Tkc q4 chuong 08 he thong ro le bao ve (rev3)

Chương

8

H TH NG R LE B O V

10/2017
T

n:
m tr :

Lê Thanh H i
Ngơ Ng c Bình

N


MӨC LӨC
1.
2.
2.1.
2.2.
3.
3.1.
3.2.
4.

T NG QUAN V H TH NG .................................................................................. 1
TIÊU CHÍ THI T K ................................................................................................. 1
Nguyên tắc thi t k ...................................................................................................... 1

Tiêu chuẩn áp dụng ...................................................................................................... 2
PHÂN TÍCH L A CH N GI I PHÁP K THU T ................................................ 8
Tín năng và ng dụng c a các lo rơ le .................................................................... 8
H th ng rơ le b o v nhà máy đi n đi n hình .......................................................... 26
TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................... 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

1.

T NG QUAN V H TH NG

H th ng rơ le b o v được thi t k với các yêu cầu b o v an toàn đi n cho nhà máy.
Trong trường hợp s c hoặ á đ u ki n v n hành bất t ường, h th ng rơ le b o v
ph i nhanh chóng cơ l p tất c s c mà có th là nguyên nhân phá h ng thi t b . H
th ng ũng b o g m các ch năng ỉ th c n báo o á đ u ki n v n hành bất
t ường (vượt quá đ nh m n ưng nằm trong giới h n cho phép).
H th ng rơ le b o v ph được thi t k đ m b o t eo á t êu
máy đ n v n hành an toàn, tin c y và hi u qu :


Đ mb on n

óng p át



Đ m b o tá động ó tín



Đ m b o tá động ó độ n y ần t



Đ m b o v n àn



Đ m b o k ông tá động n ầm.



Đ mb ot

ó độ t n

n và g

trừ s

í s u đ duy trì nhà

.

nl .
y

t.

o.

ưu k n t .

2.

TIÊU CHÍ THI T K

2.1.

Nguyên tắc thi t k

Thi t k h th ng rơ le b o v cho nhà máy nhi t đ n cần đ m b o các y u t sau:











Tính kh thi: có th ch n được các thi t b rơ le b o v phù hợp vớ sơ đ n đ n
c a nhà máy, ũng n ư ó k năng d dàng cho lắp đặt, thử nghi m, v n hành và
b o trì.
Tính an tồn: an tồn trong q trình thi công và v n hành, sửa ch a nhà máy, các

thi t b cần đ m b o các tiêu chuẩn an toàn v á đ n, n đất, thi t b b o v ,…
Tác động nhanh: Rơ le b o v ph i đ m b o cắt ngắn m ch với thời gian ngắn nhất
có th được nhằm đ m b o cho phần không b hư h ng, ti p tục làm vi c bình
thường (đ m b o kh năng khôi phục s làm vi c bình thường, t khởi động c a
các động cơ đi n, t kéo vào đ ng bộ v.v.), h n ch ph m vi và m c độ hư h ng
c a phần tử b s c .
Tính ch n l c: Rơ le b o v đ m b o chỉ lo i b phần tử b s c ra kh i h th ng.
Độ tin c y: Rơ le b o v đ m b o chắc chắn s tác động khi có s c trong vùng
được b o v và k ông tá động khi s c nằm ngồi vùng b o v .
Tính b o đ m: khi rơ le tác động thì vi c thi t k ph i đ m b o rằng các máy cắt
liên quan s được cắt. Đ đáp ng được yêu cầu này thì các máy cắt nên được thi t
k có 2 cuộn cắt và có 2 m ch ngắt riêng cho 2 cuộn cắt này. Các thi t b và h
th ng quan tr ng nên có t i thi u 2 h th ng rơ le b o v riêng và n i riêng đ n 2
m ch ngắt này. Tất c các đấu n i cho h th ng rơ le b o v cần ph i được th c
hi n theo bi n pháp n i dây tr c ti p (hardwire).
Độ nh y: Rơ le b o v được thi t k với độ nh y cần thi t nhằm đ m b o chắc
chắn cho vi c lo i b s c kh i h th ng. B o v d phòng s tác động trong

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 1 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

trường hợp b o v chính khơng tác động. Vi c l a ch n độ nh y cần ph i được
th c hi n th n tr ng n u khơng s có th gây tác động nhầm do ch n độ nh y quá
cao.

Tính kinh t : h th ng rơ le b o v c a một nhà máy nhi t đ n có giá tr lớn, thời
gian sử dụng lâu dà , do đó k t t k cần tín tốn đ n y u t kinh t , v n đầu tư
b n đầu và
p í àng năm. Sử dụng các thi t b đ n hi n đ đ đ m b o v n
hành hi u qu , gi m t n thất, tăng thời gian v n hành hàng năm.



