Training f50, f21, f87t 26 8 2020

NGUYÊN LÝ BẢO VỆ RƠLE
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
Phòng Kỹ thuật
Nha Trang, 10/29/22


PHẦN I: BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN



Nguyên lý bảo vệ q dịng có thời gian (51)

Ngun lý
bảo vệ  Ngun lý bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (50)
quá dòng
 Ngun lý bảo vệ q dịng kết hợp khóa điện
điện
áp thấp (51V)


Ngun lý bảo vệ q dịng thứ tự khơng (51N &
50N)


Ngun l{ bảo vệ q dịng có thời gian


Bảo vệ quá dòng (I> hoặc 50 & 51):
Chống lại các dạng sự cố quá dòng một pha, hai pha & ba pha và sự cố
chạm đất.



Bảo vệ khởi động khi:

Dòng điện của một pha, hai pha hoặc cả ba pha vượt quá một giá trị
đã được cài đặt trước trong rơle.



Có thể làm việc với thời gian trễ để đảm bảo tính chọn lọc


Ngun l{ bảo vệ q dịng có thời gian


Bảo vệ q dịng với đặc tính thời gian độc lập:
Thời gian làm việc (trễ) của bảo vệ không phụ thuộc vào độ lớn dịng
ngắn mạch
Thời gian làm việc

+

tlàm việc khơng đổi theo dòng điện

Ikhởi động

Iqua rơle


Ngun l{ bảo vệ q dịng có thời gian

Bảo vệ q dịng với đặc tính thời gian phụ thuộc:
Thời gian làm việc: phụ thuộc tỷ lệ nghịch vào độ lớn của dịng điện
ngắn mạch
Trong thực tế thì thời gian tác động tỷ lệ với tỷ số Ingắn mạch/ Ikhởi động


Tính tốn dịng khởi động
Điều kiện


Phải khơng khởi động ở chế độ bình thường

Phải khởi động với dịng sự cố nhỏ nhất (đủ
nhạy)




Đảm bảo tính chọn lọc



Xét lưới I>
điện1 có haiIlv max
phân đoạnI>

Khuyến cáo

2
ĐC

Dòng làm việc giả thiết đang lớn nhất (Ilvmax)
TG1

TG2
ĐC


Tính tốn dịng khởi động
TG1

TG2

Dịng điện (A)

ĐC

I>

1

Ilv max

I>

N2

2

Thời điểm t1: xảy ra sự cố tại N2:

1.
2.

2.
3.

Động cơ mở
máy lại
Itv của BV1 > Imở máy

Itv BV1

ĐC
1.

BV2 cắt MC

Imở máy

Ilv max Sự cố

Dịng điện tăng lên – Sau đó giảm đi một chút sau
giai
đoạn
quá
độgiảm đi các động cơ giảm tốc độ
Điện áp
TG2

BV1 & BV2 khởi động đếm thời gian

Tại thời điểm t2: BV2 cắt máy cắt, loại trừ sự cố
1.

Dòng điện giảm đi do sự cố đã được loại trừ

2.

Điện áp TG2 hồi phục các động cơ mở máy trở lại 
xuất hiện dòng điện mở máy lớn

tại
N2

t1

BV1 & BV2 khởi
động

t2

t

Dòng ngắn mạch bị cắt
Xuất hiện dòng mở máy
BV1 phải trở về - Dừng đếm
thời gian
phải chọn
Itv của BV1 > Imở máy

Tính tốn dịng khởi động
t
Itv BV1

Itv của BV1 > Imở máy

Imở máy
Ilv max

t1


t2

Để đảm bảo điều kiện Itv > Imở máy ta đặt Itv=Kat*Imở máy
 Hệ số an toàn Kat tùy chọn: Kat=1,1÷1,3


Biểu diễn dịng mở máy theo dịng làm việc lớn nhất: Imở máy = Kmm*Ilv max

 Hệ số mở máy Kmm tùy thuộc vào nhiều yếu tố: ví trị đặt động cơ so với vị trí đặtbảo vệ, số lượng,
 Từ đó:
Itv=K
at*I
mở máy
= Kat* Kmm*Ilv max
chủng
loại
động
cơ...



Theo định nghĩa của hệ số trở về Ktv=Itv/IkđIkđ=

Itv
Ktv

 Ikđ=

Kat* Kmm
*Ilv max
Ktv

Công thức cuối cùng tính dịng khởi động


Tính tốn thời gian làm việc
Đảm bảo tính chọn lọc giữa các bảo vệ bằng phân cấp thời
gian




Tên gọi: bảo vệ q dịng làm việc có thời gian (I> hay 51)



Nguyên tắc:
Khi có sự cố có I>thể1nhiều bảo vệ cùngI>khởi
động

2
Tuycố
nhiên,
bảoBV2
vệ gần
sự cố
nhấtcó
sẽthể
phảicũng
tác động
trước  cùng
Sự
tại N2:
khởichỗ
động
& BV1
khởi động
đếm thời gian
BV2 phải tác động loại trừ sự cố, BV1 khi đó sẽ trở
N2 về đặt thời gian
tBV2

