Đồ án môn học: Bảo vệ Role trong Hệ thống điện

Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

LỜI MỞ ĐẦU
************
Do nhu cầu về điện ngày càng tăng, hệ thống điện ngày càng được mở rộng, phụ tải
tiêu thụ tăng thêm cũng đồng nghĩa với việc khả năng xảy ra sự cố như chạm chập, ngắn
mạch cũng tăng theo.Muốn hệ thống điện vận hành an toàn và tin cậy thì không thể thiếu
các thiết bị bảo vệ để giảm thiểu, ngăn chặn các hậu quả của sự cố có thể xảy ra.
Là một sinh viên chuyên ngành hệ thống điện không thể không nghiên cứu, tìm hiểu
bộ môn “ Bảo vệ rơle trong hệ thống điện”. Môn học đã mang lại cho sinh viên những
kiến thức cơ bản nhất của bảo vệ hệ thống điện bằng rơle, các nguyên tắc tác động, cách
thực hiện các bảo vệ thường gặp cũng như các chế độ hư hỏng và làm việc không bình
thường điển hình nhất của hệ thống điện và các loại bảo vệ chính đặt cho nó. Đồ án “Bảo
vệ rơle” giúp sinh viên hệ thống lại toàn bộ kiến thức được học. Những kiến thức này se
là nền tảng cho quá trình tiếp cận thực tế sau này.
Do trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế, vì vậy trong quá trình thực hiện đồ án chắc
hẳn không tránh được những sai sót. Em rất mong nhận được sự nhận xét, góp ý của các
thầy cô để bản đồ án và kiến thức bản thân em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 4 năm 2016
Sinh viên: Trần Văn Phương

Trần Văn Phương-D9LTH1

1


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
MỤC LỤC

A.Phần lý thuyết
CHƯƠNG I:NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU
ĐỐI VỚI BẢO VỆ RƠ LE
1.1. Nhiệm vụ của bảo vệ rơle.
Trong bất cứ một HTĐ nào cũng không thể không tránh khỏi những hư hỏng và các
tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong HTĐ đó. Nguyên nhân xảy
ra các dạng hư hỏng hay sự cố rất đa dạng:
-

Do thiên nhiên: Động đất, núi lửa,lũ lụt, dông bão…
Do con người: Sai sót trong quá trình tính toán thiết kế, vận hành, bảo dưỡng…

Trần Văn Phương-D9LTH1

2


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le
-

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

Do ngẫu nhiên: Già cỗi cách điện, thiết bị quá cũ, những hư hỏng ngẫu nhiên,
tình trạng làm việc bất thường của hệ thống…

Các sự cố nguy hiểm nhất xảy ra trong HTĐ thường là các dạng ngắn mạch. Khi

ngắn mạch dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trong các phần tử từ nguồn đến điểm ngắn
mạch có thể gây tác dụng nhiệt và cơ nguy hiểm cho phần tử mà nó chạy qua. Hồ quang
tại chỗ sự cố nếu tồn tại lâu có thể đốt cháy thiết bị, gây hỏa hoạn. Ngắn mạch cũng làm
điện áp tại chỗ sự cố và khu vực lưới điện lân cận giảm thấp, ảnh hưởng tới sự làm việc
bình thường của hộ tiêu thụ điện. Trường hợp nguy hiểm nhất có thể dẫn đến mất ổn định
và tan rã hệ thống.
Ngoài ngắn mạch thì hệ thống điện còn có tình trạng làm việc không bình thường,
phổ biến nhất là hiện tượng quá tải, khi đó dòng điện tải tăng làm tăng nhiệt độ của các
phần tử dẫn điện gây già cỗi cách điện làm giảm tuổi thọ thiết bị đôi khi bị phá hỏng dẫn
đến các sự cố nguy hiểm như ngắn mạch.
Do đó, nhiệm vụ của các thiết bị bảo vệ rơle(BVRL) là phát hiện và nhanh chóng
loại trừ phần tử sự cố ra khỏi hệ thống điện nhằm ngăn chặn và hạn chế tới mức thấp nhất
tác hại của nó. Ngoài ra BVRL còn ghi nhận và phát hiện các tình trạng làm việc không
bình thường của các phần tử trong HTĐ, tùy vào mức độ có thể báo tín hiệu hoặc cắt máy
cắt.
1.2. Các yêu cầu đối với bảo vệ rơle.
Để thực hiện các chức năng và nhiệm vụ quan trọng trên, thiết bị bảo vệ phải thỏa
mạn những yêu cầu cơ bản sau:
1.2.1. Tính chọn lọc.
Là tính năng bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi HTĐ.
Phân loại:
+ Chọn lọc tuyệt đối: Các bảo vệ làm nhiệm vụ chính cho các phần tử bảo vệ.
+ Chọn lọc tương đối: Các bảo vệ ngoài làm nhiệm vụ bảo vệ chính còn làm nhiệm
vụ dự phòng cho các phần tử lân cận. Để thực hiện được nhiệm vụ này thì thời
gian của các bảo vệ phải được phối hợp với nhau.
1.2.2. Độ tin cậy.
Là tính năng đảm bảo cho các thiết bị làm việc đúng và chắc chắn.
Phân loại:

Trần Văn Phương-D9LTH1

3


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

+ Độ tin cậy tác động: đảm bảo cho bảo vệ làm việc đúng.
+ Độ tin cậy không tác động: đảm bảo cho bảo vệ không làm việc sai (không tác
động nhầm khi bảo vệ không thuộc phạm vi hoạt động của nó).
1.2.3. Tính tác động nhanh.
Phát hiện và loại trừ nhanh sự cố của hệ thống càng nhanh càng tốt, khi kết hợp
với yêu cầu chọn lọc đòi hỏi thiết phải sử dụng các hệ thống bảo vệ làm việc tin cậy và
đắt tiền.
Rơle gọi là tác động nhanh nếu tRL ≤ 50 ms, các rơle thông thường từ 60 ÷ 100ms
1.2.4. Độ nhạy.
Đặc trưng cho khả năng cảm nhận sự cố của hệ thống bảo vệ:
Kn =
Bảo vệ dự phòng có Kn = 1,2 ÷ 1,5, bảo vệ chính thường có K n = 1,5 ÷ 2. Độ nhạy của
hệ thống bảo vệ phụ thuộc vào những yếu tố sau:
-

Cấu hình hệ thống.
Dạng ngắn mạch và trị số dòng điện ngắn mạch.
Loại bảo vệ.
Đặc tính làm việc của bảo vệ.

1.2.5. Tính kinh tế.
- Đối các phần tử điện áp cao và siêu cao áp thì chi phí cho hệ thống bảo vệ rơle

chiếm khoảng 1 ÷ 2% tổng giá trị công trình do đó giá cả về tiền không quyết
định đến việc lựa chọn chủng loại rơle bảo vệ bởi hệ thống này đảm bảo bốn
yêu cầu về kĩ thuật.
- Đối với lưới phân phối do phần tử nhiều ,hơn nữa yêu cầu của hệ thống bảo vệ
thường không cao bằng các thiết bị bảo vệ cao áp và siêu cao áp do đó khi thiết
kế ta phải cân nhắc các chi phí kinh tế sao cho vừa đảm bảo các yêu cầu kĩ
thuật và có chi phí nhỏ nhất.

Trần Văn Phương-D9LTH1

4


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

CHƯƠNG II: NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ ĐÃ HỌC
1. Bảo vệ quá dòng điện.
Quá dòng điện là hiện tượng khi dòng điện chạy qua phần tử của hệ thống điện vượt quá
trị số dòng điện tải lâu dài cho phép. Quá dòng điện có thể xảy ra khi ngắn mạch hoặc do
quá tải.
+ Bảo vệ quá dòng điện là bảo vệ tác động khi dòng điện đi qua phần tử được bảo vệ
vượt quá một giá trị định trước (tức là giá trị cài đặt).
+ Theo phương pháp đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ quá dòng điện được chia 2 loại:
 Bảo vệ dòng điện cực đại: bảo đảm tính chọn lọc bằng cách chọn thời gian làm
việc theo nguyên tắc từng cấp.