2.2.

Tiêu chuẩn áp d ng

Thi t k h th ng rơ le b o v cho một nhà máy nhi t đ n là một phần rất quan tr ng
trong quá trình thi t k n à máy. Do đó đ đ m b o tính hi n đ i, chính xác, hi u qu ,
kh năng sử dụng lâu dài, ít x y ra s c , các thi t k ph i tuân theo nh ng tiêu chuẩn,
quy đ nh, quy ph m đã được ban hành c a Vi t Nam và Qu c T , đ ng thời ph i th c
hi n theo các th c ti n k thu t t t đã được ch ng minh...
2.2.1. Quy định và quy phạm
 Quy ph m trang b đ n 11 TCN–2006 do Bộ Công Nghi p (nay là Bộ Công
T ương) ban hành năm 2006 kèm theo Quy t đ nh s 19/2006/QĐ-BCN;
 Quy chuẩn k thu t qu c gia v k thu t đ n, T p 5 Ki m đ nh trang thi t b h
th ng đ n – QCVN QTĐ-5:2009/BCT do Bộ Công T ương b n àn năm 2009
kèm t eo T ông tư s 40/2009/TT-BCT;
 Quy chuẩn k thu t qu c gia v k thu t đ n, T p 6 V n hành, sửa ch a trang
thi t b h th ng đ n – QCVN QTĐ-6:2009/BCT do Bộ Công T ương b n àn
năm 2009 kèm t eo T ông tư s 40/2009/TT-BCT;
 Quy chuẩn k thu t qu c gia v k thu t đ n, T p 7 Thi cơng các cơng trình
đi n – QCVN QTĐ-7:2009/BCT do Bộ Công T ương b n àn năm 2009 kèm
t eo T ông tư s 40/2009/TT-BCT;
 Quy chuẩn k thu t qu c gia v k thu t đ n, T p 8 Quy chuẩn k thu t đ n h

áp – QCVN QTĐ-8:2010/BCT do Bộ Công T ương b n àn năm 2010 kèm theo
T ông tư s 04/2011/TT-BCT;
 Quy chuẩn k thu t qu c gia v n tồn đ n QCVN 01:2008/BCT do Bộ Cơng
T ương b n àn năm 2008 kèm theo Quy t đ nh s 12/2008/QĐ-BCT.
 Ngh đ nh chính ph v n toàn đ n 169/2003/NĐ-CP.
2.2.2. Tiêu chuẩn trong nước
Mã tiêu chuẩn

Tên tiêu chuẩn

TCVN - 7883-8

Rơ le đ n. Phần 8: Rơ le đ n nhi t

TCVN - 3674

Tr m p át đ n ó động ơ đ t trong.

TCVN - 8096

T đ n đóng ắt và đ u khi n cao áp

TCVN - 7994

T đ n đóng ắt và đ u khi n h áp

TCVN - 5173

Máy cắt đ n t động dòng đ n đ n 6300 A, đ n áp đ n 1000

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 2 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Mã tiêu chuẩn

Tên tiêu chuẩn
V. Yêu cầu k thu t chung

TCVN - 6592-1

Thi t b đóng ắt và đ u khi n h áp. Phần 1: Qui tắc chung

TCVN - 6592-4-1

Thi t b đóng ắt và đ u khi n h áp. Phần 4: Công tắ tơ và bộ
khở động động ơ – mục 1: Công tắ tơ và bộ khở động ki u
đ n – ơ.

TCVN - 6615-1

Thi t b đóng ắt dùng cho thi t b . Phần 1: Yêu cầu chung

TCVN - 6306-1

Máy bi n áp đ n l c. Phần 1: Quy đ nh chung

TCVN 6306-2:2006 Máy bi n áp đ n l c - Phần 2: Độ tăng n

t

TCVN 5926-1:2007 Cầu ch y h áp - Phần 1: Yêu cầu chung
TCVN - 6306-5

Máy bi n áp đ n l c - Phần 5: Kh năng

TCVN 6627-11

Máy đ n quay - Phần 11: B o v nhi t

TCVN - 5427

Máy bi n áp đ n l c. Thi t b chuy n đ
dây dưới t i. Yêu cầu k thu t

TCVN - 7697-1

Máy bi n đ i đo lường. Phần 1: Máy bi n dòng

TCVN - 7697-2

Máy bi n đ

TCXDVN – 394

Thi t k lắp đặt trang thi t b đ n trong các cơng trình xây d ng
- Phần n toàn đ n

