PHÂN TÍCH PHỐI HỢP BẢO VỆ RƠLE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN

1
PHỐI HỢP BẢO VỆ RƠLE
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
2
NỘI DUNG
I. GIỚI THIỆU 3
1. Tính phối hợp 3
2. Tốc độ 3
3. Độ tin cậy 4
II. PHƯƠNG HƯỚNG PHÂN TÍCH 4
III. CÁC TIÊU CHUẨN ĐƯỢC THỪA NHẬN 5
1. Điều kiện tác động 5
2. Động cơ không đồng bộ 5
a. Quá tải cho phép của động cơ 5
b. Dòng khởi động của động cơ không đồng bộ 6
c. Yêu cầu bảo vệ tối thiểu 6
d. Khả năng chịu đựng của động cơ 6
3. Máy biến áp 7
a. Quá tải cho phép của MBA 7
b. Dòng xung kích của MBA 7
c. Khả năng chịu đựng của MBA 9
4. Cáp 10
IV. PHÂN TÍCH SỰ PHỐI HỢP BẢO VỆ VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY
TÍNH 11
1. Máy tính cá nhân 11
2. Hiển thị đồ họa 11
3. Sơ đồ đơn tuyến 11
4. Các file dữ liệu của dự án 11
5. Thư viện các thiết bị 12
6. Nhập dữ liệu tương tác 12
V. DỮ LIỆU CẦN CHO PHÂN TÍCH PHỐI HỢP BẢO VỆ 13

1. Dữ liệu cho MBA 13
2. Dữ liệu động cơ 14
3. Dữ liệu cáp 14
4. Dữ liệu CB 15
5. Dữ liệu relay 16
6. Ví dụ 1 19
VI. KẾT LUẬN 22
MÃ SỐ CHỨC NĂNG THIẾT BỊ BẢO VỆ THEO TIÊU CHUẨN ANSI 25
BÀI TẬP ÁP DỤNG 28
TÀI LIỆU THAM KHẢO 30
3
I. GIỚI THIỆU
Trong hệ thống điện, thiết bị bảo vệ được dùng để bảo vệ hệ thống trong trường
hợp có sự cố. Chức năng của thiết bị bảo vệ là phát hiện các sự cố và cô lập các sự
cố đó bằng cách cho làm việc các thiết bị đóng cắt phù hợp. Việc nghiên cứu phối
hợp bảo vệ là cần thiết để có thể chọn lựa chính xác thiết bị bảo vệ và xác định
những thông số đặt cần thiết để đạt được những mục tiêu đề ra. Trong phương
pháp truyền thống trước đây, sự phối hợp thời gian – dòng điện được thực hiện,
tính toán bằng tay. Hiện nay, việc máy tính trong môi trường làm việc rất phổ
biến, cùng với các phần mềm thực hiện chức năng phối hợp bảo vệ, cho phép thực
hiện dễ dàng sự phối hợp bảo vệ này trên máy tính.
Tính chọn lọc, tính phối hợp, tốc độ và độ tin cậy là những điểm quan trọng của
thiết bị bảo vệ:
Tính chọn lọc - Đối với hệ thống bảo vệ, tính chọn lọc được mô tả bởi mối quan
hệ làm việc giữa các relay và các thiết bị bảo vệ khác là khi có sự cố xảy ra, số
lượng các thiết bị được cô lập khỏi hệ thống đang vận hành sẽ là tối thiểu. Tính
chọn lọc là một đặc điểm cần có của bất kỳ sơ đồ bảo vệ nào. Tuy vậy, khó có thể
có được sự hoàn hảo giữa yêu cầu của hệ thống và sự chọn lọc của thiết bị bảo vệ.
Thường chỉ có thể đạt được một dung hòa giữa các yếu tố vận hành và bảo vệ
chọn lọc.