Trần Văn Phương-D9LTH1

5


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan



Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: bảo đảm tính chọn lọc bằng cách chọn dòng khởi
động thích hợp.
1.1 Bảo vệ dòng điện cực đại:
Bảo vệ dòng điện cực đại thường là loại bảo vệ chính đối với mạng một nguồn
cung cấp.Bảo vệ được đặt ở đầu mỗi đoạn đường dây (về phía nguồn), bảo vệ càng gần
nguồn cung cấp thì thời gian tác động càng lớn.
-Thời gian làm việc của bảo vệ dòng điện cực đại
Hai bảo vệ cận kề nhau có thời gian chọn lớn hơn nhau một bậc Δt trong đó việc
bảo vệ gần nguồn có thời gian lớn hơn.
t n = max{ t n −1 } + Δt

Trong đó:
tn - thời gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét.
tn-1 - thời gian tác động của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng trước nó (thứ n).
Δt - bậc chọn lọc về thời gian.
Thông thường Δt = (0,2 ÷ 0,5)s vớiΔt = 0.2svới Rơle số,Δt = 0.5svới Rơle cơ.
Khi ngắn mạch tại điểm N1 và khi ngắn mạch tại điểm N2 thì đối với bảo vệ
làm việc có đặc tính thời gian độc lập thì thời gian không đổi, còn khi dùng bảo vệ
có đặc tính thời gian phụ thuộc ta thấy thời gian làm việc thay đổi theo điểm ngắn
mạch.
Ưu điểm cơ bản của bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc là giảm được thời gian

cắt ngắn mạch của bảo vệ ở gần nguồn, còn nhược điểm là thời gian cắt ngắn
mạch của bảo vệ tăng lớn khi I N ≈ Ikđ, đôi khi phối hợp thời gian làm việc của bảo
vệ là tương đối phức tạp.
- Dòng điện khởi động của bảo vệ dòng điện cực đại:
Theo nguyên tắc tác động của bảo vệ I max phải chọn lớn hơn dòng phụ tải cực đại
qua chỗ đặt bảo vệ. Trong thực tế dòng điện khởi động của bảo vệ còn phụ thuộc vào
nhiều điều kiện khác.
I kd =

Dòng khởi động của bảo vệ:

k at .k mm
.I lvmax
k tv

Trong đó: kat - hệ số an toàn, để đảm bảo cho bảo vệ không cắt nhầm khi có ngắn mạch
ngoài do sai số khi tính dòng ngắn mạch (kat = 1,1 ÷ 1,2).

Trần Văn Phương-D9LTH1

6


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

kmm : hệ số tự mở máy của các động cơ, có trị số phụ thuộc vào loại động cơ, vị trí
giữa chỗ đặt bảo vệ với các động cơ, sơ đồ mạng điện (kmm = 2 ÷ 3).
ktv: hệ số trở về của chức năng bảo vệ quá dòng, để đảm bảo sự làm việc ổn định

của bảo về khi có các nhiễu loạn ngắn (hiện tượng tự mở máy của các ĐC sau khi TĐL
đóng thành công) trong hệ thống mà bảo vệ không tác động (ktv = 0,85 ÷ 0,95).
Ikđ - dòng khởi động
Ilvmax - dòng điện cực đại qua đối tượng được bảo vệ, thường xác định trong chế độ
cực đại của hệ thống.
Trong một số trường hợp thì dòng điện vào Rơle khác với dòng vào thứ cấp của BI
I kd =

k at .k mm .k s d
.I lvmax
n i .k tv

Trong đó: ni - tỉ số biến của BI
ksđ - hế số sơ đồ đấu dây giữa BI và Rơle
- Độ nhạy của bảo vệ dòng điện cực đại:
Độ nhạy của bảo vệ dòng điện cực đại được đặc trưng bằng hệ số Kn:
K nh =

I Nmm
I kd

Hệ số độ nhạy là tỷ số dòng qua bảo vệ khi có ngắn mạch trực tiếp ở cuối cùng
của bảo vệ với dòng điện khởi động nó.

Yêu cầu về độ nhạy là: - Đối với bảo vệ chính thì Kn ≥ 1,5
- Đối với bảo vệ dự phòng thì Kn ≥ 1,2
- Vùng tác động:
Vùng tác động của Rơle bảo vệ quá dòng có thời gian là toàn bộ phần đường dây
tính từ vị trí đặt bảo vệ về phía tải. Bảo vệ đặt gần nguồn có khả năng làm dự phòng cho
bảo vệ đặt phía sau với thời gian cắt sự cố chậm hơn một cấp thời gian Δt.

