Đánh giá chức năng làm việc của rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kv tam kỳ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HỮU THỌ

ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG
LÀM VIỆC CỦA RƠLE GRT 200 BẢO VỆ
SO LỆCH TRẠM BIẾN ÁP 110KV TAM KỲ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng – Năm 2022


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HỮU THỌ

ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG
LÀM VIỆC CỦA RƠLE GRT 200 BẢO VỆ
SO LỆCH TRẠM BIẾN ÁP 110KV TAM KỲ

Chuyên ngành : Kỹ thuật điện
Mã số
: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngƣờı hƣớng dẫn khoa học: GS. TS. LÊ KIM HÙNG

Đà Nẵng – Năm 2022


i

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan trong q trình làm luận văn tốt nghiệp sẽ thực hiện nghiêm túc
các quy định về liêm chính học thuật:
- Khơng gian lận, bịa đặt, đạo văn, giúp người học khác vi phạm.
- Trung thực trong việc trình bày, thể hiện các hoạt động học thuật và kết quả từ
hoạt động học thuật của bản thân.
- Không giả mạo hồ sơ học thuật.
- Không dùng các biện pháp bất hợp pháp hoặc trái quy định để tạo nên ưu thế
cho bản thân. Chủ động tìm kiếm và tránh các hành vi vi phạm liêm chính học thuật,
chủ động tìm hiểu và nghiêm túc thực hiện các quy định về luật sở hữu trí tuệ.
- Sử dụng sản phẩm học thuật của người khác phải có trích dẫn nguồn gốc rõ
ràng.
Tơi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực
và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện
luận văn này đã được cảm ơn và các thơng tin trích dẫn trong đồ án đã được chỉ rõ
nguồn gốc rõ ràng và được phép công bố.
Học viên thực hiện

Nguyễn Hữu Thọ

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

ii

ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG LÀM VIỆC CỦA RƠLE GRT 200 BẢO VỆ
SO LỆCH TRẠM BIẾN ÁP 110KV TAM KỲ
Học viên: Nguyễn Hữu Thọ
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8520201
Khóa: K39.KTĐ- QNa
Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt: Trạm biến áp 110kV Tam Kỳ có cơng suất 88MVA, có vai trò cấp điện cho thành
phố Tam Kỳ và các huyện lân cận. Sự cố máy biến áp sẽ làm ảnh hưởng lớn đến sự cung cấp điện, vì
vậy cần phải trang bị hệ thống bảo vệ rơle, trong đó bảo vệ so lệch là bảo vệ chính nhằm đảm bảo cho
hệ thống điện vận hành an toàn tin cậy
Luận văn tập trung nghiên cứu Rơle GRT 200, tính tốn, mơ phỏng bảo so lệch MBA T1 trạm
biến áp 110kV Tam Kỳ bằng phần mềm Matlab Simulink, trên cơ sở chương trình tính tốn và mơ
phỏng giúp cho người quản lý, bộ phận kỹ thuật và nhân viên vận hành nắm bắt tốt hơn về hệ thống
lưới điện mình đang quản lý. Tổng hợp được các sự cố trên lưới điện, chuẩn đốn sự cố chính xác,
khắc phục sự cố nhanh, đảm bảo cho hệ thống điện vận hành chắc chắn, tin cậy và liên tục.
Từ khóa: Rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ, đánh giá chức năng làm
việc
ASSESSMENT OF THE WORKING FUNCTION OF GRT RELAY 200 TO PROTECTION
DIFFERENCE AT TAM KY 110KV POWER SUPPLY STATION.
Summary: The 110kV power transformer station in Tam Ky City has a capacity of 88MVA,
which is responsible for supplying electricity to Tam Ky city and neighboring districts. An incident at
the transformer will greatly affect the power supply, so it is necessary to equip a relay protection
system in which avoiding power grid failures is to protect the power system for safer and more reliable
operation.
The thesis focuses on researching GRT 200 relay (The GRT200 transformer protection IED has
been designed to provide complete protection for two-winding or three-winding power transformers,

auto-transformers and generator-transformers, within the flexible and user-friendly GR-200 Series
platform. Up to five current inputs can be provided for the phase-segregated differential protection.
The main transformer differential protection is supported by restricted earth fault, backup overcurrent,
thermal overload, over-excitation and frequency protections.) calculating and simulating the deviation
of transformer T1 at 110kV substation in Tam Ky city using Matlab Simulink software, on the basis of
a calculation and simulation program to help managers, technical departments and operators have a
better grasp of the grid system they are managing. Synthesize problems on the power system, diagnose
problems accurately, fix problems quickly and ensure that the power system operates reliably, reliably
and continuously.
Keywords: Relay GRT 200 differential protection of Tam Ky 110kV substation, evaluation of
working function

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... i
TÓM TẮT .....................................................................................................................ii
MỤC LỤC .................................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ..................................................... vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG .........................................................................................vii
DANH SÁCH CÁC HÌNH ........................................................................................ viii
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................................ 1
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ................................................................................. 2
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU...................................................... 2

4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................ 2
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI: .................................. 2
6. ĐẶT TÊN ĐỀ TÀI................................................................................................ 2
7. BỐ CỤC LUẬN VĂN .......................................................................................... 3
CHƯƠNG 1. BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH
HƯỞNG .......................................................................................................................... 4
1.1. Các hư hỏng, các dạng sự cố có thể xảy ra trong máy biến áp ................................ 4
1.1.1. Các nguyên nhân có thể dẫn đến hư hỏng máy biến áp .................................. 4
1.1.2. Các sự cố và chế độ làm việc khơng bình thường của máy biến áp ............... 5
1.2. Các loại bảo vệ cho máy biến áp .............................................................................. 8
1.2.1. Nhiệm vụ của bảo vệ rơle .............................................................................. 8
1.2.2. Các loại rơle bảo vệ cho máy biến áp ............................................................. 8
1.2.3. Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp ......................................................... 9
1.3. Bảo vệ so lệch máy biến áp .................................................................................... 10
1.3.1. Nguyên tắc chung ......................................................................................... 10
1.3.2. Nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch máy biến áp .................................... 11
1.3.3. Dòng điện khởi động của bảo vệ so lệch máy biến áp ................................. 13
1.4. Các yếu tổ ảnh hưởng đến chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp ....................... 13
1.4.1. Sai số tỷ số của các máy biến dòng .............................................................. 13
1.4.2. Các máy biến dòng bão hòa sai khác nhau ................................................... 14
1.4.3. Tổ đấu dây máy biến dịng khơng phù hợp với tổ đấu dây máy biến áp ...... 14
1.4.4. Tỉ số biến máy biến áp .................................................................................. 14
1.4.5. Sai sót trong việc đấu nối các máy biến dịng............................................... 14
1.4.6. Ảnh hưởng do sóng hài ................................................................................. 14