1. Tính phối hợp
Khái niệm này được dùng để mô tả sự dung hòa, dựa trên sự đánh giá về mặt kỹ
thuật, giữa hai mục tiêu có bản chất mâu thuẫn: mục tiêu bảo vệ hệ thống tối đa và
mục tiêu cần được cấp điện tối đa. Do đó, định mức của thiết bị bảo vệ và giá trị
đặt trong thực tế cần cân đối giữa các yếu tố này.
2. Tốc độ
Tốc độ là khả năng của relay tác động trong một thời gian yêu cầu và là yếu tố
quan trọng trong việc giải trừ sự cố vì có tác động trực tiếp đến các hư hỏng thiết
bị do dòng ngắn mạch. Tiêu chí hàng đầu của bảo vệ relay là tác động cắt mạch bị
sự cố càng nhanh càng tốt.
4
3. Độ tin cậy
Độ tin cậy là yếu tố quan trọng trong bảo vệ relay, là khả năng làm việc chính xác
khi có sự cố xảy ra trong hệ thống. Bảo vệ relay phải thực sự tin cậy và không
được phép tác động sai khi có sự cố trong hệ thống điện.
Sau đây là các phương hướng chung khi lắp đặt các thiết bị bảo vệ :
• Vùng bảo vệ sơ cấp hay vùng bảo vệ một sẽ cô lập mạch bị sự cố càng
nhanh càng tốt.
• Trường hợp bảo vệ sơ cấp không làm việc, bảo vệ dự trữ (back-up) sẽ cô lập
sự cố. Chức năng bảo vệ dự trữ được thực hiện với thiết bị bảo vệ đặt ở phía
trước (upstream) thiết bị bảo vệ sơ cấp. Do đó, cần phải có sự phối hợp
dòng điện giữa thiết bị bảo vệ sơ cấp và bảo vệ dự trữ.
• Các giá trị đặt cho thiết bị bảo vệ được chọn riêng biệt, phù hợp với các
thông số của lưới điện. Chọn lựa các giá trị này theo dòng điện trong hệ
thống, các biên hạn cho phép, cũng như các tiêu chuẩn.
II. PHƯƠNG HƯỚNG PHÂN TÍCH
Phương pháp thuận tiện nhất để xác định các định mức thích hợp và các giá trị đặt
cho thiết bị bảo vệ (LVCB, cầu chì, relay) là vẽ đồ thị đường cong thời gian –
dòng điện. Các đường cong này được vẽ trên hệ trục toạ độ logarith tiêu chuẩn,
minh họa đặc tính thời gian-dòng điện của mỗi thiết bị bảo vệ cũng như các chuẩn

bảo vệ cần đạt. Các đường cong thời gian-dòng điện thường được vẽ sát tới giá trị
dòng điện sự cố lớn nhất của hệ thống đang xét. Đối với hệ thống điện thực tế, do
sự thay đổi của sơ đồ lưới, dòng sự cố lớn nhất thường có khuynh hướng tăng lên.
Vì vậy, cần cập nhật, duyệt lại thường xuyên các kết quả phân tích.
Trong trường hợp các thiết bị bảo vệ liên quan đều là relay quá dòng, không nhất
thiết phải vẽ các đặc tính thời gian – dòng điện. Thay vào đó, có thể xác định sự
chọn lọc bằng cách so sánh 3 giá trị nguy hiểm nhất của dòng sự cố và thời gian
hoạt động của relay liên quan. Đôi khi, các giá trị đặt của relay được xác định trên
cơ sở tính toán giải tích.
Lưu ý là khó dự đoán thời gian tác động của các relay quá dòng, nếu như giá trị
dòng điện chỉ hơi lớn hơn dòng khởi động định mức. Vì lý do này, đặc tính thời
gian-dòng điện của relay điện cơ hiếm khi được cho ở 1.5 lần giá trị dòng khởi
5
động, và đây cũng là giá trị độ nhạy lớn nhất khi tính toán bằng giải tích. Đối với
các relay vi xử lý, có thể cài đặt bất kỳ một giá trị dòng khởi động nào, vấn đề chỉ
tùy relay cụ thể và trường hợp cụ thể.
III. CÁC TIÊU CHUẨN ĐƯỢC THỪA NHẬN
Chức năng cơ bàn của một thiết bị bảo vệ là bảo vệ mạch điện và thiết bị trong
điều kiện hoạt động bất bình thường . Vì vậy, cần phải biết giới hạn bảo vệ của
thiết bị để có thể xác định những giá trị đặt cần thiết. Dòng tải lớn nhất và dòng
ngắn mạch sẽ xác định giới hạn trên lớn nhất của độ nhạy dòng điện mà thiết bị
bảo vệ phải làm việc. Các giá trị biên làm việc của thiết bị bảo vệ được xác định
theo:
• Điều kiện tác động.
• Mức bảo vệ tối thiểu.
• Mức chịu dựng của thiết bị.
1. Điều kiện tác động
Thiết bị bảo vệ sẽ không làm việc đối với dòng bình thường như dòng định mức,
dòng quá tải cho phép và dòng khởi động. Những số liệu này được cho trên nhãn
thiết bị, hay theo tiêu chuẩn công nghiệp được áp dụng. Các số liệu cho những