1.2 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh:
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 càng cao

Trần Văn Phương-D9LTH1

7


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

hơn và cần loại trừ càng nhanh càng tốt. Để bảo vệ các đường dây trong trường hợp này
người ta dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50).
Bảo vệ quá dòng cắt nhanh là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn
lọc dòng điện khởi động lớn hơn dòng ngắn mạch lớn nhất qua chỗ đặt bảo vệ khi có
ngắn mạch ở ngoài phần tử được bảo vệ (cuối cùng bảo vệ của phần tử được bảo vệ), bảo
vệ dòng cắt nhanh thường làm việc tức thời với thời gian rất bé.
Bảo vệ cắt nhanh có khả năng làm việc chọn lọc trong lưới có cấu hình bất kỳ với
một nguồn hay nhiều nguồn 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 đường dây cần bảo vệ, đây chính là nhược điểm lớn nhất của 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 ba pha trực
tiếp) đi qua chỗ đặt Rơle khi có ngắn mạch ở ngoài vùng bảo vệ.
Đối với mạng điện hình tia một nguồn cung cấp thì giá trị dòng điện khởi động
của bảo vệ cắt nhanh đặt tại thanh góp A là:
I kd = k at .I N ngmax

Trong đó: kat - hệ số an toàn, tính đến ảnh hưởng của sai số do tính ngắn mạch, do cấu tạo
của Rơle, thành phần không chu kỳ trong dòng ngắn mạch và của biến dòng. Với Rơle cơ
thì kat = 1,2 ÷ 1,3 còn với Rơle số thì kat = 1,15.
INngmax - dòng ngắn mạch ba pha trực tiếp lớn nhất qua bảo vệ khi ngắn mạch ngoài vùng
bảo vệ. Ở đây là dòng ngắn mạch ba pha trực tiếp tại thanh góp B.
Ưu điểm: Làm việc 0 giây đối với ngắn mạch gần thanh góp.
Nhược điểm: Chỉ bảo vệ được một phần đường dây 70 - 80%
Phạm vi bảo vệ không cố định phụ thuộc vào chế độ ngắn mạch và chế độ làm việc hệ
thống. Chính vì vậy bảo vệ quá dòng cắt nhanh không thể là bảo vệ chính của một phần
tử nào đó mà chỉ có thể kết hợp với bảo vệ khác.

Trần Văn Phương-D9LTH1

8


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
D1

D2

I>>

I>>

a)
I
max

min
I kd

I

Nng.max

L
CN
min

L

CN
L
max

b)

2. Bảo vệ so lệch.
Nguyên lý: Bảo vệ so lệch dựa trên nguyên tắc so sánh các dòng điện giữa hai đầu
của một phần tử (đối tượng được bảo vệ) và vì vậy cũng được hiểu như hệ thống cân
bằng dòng điện.

Trần Văn Phương-D9LTH1

9


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

Bảo vệ so lệch dòng điện
a. Sơ đồ nguyên lý
b. Đồ thị véc tơ của dòng điện khi ngắn mạch ngoài vùng và trong chế độ làm việc
bình thường.
c. Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ.
.

.

.

Trong sơ đồ dòng điện qua rơ le so lệch: I R = I1 − I 2
.

I R - là dòng điện so lệch bằng hiệu số dòng thứ cấp ở hai đầu phần tử được bảo vệ.
.

.

.

.

.

Trong điều kiện bình thường hoặc khi có ngắn mạch tại N1 do I1 = I 2 , vì vậy I R = I1 − I 2
=0, rơ le không tác động.

.

.

.

.

.

Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ (điểm N2), do I1 ≠ I 2 , vì vậy I R = I1 − I 2 ≠ 0 và khi
IR>Ikđ thì rơ le se tác động.
* Nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm.
Trong thực tế để nâng cao độ nhậy của bảo vệ và ngăn chặn tác động nhầm do ảnh
hưởng của dòng không cân bằng do sai số của BI khi có ngắn mạch ngoài người ta sử
dụng nguyên lý có hãm của bảo vệ.
.

.

.

.

.

Dòng điện so lệch: I SL = ∆ I = I1 − I 2 = I LV

Trần Văn Phương-D9LTH1

10


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le
.

.

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

.