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

iv

1.5. Các giải pháp khắc phục ......................................................................................... 16
1.5.1. Khắc phục sai số do sai số máy biến dòng ................................................... 16
1.5.2. Khắc phục do máy biến dịng bão hịa khơng giống nhau ............................ 17
1.5.3. Khắc phục sai số do nấc phân áp máy biến áp.............................................. 17
1.5.4. Khắc phục sai số do tổ đấu dây máy biến áp ................................................ 17
1.5.5. Khắc phục do sóng hài .................................................................................. 19
1.6. Kết luận chương 1 .................................................................................................. 19
CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU RƠLE SO LỆCH CÁC TRẠM 110KV QUẢNG
NAM VÀ RƠLE GRT 200 BẢO VỆ SO LỆCH TRẠM BIẾN ÁP 110KV TAM
KỲ ................................................................................................................................. 20
2.1. Các trạm 110kV Quảng Nam ................................................................................ 20
2.2. Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 110kV ..................................................... 20
2.2.1. Các rơle tác động theo dịng điện ................................................................. 21
2.2.2. Các rơle khơng tác động theo dòng điện ..................................................... 21
2.2.3. Sơ đồ phương thức bảo vệ các máy biến áp ................................................ 22
2.3. Tìm hiểu rơle bảo vệ so lệch máy biến áp các trạm 110kV Quảng Nam ............... 23
2.3.1. Tìm hiểu cấu trúc và đặc tính làm việc của rơle Micom P632 ..................... 24
2.3.2. Tìm hiểu cấu trúc và đặt tính làm việc của rơle SEL787 ............................. 28
2.4. Tìm hiểu rơle bảo vệ so lệch máy biến áp T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ ......... 30
2.4.1. Tìm hiểu cấu trúc phần cứng rơle Toshiba GRT200 ................................... 31
2.4.2. Tìm hiểu phần mềm rơle ............................................................................... 32
2.4.3. Đặt tính làm việc của chức năng bảo vệ so lệch của rơle Toshiba GRT
200 ................................................................................................................................. 37
2.5. Kết luận chương 2 .................................................................................................. 41
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG BẢO VỆ SO LỆCH CHO
MBAT1 TRẠM TAM KỲ SỬ DỤNG RƠLE GRT 200 .......................................... 42
3.1. Thông số đầu vào trạm 110kV Tam Kỳ ................................................................. 42
3.2. Tính tốn ngắn mạch .............................................................................................. 43

3.2.1. Kết quả tính dịng điện ngắn mạch trong chế độ cực đại .............................. 43
3.2.2. Kết quả tính dịng điện ngắn mạch trong chế độ cực tiểu............................. 44
3.3. Tính tốn các thơng số chỉnh định cho rơle bảo vệ so lệch MBA T1 trạm biến
áp 110KV Tam Kỳ ........................................................................................................ 46
3.3.1. Chọn máy biến dịng điện ............................................................................. 46
3.3.2. Tính thơng số cài đặt cho chức năng bảo vệ so lệch cho rơle bảo vệ so
lệch GRT 200................................................................................................................. 46
3.3.3. Kiểm tra sự làm việc của chức năng bảo vệ so lệch (87T) ........................... 47

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


v

3.4. Mơ phỏng tính tốn bảo vệ so lệch máy biến áp T1 trạm biến áp 110KV Tam
Kỳ sử dụng phần mềm Matlab Simulink ....................................................................... 57
3.4.1. Mơ hình mơ phỏng ........................................................................................ 57
3.4.2. Các khối cấu trúc của rơle............................................................................. 57
3.4.3. Kết quả mô phỏng ......................................................................................... 58
3.5. Kết luận chương 3 .................................................................................................. 68
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (Bản sao)

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

vi

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU:
Is
If

- Dòng điện phía sơ cấp
- Dịng điện pha

Iđm
IN
ILV

- Dịng điện làm việc định mức
- Dòng điện ngắn mạch
- Dòng điện làm việc của rơle

IH
IDIFF

- Dòng điện hãm của rơle
- Dòng điện so lệch

Sđm
SN

- Công suất định mức
- Công suất ngắn mạch

S cb

- Công suất cơ bản

Uđm

- Điện áp định mức

U cb

- Điện áp cơ bản

E *HT

- Sức điện động hệ thống

X1; X2; X0

- Điện kháng thứ tự thuận; thứ tự nghịch; thứ tự không

I 1 ; I2 ; I 0
U C−H

- Dòng điện thứ tự thuận; thứ tự nghịch; thứ tự không
- Điện áp ngắn mạch cao-hạ

U CN

- Điện áp ngắn mạch phía cao

U HN

- Điện áp ngắn mạch phía hạ

XC
- Điện kháng phía cao
XH
- Điện kháng phía hạ
(3)
N
- Ngắn mạch 3 pha
(1,1)
N
- Ngắn mạch 2 pha chạm đất
N(1)
- Ngắn mạch 1 pha chạm đất
T1; T2; T3
- Máy biến áp số 1; số 2; số 3
BI
- Máy biến dòng
OLTC
- Bộ điều áp dưới tải
CHỮ VIẾT TẮT:
MBA
TBA
SCADA
LCD

- Máy biến áp

- Trạm biến áp
- Supervisory Control And Data Acquisition
- Liquid Crystal Display

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng

Tên bảng

Trang

2.1.

Bảng kết quả tính tốn cho tất cả các tổ đấu dây có thể xảy ra

25

2.2.

Bảng phím nhấn rơle TOSHIBA GRT200

32

2.3.

Hệ thống thư mục các chức năng của rơle

33

3.1.

Dòng điện ngắn mạch đi qua các bảo vệ trong chế độ cực đại

43

3.2.

Dòng điện ngắn mạch đi qua các bảo vệ trong chế độ cực tiểu

44

3.3.

Kết quả kiểm tra hệ số an toàn của bảo vệ so lệch máy biến áp
(87T)

50

3.4.

Kết quả kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch máy biến áp (87T)

53

3.5.

Kết quả kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch máy biến áp (87N)

56

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


viii

DANH SÁCH CÁC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

1.1.

Chạm đất một pha trong cuộn dây đấu sao

6

1.2.

Dòng điện chạm đất một pha của máy biến áp nối đất qua tổng
trở

6

1.3.

Dòng điện chạm đất một pha của máy biến áp
tiếp.