thiết bị điện thông thường được cho sau đây:
2. Động cơ không đồng bộ
Dòng định mức của động cơ có thể được xác định từ phương trình sau đây:
(ct1)
a. Quá tải cho phép của động cơ
Thông số này là hàm số theo hệ số làm việc của động cơ (motor service factor) và
nhiệt độ. Với hệ số làm việc là 1.1, hệ số quá tải sẽ là 1.1 pu.
( )
))()((3
)746.0(
)(
kVrPowerFactoEfficiency
hp
fullloadI =
6
b. Dòng khởi động của động cơ không đồng bộ
Dòng khởi động của động cơ không đồng bộ sẽ là dòng khi không cho rotor quay
( locked rotor current) . Thông thường, dòng khởi động bằng khoảng 6 lần dòng
định mức. Đối với động cơ không đồng bộ rotor dây quấn, dòng khởi động bằng
khoảng 4 lần dòng định mức.
c. Yêu cầu bảo vệ tối thiểu
Đối với các động cơ làm việc ở điện áp 600V trở xuống , NEC [3] yêu cầu bảo vệ
quá tải và quá dòng. Bảo vệ quá tải cần thiết cho động cơ được cho như sau :
Động cơ có hệ số làm việc không nhỏ hơn 1.15 = 125 %
Động cơ có độ tăng nhiệt độ không quá 40 độ C = 125 %
Các động cơ khác = 115 %
Đôi khi, cần có các giá trị bảo vệ khác cho động cơ nhiều cấp tốc độ và những
động cơ đặc biệt khác. Thiết bị bảo vệ quá dòng pha sẽ cắt động cơ theo các giá trị
sau đây :
CB bảo vệ theo đặc tính bảo vệ ngược= 250 %

CB bảo vệ cắt nhanh = 700 %
Cầu chì tác động nhanh = 500 %
Cầu chì 2 phần tử có trễ = 175 %
Nếu bảo vệ quá tải và bảo vệ ngắn mạch là riêng rẽ thì bảo vệ ngắn mạch có thể
đặt đến 1300 %
d. Khả năng chịu đựng của động cơ
Đây là thời gian cho phép đóng điện vào động cơ khi dừng (stall time) mà động cơ
chưa bị hư hỏng. Thời gian này tính bằng giây.
7
3. Máy biến áp
Dòng định mức của MBA được tính theo phương trình :
I (định mức) =
)(3 kV
kVA
(ct 2)
a. Quá tải cho phép của MBA
Khả năng quá tải của MBA phụ thuộc vào kiểu làm mát, các cấp làm mát như sau :
AA - Tự làm mát, đối lưu kiểu khô. AFA - Làm mát bằng quạt kiểu khô.
OA - Tự làm mát , đối lưu dầu. SA - Tự làm mát, đối lưu silicon.
VA - Tự làm mát , đối lưu hơi. CFA - Làm mát bằng quạt, đối lưu
dầu.
VFA - Làm mát bằng quạt, đối lưu hơi. CFOA - Làm mát bằng quạt và
bơm dầu , đối lưu dầu.
Khả năng quá tải của MBA là tích số dòng định mức với hệ số làm mát và hệ số
tăng nhiệt độ.
b. Dòng xung kích của MBA
MBA khi được đóng điện sẽ có dòng xung kích đáng kể. Đối với MBA bảo vệ sơ
cấp dùng day chảy, cầu chì được chọn sao cho không làm việc khi có dòng xung
kích. Bảng 1 liệt kê giá trị dòng xung kích cho phép của MBA và thời gian xảy ra
theo tiêu chuẩn ANSI C57.12.

