Rơ le bảo vệ là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động rơ le bảo vệ

Rơ le bảo vệ là một thiết bị quan trọng trong các hệ thống điện hiện đại, có nhiệm vụ phát hiện và phản ứng kịp thời trước những sự cố bất thường như quá dòng, quá áp, mất pha hoặc lỗi tần số. Thiết bị này đóng vai trò “người canh gác” an toàn, giúp bảo vệ thiết bị điện, động cơ và toàn bộ hệ thống tránh những thiệt hại nghiêm trọng có thể xảy ra khi có sự cố điện. Tìm hiểu chi tiết Rơ le bảo vệ là gì? Phân loại và nguyên lý hoạt động rơ le bảo vệ cùng Cáp điện VN nhé.

Rơ le bảo vệ là gì?

Rơ le bảo vệ ( tiếng anh là Protective Relay) là thiết bị điện quan trọng được sử dụng trong hệ thống điện, đặc biệt là điện 3 pha, nhằm giám sát và bảo vệ các thiết bị điện khỏi các sự cố như mất pha, lệch pha, ngược pha hoặc điện áp không ổn định. Khi phát hiện các hiện tượng bất thường này, rơ le sẽ phát tín hiệu cảnh báo hoặc tự động ngắt mạch để bảo vệ thiết bị, ngăn ngừa hư hỏng và sự cố nguy hiểm cho hệ thống.

Rơ le bảo vệ mất pha (Phase Failure Relay) là loại rơ le chuyên dùng để phát hiện sự cố mất pha, đảo pha hoặc lệch pha trong hệ thống điện 3 pha. Thiết bị liên tục theo dõi điện áp 3 pha; khi có một pha bị mất hoặc điện áp lệch vượt ngưỡng cho phép, rơ le sẽ ngắt tiếp điểm điều khiển hoặc gửi tín hiệu cảnh báo để bảo vệ động cơ và các thiết bị khác phía sau khỏi nguy cơ cháy nổ hoặc dừng đột ngột.

Rơ le bảo vệ có thể hoạt động tự động hoặc bằng tay (reset thủ công), có thiết kế gọn nhẹ, dễ lắp đặt trong tủ điện và thường được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như nhà máy, dây chuyền sản xuất, hệ thống bơm, quạt và các thiết bị có động cơ 3 pha.

Nguyên lý hoạt động của rơ le bảo vệ

Rơ le bảo vệ hoạt động dựa trên nguyên tắc giám sát liên tục các tham số điện trong hệ thống như điện áp, dòng điện, thứ tự pha và tần số. Cấu tạo gồm cuộn dây điện từ để phát hiện các hiện tượng bất thường và mạch xử lý tín hiệu để so sánh các giá trị với ngưỡng cài đặt trước. Khi phát hiện điện áp, dòng điện vượt mức cho phép, mất pha, đảo pha hoặc lệch pha, rơ le sẽ kích hoạt mạch ngắt điện, ngắt điện nguồn hoặc gửi tín hiệu cảnh báo nhằm bảo vệ thiết bị và toàn bộ hệ thống khỏi hư hỏng hoặc nguy cơ cháy nổ.

Cụ thể với rơ le bảo vệ pha, thiết bị này so sánh điện áp giữa các pha trong hệ thống 3 pha. Nếu có pha nào mất điện, lệch pha hay ngược pha, rơ le sẽ ngay lập tức ngắt nguồn để ngăn ngừa nguy cơ hư hại động cơ hoặc thiết bị điện. Rơ le cũng có thể được cài đặt các chế độ hoạt động khác nhau như bảo vệ mất pha, đảo pha, lệch pha và quá áp, thấp áp.

Rơ le bảo vệ có thể hoạt động tự động hoặc bán tự động (có thể reset thủ công) và thường được dùng trong các hệ thống điện công nghiệp để bảo vệ động cơ, thiết bị máy móc và đảm bảo an toàn vận hành.