7

1.4.

Ngắn mạch nhiều pha trong cuộn dây máy biến áp.

7

1.5.

Một số vòng dây máy biến áp bị nối tắt.

7

1.6.

Dịng điện chạm khi có một số vòng dây máy biến áp bị nối
tắt.

7

1.7.

Sơ đồ phương thức bảo vệ điển hình cho một máy biến áp.

10

1.8.

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch dọc máy biến áp.

11

1.9.

Đường đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch và đặc tính sự cố.

12

1.10.

Liên kết từ thơng trong lõi thép máy biến áp

15

1.11.

Tổ đấu dây máy biến áp .

18

1.12.

Sơ đồ đấu thuật tốn bù để bù góc lệch pha.

19

2.1.

Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 3 cuộn dây

22

2.2.

Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 2 cuộn dây

23

2.3.

Hình ảnh rơle Micom P632

24

2.4.

Đặc tính làm việc rơle Micom P632

27

2.5.

Hình ảnh rơle SEL 787

28

2.6.

Đường đặt tính làm việc của chức năng so lệch của rơle
SEL787

29

2.7.

Hình ảnh rơle TOSHIBA GRT200

31

2.8.

Giao diện phần mềm GR-TIEMS cho rơle hàng Toshiba

34

2.9.

Hình ảnh giao diện kết nối phần mềm GR-TIEMS

36

2.10.

Hình ảnh giao diện kết nối phần mềm GR-TIEMS

36

2.11.

Hình ảnh giao diện kết nối phần mềm GR-TIEMS

37

2.12.

Đặc tính bảo vệ so lệch dịng điện

38

2.13.

Đặc tính Highset S2

39

2.14.

Sơ đồ nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế

39

2.15.

Sơ đồ khối hoạt động REF

40

nối đất trực

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


ix

Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

2.16.

Sơ đồ hoạt động của bảo vệ REF

40

2.17.

Đặc tính làm việc của REF-DIF

40

2.18.

Sơ đồ logic điều khiển REF-DIF

41

3.1.

Sơ đồ nguyên lý trạm biến áp 110kV Tam Kỳ

42

3.2.

Sơ đồ tính tốn ngắn mạch ngắn máy biến áp T1 trạm biến áp
110kV Tam Kỳ

43

3.3.

Sơ đồ mô phỏng trong Matlab Simulink.

57

3.4.

Sơ đồ khối cấu trúc của rơle bảo vệ so lệch.

57

3.5.

Dạng sóng điện áp phía 110kV.

58

3.6.

Dạng sóng dịng điện phía 110kV.

58

3.7.

Dạng sóng điện áp phía 22kV.

58

3.8.

Dạng sóng dịng điện phía 22kV.

58

3.9.

Dạng sóng điện áp phía 110kV.

59

3.10.

Dạng sóng dịng điện phía 110kV.

59

3.11.

Dạng sóng điện áp phía 22kV.

59

3.12.

Dạng sóng dịng điện phía 22kV.

60

3.13.

Tín hiệu cắt của relay 87T đưa tới cuộn cắt các MC.

60

3.14.

Dạng sóng điện áp phía 110kV.

60

3.15.

Dạng sóng dịng điện phía 110kV.

61

3.16.

Dạng sóng điện áp phía 22kV.

61

3.17.

Dạng sóng dịng điện phía 22kV.

61

3.18.

Dạng sóng dịng điện phía 110kV.

62

3.19.

Dạng sóng dịng điện phía 22kV.

62

3.20.

Sơ đồ tín hiệu cắt của relay 87T đưa tới cuộn cắt các MC.

62

3.21.

Đặc tính làm việc của bảo vệ 87T

63

3.22.

Đặc tính làm việc của bảo vệ 87N

63

3.23.

Sơ đồ dạng sóng dịng điện phía 110kV.

63

3.24.

Sơ đồ dạng sóng dịng điện phía 22kV.

63

3.25.

Sơ đồ tín hiệu cắt của relay 87T đưa tới cuộn cắt các MC.

64

3.26.

Sơ đồ dạng sóng dịng điện phía 110kV.

64

3.27.

Sơ đồ dạng sóng dịng điện phía 22kV.

64

3.28.

Sơ đồ tín hiệu cắt của relay 87T đưa tới cuộn cắt các MC.

65

3.29.

Sơ đồ dạng sóng dịng điện phía 110kV.

65

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


x

Số hiệu
hình

Tên hình

Trang

3.30.

Sơ đồ dạng sóng dịng điện phía 22kV.

65

3.31.

Sơ đồ tín hiệu cắt của relay 87T đưa tới cuộn cắt các MC.

66

3.32.

Sơ đồ dạng sóng điện áp phía 110kV

66

3.33.

Sơ đồ dạng sóng dịng điện phía 110kV

66

3.34.

Sơ đồ dạng sóng điện áp phía 22kV

67

3.35.

Sơ đồ dạng sóng dịng điện phía 22kV

67

3.36.

Sơ đồ tín hiệu cắt của relay 87T đưa tới cuộn cắt các MC

67

3.37.

Đặt tính làm việc của bảo vệ so lệch 87T.

68

3.38.

Đặt tính làm việc của bảo vệ so lệch 87N.

68

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


1

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong hệ thống điện, yêu cầu đặt ra là tất cả các thiết bị điện đấu nối trên lưới
phải làm việc an toàn hiệu quả nhất để đảm bảo sự ổn định của hệ thống điện, trong đó
hệ thống rơle bảo vệ và các thiết bị bảo vệ bằng rơle đóng vai trị hết sức quan trọng
trong việc duy trì sự làm việc ổn định của hệ thống điện. Đặc biệt trong hệ thống điện,