I H = I1 + I 2

Dòng điện hãm:
Ở chế độ làm việc bình thường và NM ngoài vùng bảo vệ dòng điện làm việc bé
hơn nhiều so với dòng điện hãm nên rơ le so lệch (so sánh biên độ của I LV và IH) không
làm việc.
Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ, dòng điện một đầu se đổi chiều, lúc bấy giờ
ILV > IH, rơ le so lệch làm việc.
IS1

MC1 IS1

MC2

B

A
IT1

IT2

IH =IT1 +IT2
ISL =IT1 - IT2

RL

3. Bảo vệ bằng rơ le khí
Những hư hỏng bên trong thùng dầu máy biến áp có cuộn dây ngâm trong dầu đều
làm cho dầu bốc hơi và chuyển động.
Người ta lợi dụng sự bốc hơi này vào mục đích bảo vệ bằng việc đặt trên các ống
nối từ bình dãn dầu (bình dầu phụ) tới thùng máy biến áp rơ le khí (buchholz). Rơ le này
se tác động khi tốc độ dầu đi từ thùng dầu chính máy biến áp lên bình dầu phụ vượt quá
mức cho phép. Để rơ le làm việc được dễ dàng người ta tạo một góc nghiêng nhất định ở
mặt trên ở thùng dầu máy biến áp so với mặt phẳng ngang một góc từ 20 đến 70

Trần Văn Phương-D9LTH1

11


Bình dầu phụ

Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

Thùng dầu MBA
Role

Vị trí đặt rơ le khí trong máy biến áp
Rơ le với hai cấp tác động gồm hai phao bằng kim loại mang bầu thuỷ tinh nhỏ có
tiếp điểm thuỷ ngân hoặc tiếp điểm từ.
ở chế độ làm việc bình thường trong bình rơ le đầy dầu các phao nổi lơ lửng trong
dầu, tiếp điểm của rơ le ở trạng thái mở.
Khi khí bốc ra yếu (chẳng hạn vì dầu nóng do quá tải) khí tập trung lên phía trên
của bình, rơle đẩy phao số 1 xuống, rơ le gửu tín hiệu cấp 1 đi cảnh báo. Cấp 2 nếu tốc độ
chuyển động của dầu qua rơ le khoảng từ 70-160 cm/s, rơ le gửi tín hiệu đi cắt máy biến
áp.
Khi thùng dầu bị thủng, dầu hạ áp thấp rơ le khí se cũng tác động báo tín hiệu
hoặc tín hiệu cắt máy biến áp.
Rơ le khí làm việc khá tin cậy chống tất cả các loại sự cố bên trong thùng dầu. Tuy
nhiên qua kinh nghiệm cũng phát hiện một số trường hợp tác động sai do ảnh hưởng của
chấn động cơ học lên máy biến áp (như các vụ động đất, các vụ nổ gần máy biến áp….)
4. Bảo vệ chống ngắn mạch chạm đất
Sơ đồ bảo vệ chống ngắn mạch đơn giản nhất đặt ở máy biến áp có trung tính nối
đất như hình ve.

Trần Văn Phương-D9LTH1

12


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
B

I0 >

Sơ đồ dùng máy biến dòng đặt trên trung tính của máy biến áp và một rơ le quá
dòng với dòng điện khởi động được tính. Ikđ=k0 × Idđ
Trong đó: k0= 0,2 ÷ 0,4(thường lấy k0 =0,3).
Idđ- dòng điện danh định của máy biến dòng từ đó lấy I0 (hoặc dòng điện danh định
của máy biến dòng đặt ở trung tính của máy biến áp).
Chọn thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng TTKtheo đặc tính thời gian độc lập.
5. Bảo vệ chống quá tải cho máy biến áp
Quá tải làm tăng nhiệt độ của MBA, nếu nhiệt độ tăng quá mức cho phép se làm
giảm tuổi thọ của MBA. Đối với MBA CS bé có thể sử dụng loại bảo vệ quá dòng thông
thường để làm bảo vệ chống quá tải.
Đối với MBA công suất lớn người ta sử dụng nguyên lý hình ảnh nhiệt để thực hiện
bảo vệ chống quá tải.
Bảo vệ loại này làm tăng nhiệt độ ở những điểm kiểm tra khác nhau trong máy biến
áp tuỳ theo mức tăng nhiệt độ mà có các cấp tác động khác nhau: cảnh báo, khởi động
các mức làm mát bằng cách tăng tốc độ tuần hoàn của không khí, dầu máy biến áp hoặc
giảm tải máy biến áp. Nếu các cấp tác động trễ không có hiệu quả, nhiệt độ vẫn tăng quá
mức cho phép, thời gian quá tải kéo dài thì máy biến áp se được cắt khỏi hệ thống.
Các rơ le số hiện đại ngày nay, có thể sử dụng những phương pháp phản ánh chính
xác hơn hiện tượng quá tải của máy biến áp như giám sát nhiệt độ các điểm quan trọng,
kiểm tra nhiệt độ già hoá….