Tính tốn thời gian làm việc
BV2 phải tác động loại trừ sự cố, BV1 khi đó sẽ trở về đặt thời gian
tBV2Bậc phân cấp thời gian ∆t=0.3÷0.6 giây tính tới các yếu tố:


Sai số thời gian của rơle: rơle không thể vận hành chính xác đúng theo đặc tính lý

thuyết đã xây dựng



Thời gian cắt máy cắt: do nhà sản xuất cung cấp



Thời gian quá tác động của rơle (overshoot): là hiện tượng rơle đã được ngắt
điện nhưng vẫn tiếp tục vận hành thêm một khoảng thời gian rất ngắn nữa.

Lý do: các rơle vẫn còn lưu trữ năng lượng: với rơle cơ thì đĩa quay có qn
tính, rơle tĩnh vẫn cịn năng lượng tích lũy trong tụ điện…
 Sai số của biến dịng: các BI có sai số rơle vận hành nhanh hơn hoặc chậm
hơn (nếu rơle sử dụng đặc tính độc lập thì khơng cần xét tới yếu tố này).


Thêm một phần thời gian dự trữ


Lựa chọn đặc tính làm việc


Phối hợp các bảo vệ bằng đặc tính phụ
thuộcPhức tạp hơn
I>

I> 2

1

1



∆t

I> 3

2

∆t

3

Có nhiều loại đặc tính phụ thuộc
Khác nhau về độ dốc (mức độ phụ thuộc)


Standard Inverse (SI): dốc tiêu chuẩn



Very Inverse (VI): rất dốc

L (km)


Lựa chọn đặc tính làm việc


Phạm vi sử dụng của các đặc tính
Standard Inverse (SI): sử dụng trong hầu hết các trường hợp cần phối
giữa các bảo vệ

Very Inverse (VI): đặc tính rất dốc thích hợp sử dụng khi độ lớn dòng
điện sự cố dọc đường dây cần bảo vệ thay đổi mạnh.

Extremely Inverse (EI): thời gian tác động tỷ lệ nghịch với bình phương
của dịng điện.
Đường dây mang các tải có dịng khởi động đột biến ở thời
điểm đầu ví dụ như tủ lạnh, máy bơm, động cơ lớn...


Nguyên lý bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50 hay
I>>)


Nguyên tắc: đảm bảo tính chọn lọc bằng phân cấp dịng điện



Sự cố tại phân đoạn nào: chỉ bảo vệ tại đó được phép khởi động
Các bảo vệ khơng cần phối hợp thời gian
Thời gian tác động đặt xấp xỉ 0 giây (thường từ 50 80ms) tên gọi:
bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50 hay I>>)
Do cách chọn lọc bằng dòng điện dịng điện khởi động tính theo:
Ikđ=Kat*Ingắn mạch ngồi vùng max (Hệ số Kat=1,1 1,2)
Khơng bảo vệ được tồn bộ đối tượng khơng sử dụng làm bảo vệ
chính

Nguyên l{ bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50 hay I>>)


Vùng được bảo vệ cắt nhanh
Ikđ=Kat*Ingắn mạch ngoài vùng max (Hệ số Kat=1,1 1,2)
Dòng ngắn mạch giảm dần khi điểm ngắn mạch đi xa nguồn
Độ lớn dòng ngắn mạch phụ thuộc vào chế độ của hệ thống
1 biểu diễn dòng ngắn mạchI>Inmax
2 & Inmin dọc đường dây
Vẽ đường I>cong
IN

Ikđ BV1
Inmax

Lcắt nhanh min=0

Lcắt nhanh min
Lcắt nhanh max

Ikđ BV2
Inmax

L(km)

Lcắt nhanh max

Phân biệt chức năng I> & I>> (51 & 50)

Bảo vệ q dịng

Bảo vệ q dịng có thời gian
Bảo vệ quá dòng cắt nhanh
Khởi động khi: Ingắn mạch >Ikhởi động
(I> hay 51)

 Dịng khởi động
tính theo dịng
làm việc lớn nhất (Ilvmax)
 Khi xảy ra sự cố ở có thể cả bảo
vệ tại chỗ và bảo vệ phía trên
cùng khởi động

 Đảm bảo tính chọn lọc: phối hợp
phân cấp thời gian (∆t)

 Có thể dùng làm bảo vệ chính

(I>> hay 50)

 Dịng khởi động tính theo dịng
ngắn mạch ngồi lớn nhất
(In ngoài max)
 Khi xảy ra sự cố: chỉ bảo vệ tại
phân đoạn sự cố khởi động

 Không cần phối hợp thời gian (cắt

nhanh)

 Khơng bảo vệ được tồn bộ đối

tượng chỉ là bảo vệ dự phòng


Bảo vệ q dịng có khóa điện áp thấp (51&27)



