XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO 1 KHU VỰC GỒM 1 ĐƯỜNG DÂY KÉP VÀ 1 TRẠM BIẾN ÁP

Đồ án tổng hợp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
PHẦN I
XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO 1
KHU VỰC GỒM 1 ĐƯỜNG DÂY KÉP VÀ 1 TRẠM
BIẾN ÁP

I. Xây dựng phương án:
1. Yêu cầu của phương án cung cấp điện:
Xây dựng phương án cung cấp điện là 1 bước rất quan trọng trong qua trình thiết
kế cung cấp điện, vì vậy cần nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu
ban đầu.
Một phương án cung cấp điện được coi là hợp lý nếu thỏa mãn các yêu cầu sau:
 Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với
yêu cầu của phụ tải.
 Thuận tiện trong việc lắp ráp, vận hành và sữa chữa.
 Chất lượng điện.
 Có tính an toàn cao, an toàn cho người vận hành, người sử
dụng và an toàn cho chính các thiết bị điện và toàn bộ công trình.
Từ các yêu cầu đó, kết hợp với đặc điểm của phụ tải, cấu trúc của lưới điện, công
suất của phụ tải và của nguồn cung cấp ta vạch ra phương án cung cấp điện như sau:
2. Sơ đồ cung cấp điện
II. Chọn máy biến áp, dây dẫn và các khí cụ điện cho mạng điện:
1. Chọn máy biến áp.
Vì phụ tải yêu cầu cần cấp điện liên tục nên ta dùng 2 MBA cho trạm biến áp,
do đó máy biến áp được chọn theo điều kiện sau:
)(42,21
4,1
30
4,1
max
MVA

S
S
pt
đmMBA
==≥
Chọn máy biến áp điều áp dưới tải:
MVAHT 25
−∆
Tra bảng phụ lục trong sách thiết kế nhà máy điện ta có các thông số kỹ thuật
của MBA như trong bảng sau:
Loại
S
đm
(MVA)
U
C
(KV)
U
H
(KV)
0
P
∆
(KW)
∆
P
N
(KW)
U
N

% I
0
%
HT
∆
25 110 38,5 36 120 10,5 0,75
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 1/63
~
~
MBA
MC
TG 110KV
ĐZ
TG
35KV
PT1
HT
60 Km
PT2
Đồ án tổng hợp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
Từ các thông số trên của máy biến áp ta xác định được các tham số R
B
và X
B
theo công thức sau:(Tính cho mỗi máy)
)(54,210
)1025(
115120
10
3

23
2
3
2
2
Ω=×
×
×
=×
×∆
=
đm
đmN
B
S
UP
R
)(06,0
25100
1155,10
100
%
2
2
Ω=
×
×
=
×
×

=
đm
đmN
B
S
UU
X
2. Chọn dây dẫn
a. Chọn tiết diện dây dẫn.
Ta chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế J
kt
kt
kt
J
I
F
max
=
Nếu ta chọn dây AC và T
max
=5200h thì J
kt
=1A/m
2
)(7,7810
11032
30
32
3
max

max
A
U
S
I
dm
=×
×
==
Do đó:
)(7,78
1
7,78
2
max
mm
J
I
F
kt
kt
===
⇒
Ta chọn dây AC-95 có I
cp
=335(A); r
0
= 0,33
)/( km
Ω

; x
0
= 0,429
)/( km
Ω
R = r
0
×
l = 0,33
×
60 = 19,8
)/( km
Ω
X = x
0
×
l = 0,429
×
60 = 25,74
)/( km
Ω
b. Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn khi sự cố
Khi sự cố lộ kép bị đứt 1 dây thì dòng điện chạy trong mạch là lớn nhất. Ta
kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn theo điều kiện sau:
cpSC
IkI .
≤
Trong đó:
 I
sc

: dòng điện lớn nhất lúc sự cố
 I
cp
: dòng điện cho phép chạy qua dây dẫn
 k : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ làm việc khác nhiệt độ tiêu chuẩn.( nếu
chọn nhiệt độ môi trường là 35
0
C thì k = 0,82)
Ta có:
)(4,1577,7822
max
AII
SC
=×==
)(7,27433582,0.
)95(
AIkI
ACcpSC
=×=≤
−
Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng khi bị sự cố.
c. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp.
• Tổn thất điện áp được tính theo công thức:
100
)(
%
2
max
×

∑+∑
=∆
đm
iiiii
nU
lxQrP
U
Trong đó:
 P
i
,

Q
i
: là công suất tác dụng và công suất phản kháng truyền tải trên l
i
 r
i
, x
i
: là điện trở và điện kháng của đường dây đang xét
 n ; số lộ đường dây
Các trị số
U
∆
tính được phải thỏa mãn điều kiện:
+ Lúc bình thường :
%10%
max
≤∆

BT
U
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 2/63
Đồ án tổng hợp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
+ Lúc sự cố :
%20%
max
≤∆
SC
U
• Lúc bình thường:
%10%76,3100
1102
60)429,078,1533,05,25(
%
2
max
<=×
×
××+×
=∆
BT
U
• Lúc sự cố: Khi đứt 1 đường dây lúc đó tổn thất điện áp tăng gấp đôi lúc
bình thường. Do đó:
%20%52,776,32%2%
maxmax
<=×=∆=∆
BTSC
UU

Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
d. Bảng thông số của đường dây.
Loại
I
cp
(A)
r
o
)/( km
Ω
x
o
)/( km
Ω
R
)(
Ω
X
)(
Ω
I
sc
(A)
BT
U
max
%
∆
SC
U

max
%
∆
AC-95 335 0,33 0,429 19,8 25,74 157,4 3,76 7,52
3. Chọn máy cắt và dao cách ly
a. Máy cắt được chọn theo điều kiện sau:
 Loại máy cắt
 Điện áp định mức : U
đmMC
≥
U
đmmạng
 Ổn định lực điện động: i
ôđđ
> i
xk
 Điều kiện cắt: I
cắtMC
≥
0
N
I
b. Điều kiện chọn dao cách ly:
 Loại dao cách ly
 Điện áp định mức : U
đmDCL
≥
U
đmmạng
 Ổn định lực điện động: i

ôđđ
> i
xk
 Điều kiện cắt: I
cắtDCL
≥
0
N
I
c. Tính dòng điện làm việc cưỡng bức phía cao áp MBA
 Dòng điện làm việc lúc bình thường
)(078,010
11032
30
10
32
33
KA
U
S
I
C
pt
bt
=×
×
=×=
 Dòng điện làm việc lúc cưỡng bức
I
cb

= 2.I
bt
= 2
×
0,078 = 0,156(KA)
d. Tính dòng điện làm việc cưỡng bức phía hạ áp MBA
 Dòng điện làm việc lúc bình thường
)(2474,010
3532
30
10
32
33
KA
U
S
I
T
pt
bt
=×
×
=×=
 Dòng điện làm việc lúc cưỡng bức
I
cb
= 2.I
bt
= 2
×

0,2472 = 0,4948(KA)
 Dòng điện do hệ thống cung cấp
)(792,1
28,0
502,0
110
KA
X
I
I
H
KVcb
H
===
Bảng tổng hợp chọn MC và DCL
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 3/63
Đồ án tổng hợp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
Thông số
tính
Máy cắt Dao cách ly
U
đm
(K
V)
I
cb

