CHƯƠNG 4 PHỐI HỢP GIỮA CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ pdf

“ Chöông 4”
CHƯƠNG 4
PHỐI HỢP GIỮA CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ
Phối hợp giữa các thiết bị bảo vệ trên lưới phân phối là công việc rất quan
trọng nhằm đảm bảo cho các thiết bị hoạt động một cách nhịp nhàng và hiệu quả.
Chính vì vậy chúng ta không thể bỏ qua những nguyên tắc bảo vệ cơ bản nhất.
Nguyên tắc đầu tiên đó là các thiết bị mắc nối tiếp sao cho phạm vi bảo vệ của
chúng nối tiếp nhau, để khi sự cố xảy ra, thiết bị bảo vệ gần sự cố nhất phải tác động
bảo vệ trước các thiết bị đặt phía trước và các thiết bị bảo vệ dự phòng. Để lựa chọn và
lắp đặt các thiết bị bảo vệ trên lưới phân phối bảo vệ và phối hợp có hiệu quả, ta căn
cứ vào những nguyên tắc cơ bản sau :
 Tất cả các sự cố là sự cố thoáng qua chiếm khoảng 70% - 80% và ngăn
chặn nó để không phát triển thành sự cố vĩnh cửu.
 Chỉ cắt điện hẳn (Lockout) khi sự cố là sự cố vĩnh cửu.
 Phải cô lập được sự cố trong phạm vi nhỏ nhất có thể.
§4.I PHỐI HỢP GIỮA CẦU CHÌ VỚI CẦU CHÌ
I. GIỚI THIỆU :
Một nguyên tắc được chấp nhận trong phối hợp giữa các cầu chì là thời gian cắt
lớn nhất của cầu chì bảo vệ phía sau không được vượt quá 75% thời gian chảy nhỏ
nhất của cầu chì bảo vệ phía trước (bảo vệ dự trữ).
Ba phương pháp được sử dụng trong việc phối hợp cầu chì :
 Phương pháp dùng đường đặc tuyến TCC.
 Phương pháp tra bảng.
 Phương pháp thực nghiệm.
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỐI HỢP :
1/- Dùng đặc tuyến TCC :
Khi phối hợp chúng ta phải chấp nhận thời gian giải trừ sự cố của cầu chì phía
sau không được vượt quá 75% thời gian chảy nhỏ nhất của cầu chì phía trước. Điều
này đảm bảo cầu chì sẽ ngắt và giải trừ sự cố một cách an toàn. Nếu sử dụng cầu chì
như là thiết bị bảo vệ dự phòng phía nguồn phải đảm bảo dây chảy không hư hỏng khi
sự cố xảy ra trong vùng bảo vệ của các thiết bị phía tải.

