xác định vùng bảo vệ của bảo vệ cắt nhanh và kiểm tra độ nhạy của bảo các bảo vệ

Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

A. Phần lý thuyết:
CHƯƠNG I : NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN
CỦA BẢO VỆ RƠ LE
1. Nhiệm vụ của bảo vệ Rơle:
Các thiết bị bảo vệ có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ càng nhanh càng tốt những phần tử
bị sự cố ra khỏi hệ thống, nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ
thống, có thể ngăn chặn và hạn chế đến mức thấp nhất những hậu quả tai hại của sự
cố.Khi thiết kế và vận hành bất kỳ một hệ thống điện nào cần phải kể đến khả năng phát
sinh các hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường đối với các phần tử trong
hệ thống điện đó.Nguyên nhân dẫn đến các hư hỏng, sự cố đối với phần tử trong hệ thống
điện rất đa dạng:
- Do các hiện tượng thiên nhiên như biến đổi thời tiết, giông bão, động đất, lũ lụt...
- Do con người:sai sót trong tính toán thiết kế,sai lầm trong công tác vận hành,thiếu sót
trong bảo dướng thiết bị điện...
- Do các yếu tố ngẫu nhiên khác:già cỗi cách điện,thiết bị quá cũ,những hư hỏng ngẫu
nhiên,tình trạng làm việc bất thường của HTĐ...
Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện.
Nhanh chóng phát hiện và cách ly phần tử hư hỏng khỏi hệ thống điện nhằm ngăn chặn
và hạn chế những hậu quả nghiêm trọng của sự cố,khi ngắn mạch:
- Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trong các phần tử trên đường từ nguồn đến điểm
ngắn mạch có thể gây ra những tác động nhiệt và cơ nguy hiểm cho các phần tử nó chạy
qua.
- Hồ quang tại chỗ ngắn mạch nếu để lâu có thể đốt cháy thiết bị và gây hoả hoạn.
- Ngắn mạch làm cho điện áp tại chỗ sự cố và khu vực lưới điện lân cận bị giảm thấp,
ảnh hưởng đến sự làm việc bình thường của các hộ dùng điện.
- Nghiêm trọng nhất là gây mất ổn định và tan rã hoàn toàn HTĐ.
Hậu quả của ngắn mạch là:

- Thụt thấp điện áp ở một phần lớn của hệ thống điện.
- Phá huỷ các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện.
- Phá huỷ các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ.
- Làm mất tính ổn định của hệ thống điện.
Ngoài các loại ngắn mạch,trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc
không bình thường.Một trong những tình trạng làm việc không bình thường đó là quá
tải,lúc đó dòng điện tải tăng,làm tăng nhiệt độ của các phần dẫn điện.Nếu tình trạng quá
tải kéo dài,làm cho TBĐbị phát nóng qúa giới hạn cho phép,cách điện của chúng bị già
cỗi và đôi khi bị phá hỏng dẫn đến các sự cố nguy hiểm như ngắn mạch.Chính vì vậy mà
trong khi tính toán thiết kế và vận hành HTĐ,người ta cũng rất quan tâm đến các tình
trạng làm việc không bình thường vì nó là nguyên nhân dẫn đến các sự cố nguy hiểm.
Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hư hỏng trong hệ thống điện cần
có những thiết bị ghi nhận và phát hiện sự phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất,
phát hiện ra phần tử bị hư hỏng và cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện.Thiết bị
tự động được dùng phổ biến nhất để bảo vệ các HTĐ hiện đại là các Rơle. Ngày nay, khái

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 1


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

niệm Rơle thường dùng để chỉ một tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm các chức
năng bảo vệ và tự động hoá HTĐ,thoả mãn những yêu cầu kỹ thuật đề ra đối với nhiệm
vụ bảo vệ cho từng phần tử cụ thể cũng như toàn bộ HTĐ.Thiết bị bảo vệ được thực hiện
nhờ những Rơle được gọi là thiết bị bảo vệ Rơle.
Như vậy nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ Rơle là ghi nhận và phát hiện sự cố,hư