TCVN 6627-11

Máy đ n quay - Phần 11: B o v nhi t

TCVN 4115:1985

Thi t b ngắt đ n b o v người dùng ở các máy và dụng cụ đ n
d động ó đ n áp đ n 1000 V

TCVN 7447-443:2010

H th ng lắp đặt đ n h áp - Phần 4-43: B o v an toàn - b o v
ch ng quá dòng

TCVN 7447-441:2010

H th ng lắp đặt đ n h áp - Phần 4-41: B o v an toàn - B o v
ch ng đ n gi t

u ngắn m ch

đầu phân nhánh cuộn

đo lường. Phần 2: Máy bi n đ n áp ki u c m ng

2.2.3. Tiêu chuẩn quốc tế
1. Tiêu chuẩn IEC

Mã tiêu chuẩn

Tên tiêu chuẩn

IEC 60255

Rơ le đ n
Electrical Relays

IEC 60068

Ki m nghi m mô trường

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 3 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Mã tiêu chuẩn

Tên tiêu chuẩn
Environmental Testing

IEC 60282
Phần 1

Cầu chì cao áp - Cầu chì h n dịng
High Voltage Fuses - Current Limiting Fuses

IEC 60282
Phần 2

Cầu chì cao áp - Cầu chì phụt và các d ng tương t
High Voltage Fuses - Expulsion and Similar Fuses

IEC 60282
Phần 3

Cầu chì cao áp - L a ch n h s công suất ngắn m
đ thử
nghi m cầu chì h n dịng và các lo i cầu chì phụt y tương t
High Voltage Fuses - Determination of Short Circuit Power
Factor for Testing Current Limiting Fuses and Expulsion and
Similar Fuses

IEC 60269
Phần 1

Cầu chì h áp - Yêu cầu chung
Low Voltage Fuses - General Requirements

IEC 60787

Hướng thi t k l a ch n cầu chì d ng cao áp cho các ng dụng
m ch máy bi n áp
Application Guide for the Selection of Fuse Links of High

Voltage Fuses for Transformer Circuit Applications

IEC 60291

Các đ n ng ĩ v cầu chì
Fuse Definitions

IEC 60044

Bi n đ n áp
Voltage Transformers

IEC 60044

Bi n dòng đ n
Current Transformers

IEC 60044-6

Bi n đ n áp - Các yêu cầu k thu t c a bi n dòng b o v cho ch
độ v n hành nhất thời
Instrument Transformers - Requirements for Protective Current
Transformers for Transient Performance.

IEC 60947

Các bộ chuy n m
và đ u khi n h áp
Low Voltage Switchgear and Control Gear

IEC 60898

Các khí cụ đ n - Máy cắt b o v quá dòng dân dụng và các lắp
đặt tương t
Electrical Accessories - Circuit Breakers for Over-current
Protection for Household and Similar Installations.

IEC 60687

Công tơ đ n cho cơng suất th c dịng xoay chi u (cấp 0.2s và
0.5s)
Alternating Current Static Watt-hour Meters for Active Energy

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 4 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Mã tiêu chuẩn

Tên tiêu chuẩn
(Classes 0.2S and 0.5S).

2. Tiêu chuẩn IEEE
Mã tiêu chuẩn

Tên tiêu chuẩn

IEEE C37.010

ng dụng máy cắt cao áp xoay chi u trong h dòng đ i x ng
Application Guide for AC High-Voltage Circuit Breakers Rated
on a Symmetrical Current Basis.

IEEE C37.13

Tiêu chuẩn máy cắt h áp dùng trong t đ n
Standard for Low-Voltage AC Power Circuit Breakers Used in
Enclosures.

IEEE C37.90

Tiêu chuẩn cho h th ng rơ le tương tá với các khí cụ đ n khác
Standard for Relays and Relay Systems Associated with Electric
Power Apparatus

IEEE C37.91

Hướng d n thi t k b o v máy bi n áp l c
Guide for Protecting Power Transformers

IEEE C37.95

Hướng d n b o v rơ le o á đầu phụ t i tiêu thụ
Guide for Protective Relaying of Utility-Consumer
Interconnections

IEEE C37.96

Hướng d n b o v động ơ đ n xoay chi u
Guide for AC Motor Protection

IEEE C37.97

Hướng d n thi t k b o v rơ le o thanh cái
Guide for Protective Relay Applications to Power System Buses

IEEE C37.99

Hướng d n b o v t tụ bù song song
Guide for the Protection of Shunt Capacitor Banks