8
Điều 240-100 của NEC 1999 [3] qui định: để bảo vệ quá dòng cho phát tuyến có
điện áp định mức trên 600 V, “ trong bất luận trường hợp nào, dòng định mức liên
tục của cầu chì được quá 3 lần, hay giá trị dòng cắt lâu dài của CB gấp 6 lần, so
với khả năng tải dòng của dây dẫn”. Nội dung của qui định gồm bảng các định
mức tải dòng được xuất bản bởi Hiệp hội Kỹ thuật Cáp Lực cách điện (IPCEA).
Điều 450-3 của NEC 1999 cung cấp chi tiết các yêu cầu cụ thể cho việc bảo vệ
MBA. Các yêu cầu về định mức thiết bị bảo vệ hay giá trị đặt theo bội số của dòng
định mức được cho trong bảng 2.
Đường cong theo ANSI, là các đường cong thời gian - dòng điện biễu diễn khả
năng chịu đựng ứng suất cơ học và nhiệt của MBA phân phối mà không bị hư
hỏng theo tiêu chuẩn ANSI C57.12, 1973 [4]. Tiêu chuẩn ANSI C57.109 [5] định
nghĩa khả năng thông dòng ngắn mạch và giới hạn thời gian cho 4 chủng lọai
MBA ( xem bảng 3)
9
Ghi chú :
(1) - Chọn giá trị nhỏ hơn.
Zt - Tổng trở của MBA tính theo đvtđ trên cơ sở định mức MBA tự làm mát.
Zs - Tổng trở hệ thống tính theo đvtđ trên cơ sở MBA.
X - Bình phương dòng điện cơ sở theo đvtđ đã chọn.
# - Các điểm này xác định đường cong I
2
t trong vùng thời gian ngắn, tính từ
70 % đến 100 % của dòng ngắn mạch lớn nhất đối với lọai II, và 50 % đến
100 % đối với lọai III và IV.
c. Khả năng chịu đựng của MBA
Để biểu thị cho khả năng chịu phá hủy của MBA, cần có giá trị của dòng điện ứng
với các loại sự cố ngắn mạch khác nhau. Trong mạch MBA, dòng điện qua cuộn
dây phụ thuộc vào kiểu đấu nối khác nhau được cho trên hình 4
10

4. Cáp
Dòng định mức được xác định bởi kích thước phần dẫn điện của cáp và hệ số giảm
tải qui định bởi các tiêu chuẩn công nghiệp. Khả năng quá tải của cáp phụ thuộc
vào phương tiện lắp đặt và hệ số tải. Giá trị đặt quá dòng cho phép theo điều 240-
3, 1999 của NEC [3].
11
IV. PHÂN TÍCH SỰ PHỐI HỢP BẢO VỆ VỚI SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY
TÍNH.
Hịên nay có nhiều chương trình giúp phân tích việc phối hợp bảo vệ trong hệ
thống điện. Những chương trình này thường gồm phân tích ngắn mạch và các đặc
tính thời gian – dòng điện của thiết bị. Mục đích chính của phần mềm phối hợp
bảo vệ là tạo ra sơ đồ đơn tuyến, tính toán các giá trị đặt relay và hiển thị các
đường cong phối hợp thời gian – dòng điện. Phần mềm có thể mô hình các thiết bị
bảo vệ khác nhau, các đường cong phá hủy của thiết bị điện và lưu trữ dữ liệu cho
việc sử dụng trong tương lai. Khi sử dụng phần mềm, có thể gọi từ thư viện các
đặc tính bảo vệ và dùng cho việc phối hợp bảo vệ.
1. Máy tính cá nhân
Dùng riêng hay được nối mạng với bộ nhớ đủ dùng, với màn hình đồ họa và máy
in laser chất lượng tốt. Bằng cách thực hiện các phân tích trên máy tính, có thể thử
nghiệm được nhiều sơ đồ bảo vệ khác nhau, trước khi đi đến lời giải cuối cùng.
Dữ liệu có thể được lưu trữ trong máy vi tính dùng về sau hay để xác minh lại các
tính toán. Bản vẽ sơ đồ đơn tuyến, đường đặc tính thời gian-dòng điện (TCC) và
dữ liệu ra có thể được in thành báo cáo.
2. Hiển thị đồ họa
Sơ đồ đơn tuyến của mạch điện và đường cong phối hợp bảo vệ có thể đựơc hiển
thị trên mán hình đồ họa. Việc hiển thị các đường cong giúp cho việc phát hiện các
lỗi trước khi in ra sơ đồ hay các đường cong bảo vệ. Hơn nữa, bản vẽ đồ họa có
thể phóng to để xem các chi tiết khi dùng chức năng zoom.
3. Sơ đồ đơn tuyến
Sơ đồ đơn tuyến của mạch điện dùng để thực hiện phối hợp bảo vệ luôn cần thiết