hỏng.Ngoài ra thiết bị bảo vệ Rơle còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc
không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện,nhanh chóng cách ly phần tử sự
cố ra khỏi HTĐ,hạn chế tới mức thấp nhất những hậu quả mà sự cố gây ra.
2. Yêu cầu cơ bản đối với bảo vệRơle :
Để thực hiện được các chức năng và nhiệm vụ quan trọng như trên,các thiết bị bảo vệ
phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản sau đây:độ tin cậy,tính chọn lọc,tính tác động nhanh,độ
nhạy và tính kinh tế.
a.Độ tin cậy:
Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng,chắc chắn.Cần phân biệt 2 khái
niệm sau:
- Độ tin cậy khi tác động : (dependability) là mức độ chắc chắn rơle hoặc hệ thống rơle sẽ
tác động đúng.
- Độ tin cậy không tác động : (security)là mức độ chắc chắn rằng rơle hoặc hệ thống rơle
sẽ không làm việc sai.
Nói cách khác độ tin cậy khi tác động là khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố xảy
ra trong phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ ,còn độ tin cậy không tác động
là khả năng tránh làm việc nhầm ở chế độ vận hành bình thường hoặc sự cố xảy ra ngoài
phạm vi bảo vệ đã được quy định.
Trên thực tế độ tin cậy tác động có thể kiểm tra tương đối dễ dàng bằng cách tính toán
thực nghiệm,còn độ tin cậy không tác động rất khó kiểm tra vì tập hợp những trạng thái
vận hành và tình huống bất thường có thể dẫn đến tác động sai của bảo vệ không thể
lường trước hết được.
Để nâng cao độ tin cậy nên sử dụng các rơle và hệ thống rơle có kết cấu đơn giản ,chắc
chắn, đã được thử thách qua thực tế sử dụng và cũng cần tăng cường mức độ dự phòng
trong hệ thống bảo vệ.Số liệu thống kê về vận hành cho thấy, hệ thống bảo vệ trong các
HTĐ hiện đại xác suất làm việc tin cậy khoảng (95-99)%.
b.Tính chọn lọc:
Là khả năng bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi HTĐ.Cấu
hình của HTĐ càng phức tạp thì việc đảm bảo tính chọn lọc của bảo vệ càng khó khăn.
Theo nguyên lý làm việc,tính chọn lọc của các bảo vệ được phân ra: bảo vệ có tính chọn

lọc tuyệt đối và bảo vệ có tính chọn lọc tương đối.
- Bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối là những bảo vệ chỉ làm việc khi sự cố xảy ra
trong phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ đặt
ở các phần tử lân cận.
- Bảo vệ có tính chọn lọc tương đối ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng
được bảo vệ còn có thể thực hiện chức năng bảo vệ dự phòng cho bảo vệ đặt ở các
phần tử lân cận.

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 2


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

Để thực hiện yêu cầu về chọn lọc đối với các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối,phải có sự
phối hợp giữa các đặc tính làm việc củacác bảo vệ lân cận nhau trong toàn hệ thống nhằm
đảm bảo mức độ liên tục cung cấp điện cao nhất, hạn chế tới mức thấp nhất thời gian
ngừng cung cấp điện.
Xét một ví dụ cụ thể như sau:

Đối với mạng điện như hình vẽ, khi xảy ra ngắn mạch tại điểm N1 bảo vệ 7 phải làm việc
ngay sau 0" để loại bỏ phần bị hư hỏng ra khỏi lưới điện, như vậy mạng điện sẽ tiếp tục
vận hành bình thường trừ những hộ dùng điện từ thanh góp C. Khi xảy ra ngắn mạch tại
điểm N2 để đảm bảo tính chọn lọc thì bảo vệ 4 và 6 phải làm việc để cắt phần hư hỏng
này ra khỏi mạng điện và vẫn duy trì sự hoạt động bình thường của các phần tử còn lại.
c.Tính tác động nhanh:
Tính tác động nhanh của bảo vệ Rơle là yêu cầu quan trọng vì việc cách ly càng nhanh