(KA)
Loại
MC

U
đm
(KV
)
I
đm
(KA
)
I
Cđm
(KA
)
I
ôđđ
(KA
)
Loại
DCL
U
đm
(KV
)
I
đm
(KA
)
I
ôđđ
(KA
)

110 0,156
BBY-
110-
40/2000
110 2 40 102
1000/110
−∆∏
HP
110 1 80
35
0,494
8
BBY-
35-
40/2000
35 2 40 100
1000/35
−∆∏
HP
35 1 80
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 4/63
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
PHẦN 2
TÌM HIỂU BẢO VỆ QUÁ DÒNG, XÂY DỰNG SƠ ĐỒ
KHỐI THUẬT TOÁN, SƠ ĐỒ THỰC HIỆN.
I. Nguyên lý làm việc:
Là bảo vệ phản ứng theo dòng điện chạy qua phần tử được bảo vệ, và bảo vệ sẽ
tác động khi dòng điện này vượt quá dòng chỉnh định (dòng khởi động).
Ví dụ khảo sát tác động của các bảo vệ dòng điện cực đại đặt trong mạng hình tia
có1 nguồn cung cấp (hình 2.1), các thiết bị bảo vệ được bố trí về phía nguồn cung cấp

của tất cả các đường dây. Mỗi đường dây có 1 bảo vệ riêng để cắt hư hỏng trên chính
nó và trên thanh góp của trạm ở cuối đường dây.
Dòng khởi động của bảo vệ I
KĐ
, tức là dòng nhỏ nhất đi qua phần tử được bảo vệ
mà có thể làm cho bảo vệ khởi động, cần phải lớn hơn dòng phụ tải cực đại của phần
tử được bảo vệ để ngăn ngừa việc cắt phần tử khi không có hư hỏng. Có thể đảm bảo
khả năng tác động chọn lọc của các bảo vệ bằng 2 phương pháp khác nhau về nguyên
tắc:
 Phương pháp thứ nhất - bảo vệ được thực hiện có thời gian làm việc càng lớn
khi bảo vệ càng đặt gần về phía nguồn cung cấp. Bảo vệ được thực hiện như
vậy được gọi là BV dòng điện cực đại làm việc có thời gian.
 Phương pháp thứ hai - dựa vào tính chất: dòng ngắn mạch đi qua chỗ nối bảo
vệ sẽ giảm xuống khi hư hỏng càng cách xa nguồn cung cấp. Dòng khởi động
của bảo vệ I
KĐ
được chọn lớn hơn trị số lớn nhất của dòng trên đoạn được bảo
vệ khi xảy ra ngắn mạch ở đoạn kề (cách xa nguồn hơn). Nhờ vậy bảo vệ có
thể tác động chọn lọc không thời gian. Chúng được gọi là bảo vệ dòng điện cắt
nhanh.
Các bảo vệ dòng điện cực đại làm việc có thời gian chia làm hai loại tương ứng
với đặc tính thời gian độc lập và đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn. Bảo vệ có
đặc tính thời gian độc lập là loại bảo vệ có thời gian tác động không đổi, không phụ
thuộc vào trị số của dòng điện qua bảo vệ. Thời gian tác động của bảo vệ có đặc tính
thời gian phụ thuộc giới hạn, phụ thuộc vào dòng điện qua bảo vệ khi bội số của dòng
đó so với dòng IKĐ tương đối nhỏ và ít phụ thuộc hoặc không phụ thuộc khi bội số
này lớn.
II. Các bộ phận chính và sơ đồ nguyên lý.
Có 2 bộ phận chính:
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 5/63

Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
 Bộ phận khởi động: Rơle RI
 Bộ phận tạo thời gian: Rơle RT
1. Sơ đồ thực hiện :
Hình 2.2 Sơ đồ thực hiện của 51 khi ngắn mạch
2. Hoạt động của sơ đồ khi ngắn mạch tại điểm N:
Khi ngắn mạch tại điểm N thì dòng điện chạy qua bảo vệ là dòng điện ngắn mạch
có trị số rất lớn. Dòng điện chạy qua rơle vượt quá giá trị khởi động của rơle. Rơle RI
sẽ đóng tiếp điểm thường mở đưa điện đến cuộn RT, sau 1 khoảng thời gian tiếp điểm
của RT đóng lại, và rơle tín hiệu đưa tín hiệu đi cắt máy cắt.
III. Bảo vệ quá dòng tác động có thời gian (51)
Bảo vệ quá dòng có thể làm việc theo đặc tính thời gian độc lập (đường 1) hoặc
phụ thuộc (đường 2) hoặc hỗn hợp (đường 3;4). Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc
tính thời gian độc lập không phụ thuộc vào trị số dòng ngắn mạch hay vị trí ngắn
mạch, còn đối với bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thì thời gian tác động tỉ lệ
nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ, dòng ngắn mạch càng lớn thì thời gian tác
động càng bé.
Hình 2.3 Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng
độc lập (1), phụ thuộc (2) và hỗn hợp (3, 4)
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 6/63
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
1. Dòng khởi động của BV
Theo nguyên tắc tác động, dòng khởi động I
KĐ
của bảo vệ phải lớn hơn dòng điện
phụ tải cực đại (I
lvmax
) qua chổ đặt bảo vệ, để bảo vệ không tác động cắt máy cắt trong
trường hợp phụ tải cực đại. Tuy nhiên trong thực tế còn có các yêu cầu. Bảo vệ phía
trước (gần nguồn) không được tác động sau khi bảo vệ 2 cắt 2MC (lúc này có dòng

điện mở máy lớn chạy qua nhưng yêu cầu bảo vệ 1 không được tác động, nghĩa là yêu
cầu bảo vệ 1 phải trở về).
Để bảo vệ 1 trở về đối với I
mm
, nghĩa là: I
mm
< I
tv

⇔
I
tv
> I
mm
Ta có
lvmaxmmmm
I k = I
×
(2-1)
Sai số của dòng trở về của bảo vệ và các tính toán không chính xác được kể đến bởi
hệ số an toàn k
at
> 1 (vào khoảng 1,1 ÷1,2). Từ điều kiện đảm bảo sự trở về của bảo
vệ có thể viết :
maxmmattv
Ikk I
lv
××=
(2-2)
Tỉ số giữa dòng trở về của rơle (hoặc của bảo vệ) đối với dòng khởi động của rơle

(hoặc của bảo vệ) gọi là hệ số trở về k
tv
.
KĐ
tv
tv
I
I
k
=
(2-3)
Như vậy dòng điện khởi động của bảo vệ là:
max
mmat
KÐB
kk
lv
tvtv
tv
I
kk
I
I
×
×
==
(2-4)
Các rơle lí tưởng có hệ số trở về k
tv
= 1; thực tế luôn luôn có k

tv
< 1. Dòng
khởi động I
KĐR
của rơle khác với dòng khởi động I
KĐB
của bảo vệ do hệ số biến đổi n
I
của BI và sơ đồ nối dây giữa các rơle dòng và BI. Trong một số sơ đồ nối rơle, dòng
đi vào rơle không bằng dòng thứ cấp của các BI. Ví dụ như khi nối rơle vào hiệu
dòng 2 pha, dòng vào rơle I
R
(3)
trong tình trạng đối xứng bằng
3
lần dòng thứ cấp
I
T
(3)
của BI. Sự khác biệt của dòng trong rơle trong tình trạng đối xứng và dòng thứ
cấp BI được đặc trưng bằng hệ số sơ đồ:
)3(
)3(
T
R
sđ
I
I
k
=