Đặc tuyến TCC được thiết lập ở 25
0
C, thời gian chảy nhỏ nhất của dây chảy
tăng hay giảm tuỳ thuộc vào nhiệt độ môi trường.
“ Trang -67- ”
“ Chöông 4”
Ảnh hưởng của dòng tải trước đó sẽ làm tăng nhiệt độ của dây chảy, vì vậy sẽ
làm giảm thời gian chảy nhỏ nhất, đồng thời sự thay đổi môi trường xung quanh cũng
gây khó khăn khi đánh giá đặc tuyến. Mặt khác, ảnh hưởng của sự suy giảm tuổi thọ
dây chảy theo thời gian cũng làm giảm thời gian giải trừ sự cố và thời gian chảy của
cầu chì. Để loại bỏ tình trạng này, theo kinh nghiệm ta nên chọn dây chảy chịu đựng
được dòng trong phạm vi 90% trên đường cong thời gian chảy nhỏ nhất.
Sơ đồ phối hợp bảo vệ giữa các cầu chì
Ví dụ về phối hợp : sơ đồ như hình vẽ, giá trị dòng ngắn mạch cực đại và dòng
tải được cho trên sơ đồ, các cầu chì được sử dụng đều là loại T.
Cầu chì 15T tại vị trí C có dòng định mức 23A (dòng tải 21A), sẽ có thời gian
cắt sự cố cực đại 0,021s khi dòng ngắn mạch đạt 1550A tại C.
Tại B, dòng tải là 36A, dòng ngắn mạch cực đại là 1630A, do đó ta chọn cầu
chì loại 30T. Thời gian chảy nhỏ nhất của cầu chì 30T khi dòng ngắn mạch đạt 1550A
là 0,031s. Khi đó, tỉ số thời gian cắt cực đại / thời gian chảy nhỏ nhất của cầu chì 15T
và 30T là 0,021/0,031 hay 68%<75%. Vậy điều kiện phối hợp được thoả mãn.
Cầu chì 80T được lựa chọn để chịu đựng được dòng ngắn mạch cực đại 1800A,
dòng tải 105A. Khi phối hợp với cầu chì 30T, tỉ số thời gian cắt cực đại/thời gian chảy
nhỏ nhất là 0,051/0,16 hay 32%<75%. Vậy thoả mãn điều kiện phối hợp của cầu chì.
2/- Phương pháp tra bảng :
Trong một số trường hợp, việc phối hợp giữa các cầu chì lặp đi lặp lại, các
đặc tuyến TCC chồng lên nhau sẽ rất khó khăn cho việc phối hợp. Nếu có cùng hệ số
nhân và xác định được dòng sự cố qua các cầu chì thì việc dùng bảng tra để phối hợp
sẽ dễ dàng hơn, tuy nhiên độ chính xác kém hơn phối hợp dùng đặc tuyến TCC.
Trở lại ví dụ trên, sự phối hợp giữa các cầu chì bằng phương pháp tra bảng

như sau : đầu tiên, tại vị trí 15T, ta tìm được giá trị dòng sự cố cực đại mà cầu chì chịu
đựng được là 1700A (lớn hơn dòng ngắn mạch cực đại tại C 1550A). giá trị này cũng
“ Trang -68- ”
“ Chöông 4”
là dòng bảo vệ định mức của cầu chì 30T tại vị trí B, giá trị này thoả mản điều kiện
phối hợp bảo vệ.
Khi lựa chọn cầu chì phía sau để phối hợp với cầu chì 30T, cầu chì 65T có
giá trị dòng bảo vệ định mức là 3100A, lớn hơn dòng ngắn mạch tại A, tuy nhiên dòng
điện định mức của cầu chì 65T là 97A, nhỏ hơn dòng tải tại A (105A) nên không thể
chọn cầu chì 65T. Cầu chì 80T thoả mản các yêu cầu trên nên ta chọn. Sự lựa chọn cầu
chì như trên đảm bảo thoả mản tỉ số thời gian cắt cực đại/thời gian chảy nhỏ nhất bé
hơn 75%.
Sau đây là các bảng thông số phối hợp của từng loại cầu chì :
Bảng 4.1 : Dây chảy loại K EEI-NEMA
Protecting
Fuse-Link
Rating – A
Protected Link Rating - Amperes
10K 12K 15K 20K 25K 30K 40K 50K 65K 80K 100K 140K 200K
Maximun Fault – Current Protection Provided by Protecting Link – Amperes
6K 190 350 510 650 840 1060
1340
1700 2200 2800 3900 5800 9200
8K 210 440 650 840 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200
10K 300 540 840 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200
12K 320 710 1060 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200
15K 430 870 1340 1700 2200 2800 3900 5800 9200
20K 500 1100 1700 2200 2800 3900 5800 9200
25K 660 1350 2200 2800 3900 5800 9200
30K 850 1700 2800 3900 5800 9200

40K 1100 2200 3900 5800 9200
50K 1450 3500 5800 9200
65K 2400 5800 9200
80K 4500 9200
100K 2400 9100
140K 4000
Bảng 4.2 : Dây chảy loại T EEI-NEMA
Protecting
Fuse-Link
Rating – A
Protected Link Rating - Amperes
10T 12T 15T 20T 25T 30T 40T 50T 65T 80T 100T 140T 200T
Maximun Fault – Current Protection Provided by Protecting Link – Amperes
6T 350 680 920 1200 1500 2000
2540
3200 4100 5000 6100 9700 15200
8T 375 800 1200 1500 2000 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15200
10T 530 1100 1500 2000 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15200
12T 680 1280 2000 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15200
15T 730 1700 2540 3200 4100 5000 6100 9700 15200
20T 990 2100 3200 4100 5000 6100 9700 15200
25T 1400 2600 4100 5000 6100 9700 15200
30T 1500 3100 5000 6100 9700 15200
40T 1700 3800 6100 9700 15200
50T 1750 4400 9700 15200
65T 2200 9700 15200
80T 7200 15200
100T 4000 13800
140T 7500
“ Trang -69- ”