Trần Văn Phương-D9LTH1

13


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

CHƯƠNG III: LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ
CHO MÁY BIẾN ÁP VÀ ĐƯỜNG DÂY L1 ,L2
1. Phương thức bảo vệ cho MBA
1.1. Các dạng hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường của MBA
cần kể đến khi thực hiện bảo vệ Role.
* Những hư hỏng nội bộ trong MBA:
-

Ngắn mạch nhiều pha trong cuộn dây MBA.
Ngắn mạch 1 pha trong cuộn dây MBA, có thể là:
+ Các vòng dây trong 1 pha chạm nhau.
+ Một pha chạm đất.

-

Cách điện giữa các lá thép của các lá thép của mạch từ bị phá hủy, dòng điện
xoáy lớn quá đốt cháy cả lõi thép.
Vỏ MBA bị hỏng làm cho mức dầu trong MBA bị sụt quá mức cho phép.

Những tình trạng làm việc không bình thường của MBA:
-

Dòng điện tăng cao do ngắn mạch ngoài và quá tải.
Mức dầu hạ thấp khi nhiệt độ không khí trụt đột ngột.
Quá điện áp khi NM chạm đất trong hệ thống.

Phương thức bảo vệ MBA phụ thuộc vào công suất, chủng loại, số cuộn dây, vị trí
và sơ đồ đấu dây của máy biến áp. Máy biến áp cần bảo vệ là loại 2 cuộn dây có có
công suất trung bình, được làm việc song song, tổ đấu dây Y 0/Y0 – 12, từ đó ta có thể

đặt các bảo vệ cho 1 máy biến áp như sau:
1.2. Các loại bảo vệ đặt cho MBA:
• Bảo vệ chính: dùng bảo vệ so lệch (∆I) để bảo vệ cho các sự cố trên cuộn dây,
dùng bảo vệ rơ le khí (RK) để bảo vệ phần dầu. Hai bảo vệ này se chống lại tất cả
các sự cố bên trong MBA.
• Bảo vệ dự phòng: dùng bảo vệ quá dòng có thời gian( I >,t). Bảo vệ dự phòng
cho bảo vệ chính và chống lại các sự cố bên ngoài MBA.
• Bảo vệ chống chạm đất: dùng bảo vệ quá dòng TTK( I0>).
• Bảo vệ chống quá tải và nhiệt độ dầu tăng cao: dùng bảo vệ quá tải dòng điện và
rơ le hình ảnh nhiệt (.

Trần Văn Phương-D9LTH1

14


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

1.3.

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

Sơ đồ phương thức bảo vệ cho MBA

2. Phương thức bảo vệ cho đường dây L1,L2.
3.1. Các dạng sự cố thường gặp trên đường dây.
- Ngắn mạch (nhiều pha chạm đất hay NM 1 pha )
- Chạm đất 1 pha
- Quá điện áp (khí quyển hoặc thao tác)
- Đứt dây và quá tải

3.2. Các loại bảo vệ đặt cho đường dây.
Đường dây L1,L2 thuộc lưới điện trung áp, ta dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh để
loại bỏ tức thời sự cố 70-80% phần phía đầu đường dây, bảo vệ quá dòng có thời gian
với đặc tính phụ thuộc để bảo vệ toàn bộ đường dây.Ngoài ra cần dùng thêm bảo vệ
quá dòng thứ tự không đặc tính thời gian độc lập để bảo vệ chống chạm đất.

Trần Văn Phương-D9LTH1

15


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

3.3.

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

Sơ đồ phương thức bảo vệ cho đường dây L1,L2.

Trần Văn Phương-D9LTH1

I >>

I >>

I >,t

I >,t

IO >,t

IO >,t

16


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

B.Phần tính toán
CHƯƠNG I: CHỌN CÁC BI PHỤC VỤ BẢO VỆ

L1

L2
P2

HT

MBA

P1

Để chọn các BI ta chọn theo điều kiện dòng điện làm việc lớn nhất. Dòng điện sơ cấp
danh định của BI chọn theo quy chuẩn lấy theo giá trị lớn. Dòng thứ cấp lấy 1A.
Tỉ số biến đổi của BI được tính như sau:
nBI =
trong đó: IT : dòng điện thứ cấp qua BI, IT = 1A
IS : dòng điện sơ cấp qua BI

IS được chọn theo điều kiện: ISIlv max
Với Ilv max : dòng điện làm việc lớn nhất qua BI
1. Chọn tỉ số biến đổi cho BI2
Dòng điện phụ tải:
Iptmax2==182,159(A)