IEEE C37.100

Cá đ n ng ĩ
uẩn cho t đóng ắt
Standard Definitions for Power Switchgear

IEEE C37.101

Hướng d n b o v n đất máy phát
Guide for Generator Ground Protection

IEEE C37.102

Hướng d n b o v máy phát xoay chi u

Guide for AC Generator Protection

IEEE C37.103

Hướng d n thí nghi m m
rơ le so l ch và ki m tra c c tính
Guide for Differential and Polarizing Relay Circuit Testing

IEEE C37.106

Hướng d n b o v chênh l ch tần s các nhà máy đ n công
nghi p

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 5 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Mã tiêu chuẩn

Tên tiêu chuẩn
Guide for Abnormal Frequency Protection for Power Generating
Plants

IEEE C37.108

Hướng d n b o v máy bi n áp tr m
Guide for the Protection of Network Transformers

IEEE C37.109

Hướng d n b o v cuộn c m mắc song song
Guide for the Protection of Shunt Reactors

IEEE C37.110

Hướng d n áp dụng bi n dòng trong b o v rơ le
Guide for the Application of Current transformer Used for
Protective Relaying Purposes.

IEEE C37.112

P ương trìn đặc tính thờ g n o rơ le quá dòng
Standard Inverse-Time Characteristic Equations for Overcurrent
Relays

IEEE C37.113

Hướng d n thi t k b o v rơ le o đường dây truy n t i
Guide for Protective Relay Applications to Transmission Lines

IEEE C37.116

Hướng d n thi t k b o v rơ le cho tụ bù mắc n i ti p trên đường
dây truy n t i
Guide for Protective Relay Application to Transmission-Line

Series Capacitor Banks

IEEE C37.119

Hướng d n b o v ư i máy cắt cho các máy cắt l c
Guide for Breaker Failure Protection of Power Circuit Breakers

IEEE C50.12

Tiêu chuẩn cho Máy phát c c l i tần s 50 và 60Hz và máy
p át/động ơ o tu b n t y l c công suất đ nh m c từ 5MVA
trở lên
Standard for Sallient-Pole 50 and 60HZ Synchronous Generator
and Generator/Motor for Hydraulic Turbine Apllication Rated
5MVA and Above.

IEEE C50.13

Tiêu chuẩn ro to trụ tần s 50 và 60Hz, máy p át đ ng bộ công
suất từ 10MVA trờ lên
Standard for Cylindrical-Rotor 50 and 60Hz, Synchronous
Generator Rated 10MVA and Above

IEEE C57.13

Tiêu chuẩn k thu t cho khí cụ đo lường và máy bi n áp
Standard Requirements for Instrument and Transformers.

IEEE Std 67

Hướng d n v n hành và b o trì tu b n p át đ n
Guide for Operation and Maintenance of Turbine Gennerator

IEEE Std 80

Hướng d n an toàn n

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

đất tr m đ n xoay chi u

Trang 6 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Mã tiêu chuẩn

Tên tiêu chuẩn
Guide for Safety in AC Substation Grounding

IEEE Std 81

Hướng d n đo lường đ n trở, đ n kháng và kh năng m ng đ n
áp c lưới n đất
Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and
Earth Surface Potentials of a Grounding System

IEEE Std 141

Cá p ương p áp t c dụng trong phân ph đ n công nghi p
Recommended Practice for Electric Power Distribution for
Industrial Plants

IEEE Std 142

Cá p ương p áp t c dụng cho h n đất công nghi p và
t ương m i c a h th ng đ n
Recommended Practice for Grounding of Industrial and
Commercial Power Systems

IEEE Std 665

Hướng d n n đất tr m p át đ n
Guide for Generating Station Grounding

IEEE Std 1100

Cá p ương p áp t c nghi m trong cấp đ n và n đất thi t b
đ n tử
Recommended Practice for Powering and Grounding Electronic
Equipment

3. Tiêu chuẩn ANSI
Mã tiêu chuẩn

Tên tiêu chuẩn

ANSI C37.32

Tiêu chuẩn qu c gia M cho các công tắc chuy n m ch cao áp,
phụ ki n c đ nh thanh cái và sắp x p thi t b vớ á đặc tính
đ nh m , p ương p áp t ông, á yêu ầu k thu t t ưu
American National Standard for High Voltage Switches, Bus
Supports, and Accessories Schedules of Preferred Ratings,
Construction Guidelines, and Specifications

ANSI C37.06

Tiêu chuẩn qu c gia M cho các bộ chuy n m ch - Máy cắt cao
áp xoay chi u đ nh m c d a trên h dịng đ n đ i x ng - Các
ơng năng t ưu và ông suất tương qu n
American National Standard for Switchgear –AC High Voltage
Circuit Breakers Rated on a Symmetrical Current Basis –
Preferred Ratings and Related Capacibility

ANSI C37.16

Tiêu chuẩn qu c gia M cho bộ chuy n m ch - Máy cắt h áp
xoay chi u - Cá ông năng t ưu và ông suất tương qu n

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 7 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3

Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Mã tiêu chuẩn

Tên tiêu chuẩn
American National Standard for Switchgear –AC Low Voltage
Circuit Breakers Rated and AC Power Circuit ProtectorsPreferred ratings, Related Requirements and Application
Recommendations.