để chuẩn bị các báo cáo. Phần mềm cho phép vẽ sơ đồ đơn tuyến với các thiết bị
bảo vệ .
4. Các file dữ liệu của dự án
Cơ sở dữ liệu là cách thức để lưu trữ dữ liệu dạng số . Cơ sở dữ liệu có thể tạo cấu
trúc để lưu trữ tất cả các đặc tính cần thiết của thiết bị, dữ liệu về ngắn mạch, dữ
liệu về phối hợp bảo vệ. Chương trình có thể tính toán dòng xung kích, các giá trị
đặt cho thiết bị bảo vệ và các chi tiết của dự án. Dữ liệu của dự án có thể được
copy từ máy tính này sang máy tính khác để phân tích.
12
5. Thư viện các thiết bị
Các phần mềm có thư viện lớn chứa các dữ liệu từ nhiều nhà sản xuất khác nhau,
bao gồm các loại relay quá dòng, relay bảo vệ chạm đất, MCCB, dữ liệu đường
cong phá hỏng cáp, đường cong phá hỏng MBA, relay nhiệt bảo vệ quá tải động
cơ và recloser (tự đóng lại) . Phần mềm sử dụng kỹ thuật chọn đường cong để mô
hình các đặc tính phối hợp bảo vệ. Những thư viện dữ liệu này rất hữu dụng để
thực hiện phối hợp bảo vệ một khi đã chuẩn bị thật tốt dữ liệu .
6. Nhập dữ liệu tương tác
Không phải lúc nào cũng có sẵn dữ liệu trong thư viện thiết bị , khi đó có thể nhập
dữ liệu, dựa vào các phương trình đã cho, hay từ các số liệu của đường cong có
được. Các dữ liệu có thể được nhập từng điểm một và có thể được lưu lại để dùng
sau này. Phần mềm cũng hỗ trợ việc chỉnh sửa dữ liệu để thay đổi các giá trị đặt
cho thiết bị, nhân cho các hệ số mà không cần phải thoát khỏi chương trình. Dữ
liệu sau khi soạn thảo có thể được lưu để sử dụng sau.
Vài đặc điểm khác của việc phân tích phối hợp bảo vệ dùng máy tính:
• Hiển thị đường cong TCC và bản vẽ sơ đồ đơn tuyến cùng lúc .
• Tự động hiển thị nhãn trong sơ đồ đơn tuyến.
• Các thiết bị ở những mức điện áp khác nhau có thể được hiển thị trên cùng
một sơ đồ.
• Hiển thị những lỗi chung như là sai điện áp định mức, dòng định mức.
• Có thể in đồ thị theo tỉ lệ logarith hay bình thường