(2-5)
Đối với sơ đồ sao hoàn toàn hoặc sao khuyết thì K
sđ
(3)
=1, còn sơ đồ số 8 thì K
sđ
(3)
=
3
.
Kể đến hệ sơ đồ, có thể viết:
)3(
KÐB
KÐR
sđ
k
n
I
I
I
×=
(2-6)
Vậy dòng điện khởi động của rơle là:
max
)3(
mmat
KÐR
kk
lv
tvI

I
kn
k
I
sđ
×
×
××
=
(2-7)
2. Thời gian làm việc của bảo vệ:
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 7/63
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
Bảo vệ 51 có 2 dạng đặc tính thời gian làm việc:
 Bảo vệ có đặc
tính thời gian
độc lập.
 Bảo vệ có đặc
tính thời gian
phu thuộc có giới
hạn
a.
Bảo vệ có đặc
tính thời gian độc
lập:
Thời gian làm việc của bảo
vệ có đặc tính thời gian độc
lập (hình 2.4) được chọn theo
nguyên tắc bậc thang (từng
cấp) , bảo vệ đoạn sau (theo

hướng về phía nguồn) chọn
thời gian làm việc phải lớn
hơn thời gian làm việc cực đại của các bảo vệ phân đoạn trước 1 khoảng thời gian ∆t.
Ưu điểm của dạng bảo vệ này là cách tính toán và cài đặt của bảo vệ khá đơn
giản và dễ áp dụng. Thời gian đặt của các bảo vệ phải được phối hợp với nhau sao
cho có thể cắt ngắn mạch một cách nhanh nhất mà vẫn đảm bảo được tính chọn lọc
của các bảo vệ
Hiện nay thường dùng 3 phương pháp phối hợp giữa các bảo vệ quá dòng liền
kề là phương pháp theo thời gian, theo dòng điện và phương pháp hỗn hợp giữa thời
gian và dòng điện.
a.1. Phối hợp các bảo vệ theo thời gian
Đây là phương pháp phổ biến nhất thường được đề cập trong các tài liệu bảo vệ rơle
hiện hành. Nguyên tắc phối hợp này là nguyên tắc bậc thang, nghĩa là chọn thời gian
của bảo vệ sao cho lớn hơn một khoảng thời gian an toàn Δt so với thời gian tác động
lớn nhất của cấp bảo vệ liền kề trước nó (tính từ phía phụ tải về nguồn).
t
n
= t
(n-1)max
+ Δt (2-8)
Trong đó:
 t
n
: thời gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét.
 t
(n-1)max
: thời gian tác động cực đại của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng
trước nó (thứ n)
 Δt: bậc chọn lọc về thời gian được xác định bởi công thức:
Δt = E

R
.10
-2
.[t
(n-1)max
+ t
n
] + t
MC(n-1)
+ t
dp
≈ 2.10
-2
.E
R
.t
(n-1)max
+ t
MC (n-1)
+ t
qt
+ t
dp
Với:
 E
R
: sai số thời gian tương đối của chức
năng quá dòng cấp đang xét (có thể gây tác động sớm hơn) và cấp bảo vệ trước (kéo
dài thời gian tác động của bảo vệ), đối với rơle số thường E
R

= ( 3 ÷ 5)% tuỳ từng
rơle.
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 8/63
Hình 2.4 Các dạng đặc tính
thời gian của bảo vệ dòng cực đại
1- độc lập; 2- phụ thuộc
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
 t
MC (n-1)
: thời gian cắt của máy cắt cấp bảo
vệ trước, thường có giá trị lấy bằng (0,1 ÷ 0,2) sec đối với MC không khí, (0,06 ÷
0,08) sec với MC chân không và (0,04 ÷ 0,05) sec với MC khí SF6.
 t
qt
: thời gian sai số do quán tính khiến
cho rơle vẫn ở trạng thái tác động mặc dù ngắn mạch đã bị cắt, với rơle số t
qt
thường
nhỏ hơn 0,05 sec.
 t
dp
: thời gian dự phòng.
Xét sơ đồ mạng như hình 2.5, việc chọn thời gian làm việc của các bảo vệ
được bắt đầu từ bảo vệ của đoạn đường dây xa nguồn cung cấp nhất, tức là từ
các bảo vệ 1’ và 1” ở trạm C. Giả thiết thời gian làm việc của các bảo vệ này đã biết,
tương ứng là t
1
’ và t
1
”.

Thông thường người ta cho sẵn thời gian làm việc của bảo vệ trên các nhánh có mũi
tên t
1
”, t
2
”. Nhiệm vụ xác định thời gian làm việc của các bảo vệ còn lại. Nguyên tắc
tính từ bảo vệ xa nguồn đến gần nguồn.
 t
2
’= max (t
1
”, t
1
’) + ∆t.
 t
3
= max (t
2
’, t
2
”) + ∆t
Nếu ∆t = 0 thì khi ngắn mạch ở bất cứ phân đoạn nào thì tất cả các rơle đều tác động
đưa tín hiệu đi cắt tất cả các máy cắt.
a.2 Phối hợp các bảo vệ theo dòng điện.
Thông thường ngắn mạch càng gần nguồn thì dòng ngắn mạch càng lớn và dòng
ngắn mạch này sẽ giảm dần khi vị trí điểm ngắn mạch càng xa nguồn. Yêu cầu đặt ra
ở đây là phải phối hợp các bảo vệ tác động theo dòng ngắn mạch sao cho rơle ở gần
điểm ngắn mạch nhất sẽ tác động cắt máy cắt mà thời gian tác động giữa các bảo vệ
vẫn chọn theo đặc tính thời gian độc lập.
Nhược điểm của phương pháp này là cần phải biết công suất ngắn mạch của

nguồn và tổng trở ĐZ giữa hai đầu ĐZ đặt rơle mà ta cần phải phối hợp để đảm bảo
tính chọn lọc, độ chính xác của bảo vệ có thể sẽ không đảm bảo đối với các ĐZ gần
nguồn có công suất ngắn mạch biến động mạnh hoặc ngắn mạch qua tổng trở có giá
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 9/63
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
trị lớn. Do những nhược điểm trên mà phương pháp phối hợp theo dòng điện thường
sử dụng để bảo vệ các ĐZ có công suất nguồn ít biến động và cho một dạng ngắn
mạch.
Phương pháp này tính theo dòng ngắn mạch pha và lựa chọn giá trị đặt của bảo
vệ sao cho rơle ở gần điểm sự cố nhất sẽ tác động. Giả sử xét ngắn mạch 3 pha N
(3)
tại
điểm N
2
trên hình 4.3, giá trị dòng ngắn mạch tại N
2
được xác định theo công thức:
)(3
.
2
ABnguôn
nguôn
N
ZZ
Uc
I
+
=
(2-9)
Trong đó:

 U
nguồn
: điện áp dây của nguồn.
 c: hệ số thay đổi điện áp nguồn, có thể lấy
c = 1,1.
 Z
nguồn
: tổng trở nguồn, được xác định
bằng:
NM
nguôn
S
U
Z
2
nguôn
=
(2-10)
Với S
NM
là công suất ngắn mạch của nguồn.
Hình 2.6 Đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng trong lưới điện hình
tia cho trường hợp phối hợp theo dòng điện
Chúng ta nhận thấy các dòng ngắn mạch phía sau điểm N
2
(tính về phía tải) sẽ
có giá trị nhỏ hơn I
N2
(bỏ qua trường hợp ngắn mạch qua một tổng trở lớn) do đó giá
trị đặt của dòng điện cho bảo vệ đặt tại A có thể chọn lớn hơn dòng I

N2
. Trong trường
hợp tổng quát, giá trị của dòng điện ở cấp thứ n (tính về phía phụ tải) chọn theo
phương pháp phối hợp dòng điện sẽ được tính theo công thức:
)(3
..
1
)1(max
KÐn
∑
=
−
+
=
m
n
nnguôn
nguônat
ZZ
Uck
I
(2-11)
Trong đó:
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 10/63
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

∑
=
−
m

n
n
Z
1
)1(
tổng trở ĐZ tính từ nguồn đến
cấp bảo vệ thứ (n -1).
 m: số cấp bảo vệ của toàn ĐZ.
 K
at
= (1,1 ÷ 1,3): hệ số an toàn để đảm
bảo không cắt nhầm khi có ngắn mạch ngoài do sai số tính dòng ngắn mạch (kể đến
đường cong sai số 10% của BI và 20% do tổng trở nguồn bị biến động).
Chúng ta thấy do có hệ số an toàn K
at
> 1 nên bảo vệ sẽ tồn tại vùng chết khi xảy
ra ngắn mạch tại các thanh góp. Ưu điểm của phương pháp này là ngắn mạch càng
gần nguồn thì thời gian cắt ngắn mạch càng nhỏ
b. Bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn
Khi chọn thời gian làm việc của các bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc có
giới hạn có thể có 2 yêu cầu khác nhau do giá trị của bội số dòng ngắn mạch ở cuối
đoạn được bảo vệ so với dòng khởi động :
 Khi bội số dòng lớn, bảo vệ làm việc ở phần độc lập của đặc tính thời gian:
lúc ấy thời gian làm việc của các bảo vệ được chọn giống như đối với bảo
vệ có đặc tính thời gian độc lập.
 Khi bội số dòng nhỏ, bảo vệ làm việc ở phần phụ thuộc của đặc tính thời
gian: trong trường hợp này, sau khi phối hợp thời gian làm việc của các
bảo vệ kề nhau có thể giảm được thời gian cắt ngắn mạch.
Xét sơ đồ mạng hình 2.7, đặc tính thời gian của bảo vệ thứ n trên đoạn AB
được lựa chọn thế nào để nó có thời gian làm việc là t

n
lớn hơn thời gian t
(n-1)max
của
bảo vệ thứ (n-1) trên đoạn BC một bậc ∆t khi ngắn mạch ở điểm tính toán - đầu đoạn
kề BC - gây nên dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất có thể có I’
N max
. Từ thời gian làm
việc tìm được khi ngắn mạch ở điểm tính toán có thể tiến hành chỉnh định bảo vệ và
tính được thời gian làm việc đối với những vị trí và dòng ngắn mạch khác.
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 11/63
Hình 2.7 : Phối hợp các đặc tính của bảo vệ dòng cực đại
có đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn.
N : Điểm ngắn mạch tính toán
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
Ngắn mạch càng gần
nguồn dòng ngắn mạch càng
tăng, vì vậy khi ngắn mạch gần
thanh góp trạm A thời gian làm
việc của bảo vệ đường dây AB
giảm xuống và trong một số
trường hợp có thể nhỏ hơn so
với thời gian làm việc của bảo vệ
đường dây BC.
Khi lựa chọn các đặc tính
thời gian phụ thuộc thường
người ta tiến hành vẽ chúng
trong hệ tọa độ vuông góc (hình
2.8), trục hoành biểu diễn dòng
trên đường dây tính đổi về cùng

một cấp điện áp của hệ thống
được bảo vệ, còn trục tung là
thời gian.
Dùng bảo vệ có đặc tính
thời gian phụ thuộc có thể giảm thấp dòng khởi động so với bảo vệ có đặc tính thời
gian độc lập vi hệ số mở máy k
mm
có thể giảm nhỏ hơn. Điều này giải thích như sau:
sau khi cắt ngắn mạch, dòng I
mm
đi qua các đường dây không hư hỏng sẽ giảm xuống
rất nhanh và bảo vệ sẽ không kịp tác động vì thời gian làm việc tương ứng với trị số
của dòng I
mm
(thường gần bằng I
KĐ
của bảo vệ) là tương đối lớn.
Nhược điểm của bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc là :
 Thời gian cắt ngắn mạch tăng lên khi dòng ngắn mạch gần bằng dòng khởi
động (ví dụ, khi ngắn mạch qua điện trở quá độ lớn hoặc ngắn mạch trong
tình trạng làm việc cực tiểu hệ thống).
 Đôi khi sự phôi hợp các đặc tính thời gian tương đối phức tạp.
c. Bậc chọn lọc về thời gian:
Bậc chọn lọc về thời gian ∆t trong biểu thức (2-8) xác định hiệu thời gian làm việc
của các bảo vệ ở 2 đoạn kề nhau ∆t = t
n
- t
(n-1)max
. Khi chọn ∆t cần xét đến những yêu
cầu sau :

• ∆t cần phải bé nhất để giảm thời gian làm
việc của các bảo vệ gần nguồn.
• ∆t cần phải thế nào để hư hỏng ở đoạn thứ
(n-1) được cắt ra trước khi bảo vệ của đoạn thứ n (gần nguồn hơn) tác động.
• ∆t của bảo vệ đoạn thứ n cần phải bao gồm
những thành phần sau :
 Thời gian cắt t
MC(n - 1)
của máy cắt
đoạn thứ (n-1).
 Tổng giá trị tuyệt đối của sai số
dương max t
ss(n-1)
của bảo vệ đoạn thứ n và của sai số âm max t
ssn
của bảo
vệ đọan thứ n (có thể bảo vệ thứ n tác động sớm)
 Thời gian sai số do quán tính t
qtn
của bảo vệ đoạn thứ n.
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 12/63
Hình 2.8 : Phối hợp đặc tính thời gian làm việc
phụ thuộc có giới hạn của các bảo vệ dòng cực
đại trong hệ tọa độ dòng - thời gian.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
 Thời gian dự trữ t
dt
.
Tóm lại: ∆t = t
MC(n - 1)