Trần Văn Phương-D9LTH1

17


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

Dòng điện làm việc cực đại đi trong đường dây L2 là:
Ilv2max=Ipt2max=182,159 (A)
Như vậy ta chọn Is2=200(A)
Vậy tỉ số biến đổi của BI2 là nBI2 = = 40
2. Chọn tỉ số biến đổi cho BI1
Dòng làm việc lớn nhất của BI1:
Iptmax1==201,198(A)
182,159+201,198=383,357(A)
Như vậy ta chọn Is1=400(A)
Vậy tỉ số biến đổi của BI1 là nBI1 = = 80

Chương II: Tính toán ngắn mạch
4.1 Mục đích tính toán
Trần Văn Phương-D9LTH1

18


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau, pha chập đất (hay chập dây trung tính).
Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định các trị số dòng điện
ngắn mạch lớn nhất đi qua đối tượng được bảo vệ để lắp đặt và chỉnh định các thông số
của bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất để kiểm tra độ nhạy của chúng.
Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình của hệ thống, vị trí
điểm ngắn mạch và dạng ngắn mạch .
•

Dòng ngắn mạch cực đại qua vị trí đặt bảo vệ được xác định cho trường hợphệ

S N max
thống điện có công suất ngắn mạch cực đại
và trạm có 2 máy biến áp làm việc song
song. Trường hợp này, ta dùng để kiểm tra độ an toàn của bảo vệ so lệch và tính toán các
thông số cài đặt cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh dự phòng và chỉnh định rơ le. Tính các
dạng ngắn mạch N(3), N(1,1), N(1)
•
Dòng ngắn mạch cực tiểu qua vị trí đặt bảo vệ được xác định cho trường hợphệ

S N min
thống điện có công suất ngắn mạch cực tiểu
và trạm có 1 máy biến áp làm việc.
Trường hợp này, ta dùng để kiểm tra độ nhạy của bảo vệ.Tính các dạng ngắn mạch N (2),

N(1,1), N(1)
•
Một số giả thiết khi tính toán ngắn mạch:
+ Coi tần số không đổi khi ngắn mạch
+ Bỏ qua hiện tượng bão hoà của mạch từ trong lõi thép của các phần tử.
+ Bỏ qua điện trở của các phần tử.
+ Bỏ qua ảnh hưởng của các phụ tải đối với dòng ngắn mạch.
Việc tính toán ngắn mạch được thực hiện trong hệ đơn vị tương đối.

4.2 Tính điện kháng của các phần tử
4.2.1 vị trí các điểm ngắn mạch

Trần Văn Phương-D9LTH1

19


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

110kV
N1 N2 N3N4 N5

N6

N7

N8

N9
P2

HT

P1

MBA

22kV

Sơ đồ thay thế

XHT

XL1
4

XB

XL1
4

XL1
4

XL1
4

XL2

4

XL2
4

XL2
4

XL2
4
P2

N1

N2

N3

N5

N4

4.2.2 Chọn các đại lượng cơ bản.
Chọn Scb = SđmB=40 MVA
Điện áp cơ bản: Ucb = Utb các cấp :
+ Ucb1 = Utb1 = 115 kV
+ Ucb2 = Utb2 = 23 kV

Chọn EHT = 1
Cấp điện áp 110 kV cóUcb1 = Utb1 = 115 kV

Trần Văn Phương-D9LTH1

20

P1 N6

N7

N8

N9


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

Icb1==0,201kA
Cấp điện áp 22 kV có Ucb1 = Utb2= 23 kV
Icb2===1,004 kA
4.2.3.Tính điện kháng của các phần tử:
- Hệ thống : SNmax = 1890MVA ; SNmin =1650MVA ; X0HT = 1,1. X1HT
+Giá trị điện kháng thứ tự thuận.
Scb

Chế độ cực đại:X1maxHT =

S N max

Chế độ cực tiểu X1minHT=

= =0,0212

Scb
S N min

==0,0242

+Giá trị điện kháng thứ tự không.
×
×
Chế độ hệ thống cực đại: X0maxHT = 1,1 X1maxHT= 1,1 0,0212= 0,0233
×
×
Chế độ hệ thống cực tiểu: X0minHT= 1,1 X1minHT= 1,1 0,0242= 0,0266

