguyên lý: Dòng điện cần giám sát sẽ chạy qua cuộn dây. Khi dòng điện này tạo ra lực hút điện từ thắng được lực cản của lò xo, lõi thép sẽ chuyển động làm thay đổi trạng thái tiếp điểm (đóng NO hoặc mở NC) để gửi tín hiệu đi ngắt máy cắt hoặc báo động.

• Ví dụ thực tế: Trong các trạm biến áp, rơ le dòng điện kết hợp với biến dòng (TI) để giám sát dòng tải. Nếu dòng vượt ngưỡng cài đặt (ví dụ 110% định mức), rơ le sẽ kích hoạt cắt ACB tổng để bảo vệ máy biến áp.

3. Khảo sát đặc tính rơ le dòng điện (đặc tính vào/ra)

Đặc tính vào/ra của rơ le dòng điện mô tả mối quan hệ giữa thời gian tác động ($t$) và bội số dòng điện ($I/I_{đm}$).

• Đặc tính độc lập: Thời gian tác động không đổi bất kể dòng điện lớn thế nào (miễn là vượt ngưỡng).

• Đặc tính phụ thuộc: Dòng điện càng lớn thì thời gian tác động càng nhanh (giúp phân biệt giữa quá tải nhẹ và ngắn mạch nghiêm trọng).

• Ứng dụng: Giúp phối hợp bảo vệ giữa các cấp (ví dụ: rơ le nhánh phải ngắt nhanh hơn rơ le tổng để tránh mất điện toàn bộ nhà máy).

4. Tính chọn

Để chọn rơ le dòng điện, các em cần xác định:

1. Dòng điện định mức ($I_{đm}$): Dòng điện mà cuộn dây rơ le có thể chịu đựng lâu dài.

2. Dòng điện tác động ($I_{tđ}$): Giá trị dòng điện mà rơ le sẽ bắt đầu nhảy. Công thức: $I_{tđ} = \frac{K_{at} \cdot K_{mm}}{K_{tv}} \cdot I_{lv\_max}$.

   • $K_{at}$: Hệ số an toàn (1.1 - 1.2).

   • $K_{mm}$: Hệ số mở máy (nếu dùng cho động cơ).

   • $K_{tv}$: Hệ số trở về.

3. Sai số và thời gian tác động: Phù hợp với yêu cầu bảo vệ của hệ thống.