“ Chöông 4”
1. Phương pháp phối hợp theo kinh nghiệm :
Phối hợp theo kinh nghiệm thường dùng để phối hợp các cầu chì dây chảy
cùng loại và cùng cấp.
Dây chảy loại K có thể phối hợp thoả mản giữa các định mức kề cận trong
cùng một nhóm lên đến giá trị dòng 13 lần định mức dây chảy bảo vệ.
Dây chảy loại T có thể phối hợp thoả mản giữa các định mức kề cận trong
cùng một nhóm lên đến giá trị dòng 24 lần định mức dây chảy bảo vệ. Những ứng
dụng như thế mang lại hệ số an toàn lên đến 75% hay lớn hơn.
Các dây chảy loại T thông dụng là : 6T, 10T, 15T, 25T, 40T, 65T, 100T,
140T, 200T.
Tuy nhiên, phương pháp này rất ít sử dụng vì độ chính xác không cao và đòi
hỏi phải có kinh nghiệm thật nhiều trong việc phối hợp.
§4.2 PHỐI HỢP GIỮA RECLOSER VỚI CẦU CHÌ
I. NHỮNG ĐIỂM CHÍNH VỀ VIỆC PHỐI HỢP RECLOSER :
Recloser là thiết bị bảo vệ quá dòng thông dụng, có xu hướng biến các sự cố
thành sự cố thoáng qua, để sử dụng recloser một cách thích hợp ta cần chú trọng đến
các vấn đề sau :
- Thiết bị bảo vệ phía tải phải cắt được sự cố trước khi thiết bị phía nguồn tác
động cắt.
- Tình trạng cắt điện do sự cố vĩnh cửu phải được cô lập trong phạm vi nhỏ nhất
có thể trong hệ thống.
Các nguyên tắc này ảnh hưởng đến sự lựa chọn đặc tuyến bảo vệ và thứ tự hoạt
động của các thiết bị phía nguồn, phía tải và vị trí thiết bị này trên lưới phân phối. Vị
trí và số thiết bị để cô lập được sự cố trong phạm vi nhỏ nhất có thể được xác định bởi
quan điểm thiết kế của từng công ty.
II. DÙNG ĐẶC TUYẾN TCC ĐÃ ĐƯỢC HIỆU CHỈNH :
1. Phối hợp Recloser phía tải cầu chì phía nguồn :
Phối hợp giữa recloser và cầu chì dựa trên đường đặc tuyến TCC đã được
hiệu chỉnh bởi một hệ số nhân.

Cầu chì phía nguồn bảo vệ MBA được xác định dựa vào đặc tuyến của
recloser, loại recloser và đặc tuyến TCC của recloser phối hợp với cầu chì phía
nguồn được chọn trước, sau đó cầu chì phía tải mới được chọn để phối hớp với
recloser.
“ Trang -70- ”
“ Chöông 4”
Sơ đồ Phối hợp Recloser với cầu chì phía nguồn.
Recloser được chọn phối hợp với cầu chì phía nguồn sao cho cầu chì không
cắt mạch với bất kỳ dòng điện sự cố nào phía tải của recloser. Nhiệt sinh ra do hoạt
động của recloser phải không làm chảy cầu chì. Điều này được thực hiện bằng cách
dùng một hệ số nhân (K) hiệu chỉnh đặc tuyến TCC tại điểm phá hỏng cầu chì. Đặc
tuyến tác động trễ của recloser phải nằm dưới đặc tuyến nóng chảy nhỏ nhất của cầu
chì phía nguồn.
Bảng hệ số nhân K :
Hệ số nhân K
Thời gian
đóng lại
(chu kỳ)
2 nhanh
2 chậm
1 nhanh
3 chậm
4 chậm
25
30
50
90
120
240
600