Phân loại rơ le bảo vệ

Rơ le bảo vệ được phân loại theo nhiều cách dựa trên cấu tạo, chức năng và ứng dụng cụ thể:

Phân loại theo chức năng

• Rơ le bảo vệ mất pha: Phát hiện sự cố mất pha, đảo pha, lệch pha trong hệ thống điện 3 pha.
• Rơ le bảo vệ quá dòng: Giám sát dòng điện vượt mức cho phép, ngắt mạch khi quá tải.
• Rơ le bảo vệ quá áp, thấp áp: Bảo vệ thiết bị khỏi điện áp vượt hoặc thấp hơn giới hạn an toàn.
• Rơ le bảo vệ so lệch dòng điện: Phát hiện sự sai lệch dòng điện tại các nút kết nối thiết bị.
• Rơ le bảo vệ khoảng cách: Sử dụng trong hệ thống truyền tải điện cao áp để phát hiện và định vị sự cố trên đường dây.
• Rơ le định hướng: Xác định hướng sự cố để điều khiển các thiết bị phù hợp.

Phân loại theo cấu tạo

• Rơ le điện cơ: Hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng, động cơ, cuộn dây dịch chuyển, nhiệt hoặc cơ khí.
• Rơ le tĩnh: Có độ nhạy cao hơn điện cơ, lấy nguồn cấp riêng biệt cho tiếp điểm đầu ra.
• Rơ le kỹ thuật số (rơ le điện tử): Tích hợp nhiều chức năng, có khả năng tự kiểm tra, giám sát và thu thập dữ liệu, phù hợp cho hệ thống điện thông minh.

Ứng dụng của rơ le bảo vệ trong cuộc sống

Ứng dụng của rơ le bảo vệ rất đa dạng và quan trọng trong các hệ thống điện công nghiệp và dân dụng:

• Bảo vệ động cơ điện: Rơ le bảo vệ quá dòng và mất pha được sử dụng để ngắt mạch khi dòng điện vượt quá giới hạn chịu tải hoặc khi mất một pha, tránh hư hỏng động cơ do quá nhiệt hoặc mất cân bằng pha.
• Bảo vệ máy biến áp: Rơ le bảo vệ giám sát sự cố trong máy biến áp như quá dòng, ngắn mạch, giúp ngắt nguồn kịp thời để bảo vệ máy khỏi tổn thất nghiêm trọng.
• Bảo vệ đường dây phân phối: Rơ le kiểm soát quá tải, ngắn mạch trên đường dây năng lượng, giúp ngắt mạch tự động để đảm bảo an toàn cho hệ thống và người vận hành.
• Điều khiển hệ thống tự động: Rơ le được dùng trong các hệ thống điều khiển tự động hóa để đóng/ngắt thiết bị theo tín hiệu điều khiển nhỏ, tăng hiệu suất và độ an toàn cho thiết bị.
• Cách ly mạch điều khiển và tải: Rơ le giúp cách ly hệ thống điều khiển điện áp thấp (PLC, vi điều khiển) với mạch tải công suất cao (động cơ, máy nén) để bảo vệ thiết bị điều khiển.
• Ứng dụng trong hệ thống báo động, chiếu sáng: Rơ le đóng vai trò chuyển mạch trong hệ thống báo động, điều khiển đèn giao thông, chiếu sáng công nghiệp và dân dụng.
• Bảo vệ các thiết bị công nghiệp: Rơ le nhiệt bảo vệ thiết bị khỏi quá tải dựa trên nguyên lý giãn nở nhiệt, thường phối hợp với contactor trong các hệ thống motor, băng tải, hệ thống HVAC.

Nhờ các ứng dụng đa dạng này, rơ le bảo vệ là thiết bị thiết yếu trong đảm bảo hoạt động an toàn, ổn định và hiệu quả của nhiều hệ thống điện hiện đại ngày nay