13
V. DỮ LIỆU CẦN CHO PHÂN TÍCH PHỐI HỢP BẢO VỆ
Sơ đồ đơn tuyến của một hệ thống điện dùng để nghiên cứu phối hợp bảo vệ cần
cũng như phải được xác định rõ ràng các mục sau :
• Sơ đồ mạch điện (incoming circuit)
• Điện áp MBA cùng với công suất biểu kiến, tổ đấu dây (delta/wye v.v ),
nối đất và bảo vệ nối đất.
• Mã số thiết kế của relay bảo vệ.
• Cầu chì hay máy cắt của mạch điện.
• Điện áp của bus thứ cấp, máy cắt và cầu chì của mạch thứ cấp.
• Các đặc tính kỹ thuật của máy cắt.
• Thiết bị bảo vệ của đường dây phân phối và phát tuyến (feeder).
• Các định mức của trung tâm điều khiển dùng động cơ, CB và cầu chì.
Việc nghiên cứu phối hợp bảo vệ cần có kết quả của tính toán ngắn mạch. Một vài
chương trình có thể thực hiện tính toán ngắn mạch và dùng kết quả này cho phối
hợp bảo vệ. Một vài chương trình lại cần dữ liệu và các biến đổi tương ứng để có
được dữ liệu phù hợp cho nghiên cứu bảo vệ như dưới đây.
1. Dữ liệu cho MBA
Nhãn của MBT có những dữ liệu cần thiết cho phân tích phối hợp bảo vệ. Khi
không có dữ liệu đầy đủ, có thể dùng dữ liệu của thư viện theo công suất định mức
của thiết bị. Một ví dụ về dữ liệu của MBA được trình bày trong bảng 5.
Dữ liệu trên nhãn MBA được biến đổi để nhận được dữ liệu cần cho tính toán phối
hợp bảo vệ. Những dữ liệu như vậy bao gồm đường cong theo ANSI tại dòng
14
xung kích của phía sơ và thứ cấp. Đường cong phá hỏng của MBT có thể được
xây dựng dựa trên tiêu chuẩn ANSI C57.109. Một ví dụ về đường cong phá hỏng
của một MBA 2000 kVA được trình bày trong hình 1. Dòng định mức của MBT
này là 278 A. Dòng xung kích của MBA khoảng 20000 A và được cho trong sơ
đồ.
2. Dữ liệu động cơ

Gồm các chi tiết trên nhãn máy , và cần xác định giá trị dòng định mức, dòng ngắn
mạch. Một ví dụ về dữ liệu của động cơ cho ở bảng 6
Sử dụng các dữ liệu này để tính dòng ngắn mạch, thành phần dòng siêu quá độ ,
dòng quá độ trong tính toán ngắn mạch cho việc nghiên cứu phối hợp bảo vệ.
3. Dữ liệu cáp
Có nhiều loại cáp sử dụng trong hệ thống điện. Dữ liệu của nhà sản xuất gần giống
với dữ liệu trình bày dưới đây trong bảng 7;
Sử dụng dữ liệu này, ta có thể tính được được tổng trở cho mỗi phân đoạn cáp
theo đvtđ. Đường cong phá hỏng cáp cũng cần thiết cho việc phân tích TCC.
15
4. Dữ liệu CB
Đối với hạ thế, có các loại CB như bảo vệ dùng bán dẫn (static trip), bảo vệ chạm
đất, MCCB và CB công suất. Các đặc tính kỹ thuật trên nhãn của CB được dùng
cho nghiên cứu bảo vệ. Dữ liệu mẫu cho trên bảng 8
16
Sử dụng các dữ liệu này cho tính toán bảo vệ relay. Có thể dùng relay loại bảo vệ
quá dòng , bảo vệ chống chạm đất hoặc cả hai . Đặc tính mẫu của phối hợp bảo vệ
thời gian – dòng điện của bảo vệ quá dòng của CB được trình bày trên hình 2
Figure 2 Sample Time Current Coordination Curve of a Circuit Breaker
(Courtesy of SKM System Analysis, Inc., Output from Power Tools for Windows
Program)
5. Dữ liệu relay
Relay quá dòng là một trong các thiết bị cơ bản dùng trong hệ thống điện cho việc
bảo vệ quá tải. Relay hoạt động khi dòng qua mạch lớn hơn giá trị đặt. Có 2 loại
relay quá dòng cơ bản dùng trong hệ thống điện: relay cắt nhanh và relay cắt có
thời gian trễ. Relay cắt nhanh được thiết kế để tác động không có thời gian trễ khi
dòng qua mạch lớn hơn giá trị đặt. Thời gian tác động của kiểu relay này khoảng
0.1 s. Relay quá dòng cắt có thời gian trễ có các đặc tính tác động dạng nghịch
17
biến (inverse) như trong hình 3. Các đặc tính theo ANSI C37.90 gồm nghịch biến