2.7
2.6
2.1
1.85
1.7
1.4
1.35
3.2
3.1
2.5
2.1
1.8
1.4
1.35
3.7
3.5
2.7
2.2
1.9
1.45
1.35
Lưu ý rằng, cả đặc tuyến của cầu chì và của recloser phải được vẽ trên cùng
một cấp điện áp.
2. Phối hợp Recloser với cầu chì phía tải :
Sự phối hợp tối ưu giữa recloser và cầu chì phía tải đạt được khi chọn recloser
có chế độ hoạt động 2 nhanh 2 chậm. Trong thực tế yếu tố này phụ thuộc nhiều vào tỉ
lệ phần trăm sự cố xảy ra và đặc điểm của hệ thống.
“ Trang -71- ”
“ Chöông 4”
Giả sử recloser cắt lần đầu với 70% là sự cố thoáng qua và ngắt lần thứ 2 với tỉ

lệ 10%. Nếu sự cố vẫn còn thì cầu chì sẽ chảy và cắt sự cố trước khi recloser đóng lần
thứ 3 và thứ 4.
Cũng như phối hợp với cầu chì phía nguồn, recloser khi phối hớp với cầu chì
phía tải cũng có hệ số nhân thay đổi theo số lần tác động nhanh của recloser. Hệ số
nhân này sẽ được nhân với đường cong tác động nhanh của recloser.
Bảng hệ số nhân K :
Hệ số nhân K
Thời gian đóng lại
(chu kỳ)
1 nhanh 2 nhanh
25 - 30
60
90
120
1.25
1.25
1.25
1.25
1.8
1.35
1.35
1.35
Sơ đồ phối hợp giữa recloser và cầu chì phía tải
Mục đích của việc phối hợp recloser với cầu chì phía tải để khi xảy ra sự cố
ngắn mạch phía tải thì cầu chì phải tác động giải trừ sự cố trước khi recloser tác
động ngắt hẳn.
Để đảm bảo recloser có thể cắt được dòng điện sự cố lúc quá độ mà không
làm hư hỏng cầu chì thì đường cong chảy nhỏ nhất của cầu chì phải được so sánh
với đường cong tác động nhanh của recloser đã được hiệu chỉnh.
“ Trang -72- ”

“ Chöông 4”
§4.3 PHỐI HỢP GIỮA RECLOSER VỚI RECLOSER
I/- DÙNG ĐẶC TUYẾN TCC :
Phối hợp recloser – recloser được thực hiện bằng cách lựa chọn các giá trị
dòng cắt nhỏ nhất thích hợp và căn cứ trên đặc tuyến TCC để lựa chọn. Điều kiện để
phối hợp tốt nhất là các recloser phải có tối thiểu một lần tác động nhanh. Khi phối
hợp cần chú ý khoảng thời gian giữa các đặc tuyến của 2 recloser để khi sự cố xảy ra
chúng không tác động đồng thời.
II/- NGUYÊN TẮC PHỐI HỢP CƠ BẢN CỦA RECLOSER ĐIỆN TỬ :
Recloser điện tử luôn đáp ứng được khả năng phối hợp cho yêu cầu riêng của
từng hệ thống, tất cả các recloser được phối hợp đều phải chú ý đến dòng cắt tạm thời
đối với sự cố chạm đất và chạm pha, cũng như lựa chọn đặc tuyến TCC, thứ tự tác
động, thời gian tác động và các yếu tố phụ khác.
Thông số chính cần quan tâm khi phối hợp là :
+ Điện áp định mức.
+ Công suất cắt.
+ Công suất định mức.
Đối vớ recloser điện tử, giá trị dòng cắt nhỏ nhất nên chọn theo giá trị dòng tải
đỉnh tại nơi đặt recloser và đảm bảo recloser hoạt động với bất kỳ dạng sự cố nào trong
phạm vi bảo vệ.
Vì những sự cố thoáng qua thường lặp lại nên recloser phía máy biến áp cần
tối thiểu một lần tác động nhanh, recloser phía tải sẽ phối hợp được với recloser phía
nguồn nếu có cùng hoặc lớn hơn số lần tác động nhanh so với recloser phía nguồn.
Đường cong tác động chậm được chọn sao cho recloser phía tải có thể cắt các sự cố
vĩnh cửu mà recloser phía nguồn không cắt hẳn, sau khi thực hiện những lần tác động
nhanh. Tác động cắt đồng thời có thể được loại trừ bằng cách chọn những đặc tuyến
phù hợp và sử dụng recloser phối hợp tuần tự.
III/- PHỐI HỢP TUẦN TỰ :
Phối hợp tuần tự được dùng để cải tiến sự phối hợp các recloser mắc nối tiếp
trên cùng đường dây. Mục đích của việc phối hợp này là ngăn chặn những lần tác động