máy biến áp là thiết bị cực kỳ quan trọng, nó là trái tim của một trạm biến áp, nếu xảy
ra hư hỏng máy biến áp thì trạm biến áp đó phải ngừng hoạt động. Chính vì vậy trong
hệ thống rơle bảo vệ thì hệ thống rơle bảo vệ máy biến áp đóng một vai trị cực kỳ
quan trọng, nó đóng góp một phần rất lớn trong việc đảm bảo an tồn cung cấp điện,
trong đó bảo vệ so lệch máy biến áp là một trong những bảo vệ chính. Sự làm việc tin
cậy của bảo vệ so lệch máy biến áp giúp phát hiện sớm và cô lập các sự cố một cách
nhanh chóng, giúp duy trì tình trạng vận hành an tồn cho hệ thống.
Với vai trị quan trọng của máy biến áp trong việc truyền tải công suất giữa
nguồn và và phụ tải, các hư hỏng trong máy biến áp sẽ làm ảnh hưởng đến việc cung
cấp điện đến hộ tiêu thụ. Vì vậy việc nghiên cứu các tình trạng làm việc khơng bình
thường, sự cố xảy ra đối với máy biến áp là rất cần thiết, với lý do đó việc nghiên cứu
các chức năng bảo vệ cho máy biến áp nói chung, bảo vệ so lệch máy biến áp nói riêng
là cơng việc hết sức quan trọng. Để bảo vệ cho máy biến áp làm việc an tồn, cần phải
tính tốn đầy đủ các yếu tố gây hư hỏng bên trong và các yếu tố bên ngồi gây ảnh
hưởng đến đặc tính làm việc bình thường của bảo vệ so lệch máy biến áp. Từ đó đề ra
phương án bảo vệ, loại trừ các hư hỏng và sự cố không mong muốn.
Hiện nay, sự phát triển trong lĩnh vực công nghệ số đã cho phép chế tạo các loại
rơle bảo vệ so lệch máy biến áp kỹ thuật số với nhiều tính năng vượt trội so với các
loại rơle trước đây. Các nhà sản xuất đã tích hợp nhiều chức năng bảo vệ và nhiều giải
pháp nhằm giảm sự tác động nhầm không mong muốn. Tuy nhiên trên thực tế vẫn có
nhiều sự cố tác động không đúng của bảo vệ so lệch máy biến áp và bảo vệ so lệch hạn
chế REF như khi sự cố ngắn mạch ngồi, đóng điện xung kích máy biến áp, hoặc do
lỗi cài đặt cấu hình, các lỗi TU, TI đã gây nên mất điện hệ thống, ảnh hưởng đến công
tác vận hành và thời gian khôi phục sự cố. Với những lý do nêu trên tôi quyết định
nghiên cứu đề tài.
“Đánh giá chức năng làm việc của rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp
110kV Tam Kỳ"
Đây là đề tài có ý nghĩa thực tiễn đối với ngành điện nói chung và lưới điện
110kV tỉnh Quảng Nam nói riêng.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


2

2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Mục đích chính của luận văn là phân tích, đánh giá chức năng làm việc của rơle
GRT 200 bảo vệ so lệch TBA 110kV Tam Kỳ nhằm phục vụ cho công tác quản lý vận
hành hệ thống.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Rơle bảo vệ so lệch máy biến áp GRT
200 tai trạm biến áp 110kV Tam Kỳ.
3.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài:
- Trong phạm vi thực hiện của luận văn, tác giả sẽ phân tích bảo vệ so lệch và
các yếu tố ảnh hưởng. Tìm hiểu các loại rơle số trên lưới điện 110kV Quảng Nam, tìm
hiểu rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ. Tính tốn và mơ
phỏng bảo vệ so lệch cho MBA T1 tram biến áp 110kV Tam Kỳ.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Sử dụng lý thuyết bảo vệ so lệch MBA để làm cơ sở nghiên cứu đề tài.
- Tiếp cận tìm hiểu các rơle số trên lưới điện 110kV Quảng Nam, tiếp cận thu
thập các số liệu TBA 110kV Tam Kỳ, tài liệu rơle bảo vệ so lệch GRT 200 từ đó đưa
ra tính tốn các thơng số cho bảo vệ so lệch TBA 110kV Tam Kỳ.
- Dùng phần mềm Matlap Simulink để mô phỏng sự làm việc của rơle bảo vệ so
lệch cho máy biến áp T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ.
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI:
Đề tài thuộc dạng nghiên cứu ứng dụng, mặc dù các trạm biến áp với hệ thống
bảo vệ rơle đã được đưa vào vận hành trong hệ thống điện từ nhiều năm qua nhưng với
việc phân tích đánh giá một cách cụ thể, có hệ thống về các chức năng làm việc và các

yếu tố ảnh hưởng đến bảo vệ so lệch máy biến áp nhằm mục đích giúp cho cho người
vận hành đánh giá, phân tích sự cố và các hư hỏng trong máy biến áp một cách nhanh
chóng, chính xác hơn.
Về ý nghĩa thực tiễn, đề tài là phân tích đánh giá sâu hơn về bảo vệ so lệch máy
biến áp, giải quyết một khối lượng lớn công việc cho nhân viên vận hành, thí nghiệm,
kiểm định, phân tích sự cố rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp giúp rút ngắn thời gian và
tiến độ theo yêu cầu cung cấp điện liên tục. Đồng thời cung cấp kiến thức trong công
tác vận hành, xử lý sự cố, nâng cao hiệu quả sử dụng rơle.
6. ĐẶT TÊN ĐỀ TÀI
Từ những lý do đã nêu ở trên, đề tài được chọn tên là.
" Đánh giá chức năng làm việc của rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp
110kV Tam Kỳ "

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


3

7. BỐ CỤC LUẬN VĂN
Nội dung luận văn được biên chế thành: Ngoài phần mở đầu và kết luận sẽ có 3
chương và phụ lục. Bố cục nội dung chính của luận văn gồm các phần sau:
Chương 1. Bảo vệ so lệch MBA và các yếu tố ảnh hưởng.
1.1. Các hư hỏng, các dạng sự cố có thể xảy ra trong máy biến áp.
1.2. Các loại bảo vệ máy biến áp.
1.3. Bảo vệ so lệch máy biến áp.
1.4: Các yếu tố ảnh hưởng đến chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp.
1.5. Các giải pháp khắc phục.
1.6. Kết luận chương.

Chương 2. Tìm hiểu rơle so lệch các trạm biến áp 110kV Quảng Nam và
rơle GRT 200 bảo vệ so lệch TBA 110kV Tam Kỳ.
2.1. Các trạm 110kV Quảng Nam
2.2. Sơ đồ phương thức bảo vệ MBA 110kV
2.3. Tìm hiểu về rơle bảo vệ so lệch MBA các trạm 110kV Quảng Nam
2.4. Tìm hiểu rơle bảo vệ so lệch MBA trạm biến áp 110kV Tam Kỳ
2.5. Kết luận chương.
Chương 3. Tính tốn và mơ phỏng rơle bảo vệ so lệch cho MBA T1 trạm
biến áp 110kV Tam Kỳ.
3.1. Thông số đầu vào trạm biến áp 110kV Tam Kỳ.
3.2. Tính tốn ngắn mạch.
3.3. Tính tốn các thơng số chỉnh định cho rơle bảo vệ so lệch MBA T1 Trạm
biến áp 110kV Tam Kỳ.
3.4. Mơ phỏng tính tốn bảo vệ so lệch máy biến áp T1 trạm biến áp 110kV
Tam Kỳ.
3.5. Kết luận chương.
Kết luận chung và kiến nghị.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