vừa phải (moderately inverse), nghịch biến bình thường (normal inverse), nghịch
biến rất dốc (very inverse), nghịch biến cực dốc (extremely inverse). Các ứng
dụng và tính toán giá trị đặt relay cho nhiều kiểu relay khác nhau được cho trong
tài liệu [6]. Dữ liệu relay thông thường bao gồm các mục sau :
• Mạch điện trên đó có máy cắt.
• Điện áp định mức của mạch điện.
• Mã số relay theo ANSI.
• Nhà chế tạo relay.
• Mã số kiểu của relay.
• Các dãy thông số giá trị đặt relay.
• Tỉ số biến dòng.
• Bội số M.
• Giá trị dòng khởi động ( dòng khởi động = (tỉ số biến dòng) x (M) )
• Thời gian trễ liên quan đến relay cắt nhanh.
• Giá trị của dòng cắt nhanh.
18
Dữ liệu mẫu của thông số thiết đặt cho relay quá dòng được trình bày trong bảng 9
(bảng 9)
Thường thì đường cong quá dòng xác định riêng cho mỗi vị trí của relay trước khi
thực hiện nghiên cứu phối hợp.
Dữ liệu cầu chì - Cầu chì là thiết bị bảo vệ quá dòng với định mức dòng liên tục và
khả năng cắt. Có nhiều loại cầu chì khác nhau dùng trong hệ thống điện ở hạ áp
lẫn trung áp. Có 2 kiểu cầu chì dùng trong bảo vệ hệ thống điện, loại hạn dòng và
loại tự rơi. Cầu chì hạn dòng có khả năng chảy và ngắt dòng điện sự cố nhanh hơn
0.01 s. Cầu chì kiểu tự rơi khôngcó khả năng hạn dòng mà phải đợi cho đến khi
dòng điện về 0 trước khi ngắt khỏi sự cố. Cầu chì được dùng để bảo vệ MBA,
động cơ, và các tải khác trong mạch điện. Đường cong phối hợp thời gian – dòng
điện mẫu của cầu chì cho trong hình.
19
6. Ví dụ 1

Xét hệ thống cung cấp điện hình tia từ một nguồn 13.8 kV. MBQA (TX E) có các
thông số 3000 kVA, 13.8 kV/4.16 kV, delta/wye- nối đất trung tính. Cầu chì cao
áp (F4) có định mức 4.16 kV, frame 250 A. MBA phân phối (TX G) có các thông
số 2000 kVA, 4.16 kV/480 V, delta/wye- nối đất trung tính. Cầu chì trong mạch
MBA (F TX G) là 600 V, frame 150 A. CB (LVP5) có thông số 600 V và frame
400 A. Bộ điều khiển động cơ (M28) có các thông số định mức 600 V và frame
250 A. Mạch điện nối vào tải động cơ 250 kVA. Hãy thực hiện phân tích dùng
phần mềm hỗ trợ.
Bài giải
Vấn đề phối hợp bảo vệ được giải quyết bằng phần mềm Power Tools for
Windows (PTW) của hãng SKM System Analysis, Inc. Đây là một phần mềm
thông dụng dùng phân tích hệ thống phân phối với thư viện dữ liệu của MBA, CB,
recloser, cầu chì của nhiều nhà chế tạo khác nhau. Một sơ đồ đơn tuyến của hệ
thống được chuẩn bị dùng chương trình đồ họa. Sau đó sử dụng chương trình soạn
thảo thiết bị thành phần (component), dữ liệu của những thiết bị thành phần khác
nhau được soạn thảo hay được gọi từ thư viện . Một cửa sổ ví dụ cho thấy dữ liệu
CB hiển thị như hình 5. Đường cong phối hợp thời gian-dòng điện cho mỗi thiết bị
bảo vệ được trích ra từ thư viện . Đường cong TCC của MBT, CB và cầu chì cho
tương ứng trong các hình 1, 2, 4 .
20
(h 4)
Sau đó, chương trình sẽ được xử lý và xuất ra kết quả. Kết quả xuất từ chương
trình bao gồm :
• Sơ đồ đơn tuyến của hệ thống, bao gồm thông số thiết đặt relay, như hình 6.
• Các giá trị đặt cho các thiết bị bảo vệ, cho ở bảng 10.
• Đường cong TCC, như hình 7.
Đường cong TCC của MBT (đường cong phá hỏng), của cầu chì (F TX 3), CB (B-
SWBD1) và CB (LVP1) được trình bày trên cùng một đồ thị.
21
Figure 5 Window for Input Data of a Circuit Breaker with Static Trip