nhanh không cần thiết của recloser phía nguồn khi sự cố xảy ra phía tải.
Nếu recloser phía nguồn và phía tải có cùng đặc tuyến TCC thì chúng sẽ đồng
thời tác động khi sự cố xảy ra phía tải. Ngay khi chúng không cùng đường cong tác
động nhanh nhưng sự phối hợp không thích hợp cũng gây nên những lần mất điện
“ Trang -73- ”
“ Chöông 4”
không cần thiết ở phần đường dây giữa hai recloser. Để khắc phục tình trạng này, ta sử
dụng phối hợp tuần tự, khi đó recloser phía nguồn chỉ đơn thuần đếm số lần đếm sô
lần tác động nhanh của recloser phía tải mà không thực hiện cắt. Trong khi đó recloser
phía tải phải tác động giải trừ được sự cố.
Chức năng phối hợp tuần tự chỉ phụ thuộc vào hoạt động tác động nhanh, vì
vậy số lần tác động trong phối hợp tuần tự được xác định dựa trên số lần thiết lập tác
động nhanh của recloser phía nguồn. Đường cong tác động nhanh của recloser phía
nguồn phải nằm thấp hơn đường cong tác động chậm của recloser phía tải.
IV/- Những chức năng đặc biệt của recloser điện tư :
Khi sử dụng recloser vào các phối hợp phức tạp, ta cần sử dụng đến những chức
năng đặc biệt và những phụ trợ có trong recloser. Những chức năng này giúp chúng ta
nhiều thuận lợi trong việc phát triển hệ thống.
1. Chức năng cắt dòng tức thời :
Khi dòng điện sự cố tăng đột ngột và rất lớn, để tránh hư hỏng thie1t bị thì đòi
hỏi recloser phải cắt ngay dòng sự cố mà không cần thực hiện khoảng thời gian trễ
trong chế độ hoạt động theo đặc tuyến TCC cài đặt trước đó.
Khả năng cắt tức thời sẽ tác động khi dòng sự cố vượt qua giá trị cài đặt, giá
trị này được tính bằng cách nhân giá trị dòng điện cắt nhỏ nhất với hệ số nhân do ta
tính trước phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể. Trạng thái cắt tức thời có thể cài đặt 1
lần hoặc nhiều lần tuỳ theo thứ tự phối hợp. Khi sử dụng chức năng này để cắt dòng
điện sự cố thì hệ số nhân đối với sự cố pha không nhất thiết phải bằng hệ số nhân
trong trường hợp phát hiện sự cố theo dòng đất. Hệ số nhân này có thể thay đổi bất kỳ
trong phạm vi cho phép của nhà sản xuất.
2. Chức năng khoá tức thời :