+ Máy biến áp
XB==0,115
2- Điện kháng của đường dây :
Chia đường dây L1,L2 lần lượt thành 4 đoạn bằng nhau.Ta có:
Giá trị điện kháng thứ tự thuận:
X1L11=X1L12=X1L13=X1L14= X0L1.L.= = 0,352
X1L21=X1L22=X1L23=X1L24= X0L2.L.= = 0,332
Giá trị điện kháng thứ tự không :
X0L11=X0L12=X0L13=X0L14=3. X1L11=3.0,352=1,056
X0L21=X0L22=X0L23=X0L24=3. X1L21 =3.0,332=0,996

Trần Văn Phương-D9LTH1

21


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

4.3.Chế độ làm việc max
Để tính toán chế độ ngắn mạch không đối xứng ta sử dụng phương pháp các thành phần
đối xứng. Điện áp và dòng điện được chia thành 3 thành phần:thành phần thứ tự
thuận,thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không. Hai máy biến áp làm việc
song song.
Dạng ngắn mạch cần tính toán: N(3), N(1,1); N(1)
Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch đều được tính theo công
I1( nN) =

thức:

1
X1Σ + X (∆n )

(vì E∑=1) với

X (∆n )

là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n

=> Trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại các pha được tính theo công thức :

I (Nn ) = m ( n ) .I1( nN)
Ta có bảng tóm tắt sau:
X (n)
Δ

Dạng ngắn mạch
N(1)

N

(1,1)

N(3)

X2

∑

X2

∑

m (n )

+ X0

//X 0

∑

∑

3
3. 1 −

0

(X 2 ∑ + X 0 ∑ ) 2

1

Dòng điện ngắn mạch TTK trong ngắn mạch N(1) :Ia0=Ia1

Trần Văn Phương-D9LTH1

X 2 ∑ .X 0 ∑

22


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
X2∑
X 2 ∑ +X 0 ∑

Dòng điện ngắn mạch TTK trong ngắn mạch N(1,1) : Ia0=-Ia1.
Dòng điện ngắn mạch TTK tại điểm ngắn mạch là:I0=3.Ia0
4.3.1.Điểm ngắn mạch N1.

-Sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch, không :

Trong đó :
X1∑ = X2∑=X1HT +XB= 0,0212+0,115=0,1362
X0∑ = X0HT+XB =0,0233+0,115=0,1383
• Ngắn mạch 3 pha chạm đất N(3):
===7,342
Trong hệ đơn vị có tên:
7,342.=7,372(kA)
• Ngắn mạch 1 pha chạm đất N(1):
Ta có:= X2∑ +X0∑=0,1362+0,1383=0,2745
Sơ đồ dạng phức hợp như sau:

Với : Xtđ = X1Σ + X∆ =0,1362+0,2745=0,4107

Trần Văn Phương-D9LTH1

23


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

==== =2,435
Dòng ngắn mạch siêu quá độ trong hệ đơn vị có tên là :

=3.2,435.=7,334(kA)
Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là :

=3..=3.2,435. =7,334 (kA)
• Ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1):
Ta có:

X 2 ∑ .X 0 ∑
X 2 ∑ +X 0 ∑

=
==0,069
=1,5
Sơ đồ dạng phức hợp như sau:

Với : Xtđ = X1Σ + X∆ =0,1362+0,069=0,2052
=====4,882
Dòng ngắn mạch siêu quá độ trong hệ đơn vị có tên là:

==1,5.4,882.=7,353(kA)
Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:

=3...

X2∑
X 2 ∑ +X 0 ∑
=3.4,882..
=7,297 (kA)

Khi ngắn mạch tại điểm N1 thì không có dòng đi qua BI

Trần Văn Phương-D9LTH1

24


Đồ án môn học: Bảo vệ Rơ le

GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

4.3.2.Điểm ngắn mạch N2.
-Sơ đồ thay thế thứ tự thuận,nghịch,không :

1,1943

Trong đó :
X1∑ = X2∑=X1HT+ += 0,0212+0,115+0,352=0,4882
X0∑ = X0HT+XB + X0L11=0,0233+0,115+1,056=1,1943
• Ngắn mạch ba pha chạm đất N(3):

===2,048
Trong hệ đơn vị có tên:
2,048.=2,057(kA)
• Ngắn mạch 1 pha chạm đất N(1):
Ta có:= X2∑ +X0∑=0,4882+1,1943=1,6825
Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:

Trần Văn Phương-D9LTH1

25