(Courtesy of SKM System Analysis, Inc.)
22
VI. KẾT LUẬN
Nghiên cứu phối hợp bảo vệ liên quan đến việc chuẩn bị một sơ đồ đơn tuyến của
hệ thống, xác định các đặc tính bảo vệ của các thiết bị bảo vệ khác nhau, tính toán
ngắn mạch và giá trị đặt relay. Mặc dù những tính toán này là đơn giản , sự
nghiên cứu phối hợp bảo vệ tổng thể lại liên quan đến nhiều tính toán , nhiều sơ đồ
đơn tuyến, và chuẩn bị nhiều đường cong TCC xếp chồng lên nhau cho nhiều thiết
bị bảo vệ. Do đó, việc phân tích với sự hỗ trợ của máy tính cùng các gói phần
mềm đồ họa và cơ sở dữ liệu hỗ trợ là một công cụ rất có giá trị cho nghiên cứu
này. Trong chương này đã phân tích phương hướng nghiên cứu phối hợp bảo vệ
relay, việc thu thập dữ liệu và trình bày kết quả. Qua đó, thấy rằng phương pháp
thiết kế dùng máy tính (CAD) dùng để nghiên cứu phối hợp bảo vệ có thể được
thực hiện một cách nhanh chóng, mặc dù cần nhiều công sức trong việc đào tạo sử
dụng chương trình. Trên đây đã trình bày một phân tích dùng CAD cho một hệ
thống phân phối nhỏ, dùng phần mềm thương mại và các kết quả xuất bao gồm :
• Sơ đồ đơn tuyến của hệ thống cùng với giá trị đặt relay.
• Bảng tổng kết các kết quả tính toán và các giá trị đặt.
• Tổng hợp các đường cong TCC.
Kết quả phối hợp cuối cùng được tính lại bằng tay để bảo đảm độ chính xác. Các
hạng mục thiết bị bảo vệ khác nhau được trình bày dưới đây dùng để tham khảo.
23
(h 6)
24
(h 7)
25
MÃ SỐ CHỨC NĂNG THIẾT BỊ BẢO VỆ THEO TIÊU CHUẨN ANSI
Mã số Chức năng
14. Under-Speed Device
15. Speed-or Frequency-Matching Device

Reserved for future application
17. Shunting or Discharge Switch
18. Accelerating or Decelerating Device
19. Starting-to-Running Transition Contractor
20. Electrically Operated Valve
21. Distance Relay
22. Equalizer Circuit Breaker
23. Temperature Control Device
24. Reserved for future application
25. Synchronizing or Synchronism-Check Device
26. Apparatus Thermal Device
27. Undervoltage Relay
28. Flame Detector
29. Isolating Contractor
30. Annunciator Relay
31. Separate Excitation Device
32. Directional Power Relay
33. Position Switch
34. Master Sequence Device
35. Brush-Operating or Slip-Ring Short Circuiting Device
36. Polarity or Polarizing Voltage Device
37. Undercurrent or Underpower Relay
38. Bearing Protective Device