4

CHƯƠNG 1
BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP
VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
1.1. Các hư hỏng, các dạng sự cố có thể xảy ra trong máy biến áp
Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống điện, là mắt xích liên

kết các hệ thống với nhau, kết nối nguồn với các đường dây truyền tải, đường dây
phân phối điện năng đến các phụ tải. Sự cố trong trạm biến áp thấp hơn đường dây, tuy
nhiên những sự cố ở trạm sẽ gây nên những hậu quả vô cùng nghiêm trọng nếu không
được loại trừ một cách nhanh chóng và chính xác. Ngoại trừ các sự cố thường xảy ra
trong hệ thống điện: Ngắn mạch , quá tải, trạm biến áp cịn có các dạng sự cố khác xảy
ra đối với máy biến áp như: Rỉ dầu, bảo hịa mạch từ, việc bảo dưỡng khơng thích hợp
trong vận hành, áp dụng thiếu tiêu chuẩn kỹ thuật trong khi chế tạo, thử nghiệm và
nghiệm thu, các vật tư đầu vào không đạt tiêu chuẩn, môi trường làm việc không phù
hợp, các điều kiện vận hành khơng bình thường, v.v... Nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự
cố đối với máy biến áp cũng như trong hệ thống điện rất đa dạng. Việc phân tích tốt
các hư hỏng trong và ngồi máy biến áp nhằm giúp người vận hành kịp thời phát hiện
ngăn chặn sớm các sự cố có thể xảy ra đối với máy biến áp để đảm bảo vận hành hệ
thống điện an toàn liên tục.
1.1.1. Các nguyên nhân có thể dẫn đến hư hỏng máy biến áp
- Tuổi thọ của một máy biến áp thông thường phụ thuộc vào tuổi thọ của cách
điện. Trong quá trình vận hành bình thường của máy biến áp, q trình lão hố cũng
nằm ở mức độ thơng thường. Tốc độ lão hố có quan hệ với nhiệt độ, hàm lượng ẩm
và khoảng thời gian của tình trạng mang tải. Ở nhiệt độ lớn hơn 140 0C, các bọt khí
được hình thành do sự phân hủy của cách điện. Các bọt khí này là mối nguy hiểm tiềm
tàng trong khu vực lân cận vùng có ứng suất điện áp cao. Điều này có thể khởi đầu hư
hỏng về điện, dẫn đến việc phóng điện chọc thủng.
- Tuổi thọ mong đợi của máy biến áp sẽ giảm bởi việc bảo vệ không đủ trong khi vận
hành ở các điều kiện bất thường như: Quá áp thao tác; quá áp do sét; quá áp truyền
- Một số hư hỏng bên trong máy biến áp thường do một trong số các nguyên
nhân sau đây:
Hư hỏng cách điện cuộn dây do các ứng suất ngắn mạch; hư hỏng cách điện
cuộn dây do quá điện áp và các xung quá độ; hư hỏng do mạch từ; hư hỏng của bộ
điều áp dưới tải; hư hỏng của các sứ đầu vào và các phụ kiện khác; hư hỏng do cách
điện kém và cách bố trí làm mát kém.
- Việc sắp xếp các bộ phận định vị trong máy biến áp để chịu được các lực điện

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


5

động khi ngắn mạch đã được phát hiện là nhiều lúc khơng đảm bảo. Ví dụ như trong
một vài trường hợp, khoảng cách giữa các pha và giữa pha với đất của các dây dẫn
ngắn làm phóng điện đánh lửa và gây hỏng cách điện, do rung và sự dịch chuyển xô
lệch các cuộn dây khi xảy ra ngắn mạch. Trong một vài trường hợp hư hỏng được tìm
thấy do hỏng các thành phần cách điện như là các ống lót cách điện, các thanh đỡ, gỗ
đỡ v.v... Ngồi ra cũng có một số hư hỏng của các mối nối trong quá trình xảy ra ngắn
mạch. Một vài trường hợp hư hỏng ở máy biến áp liên quan đến xung sét cho dù đã
được bảo vệ bằng các chống sét van. Hư hỏng của các máy biến áp về mặt quá áp do
thao tác như: Sự làm việc của các bảo vệ làm cắt máy cắt của máy biến áp và tách máy
biến áp khỏi lưới. Trong một vài trường hợp, các máy biến áp đã hỏng khi chỉ số phân
cực (PI) của cách điện cuộn dây bị huỷ hoại giảm xuống giá trị 1,1 hoặc bé hơn mặc
dầu hàm lượng ẩm trong dầu cách điện máy biến áp vẫn còn nằm trong giới hạn. Sự
giảm cấp của chỉ số phân cực (PI) trên nhiệt độ tới hạn theo phụ tải cần được qui định
và kiểm tra. Cũng có vài trường hợp, đã phát hiện ra hư hỏng do điện trở nối đất của
trạm biến áp cao hơn qui định, điều này gây ra các điện áp cao tồn tại ở đầu trung tính
của cuộn dây khi có ngắn mạch pha đất trên các xuất tuyến, thanh góp, việc này làm
hỏng cách điện vịng ở đầu trung tính.
1.1.2. Các sự cố và chế độ làm việc khơng bình thường của máy biến áp
Sự cố máy biến áp có thể chia thanh hai loại chính: Sự cố bên ngồi máy biến
áp và sự cố bên trong máy biến áp.
1.1.2.1. Sự cố bên ngoài máy biến áp [2][5]
Sự cố bên ngoài máy biến áp gồm các sự cố hay các hiện tượng nguy hiểm xảy

ra bên ngoài máy biến áp như quá tải, quá điện áp, tần số thấp, ngắn mạch ngoài...
Trong các trường hợp có sự cố bên ngồi phải được cách ly khỏi máy biến áp
một cách nhanh nhất. Nếu sự cố đó khơng được cắt ra trong một khoảng thời gian định
trước có thể làm hư hỏng máy biến áp. Đối với sự cố bên ngồi, bảo vệ dịng điện
thường được dùng làm bảo vệ dự trữ. Máy biến áp không cho phép chịu quá tải trong
khoảng thời gian dài, trong trường hợp này rơle nhiệt được dùng để phát hiện tình
trạng q tải và đưa ra tín hiệu cảnh báo.
1.1.2.2. Sự cố bên trong máy biến áp [2][5]
Sự cố bên trong máy biến áp gồm các sự cố xảy ra bên trong vùng bảo vệ của
máy biến áp (giới hạn bởi bên trong vị trí đặt các máy biến dòng). Sự cố bên trong
máy biến áp được chia thành hai nhóm: sự cố gián tiếp và sự cố trực tiếp. Sự cố gián
tiếp diễn ra từ từ nhưng sẽ trở thành sự cố chính trực tiếp nếu khơng phát hiện và xử lý
kịp thời (chẳng hạn bên trong MBA có quá nhiệt, quá từ, áp suất dầu thay đổi...). Sự cố
trực tiếp là ngắn mạch bên trong các cuộn dây, hư hỏng cách điện làm thay đổi đột