ANSI C50.10

Các yêu cầu k thu t o máy đ n đ ng bộ
General requirement for Sychronous Machines

3.

PHÂN TÍCH L A CHỌN GI I PHÁP KỸ THUẬT

3.1.

Tính năng và ứng d ng của các lo i r le

Các phần tử đ n n ư máy p át, máy b n áp, h th ng đ n t dùng, các động ơ…
được xem là các thành phần quan tr ng nhất trong mỗ n à máy đ n. Vì v y đ u
ki n, tình tr ng v n hành an tồn c a các phần tử này ln được giám sát và đ u khi n
chặt ch . Một trong các thành phần chính c a h th ng đ u khi n, g ám sát đó là
th ng rơ le b o v .
Được thi t k d trên đặc tính v n àn , đặc tính s c c a phần tử được b o v (Máy
phát, máy bi n áp, h th ng đ n t dùng, các động ơ…) k t hợp với ch năng a
từng thi t b b o v , h th ng rơ le b o v s đ m b o theo dõi tình tr ng v n hành, k p

thời phát hi n và nhanh chóng gi i trừ s c , h n ch thi t h đ n m c thấp nhất.
H th ng rơ le b o v

ín trong n à máy đ n bao g m:

 H th ng rơ le b o v máy phát.
 H th ng rơ le b o v máy bi n áp.
 H th ng rơ le b o v h th ng đ n t dùng.
 H th ng rơ le b o v động ơ.
3.1.1. Bảo vệ máy phát
Máy p át đ n là phần tử quan tr ng đ i vớ n à máy ũng n ư
th ng đ n, độ làm
vi c tin c y c a máy phát n ưởng tr c ti p đ n độ tin c y c a nhà máy và h th ng
đ n.
Máy p át đ n được trang b nhi u lo i b o v k á n u đ ch ng l i tất c các lo i s
c và ch độ làm vi k ơng bìn t ường có th x y ra bên trong các cuộn dây ũng
n ư bên ngoài máy phát.
 Các d ng s c :
+ Ngắn m ch một pha hoặc nhi u pha trong cuộn stator.
+ Ch m ch p gi a các vòng dây trong cùng một pha.
+ Ch m đất một pha trong cuộn stator.
+ Rotor ch m đất.
Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 8 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

+ Ch m đất m ch kích từ.
 Các tình tr ng làm vi c bất t ường:
+ Dòng đ n tăng

o do ngắn m ch ngoài hoặc quá t i.

+ Đ n áp đầu c
ngoài.

máy p át tăng

o do mất t

đột ngột hoặc do ngắn m ch

Đ b o v cho máy phát ch ng l i các d ng s c trên, trong thi t k t ường sử dụng
các lo rơ le b o v sau:
 B o v so l ch d c.
 B o v so l ch ngang.
 B o v ch ng ch m đất cuộn dây stator.
 B o v ch ng ch m đất rotor.
 B o v ch ng ch m đất m ch kích từ.
 B o v ch ng ngắn m ch ngoài.
 B o v quá đ n áp.
 B o v đ n áp thấp.
 B o v kho ng cách.
 B o v qu t i.
 B o v quá dòng.
 B o v quá nhi t.

 V.v…
H th ng rơ le b o v cho máy phát s được trang b bao g m 2 h th ng b o v chính
(main 1 và main 2) đ đ m b o các yêu cầu v độ tin c y, hi u qu làm vi c…
1. B o vệ sự cố pha
B o v so l
được trang b
o máy p át đ ch ng l i các s c x y r đ i với
cuộn stator. B o v so l ch có th phát hi n được các d ng s c ngắn m ch 3
pha, ngắn m ch 2 pha không ch m đất, ngắn m ch 2 pha ch m đất và một s
ngắn m ch 1 pha tùy thuộ vào p ương án n đất c a máy phát.
Khi trung tính máy p át được n đất qua t ng trở cao, b o vê so l ch có th
khơng phát hi n được s c ch m đất c a cuộn stator do giá tr dòng s c thấp
ơn m tá động c a b o v (lúc này b o v so l ch chỉ b o v được từ 80%85% cuộn stator).
B o v so l ch sử dụng đ phát hi n s c ngắn m ch pha cuộn stator g m 3 lo i
sau: b o v so l ch phần trăm (b o v so l ch có hãm), b o v so l ch t ng trở
cao và b o v so l ch t cân bằng.
2. B o vệ so lệch có hãm (B o vệ so lệch phần trăm với đặc tính dốc thay đổi được)