+ t
ss(n - 1)
+ t
ssn
+ t
qtn
+ t
dt
(2-12)
Thường ∆t vào khoảng 0,25 - 0,6sec.
3. Độ nhạy của bảo vệ:
Bảo vệ rơle cần phải đủ độ nhạy đối với những hư hỏng và tình trạng làm việc
không bình thường có thể xuất hiện ở những phần tử được bảo vệ trong hệ thống
điện.
Thường độ nhạy được đặc trưng bằng hệ số nhạy K
n
. Đối với các bảo vệ làm việc
theo các đại lượng tăng khi ngắn mạch (ví dụ, theo dòng), hệ số độ nhạy được xác
định bằng tỷ số giữa đại lượng tác động tối thiểu (tức dòng ngắn mạch bé nhất) khi
ngắn mạch trực tiếp ở cuối vùng bảo vệ và đại lượng đặt (tức dòng khởi động).
Hay nói 1 cách rõ hơn độ nhạy được tính bằng tỷ số giữa dòng điện ngắn mạch bé
nhất khi ngắn mạch trực tiếp trong vùng bảo vệ và dòng điện khởi động của bảo vệ
(I
KĐB
).
KÐB
vêbao vungrong t tiêt trucN khimin
I
I
K

N
n
=
(2-13)
Khi bảo vệ làm nhiệm vụ bảo vệ chính thì độ nhạy yêu cầu K
n

≥
1,5
Khi bảo vệ làm nhiệm vụ bảo vệ dự trữ thì độ nhạy yêu cầu K
n

≥
1,2
4. Đánh giá bảo vệ dòng cực đại làm việc có thời gian:
a. Tính chọn lọc:
Bảo vệ dòng cực đại chỉ đảm bảo được tính chọn lọc trong các mạng hình tia có
một nguồn cung cấp bằng cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc bậc thang
tăng dần theo hướng từ xa đến gần nguồn. Khi có 2 nguồn cung cấp, yêu cầu chọn
lọckhông được thỏa mãn cho dù máy cắt và bảo vệ được đặt ở cả 2 phía của đường
dây.
b. Tác động nhanh:
Càng gần nguồn thời gian làm việc của bảo vệ càng lớn. Ở các đoạn gần nguồn
cần phải cắt nhanh ngắn mạch để đảm bảo sự làm việc liên tục của phần còn lại của
hệ thống điện, trong khi đó thời gian tác động của các bảo vệ ở các đoạn này lại lớn
nhất. Thời gian tác động chọn theo nguyên tắc bậc thang có thể vượt quá giới hạn cho
phép.
c. Độ nhạy:
Độ nhạy của bảo vệ bị hạn chế do phải chọn dòng khởi động lớn hơn dòng làm
việc cực đại Ilv max có kể đến hệ số mở máy kmm của các động cơ. Khi ngắn mạch

trực tiếp ở cuối đường dây được bảo vệ, độ nhạy yêu cầu là ≥ 1,5 (khi làm nhiệm vụ
bảo vệ chính). Độ nhạy như vậy trong nhiều trường hợp được đảm bảo. Tuy nhiên khi
công suất nguồn thay đổi nhiều, cũng như khi bảo vệ làm nhiệm vụ dự trữ trong
trường hợp ngắn mạch ở đoạn kề , độ nhạy có thể không đạt yêu cầu. Độ nhạy yêu
cầu của bảo vệ khi làm nhiệm vụ dự trữ là ≥ 1,2.
d. Tính đảm bảo :
Theo nguyên tắc tác động, cách thực hiện sơ đồ, số lượng tiếp điểm trong mạch
thao tác và loại rơle sử dụng , bảo vệ dòng cực đại được xem là loại bảo vệ đơn giản
nhất và làm việc khá đảm bảo.
Do những phân tích trên, bảo vệ dòng cực đại được áp dụng rộng rãi trong các
mạng phân phối hình tia điện áp từ 35KV trở xuống có một nguồn cung cấp nếu thời
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 13/63
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
gian làm việc của nó nằm trong giới hạn cho phép. Đối với các đường dây có đặt
kháng điện ở đầu đường dây, có thể áp dụng bảo vệ dòng cực đại được vì khi ngắn
mạch dòng không lớn lắm, điện áp dư trên thanh góp còn khá cao nên bảo vệ có thể
làm việc với một thời gian tương đối lớn vẫn không ảnh hưởng nhiều đến tình trạng
làm việc chung của hệ thống điện.
IV. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50):
Chúng ta nhận thấy rằng đối với bảo vệ quá dòng thông thường càng gần
nguồn thời gian cắt ngắn mạch càng lớn, thực tế cho thấy ngắn mạch gần nguồn
thường thì mức độ nguy hiểm cao hơn và cần loại trừ càng nhanh càng tốt. Để bảo vệ
các ĐZ trong trường hợp này người ta dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50), bảo vệ
cắt nhanh có khả năng làm việc chọn lọc trong lưới có cấu hình bất kì với một nguồn
(hình 4.8) hay nhiều nguồn (hình 4.9) cung cấp. Ưu điểm của nó là có thể cách ly
nhanh sự cố với công suất ngắn mạch lớn ở gần nguồn. Tuy nhiên vùng bảo vệ không
bao trùm được hoàn toàn ĐZ cần bảo vệ, đây chính là nhược điểm lớn nhất của loại
bảo vệ này.
Để đảm bảo tính chọn lọc, giá trị đặt của bảo vệ quá dòng cắt nhanh phải được
chọn sao cho lớn hơn dòng ngắn mạch cực đại (ở đây là dòng ngắn mạch 3 pha trực

tiếp) đi qua chỗ đặt rơle khi có ngắn mạch ở ngoài vùng bảo vệ. Sau đây chúng ta sẽ
đi tính toán giá trị đặt của bảo vệ cho một số mạng điện thường gặp.
1. Nguyên tắc làm việc:
Bảo vệ dòng cắt nhanh (BVCN) là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách
chọn dòng khởi động lớn hơn dòng ngắn mạch lớn nhất qua chổ đặt bảo vệ khi hư
hỏng ở ngoài phần tử được bảo vệ, BVCN thường làm việc không thời gian hoặc có
thời gian rất bé để nâng cao nhạy và mở rộng vùng BV.
a. Mạng điện hình tia một nguồn cung cấp:
Xét sơ đồ mạng trên hình 2.9, BVCN đặt tại đầu đường dây AB về phía trạm
A. Để bảo vệ không khởi động khi ngắn mạch ngoài (trên các phần tử nối vào thanh
góp trạm B), dòng điện khởi động I
KĐ
của bảo vệ cần chọn lớn hơn dòng điện lớn
nhất đi qua đoạn AB khi ngắn mạch ngoài. Điểm ngắn mạch tính toán là N nằm gần
thanh góp trạm B phía sau máy cắt.
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 14/63
Hình 2.9 : Đồ thị tính toán bảo vệ dòng cắt nhanh không thời gian
đối với đường dây có nguồn cung cấp một phía
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
I
KĐ
= k
at
. I
Nngmax
(2-14)
Trong đó:
 I
Nngmax
: Là dòng ngắn mạch lớn nhất khi

ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ (thường là dòng N
(3)
)
 k
at
: hệ số an toàn; xét tới ảnh hưởng của
thành phần không chu kỳ, việc tính toán không chính xác dòng ngắn
mạch và sai số của rơle. Thường kat= 1,2 ÷1,3. Không kể đến k
tv
vì khi
ngắn mạch ngoài bảo vệ không khởi động.
b. ĐZ có hai nguồn cung cấp:
Xét ĐZ có hai nguồn cung cấp như hình 2.10, để đảm bảo cho bảo vệ 1 (đặt tại
thanh góp A) và bảo vệ 2 (đặt tại thanh góp B) tác động đúng thì giá trị dòng điện
khởi động của hai bảo vệ này ( I
KĐ50
A
, I
KĐ50
B
) phải được chọn theo điều kiện:
I
KĐ50
A
=I
KĐ50
B
=K
at
.Max{I

Nngoàimax
A
;I
Nngoàimax
B

}
Trong đó:
 I
Nngoàimax
A
: giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất khi ngắn mạch 3 pha trực tiếp
tại thanh góp B do nguồn HT1 cung cấp.
 I
Nngoàimax
B
: giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất khi ngắn mạch 3 pha trực tiếp
tại thanh góp A do nguồn HT2 cung cấp.
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 15/63
Hình 2.10: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh ĐZ có hai nguồn cung cấp
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
Nhược điểm của cách chọn dòng điện đặt trong trường hợp này là khi có sự
chênh lệch công suất khá lớn giữa hai nguồn A và B thì vùng tác động của bảo vệ đặt
ở nguồn có công suất bé hơn sẽ bị thu hẹp lại rất bé thậm chí có thể tiến tới 0. Để
khắc phục người ta có thể sử dụng rơle dòng cắt nhanh có hướng đặt ở phía nguồn có
công suất bé hơn (hình 2.11). Khi đó chúng ta có thể chọn giá trị dòng điện đặt của
bảo vệ quá dòng cắt nhanh như sau:
A
Nngat
A

KĐ
IkI
max50
×=
(2-15)
B
Nngat
B
KĐ
IkI
max50
×=
Từ hình 2.11 chúng ta thấy chiều dài vùng cắt nhanh của bảo vệ đặt tại thanh
góp B đã được mở rộng ra rất nhiều. Bảo vệ cắt nhanh là bảo vệ có tính chọn lọc
tuyệt đối nghĩa là nó chỉ tác động khi xảy ra ngắn mạch trong vùng mà nó bảo vệ nên
khi tính toán giá trị dòng điện khởi động, trong biểu thức không có mặt của hệ số trở
về K
tv
.
Về lý thuyết, thời gian tác động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh có thể bằng 0
sec. Tuy nhiên trên thực tế để ngăn chặn bảo vệ có thể làm việc sai khi có sét đánh
vào ĐZ gây ngắn mạch tạm thời do van chống sét hoạt động hoặc khi đong MBA
không tải (dòng từ hoá không tải của MBA có thể vượt quá trị số đặt của bảo vệ cắt
nhanh) hoặc trong các chế độ nhiễu loạn thành phần sóng hài khác với sóng hài có tần
số 50Hz lớn, thông thường người ta cho bảo vệ làm việc với thời gian trễ khoảng
(0,05 ÷ 0,08) sec đối với rơle cơ và (0,03 ÷ 0,05) sec với rơle số.
Do vùng tác động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh không bao trùm được hoàn
toàn ĐZ cần bảo vệ nên nó không thể làm bảo vệ chính hoặc bảo vệ duy nhất. Trong
một số trường hợp, ví dụ trong mạng hình tia cung cấp cho một MBA (hình 2.12a)
làm việc hợp bộ (ĐZ-MBA), có thể dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh để bảo vệ toàn

bộ chiều dài ĐZ nếu ta cho nó tác động khi có sự cố bên trong MBA. Dòng điện đặt
của bảo vệ được chọn theo dòng ngắn mạch ba pha cực đại khi ngắn mạch sau MBA
(hình 2.12a). Đối với rơle quá dòng cắt nhanh số có tích hợp cả chức năng của bảo vệ
quá dòng thông thường (khi đó người ta gọi chức năng cắt nhanh là ngưỡng cao còn
chức năng quá dòng thông thường là ngưỡng thấp) nên có thể phối hợp hai chức năng
này để bảo vệ cho ĐZ như hình 2.12b
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 16/63
Hình 2.11: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh có hướng ĐZ có hai
nguồn cung cấp
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
Trên thực tế bảo vệ quá dòng cắt nhanh có thể kết hợp với các thiết bị tự động
đóng lặp lại TĐL để vừa có thể cắt nhanh sự cố vừa tăng khả năng tự động hoá trong
hệ thống điện, đảm bảo yêu cầu cung cấp điện.
Một nhược điểm cơ bản khác của bảo vệ quá dòng cắt nhanh là nó không áp
dụng được nếu dòng sự cố qua bảo vệ khi có ngắn mạch ở đầu ĐZ phía nguồn (ví dụ
nguồn HT1 trên hình 2.10 trong chế độ cực tiểu nhỏ hơn dòng sự cố khi ngắn mạch ở
cuối ĐZ trong chế độ cực đại, nghĩa là:
maxmin
21
NN
II
<
Khi đó ta có:
min
max
min
min
max
max
2

2
2
1
2
1
N
N
N
N
N
N
I
I
I
I
I
I
<≈
(2-16)
Điều này có nghĩa là bảo vệ không áp dụng được nếu tỷ số dòng ngắn mạch
khi có sự cố ở hai đầu ĐZ trong chế độ cực đại nhỏ hơn tỷ số dòng ở đầu xa nguồn
trong chế độ cực đại (ứng với Z
nguồn max
) và chế độ cực tiểu, tức là: Như vậy, khi nguồn
điện hệ thống biến động mạnh hay có dao động điện lớn trong hệ thống do ngắn mạch
ngoài, bảo vệ quá dòng cắt nhanh hoặc sẽ không thể tác động hoặc sẽ tác động không
chọn lọc tuỳ theo giá trị cài đặt của nó trong chế độ làm việc nào. Trong trường hợp
ĐZ quá ngắn, nếu giá trị dòng điện khởi động I
KĐ 50
theo công thức (2-15) lớn hơn

dòng ngắn mạch cực đại trong ĐZ, tức là:
maxmax
1
NngatKĐN
IkII
×=≤
Với
max
1
N
I
là dòng ngắn mạch cực đại tại N
1
do nguồn HT1 cung cấp khi có
ngắn mạch ba pha trên thanh góp A.
Khi đó chức năng quá dòng cắt nhanh sẽ không bảo vệ được ĐZ. Như vậy khi
sử dụng cấp cắt nhanh cần kiểm tra điều kiện (2-16), nếu không thoả mãn điều kiện
trên thì chỉ nên đặt cấp quá dòng ngưỡng thấp (quá dòng thông thường) với đặc tính
thời gian phụ thuộc. Việc áp dụng các công thức trên còn phụ thuộc vào ĐZ được
cung cấp từ một hay hai nguồn và bảo vệ thuộc loại có hướng hay vô hướng. Nếu
giữa hai nguồn cung cấp (hình 2.10) ngoài ĐZ liên lạc chính còn có ĐZ liên lạc phụ
khác (mạch vòng) thì sau khi bảo vệ một đầu đã tác động cắt máy cắt, dòng ngắn
mạch qua bảo vệ ở đầu còn lại có thể tăng lên và bảo vệ sẽ tác động, nghĩa là vùng tác
động của bảo vệ cắt nhanh ở đầu này có thể được mở rộng ra (hiện tượng khởi động
không đồng thời).
2. Vùng tác động:
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 17/63
Hình 2.12: Bảo vệ quá dòng cắt nhanh cho sơ đồ hợp bộ ĐZ-MBA (a)
và kết hợp với chức năng bảo vệ quá dòng thông thường theo thời gian
phụ thuộc (b) trong rơle số

Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
Khi hư hỏng càng gần thanh góp trạm A thì dòng điện ngắn mạch sẽ càng tăng
theo đường cong 1 (hình 2.9). Vùng bảo vệ cắt nhanh l
CN
được xác định bằng hoành
độ của giao điểm giữa đường cong 1 và đường thẳng 2 (đường thẳng 2 biểu diễn
dòng điện khởi động I
KĐ
). Vùng l
(3)
CN
chỉ chiếm một phần chiều dài của đường dây
được bảo vệ. Dòng ngắn mạch không đối xứng thường nhỏ hơn dòng khi ngắn mạch
3 pha. Vì vậy, đường cong I
N
(đường cong 3) đối với các dạng ngắn mạch không đối
xứng trong tình trạng cực tiểu của hệ thống có thể nằm rất thấp so với đường cong 1;
vùng bảo vệ l
CN
< l
(3)
CN
, trong một số trường hợp l
CN
có thể giảm đến 0.
Vùng tác động của bảo vệ cắt nhanh chỉ là 1 phần đường dây, điều này có
nghĩa vùng tác động bé hơn vùng bảo vệ.
Vì ngắn mạch ở đoạn kề bảo vệ cắt nhanh không tác động nên bảo vệ này có
tính chọn lọc tuyệt đối.
V. Bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp:

Là bảo vệ quá dòng 51 có thêm bộ phận kiểm tra áp. Do đó nó có 3 bộ phận
chính:
 Bộ phận khởi động (RI)
 Bộ phận kiểm tra áp (RU
<
)
 Bộ phận tạo thời gian (RT)
Bảo vệ quá dòng 51 đưa tín hiệu đi cắt máy cắt khi dòng qua bảo vệ lớn hơn
I
KĐB
, nghĩa là cả khi ngắn mạch lẫn khi quá tải. Nhưng yêu cầu đối với bảo vệ chỉ cắt
máy cắt khi xảy ra ngắn mạch. Điều nà chứng tỏ 51 không phân biệt được 2 trạng thái
ngắn mạch và quá tải.
Do đó ta cần sử dụng bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp. Bảo vệ này làm việc dựa
trên sự khác nhau về điện áp giữa 2 tình trạng ngắn mạch và quá tải.
Để nâng cao độ nhạy của bảo vệ quá dòng có thời gian đồng thời đảm bảo cho
bảo vệ có thể phân biệt được ngắn mạch và quá tải người ta thêm vào bảo vệ bộ phận
khoá điện áp thấp (hình 2.13).
Bộ phận khoá điện áp sử dụng rơle điện áp giảm 27 sẽ phối hợp với bộ phận
quá dòng 51 theo lôgic “VÀ”. Khi có ngắn mạch, dòng điện chạy qua chỗ đặt bảo vệ
tăng cao đồng thời điện áp tại thanh góp bị giảm thấp làm cho đầu ra của bộ tổng hợp
“VÀ” có tín hiệu, bảo vệ sẽ tác động. Còn khi quá tải, dòng điện chạy qua đối tượng
được bảo vệ có thể giá trị tác động của rơle tuy nhiên giá trị điện áp tại thanh góp đặt
bảo vệ giảm không lớn do đó rơle điện áp giảm 27 không tác động, bảo vệ sẽ không
tác động. Như vậy khi dùng bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp, dòng điện khởi động cho
bảo vệ được xác định theo công thức:
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 18/63
Hình 2.13 Sơ đồ khối bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
tv

lvat
k
Ik
I
max
KÐB
×
=
(2-17)
Khi đó độ nhạy của bảo vệ sẽ tăng lên vì trong công thức tính I
KĐB
không còn
k
mm.
Điện áp khởi động của bộ khoá điện áp thấp U
KĐR<
chọn theo điều kiện:
U
lvmin
KÐR
max
n
U
U
<<
<
U
N
n
U

(2-18)
Trong đó:
 U
lvmin
: điện áp làm việc tối thiểu cho phép tại chỗ đặt bảo vệ
 U
Nmax
: điện áp dư lớn nhất tại chỗ đặt bảo vệ khi có ngắn mạch ở cuối
vùng bảo vệ của bảo vệ quá dòng.
 n
U
: tỷ số biến đổi của máy biến điện áp BU.
Thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp chọn như đối với bảo
vệ quá dòng thông thường.
* Sơ đồ thực hiện của bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp:
Khi ngắn mạch lúc đó dòng điện qua bảo vệ là dòng ngắn mạch rất lớn, dòng
vào rơle vượt quá giá trị khởi động của RI, RI đóng tiếp điểm. Vì ngắn mạch nên điện
áp tại thanh góp bị giảm thấp, tiếp điểm RU
<
kín, dương nguồn qua RU
<
làm cho cuộn
dây RT có điện và sau 1 khoảng thời gian rơle RT đóng tiếp điểm và đưa tín hiệu đi
cắt máy cắt.
Khi quá tải dòng điện qua bảo vệ lớn, dòng qua RI vượt quá dòng khởi động
của RI cho nên rơle RI đóng tiếp điểm, điện áp tại thanh góp đặt bảo vệ giảm rất ít,
tiếp điểm RU
<
hở nên RT không có điện và không đưa tín hiệu đi cắt máy cắt.
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 19/63

Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
PHẦN III
TÌM HIỂU RƠLE QUÁ DÒNG SỐ SEL-551
I. Tổng quan về role SEL-551
1. Khái quát chung
Mặt trước panel của SEL-551
Bố trí của phần cứng:
• Mặt sau panel của SEL-551: khối đầu cực hoặc đầu cắm bộ kết nối.
• Tiếp điểm đầu ra bộ ngắt dòng điện cao: 10A cho L/R=40ms tại 125Vdc.
• Cổng giao tiếp ( cuộn dây 4 ) của EIA232 hoặc EIA485.
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 20/63
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
Vị trí phần cứng của SEL-551
2. Những đặc tính kỹ thuật
a) Dòng điện xoay chiều đầu vào
5A (định mức ) :
15A liên tục, tuyến tính 100A đối xứng,
Tải trọng: 0.06VA ở 1A, 0.8VA ở 3A.
1A (định mức ) :
3A liên tục, tuyến tính : 20A đối xứng,
Tải trọng : 0.06VA ở 1A, 0.18VA ở 3A.
Hệ thống tần số: 60/50Hz và sự quay các pha ABC/ACB tùy theo sự cài đặt của
người sử dụng.
b) Tiếp điểm đầu ra
Khối tiếp điểm
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 21/63
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
Liên tục 6A, 270Vac/360Vdc tùy theo cấp độ bảo vệ khác nhau.
Thời gian tác động/thời gian trở về : < 5ms.
Khả năng cắt (L/R=40ms):