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


6

ngột các thông số điện.
Bảo vệ sự cố trực tiềp phải tác động tức thời, cách ly máy biến áp bị sự cố ra
khỏi hệ thống để giảm hư hỏng máy biến áp, giảm ảnh hưởng đến hệ thống. Sự cố
gián tiếp khơng địi hỏi tác động nhanh cắt máy biến áp, nhưng phải được phát hiện,
báo động để người vận hành có biện pháp xử lý. Sự cố gián tiếp và trực tiếp được phát
hiện bởi các rơle khác nhau. Để phát hiện sự cố gián tiếp thường người ta dùng rơle
quá nhiệt, rơle hơi, rơle áp suất dầu... Sự cố trực tiếp được phát hiện bằng các rơle so
lệch, rơle dòng điện...

Sau đây là một số sự cố điển hình:
a. Chạm đất một pha cuộn dây đấu sao máy biến áp [5]
Nếu cuộn đấu sao máy biến áp có trung tính nối đất qua tổng trở, dịng điện
chạm đất một pha phía nối sao phụ thuộc vào tổng trở nối đất và tỷ lệ với khoảng cách
từ điểm chạm đất đến điểm trung tính. Tỷ số biến thế giữa các cuộn dây sơ cấp và các
vòng ngắn mạch cũng thay đổi theo vị trí điểm chạm vì thế dịng điện chạy trong phía
sơ cấp máy biến áp sẽ tỷ lệ với bình phương tỷ số của cuộn dây mà bị ngắn mạch.
Hình 1.1 cho thấy quan hệ giữa dòng điện (IN) chạm đất và dòng sơ cấp máy biến áp
(IS) theo vị trí điểm chạm đất.

Hình 1.1. Chạm đất một pha trong cuộn dây đấu sao
Trung tính cuộn đấu sao máy
biến áp nối đất trực tiếp,
dòng điện chạm đất một pha
trong trường hợp này phụ
thuộc vào trở kháng máy

Hình 1.2. Dịng điện chạm đất một pha của máy biến
áp nối đất qua tổng trở

biến áp và thay đổi khá phức
tạp theo vị trí điểm chạm đất.
Quan hệ dịng điện chạm đất
(IN) và dòng sơ cấp máy biến
áp (IS) theo vị trí điểm chạm
đất như hình 1.3.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

7

b. Sự cố bên trong cuộn tam giác máy biến áp [5]
Tính tốn dịng điện chạm
đất theo vị trí trong cuộn
tam giác máy biến áp rất
phức tạp. Biên độ dòng
điện chạm đất nhỏ hơn
nhiều so với trường hợp
chạm đất cuộn sao và phụ
thuộc vào cách đấu trung
tính. Dịng điện chạm nhỏ
Hình 1.3. Dịng điện chạm đất một pha của máy biến áp
nhất khi điểm ngắn mạch
nối đất trực tiếp.
xảy tại trung điểm của một
cuộn dây tam giác, trong trường hợp này dòng điện chạm nhỏ hơn dòng định mức.
c. Ngắn mạch giữa các pha trong máy biến áp ba pha
Dạng ngắn mạch này hiếm xảy ra trong máy biến áp, nhưng nếu có xảy ra thì
dịng điện ngắn mạch vơ cùng lớn so với dòng điện chạm đất một pha.
d. Chạm giữa các vòng dây bên trong máy biến áp [5]
Khoảng 70% đến 80% hư hỏng máy
biến áp là do chạm giữa các vòng dây bên
trong máy biến áp, nếu khơng được phát
hiện kịp thời q trình tiếp diễn lâu sẽ gây

Hình 1.4. Ngắn mạch nhiều pha trong
cuộn dây máy biến áp.

Hình 1.5. Một số vịng dây máy biến áp
bị nối tắt.

ra sự cố nghiệm trọng trong máy biến áp.
Dòng điện trong các vòng dây bị chạm nối
tắt rất lớn nhưng dịng điện ở đầu cực máy
biến áp thì rất nhỏ bởi vì tỷ số máy biến áp
rất lớn so với ít vịng dây ngắn mạch.

Hình 1.6. Dịng điện chạm khi có một số
vịng dây máy biến áp bị nối tắt.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


8

Ngồi ra, có thể xảy ra các sự cố như sự cố lỏi thép, hư thùng dầu, hư sứ xuyên
máy biến áp, làm sơi dầu, tạo bột khí trong dầu, tăng áp lực dầu trong máy. cách điện
giữa các lá thép của mạch từ bị phá huỷ, dịng điện xốy quá lớn đốt cháy lõi thép, vỏ
máy biến áp hỏng dẫn đến mức dầu trong máy biến áp tụt quá mức cho phép gây nên
phát nóng cục bộ.
1.2. Các loại bảo vệ cho máy biến áp
1.2.1. Nhiệm vụ của bảo vệ rơle [2][5]
Khi thiết kế và vận hành bất kỳ một hệ thống điện nào cần phải tính đến khả
năng phát sinh hư hỏng và các tình trạng làm việc khơng bình thường trong hệ thống
điện đó. Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện.