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 9 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Đây là lo i rơ le b o v được sử dụng ph bi n đ b o v máy phát. B o v so
l ch có hãm là một trong á á đ tăng ường độ nh y cho b o v , khắc phục
tình tr ng tá động nhầm do dịng khơng cân bằng phát sinh do cấu t o và sai s

c a bi n dòng đ n.
Dòng khở động s t y đ i theo dịng hãm:

Hình 5.1. Đặc tính hãm c a b o v so l ch

Hình 5.2. Sơ đ b o v so l ch có hãm

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 10 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

3. B o vệ so lệch tổng trở cao
B o v so l ch t ng trở cao s phân bi t s c bên trong và bên ngồi máy phát
thơng qua giá tr đ n áp đặt lên rơ le b o v .

Hình 5.3. Sơ đ b o v so l ch t ng trở cao cho máy phát
4. B o vệ sự cố giữa các vòng dây
B o v so l ch d c không phát hi n được s c ch m ch p gi a các vòng dây
trong cùng một p . Đ phát hi n được các s c này, máy phát s được trang b
b o v so l ch ngang khi mỗ p được phân thành hai hoặc nhi u cuộn dây.

Hình 5.4. Sơ đ b o v so l ch ngang cho máy phát
Đ i vớ trường hợp cuộn dây st tor k ông đượ p ân p , p ương p áp đ n áp
trung tính s được sử dụng đ xá đ nh s c ch m ch m gi a các vòng dây (b o
v 59N).

B o v 59N s k ông tá động đ i với s c ch m đất và chỉ tá động khi có s
c gi a các vòng dây c a cuộn stator.
Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 11 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Hình 5.5. Sơ đ b o v 59N
5. B o vệ dự phòng cho sự cố pha
B o v d phòng s được trang b tùy thuộc vào công suất và p ương án đấu n i
máy phát vào h th ng. Trong nhà máy nhi t đ n, máy p át t ường được k t n i
với h th ng theo cấu hình kh i máy phát – máy bi n áp, b o v d phòng s c
pha có th đ t được bằng cách mở rộng vùng b o v c sơ đ b o v so l ch c a
máy bi n áp đ b o v ln c máy phát.

Hình 5.6. Sơ đ b o v d phòng s c pha c a máy phát
Đ i với máy phát công suất lớn, rơ le b o v kho ng cách (21) s được sử dụng
làm b o v d phòng cho b o v so l ch.

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 12 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3

Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Hình 5.7. Sơ đ b o v kho ng cách (21) cho máy phát
 Do kho ng cách từ máy bi n áp nâng áp ín đ n máy cắt cao áp khá ngắn,
đ trán tá động nhầm khi ngắn m ch ngoài máy bi n áp, vùng b o v chính
c rơ le 21 được ch n bao g m đ n kháng c a máy phát và kho ng 70%
đ n kháng c a máy bi n áp nâng áp chính.
6. B o vệ sự cố chạm đ t
Do giá tr dòng s c ch m đất nh nên b o v pha không phát hi n được s c ,
k đó máy p át được trang b thêm b o v ch m đất. Tùy thuộ vào p ương
pháp n đất, b o v ch m đất cho máy phát có th bao g m c b o v chính và
b o v d phịng hoặc có th được sử dụng đ b sung bất kì b o v nào có th
được cấp bởi b o v so l ch.
B o v 59G được sử dụng đ th c hi n b o v ch ng ch m đất cho máy phát theo
sơ đ b o v n ư sau:

Hình 5.8. Sơ đ b o v ch m đất 59G
7. B o vệ quá điện áp (59)
Khi h th ng đ u khi n kích từ b lỗi hoặc khi mất t đột ngột, đ n áp đầu c c
máy phát s tăng o gây n ưởng đ n kh năng á đ n c a các cuộn dây,
Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 13 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

các thi t b đấu n đầu c c máy phát hoặc có th gây ra bão hịa m ch từ máy

bi n áp nâng áp chính, kéo theo nhi u h u qu xấu.
B o v 59 với hai cấp b o v t ường được sử dụng làm b o v ch ng quá đ n áp
ở đầu c c máy phát.