24V 0.75A 10.000 vòng
48V 0.50A 10.000 vòng
125V 0.30A 10.000 vòng
250V 0.20A 10.000 vòng
Khả năng tuần hoàn (L/R=40ms):
24V 0.75A 2.5 chu kỳ/s
48V 0.50A 2.5 chu kỳ/s
125V 0.30A 2.5 chu kỳ/s
250V 0.20A 2.5 chu kỳ/s
Đầu cắm bộ nối (ngắt dòng điện cao)
Liên tục 6A, 330Vdc tùy theo cấp độ bảo vệ khác nhau.
Thời gian tác động : <5ms.
Thời gian trở về : <8ms.
Khả năng cắt
10A 10,000 vòng
24,48,và 125V ( L/R=40ms )
250V ( L/R=20ms )
Khả năng tuần hoàn
10A 4 chu kỳ/s, cho phép 2phút ngừng hoạt động để xả nhiệt.
24,48,125V ( L/R=40ms )
250V ( L/R=20ms)
c) Các đầu vào quang định mức
Loại đầu vào này phụ thuộc vào thứ tự lựa chọn của rơle. Đầu vào cảm biến mức
khác với đầu vào jum đã đặt.Với hiệu điện thế nguồn theo danh định thì mỗi đầu vào
vẽ được dòng điện xấp xỉ 4A.
Khối đầu cực
Kiểu đầu cực của Sel 551 có thể là thứ tự theo đầu vào quang ở hiệu điện thế jum đã
đặt hoặc đầu vào quang cảm biến mức.
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 22/63
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Hiệu điện thế jum điều khiển: tất cả các đầu vào được lập trình độc lập với nhau để
hoạt động tại bất kỳ mức hiệu điện thế danh định cho phép.
24Vdc: trong khoảng 15-30Vdc;
48Vdc: trong khoảng 30-60Vdc;
125Vdc: trong khoảng 80-150Vdc;
250Vdc: trong khoảng 150-300Vdc;
Cảm biến mức: tất cả đầu vào được lập trình theo người sử dụng với một giá trị hiệu
điện thế cố định nên không thể thay đổi :
48Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 28.8Vdc;
125Vdc: trong khoảng 105-150Vdc; cắt khi thấp hơn 75Vdc;
220Vdc: trong khoảng 176-264Vdc; cắt khi thấp hơn 132Vdc;
250Vdc: trong khoảng 200-300Vdc; cắt khi thấp hơn 150Vdc;
Đầu cắm bộ nối:
Tiêu chuẩn ( cảm biến mức 0 ): 24Vdc: trong khoảng 15-30Vdc;
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 23/63
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
Các kiểu đầu cắm được trang bị với cảm biến mức đầu vào cố định. Tất cả những đầu
vào này được lập trình theo mục đích sử dụng.
48Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 28.8Vdc;
125Vdc: trong khoảng 105-150Vdc; cắt khi thấp hơn 75Vdc;
250Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 150Vdc;
Công suất nguồn định mức
Định mức 125/250Vdc hoặc Vac
Phạm vi 85-350Vdc hoặc 85-264Vac
Sự gián đoạn 100ms@125Vdc
Độ nhấp nhô 100%
Tải trọng < 5W
Định mức 48/125Vdc hoặc Vac
Phạm vi 36-200Vdc hoặc 85-140Vac
Sự gián đoạn 100ms@125Vdc

Độ nhấp nhô 5%
Tải trọng < 5.5W
Định mức 24Vdc
Phạm vi 16-36Vdc phân cực phụ thuộc
Sự gián đoạn 25ms@36Vdc
Độ nhấp nhô 5%
Tải trọng < 5.5W
Tức thời Quá dòng có thời gian
Pha 50P1 ÷ 50P6 51P1T,52P2T
Pha đơn 50A,50B,50C
Trung tính chạm đất* 50N1,50N2 51N1T
Chạm đất dòng điện dư 50G1,50G2 51G1T
Thứ tự ngược (3I
2
)** 50Q1,50Q2 51Q1T,51Q2T
Phạm vi đặt, 5A danh định*** OFF, 0.5-0.8A OFF,0.5-16.0A
Phạm vi đặt, 1A danh định*** OFF, 0.1-0.6A OFF,0.1-3.2A
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 24/63
a) Cảm biến
mức
b) Phần tử quá
dòng
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng
• * những phần tử quá dòng trung tính chạm đất (50N1,50N2,51N1T) được tách
ra từ dòng điện vào trung tính trên kênh IN. Tất cả các phần tử quá dòng khác (
bao gồm phần tử quá dòng chạm đất dòng dư ) hoạt động từ dòng điện pha đầu
vào kênh IA,IB,IC.
• ** phần tử quá dòng thứ tự ngược.
• *** sử dụng dòng điện định mức (5A hoặc 1A) cho các pha (A,B,C) và trung
tính (IN) theo lý thuyết.

 Đặc tính quá dòng có thời gian
Dòng tác động chính xác:
±0.10A thứ cấp và ±5% của giá trị đặt (5A danh định ).
±0.02A thứ cấp và ±5% của giá trị đặt (1A danh định ).
Đặc tuyến thời gian chính xác: ±1.5 chu kỳ và ±4% đặc tuyến thời gian dòng điện
giữa khoảng 10
2
và 10
30
lần thời gian tác động.
Quá vùng chuyển tiếp: < 5% thời gian tác động.
 Đặc tính quá dòng cắt nhanh
Dòng tác động chính xác:
±0.10A thứ cấp và ±5% của giá trị cài đặt (5A danh định).
±0.02A thứ cấp và ±5% của giá trị cài đặt (1A danh định ).
Quá vùng chuyển tiếp: < 5% thời gian tác động.
Phần tử quá dòng cắt nhanh trong Sel-551 ở trạng thái bình thường sử dụng
đầu ra của một bộ lọc số cosin. Khi CT bão hòa mạnh thì tình trạng dòng điện rò là
rất nặng, rơle phát hiện ra sự cố này điều khiển các phần tử quá dòng hoạt động theo
đầu ra máy dò đỉnh xung. Các bộ lọc này cung cấp khả năng để dịch chuyển những
dòng điện một chiều và các sóng hài. Việc kết hợp 2 bộ lọc cung cấp một giải pháp
bảo đảm rằng phần tử quá dòng cắt nhanh hoạt động tốt.
Những phần tử quá dòng cắt nhanh hoạt động theo nguyên tắc hoặc là đầu ra
bộ lọc số cosin hoặc đầu ra của máy dò đỉnh xung. Khi sóng hài biến dạng vượt quá
ngưỡng cho phép cố định đến mức CT bão hòa mạnh thì các phần tử quá dòng cắt
nhanh sẽ hoạt động theo các đầu ra của máy dò đỉnh xung. Khi sóng hài thấp hơn
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm Trang 25/63
c) Bảo vệ máy biến dòng bão hòa
d) Đặc tính bộ thời
gian