Đặc tính khoá tức thời làm cho Recloser trở nên linh động hơn, nó cho phép
bỏ qua thứ tự cắt sự cố theo đặc tuyến TCC cài đặt trước mà cắt hẳn sự cố tức thời khi
dòng sự cố cao hơn giá trị đặt. Với chức năng phụ trợ này làm giảm ảnh hưởng của
dòng có biên độ lớn.
3. Thời gian đóng lại :
Thời gian đóng lại là khoảng thời gian tồn tại giữa lần mở tiếp điểm chính và
lần đóng tiếp điểm trở lại sao đó. Thời gian đóng tiếp điểm trở lại nằm trong phạm vi
từ 0.5 – 60 giây, phụ thuộc vào từng loại recloser và điều kiện vận hành.
§4.4 PHỐI HỢP GIỮA RELAY VỚI CẦU CHÌ
Phối hợp relay với cầu chì bao gồm hai phần chính :
+ Phối hợp relay với cầu chì phía nguồn.
+ Phối hợp relay với cầu chì phía tải.
“ Trang -74- ”
“ Chöông 4”
Trong cả hai trường hợp, relay điều khiển máy cắt theo thời gian. Khi phối hợp
với cầu chì phía nguồn, relay phải cắt trước khi cầu chì bắt đầu chảy, còn khi phối hợp
với cầu chì phía tải thì relay phải tác động sau cầu chì.
I. Những phương pháp phối hợp :
1/- Phương pháp tổng thời gian tích luỹ :
Là phương pháp đơn giản và kinh điển là thêm vào bộ đếm thời gian các sự cố
thời gian độc lập nhỏ hơn 10 giây, một khoảng thời gian tiêu biểu theo yêu cầu để làm
nguội hoàn toàn và so sánh thời gian tổng này với đặc tuyến của cầu chì. Một thời gian
dự phòng khoảng 50% của đặc tuyến thời gian chảy nhỏ nhất của cầu chì phía nguồn
được cho phép mang tải trước, ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường xung quanh, tính
không lặp lại của đặc tính relay.
2/- Phương pháp hệ số nguội :
Phương pháp này có kết quả phối hợp chính xác hơn phương pháp tổng thời
gian tích luỹ, phương pháp này liên quan đến việc sử dụng các hệ số làm nguội của các
dây chảy và sự đánh giá khoảng thời gian đóng lại của relay.
Công thức : Teff = TF(N) + TF(N-1) + C(N-1) x C(N) x TF(N-2) + …

Với :
+ Teff : khoảng thời gian sự cố ảnh hưởng của relay.
+ TF(N) : khoảng thời gian của sự cố thứ N của thiết bị đóng lại.
+ C(N) : hệ số làm nguội của dây chảy trong thời gian đóng lại.
Việc sử dụng công thức trên đòi hỏi phải hiểu biết nhiều về đặc tính phục hồi
của relay.
Bảng hệ số làm nguội của dây chảy :
Thời gian
Làm nguội
0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Hệ số
Làm nguội
1 0.93 0.8 0.68 0.57 0.46 0.36 0.26 0.17 0.09 0.02
§4.5 PHỐI HỢP GIỮA RECLOSER VỚI RELAY
Phối hợp giữa recloser và Relay cũng được thực hiện tương tự như phối hợp
với các thiết bị bảo vệ khác, tuy nhiên khi phối hợp với Relay bảo vệ quá dòng thì phải
biết rõ những đặc tính của Realy
Đối với Relay tĩnh có đặc điểm là thời gian trở về của nó rất nhanh do đó thời
gian tích lũy của Relay khi Recloser đóng lại nhiều lần có giá trị không đáng kể. Vì
vậy việc phối hợp giữa Recloser với Realy tĩnh đặt ở đầu nguồn tương đối đơn giản.
Chỉ cần chọn đặc tính của Recloser nằm dưới đặc tính của Relay bảo vệ và bảo đảm
khoảng cách an toàn giữa hai đường đặc tính để bảo đảm trong mọi trường hợp
Recloser sẽ tác động trước Relay bảo vệ đầu nguồn.
“ Trang -75- ”
“ Chöông 4”
Đối với Relay tĩnh, Realy điện cơ có nhiều đặc điểm cần được xem xét khi
phối hợp với thiết bị đặt sau nó. Relay điện cơ có thờ gian tác động cũng như thời gian
trở về đều có quán tính thời gian , vì vậy khi phối hợp Recloser với Relay điện cơ cần
phải lưu ý cộng tất cả các khoảng thời gian tích lũy sai số cho Relay khi Recloser tác
động.

- - - - - - -// - - - - - - - - -
“ Trang -76- ”