Hình 5.9. Sơ đ b o v quá đ n áp 2 cấp ở đầu c c máy phát
8. B o vệ quá dòng thứ tự nghịch (46)
Phần lớn á trường hợp n ư t i không cân bằng, ngắn m ch không cân bằng, hở
p …s là nguyên nhân gây ra s xuất hi n c a thành phần dòng đ n th t
ngh ch. Thành phần th t ngh ch này s gây r dòng đ n c m ng với tần s
gấp đô tần s c a h th ng trên b mặt rotor, chúng sinh ra nhi t lượng đ đ t
nóng rotor và máy phát. Vì v y s cần ph i có b o v đ ch ng l i s xuất hi n
c dịng đ n th t ngh ch.

Hình 5.10. Sơ đ b o v quá dòng th t ngh ch

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 14 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

B o v q dịng th t ngh ch có th th c hi n bở rơ le quá dòng đ n ơ với
đặc tính thờ g n tá động c c d c hoặ rơ le k thu t s vớ đặc tính thời gian
tá động có d ng I22t = K.
9. B o vệ chống m t đồng bộ máy phát (78)
Khi máy phát b mất kích từ, khi h th ng đ n ó á d o động đ n kéo dài hoặc
khi một m

đường dây công suất lớn b cắt đột ngột… s là nguyên nhân gây ra
s mất đ ng bộ cho máy phát. H u qu gây nên d o động công suất trong h
th ng, làm mất tính n đ nh d n đ n các hi n tượng n ư rã lưới. Ngoài ra nó cịn
gây ra các ng suất ơ nguy m trên các bộ ph n c a máy phát.
B o v mất đ ng bộ s tá động d
đầu c c máy phát:

trên đặ tín t y đ i c a t ng trở nhìn từ

Hình 5.11. Đặc tính t ng trở Z nhìn từ đầu c c máy phát

Hình 5.12. Đặc tính khở động c a b o v ch ng mất đ ng bộ
B o v mất đ ng bộ theo dõi t ng trở nhìn từ đầu c c máy phát, khi vector t ng
trở d o động vào mi n khở động, b o v s tá động cắt máy phát.
10. B o vệ chống công su t ngược (32)
Khi quá trình cung cấp năng lượng cho tuabin b g án đo n, công suất s ch y
ngược từ phía h th ng vào máy p át. Lú đó, máy p át s làm vi n ư một
động ơ t êu t ụ công suất từ h th ng, gây t n h i và nguy hi m đ n ch năng
c a máy phát.
Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 15 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Đ b o v ch ng công suất ngược, b o v s ki m tr
c a máy phát. Nhằm đ m b o an toàn, b o v s đượ

phát hi n lượng công suất ngược với tr s khá bé.

ướng công suất tác dụng
à đặt vớ độ nh y o đ

Hình 5.13. Sơ đ b o v ch ng công suất ngược cho máy phát
11. B o vệ chống hư hỏng máy cắt (50BF)
Khi phát hi n có s c hoặ đ u ki n v n hành bất t ường, rơ le b o v s gửi tín
hi u cắt máy cắt đ ng thời khở động timer ch ng ư ng máy cắt.
N u sau kho ng thời gian thi t l p c a timer mà s c v n ư được cơ l p thì
thi t b b o v ư ng máy cắt s phát ti n hành cắt máy phát ra kh i h th ng.

Hình 5.14. Sơ đ b o v ch ng ư

ng máy cắt (50BF)

12. Một số b o vệ khác cho máy phát
Ngoài các b o v n ư trên, máy p át òn được trang b thêm các b o v k á n ư b o
v quá kích từ (24G), b o v mất kích từ (40), b o v quá t i (49G), b o v quá dòng
(51G), b o v quá dòng k t hợp kém áp (51V), b o v cân bằng áp (60), b o v tần s
cao/thấp (81H/L),…