Hậu quả của ngắn mạch là: Giảm thấp điện áp ở một phần lớn của hệ thống điện, phá
hủy các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện, phá hủy các phần tử có dịng ngắn mạch
chạy qua do tác động nhiệt và cơ, phá hủy ổn định của hệ thống điện.
Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện cịn có các tình trạng việc khơng
bình thường. Một trong những tình trạng việc khơng bình thường như q tải. Dịng
điện q tải làm tăng nhiệt độ các phần dẫn điện quá giới hạn cho phép làm cách điện
của chúng bị già cỗi hoặc đôi khi bị phá hủy.
Để ngăn ngừa sự phát sinh sự cố và sự phát triển của chúng có thể thực hiện các
biện pháp để cắt nhanh phần tử bị hư hỏng ra khỏi mạng điện, báo tín hiệu những tình
trạng làm việc khơng bình thường để nhân viên vận hành có giải pháp xử lý kịp thời.
Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần không hư hỏng trong hệ thống
điện cần có những thiết bị bảo vệ rơle ghi nhận sự phát sinh của hư hỏng với thời gian
bé nhất, phát hiện ra phần tử bị hư hỏng và cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống
điện.
Ngồi ra thiết bị bảo vệ rơle cịn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm
việc khơng bình thường của các phần tử trong hệ thống điện, tùy mức độ mà bảo vệ
rơle có thể tác động đi báo tín hiệu hoặc đi cắt các máy cắt. Những thiết bị bảo vệ rơle
phản ứng với tình trạng làm việc khơng bình thường thường báo tín hiệu và nếu khơng
có giải pháp khắc phục kịp thời thì rơ le bảo vệ sẽ thực hiện tác động sau một thời gian
duy trì nhất định.
1.2.2. Các loại rơle bảo vệ cho máy biến áp
1.2.2.1. Các rơle tác động theo dòng điện
- Bảo vệ q dịng và q dịng chạm đất có hướng các phía máy biến áp: 67,
67N.
- Bảo vệ so lệch dọc dòng điện máy biến áp: 87T.
- Bảo vệ chạm đất giới hạn các cuộn dây máy biến áp: 87N.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

9

- Bảo vệ quá tải máy biến áp: 49.
- Bảo vệ quá áp các cuộn dây máy biến áp: 59
1.2.2.2. Các rơle bảo vệ khơng theo dịng điện
- Bảo vệ Rơle hơi 2 cấp máy biến áp: 96B-1, 96B-2.
- Bảo vệ rơle dòng dầu bộ điều áp dưới tải (OLTC): 96P.
- Bảo vệ nhiệt độ dầu máy biến áp tăng cao cấp 1, 2: 26Q-1, 26Q-2.
- Bảo vệ nhiệt độ cuộn dây máy biến áp tăng cao cấp 1, 2: 26W-1, 26W-2.
- Bảo vệ rơle mức dầu thân máy giảm thấp: 71Q-1.
- Bảo vệ rơle mức dầu thân máy tăng cao: 71Q-2.
- Bảo vệ rơle mức dầu bộ điều áp dưới tải giảm thấp: 71Q-1.
- Bảo vệ rơle mức dầu bộ điều áp dưới tải tăng cao: 71Q-2.
- Bảo vệ rơle áp lực thùng dầu chính máy biến áp tăng cao đột biến, tác động
rơle áp suất: 63Q.
- Bảo vệ rơle áp lực dầu trong máy biến áp tăng cao, tác động van an tồn
(phịng nổ - Safety): 63S.
- Bảo vệ rơle áp lực thùng dầu bộ điều áp dưới tải (OLTC) tăng cao đột biến:
63-OLTC.
Sơ đồ phương thức bảo vệ của một máy biến áp điển hình như tại hình 1.7, mục
1.2.4.
1.2.3. Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp [6]

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

10

110 0.1 0.1kV
3 3 3

GBU
200
BCU

C12

BM A1700
5350
P201 P501

F87T- GRT200
87T
87N 50/51
50/51N 50REF 49

RCC2
REG-DA
F90

7PA22
86

7PA30
74

7PA22
86

200/5

7PA30
74

200/5

F67- GBU200 (132)
67/67N 50/51 50/51N
50BF 59 BCU

96-1

96-2

26Q-1

96P

26W-1 26W-2

TU4T2
71Q-1

26Q-2

71Q-2

63S

67/67N 50/51 50/51N
50BF 59 BCU
A1700
P502

7PA30
74

7PA22
86

63Q
Alarm
63OLTC

1000/5

PM5350
P202

600/5

1000/5

1000/5

RCP6

432

332
600/5

24 0.1 0.1kV
3 3 3

C42

A1700
P502

PM5350
P202

F50- GRD200 (332)
50/51 50BF BCU
27/59 64
7PA30
74

C32

Trip MC
3 phía
MBA

7PA22

86

38 0.1 0.1kV
3 3 3

Hình 1.7. Sơ đồ phương thức bảo vệ điển hình cho một máy biến áp.
1.3. Bảo vệ so lệch máy biến áp
1.3.1. Nguyên tắc chung
Để bảo vệ MBA người ta sử dụng nhiều loại bảo vệ khác nhau, nhằm làm tăng
độ tin cậy tác động, đảm bảo cho việc cung cấp điện không bị gián đoạn và tránh hư
hỏng thiết bị khi có sự cố xảy ra. Tùy theo công suất, chủng loại, vị trí lắp đặt của máy

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


11

biến áp trong hệ thống điện mà người ta lựa chọn các chức năng bảo vệ như: bảo vệ
quá dòng điện (50,51), bảo vệ q dịng có hướng (67,67N), …
Tuy nhiên, bảo vệ q dịng điện có nhược điểm là tác động chậm, nhiều khi tác
động không chọn lọc, nên ngoài những bảo vệ cơ bản nêu trên người ta thường dùng
bảo vệ có tính ưu việt hơn đó là bảo vệ so lệch.
Bảo vệ so lệch máy biến áp (87T) dựa trên nguyên tắc so sánh giá trị dòng điện
đi vào và đi ra của đối tượng được bảo vệ, được dùng làm bảo vệ chính cho bảo vệ
MBA, có tính chọn lọc tuyệt đối, khơng cần phối hợp với các loại bảo vệ khác, vì vậy
có thời gian tác động của bảo vệ gần bằng không giây. Vùng tác động của 87T là vùng
giới hạn giữa các BI mắc vào mạch so lệch các cuộn dây và ở các đầu ra của máy biến
áp, ở các dây dẫn nối máy biến áp với thanh góp). Bảo vệ so lệch có độ nhạy cao đối