Tên gọi khác 51V
dài
LýĐường
do sửdâydụng

Mang tải nặng

Dòng ngắn mạch cuối
đường dây nhỏ

Bảo vệ khơng

Dịng khởi động
của bảo vệ lớn

đủ độ nhạy

Kat* Kmm
Ikđ=

*Ilv max
Ktv



Sử dụng thêm khâu phân biệt giữa sự cố và quá tải bằng điện áp
(khóa điện áp thấp)
Khi sự cố: điện áp giảm thấp hơn
Khi quá tải (nặng): điện áp vẫn nằm trong ngưỡng cho phép


Bảo vệ q dịng có khóa điện áp thấp (51&27)


Tên
gọi có
khác
Khơng
khóa51V
điện áp (51)

Có khóa điện áp thấp (51 & 27)

Cắt MC

I>

Cắt MC

I>

Ilv max

Ilv max

BU
Giá trị khởi động

Ikđ=

Kat* Kmm
Ktv *Ilv max

U<
Ikđ=

Kat* Kmm
Ktv *Ilv bình thường

o Dịng khởi động nhỏ hơn
o Độ nhạy cao hơn


Bảo vệ q dịng thứ tự khơng (I0> hay 51N)


Sử dụng bộ lọc dịng điện thứ tự khơng

Ở chế độ bình thường:


Ia + Ib+ Ic = 3I0

Tính tốn dịng khởi động

Lý thuyết: dòng qua rơle bằng 0
 Thực tế: do các BI có sai số dịng điện qua rơle khác 0
 Để rơle khơng tác động: đặt dịng khởi động lớn hơn dòng điện sinh ra do sai
số này




Giá trị cài đặt:

Ikhởi động 51N=(0,1÷0,3)Iđịnh mức BI

Chế độ sự cố: dịng điện qua rơle tăng gấp nhiều lần bảo vệ tác
động
Do giá trị khởi động đặt thấp bảo vệ có độ nhạy cao


Bảo vệ q dịng thứ tự khơng (I0> hay 51N)



Thời gian làm việc:
Phối hợp với các bảo vệ quá dòng thứ tự không khác



Ia + Ib+ Ic = 3I0

Ảnh hưởng của các thành phần sóng hài bậc 3: rơle sẽ có thể tác
động nhầm nếu thành phần sóng hài này đủ độ lớn.


Ví dụ: bảo vệ q dịng cho một ngăn lộ

A
B

I>

I>

I>

I>
>

I>>

I>
>

I0>
I0>>

C N(1)

Sự cố chạm đất một pha


Ví dụ: bảo vệ q dịng cho một ngăn lộ

A
B

I>

I>

I>

I>>

I>>

I>>

I0>
I0>>

Sự cố hai pha N(2)

C




Ngun lý bảo vệ q dịng có hướng (67)

Ngun lý
bảo vệ  Các phần tử của bảo vệ quá dòng có hướng
q dịng
 Sơ đồ đấu nối phần tử định hướng cơng suất
điện có
hướng  Lựa chọn góc đặc tính của phần tử định
hướngBảo vệ q dịng có hướng (67)
Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có hướng (67N)


Lưới có trung tính nối đất



Lưới có trung tính cách điện


Sự cần thiết
Xét lưới điện cấp nguồn từ hai
phía HT1 I> 1
2 I>
I> 3


tBV3
4 I>

I> 5

6 I>

HT2

N1

Sự cố xảy ra tại N1: có thể BV3 & BV2



khởi động

 Để đảm bảo chọn lọc: yêu cầu BV3 tác động trước BV2 phải đặt tBV3

SựHT1
cố xảy
có thểI> BV2
& BV3
khởi động
I> ra
1 tại N2:
2 I>
3
4 I>
I> 5

6 I>

tBV3>tBV2

N2

 Để đảm bảo chọn lọc: yêu cầu BV2 tác động trước BV3 phải đặt tBV2

Mâu thuẫn: không thể cài đặt thời gian cho các bảo vệ

HT2


Sự cần thiết


Giải pháp: sử dụng bảo vệ quá dòng loại có định hướng



Bảo
vệ qúa
cóthanh
hướng
tác động
thường
quidịng
ước từ
gópchỉ
đường

dây)khi:

+

Dịng điện chạy qua bảo vệ theo hướng qui định (hướng dương Dòng điện vượt qua giá trị khởi động của bảo vệ
I>
I> = I> +

HT1

I> 1

W

Có thể phân chia ra 2
nhóm bảo vệ
2 I>

I> 3

4 I>

I> 5

6 I>

HT2


Sự cần thiết



Về phương diện bảo vệ rơle: Đường dây hai nguồn cấp hai
mạch hình tia
HT1

HT1

I> 1

2 I>

I> 3

I> 1

4 I>

I> 3

tBV1=tBV3 + ∆t 1,5

tBV2

6 I>

HT2

I> 5

tBV3=tBV5 + ∆t 1

2 I>
0,3

I> 5

tBV5 0,5

4 I>
0,8 tBV4=tBV2+ ∆t

6 I>

HT2

1,3 tBV6=tBV4 + ∆t