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 16 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Hình 5.15. Sơ đ b o v đ n hình cho máy phát
3.1.2. Bảo vệ máy biến áp
1. Giới thiệu
Máy bi n áp là thành phần đắt ti n và quan tr ng c a h th ng đ n. Vì ph i mất thời
gian dài cho quá trình sửa ch a và thay th máy bi n áp, mục tiêu ch y u c a b o v
máy bi n áp là giới h n s thi t h i cho máy bi n áp b s c . Một vài ch năng b o
v chẳng h n n ư b o v quá kích từ, b o v nhi t độ có th giúp mục tiêu này bởi xác
đ n á đ u ki n v n hành có th gây ra s c máy bi n áp. B o v máy bi n áp toàn
di n cung cấp bở rơ le b o v đ
năng s thích hợp áp dụng cho máy bi n áp
quan tr ng.
2. Tổng quan b o vệ máy biến áp
Lo i b o v cho các máy bi n áp khác nhau phụ thuộc vào ng dụng và m độ quan
tr ng c a máy bi n áp. Máy bi n áp được b o v một á
ơ b n là ch ng s c và
quá t i. Lo i b o v được sử dụng nên t i thi u thời gian ngắt đ n vì s c và gi m r i
ro s c th m k ó đ đơn g n hóa q trình sửa ch a. Bất kỳ v n hành thêm nào c a
máy bi n áp dướ á đ u ki n bất t ường n ư s c hoặc quá t i s làm gi m tu i th
c a máy bi n áp, ó ng ĩ là b o v đầy đ nên được cung cấp đ cách ly máy bi n áp
n n
óng ơn.
Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 17 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

3. Sự cố máy biến áp
S c máy bi n áp có th phân lo n ư s u:
 S c ngắn m ch cuộn dây.
 S c lõi máy bi n áp.
 S c đầu c c máy bi n áp.
 S c nấ đ u chỉn đ n áp có t i.
 Đ u ki n v n hành bất t ường (quá từ thông, quá t , quá đ n áp…)
 S c bên ngoài.
Tr ng thái s c

P ương t

cb ov

Bên trong
S c cuộn dây: pha-pha, pha-đất

87T, 51, 51N, 87RGF (b o v ch ng
dòng ch m đất)

S c ngắn m ch gi a các vòng cuộn 87T, rơ le ơ (rơ le buchholz)
dây trong một cuộn dây riêng lẻ
(winding inter-turn faults)
S c á đ n cuộn dây, shorted 87T, rơ le ơ (rơ le buchholz), rơ le
lamination.
áp suất đột ngột
S c b ch a máy bi n áp

87T, rơ le ơ (rơ le buchholz) và b o

v n đất b ch a máy bi n áp

S c q từ thơng

Volts/Hz (24)

Bên ngồi
Q t i

Q nhi t (49)

Quá đ n áp

Quá áp (59)

Quá từ thông

Volts/Hz (24)

Ngắn m ch bên ngoài

50/51 ; 50G/51G.

4. Một số phương thức b o vệ máy biến áp điển hình
Cá sơ đ đ n ìn s u đây ỉ th hi n một h th ng rơ le b o v . Tuy n ên đ i với
á n à máy đ n thí các máy bi n áp chính và các máy bi n áp t dùng chính s áp
dụng 2 h th ng rơ le b o v cho các máy bi n áp này (n ư được th hi n trong các
hình v trong phần phụ lụ đín kèm).

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ

n b n 3, tháng 10/2017

Trang 18 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

a) Máy bi n áp từ 750kVA trở lên, cuộn dây trung th

Hình 5.16A B o v máy bi n áp công suất 750kVA trở lên
b) Máy bi n áp l c, hai cuộn dây th cấp trung th

Hình 5.16B B o v máy bi n áp l c hai cuộn th cấp

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 19 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

c) Máy bi n áp l c, cuộn dây cao th

Hình 5.17 B o v cuộn cao th máy bi n áp l c
d) Máy bi n áp l c, cuộn dây cao th , vớ đ m phía ngu n 02 máy cắt

Hình 5.18 B o v cuộn cao th máy bi n áp vớ đ m ngu n 2 máy cắt

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 20 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

e) Máy bi n áp t ng u

Hình 5.19 B o v máy bi n áp t ng u

f) Máy bi n áp t ng u với đ m phía ngu n 02 máy cắt

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 21 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Hình 5.20 B o v máy bi n áp t ng u với ngu n 2 máy cắt
g) Máy bi n áp t ng u với 02 máy cắt ở c hai phía ngu n và t i

Hình 5.21 B o v máy bi n áp t ng u với ngu n và t i 2 máy cắt
h) Máy bi n áp nâng áp máy phát

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 22 / 32


T ng Công Ty P át Đ n 3
Công Ty C Phần Tư Vấn Xây D ng Đ n 2

Hình 5.22 B o v máy bi n áp nâng áp máy phát
i) B o v quá t i quá nhi t

Hình 5.23 B o v quá t i quá nhi t
j) Máy bi n áp phân ph i với máy cắt khơng t i

Hình 5.24 B o v máy bi n áp phân ph i với máy cắt không t i
3.1.3. Bảo vệ hệ thống điện tự dùng

Quyển 4, Chương 8 – Hệ thống rơ le b o vệ
n b n 3, tháng 10/2017

Trang 23 / 32