với các sự cố trong vùng bảo vệ, làm việc tin cậy không tác động nhầm đối với các sự
cố ngoài vùng bảo vệ do có cơ chế hãm.
Trong chế độ vận hành bình thường hoặc khi có sự cố ngồi, dịng điện chạy
vào và ra đối tượng bảo vệ gần bằng nhau nên bảo vệ không tác động. Khi xảy ra sự cố
trong vùng bảo vệ thì xảy ra sự mất cân bằng giữa dòng vào và dòng điện đi ra ra khỏi
đối tượng nên bảo vệ sẽ tác động.
1.3.2. Nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch máy biến áp
Thách thức lớn nhất đối với bảo vệ so lệch
máy biến áp 87T là trong điều kiện vận
hành bình thường và ngắn mạch ngồi,
dịng điện đi vào vùng bảo vệ khơng bằng
dịng đi ra vùng bảo vệ và đã tạo ra dịng
khơng cân bằng do những nguyên nhân
sau: Do sai sót đấu nối máy biến dịng, sai
Hình 1.8. Sơ đồ ngun lý bảo vệ so lệch số tỉ số biến của các máy biến dòng, do các
dọc máy biến áp.
máy biến dòng bão hòa, tổ đấu dây của
Máy biến áp, bộ điều chỉnh điện áp dưới tải, do sóng hài. Vì vậy để bảo vệ so lệch cho
máy biến áp người ta thường dùng bảo vệ so lệch có hãm. Giả sử 87T ở Hình 7 dùng
loại bảo vệ so lệch có hãm thì thơng thường [1]:
Dịng so lệch được xác định: İdiff = | İ1 + İ2 + İ3|.
Dòng hãm được xác định: İBias = | İ1| + | İ2| + | İ3 |.
Trong đó: İ1 ; İ2 ; İ3 là dịng điện phía cao, phía trung, phía hạ máy biến áp.
Xét trường hợp ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ hoặc lúc vận hành bình thường,
khi đó I1 ngược chiều với I2 và I3:
İ1 = İ 2 + İ3

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ

12

İdiff = | İ1 + İ2 + İ3|
İBias = | İ1| + | İ2| + | İ3 | = 2 | İ1|
Trường hợp ngắn mạch trong vùng bảo vệ, máy biến áp được cấp nguồn từ phía
cao áp nên.
İ2 = İ3 =0
İdiff = | İ1 + İ2 + İ3| = | İ1|
İBias = | İ1| + | İ2| + | İ3 | = | İ1|
Trên thực tế do những nguyên nhân nêu trên, trong chế độ bình thường cũng
như ngắn mạch ngồi vẫn có dịng qua rơle, gọi là dịng không cân bằng (Ikcb).
Để tăng khả năng làm việc ổn định và tin cậy của bảo vệ, thường người ta sử
dụng nguyên lý hãm bảo vệ. Rơ le so lệch có hãm so sánh hai dịng điện, dịng làm
việc ILV và dòng hãm IH. Rơ le sẽ tác động khi ILV>IH.

Hình 1.9. Đường đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch và đặc tính sự cố.
Theo hình vẽ 8, đường đặc tính tác động (màu đen) gồm các đoạn sau:
Đoạn 1: Biểu thị dòng điện khởi động ngưỡng thấp của bảo vệ so lệch, với mỗi
máy biến áp coi như là hằng số. Dòng điện này phụ thuộc vào dịng từ hóa máy biến
áp.
Đoạn 2: Biểu thị dịng khởi động của bảo vệ, đoạn đặc tính này có kể đến sai số
của máy biến dòng 5% và sự thay đổi đầu phân áp của máy biến áp 15%.
Đoạn 3: Đoạn đặc tính có tính đến chức năng khóa bảo vệ khi xuất hiện hiện
tượng bão hịa khơng giống nhau ở các máy biến dòng.
Đoạn 4: Đoạn biểu thị giá trị khởi động ngưỡng cao của bảo vệ so lệch, khi
dòng so lệch vượt quá ngưỡng cao này bảo vệ sẽ tác động khơng có thời gian và khơng
quan tâm đến dịng điện hãm và các thành phần sóng hài trong dòng vào bảo vệ
Dòng so lệch cấp 1 (IDIFF>): sẽ bị khố khi xuất hiện hiện tượng dịng từ hoá

tăng vọt.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


13

Dòng so lệch cấp 2 (IDIFF>>): tác động nhanh tức thời khơng phụ thuộc vào
dịng điện hãm.
1.3.3. Dịng điện khởi động của bảo vệ so lệch máy biến áp
Dòng khởi động của bảo vệ phải chọn theo điều kiện sao cho bảo vệ khơng
được tác động khi ngắn mạch ngồi, nghĩa là cho lớn hơn dịng khơng cân bằng cực
đại khi ngắn mạch ngoài:
İ kđ ≥ Kat .İ kcbttmax
Với: Kat hế số an toàn lấy bằng 1,2 đến 1,5
İ kcbttmax là dịng khơng cân bằng tính tốn cực đại.
İ kcbttmax = fimax . Kđn . Kkck . İ NM ngoài max
trong đó: fi max - là sai số cực đại cho phép của máy biến dịng trong tình trạng
ổn định.
fl max = 10% = 0,1
Kđn - là hệ số đồng nhất của các máy biến dịng; Kđn = 0 ÷ 1
Kđn = 0, khi các máy biến dịng hồn tồn giống nhau; Kđn = 1, khi các máy biến
dòng khác nhau hoàn toàn.
Kkck - là hệ số kể đến ảnh hưởng của thành phần khơng chu kỳ của dịng ngắn
mạch lấy bằng 1,5 đến 2 khi khơng có biến dịng bảo hịa, lấy bằng 1,1 đến 1,2 khi có
biến dịng bão hịa.
İ NM ngồi max - là thành phần chu kỳ của dịng ngắn mạch ngồi lớn nhất.
u cầu về độ nhạy của bảo vệ so lệch.

IN min trong vùng bảo vệ
>2
Ikd
Thường vì dịng điện khơng cân bằng Ikcb khá lớn nên, nếu không dùng những
biện pháp đặc biệt để hạn chế nó, bảo vệ khó đảm bảo yêu cầu về độ nhạy đã nêu.
1.4. Các yếu tổ ảnh hưởng đến chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp [1]
Đối với bảo vệ so lệch máy biến áp F87T, dòng khởi động của bảo vệ được
chọn lớn hơn dòng không cân bằng, mà độ nhạy tỷ lệ nghịch với dịng khởi động, vì
vậy để nâng cao độ nhạy cho bảo vệ chúng ta cần quan tâm đến những giải pháp hạn
chế dịng khơng cân bằng. Để xây dựng các giải pháp, trước hết ta cần xem xét các
Kn =

nguyên nhân gây nên dịng khơng cân bằng, như sau:
1.4.1. Sai số tỷ số của các máy biến dòng
Tất cả các máy biến dịng điện đều có sai số, trong đó sai số do tỷ số biến của
máy biến dòng làm cho dịng định mức nhất thứ ở hai phía của máy biến áp qui đổi về
nhị thứ sẽ bị sai khác so với tỉ số biến định mức. Điều này làm xuất hiện dịng khơng
cân bằng đi vào rơle so lệch trong điều kiện làm việc bình thường hoặc ngắn mạch

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