chóng phần tử bị ngắn mạch sẽ càng hạn chế được mức độ phá hoại các thiết bị,càng
giảm được thời gian sụt áp ở các hộ tiêu dùng điện,giảm xác suất dẫn đến hư hỏng nặng
hơn và càng nâng cao khả năng duy trì ổn định sự làm việc của các máy phát điện và toàn
bộ HTĐ.Tuy nhiên khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc,để thỏa mãn yêu cầu tác động nhanh
cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp và đắt tiền.Vì vậy,yêu cầu tác động nhanh
chỉ đề ra tùy thuộc vào những điều kiện cụ thể của HTĐ và tình trạng làm việc của phần
tử được bảo vệ trong HTĐ.
Rơle bảo vệ được gọi là tác động nhanh(có tốc độ cao) nếu thời gian tác động không vượt
quá 50ms (2,5 chu kỳ của dòng điện tần số 50Hz).Rơle bảo vệ được gọi là tác động tức
thời nếu không thông qua khâu trễ (tạo thời gian)trong tác động rơle.Hai khái niệm tác
động nhanh và tác động tức thời được dùng thay thế lẫn nhau để chỉ các rơle hoặc bảo vệ
có thời gian tác động không quá 50ms.
Ngoài tác động của rơle hay bảo vệ ,việc loại nhanh phần tử bị sự cố còn phụ thuộc vào
tốc độ thao tác của máy cắt điện.Các máy cắt điện có tốc độ cao hiện đại tMC=(20÷60)ms
(từ 1÷3 chu kỳ 50Hz), những máy cắt thông thường có tMC≤ 5 chu kỳ(khoảng 100ms ở
50Hz).Như vậy thời gian loại trừ sự cố tC = 2 ÷ 8 chu kỳ (khoảng 40÷160ms ở 50Hz)đối
với bảo vệ tác động nhanh.
Đối với lưới điện phân phối thường sử dụng các bảo vệ có độ chọn lọc tương đối và phải
phối hợp thời gian tác động giữa các bảo vệ.Bảo vệ chính thông thường có thời gian
khoảng (0,2÷1,5)s , bảo vệ dự phòng khoảng (1,5÷2)s.

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 3


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

d.Độ nhạy:
Độ nhạy đặc trưng cho khả năng “cảm nhận” sự cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ.Nó
được biểu diễn bằng hệ số độ nhạy Kn là tỉ số giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơle
khi có sự cố với ngưỡng tác động của nó.Sự sai khác giữa trị số của đại lượng vật lý đặt
vào rơle và ngưỡng khởi động của nó càng lớn,rơle càng dễ cảm nhận sự xuất hiện của sự
cố hay rơle tác động càng nhạy.
Độ nhạy thực tế của bảo vệ phụ thuộc vào nhiều yếu tố,trong đó quan trọng nhất phải kể
đến chế độ làm việc của HTĐ (mức độ huy động nguồn max hay min),cấu hình của lưới
điện( các đường dây làm việc song song hay đơn lẻ) ,dạng ngắn mạch(1 pha hay 3pha,...)
và vị trí điểm ngắn mạch(gần nguồn hay xa nguồn),nguyên lý làm việc của rơle,đặc tính
của quá trình quá độ trong hệ thống điện v.v.
Tùy theo vai trò của bảo vệ mà yêu cầu về độ nhạy đối với nó cũng khác nhau.Các bảo vệ
chính thường yêu cầu phải có hệ số độ nhạy trong khoảng 1,5÷2, còn đối với bảo vệ dự
phòng từ 1,2÷1,5.
e.Tính kinh tế :
Các thiết bị bảo vệ được thiết kế và lắp đặt trong HTĐ,khác với các máy móc và thiết bị
khác ,không phải để làm việc thường xuyêntrong chế độ vận hành bình thường.Nhiệm vụ
của chúng là phải luôn luôn sẵn sàng chờ đón những bất thườngvà sự cố có thể xảy ra
bất cứ lúc nào để có những tác động chuẩn xác.
Đối với các trang thiết bị cao áp và siêu cao áp ,chi phí để mua sắm và lắp đặt thiết bị bảo
vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị công trình.Vì vậy thông thường giá cả thiết
bị bảo vệ không phải là yếu tố quyết định trong lựa chọn chủng loại hoặc nhà cung cấp
cho thiết bị bảo vệ.Lúc này bốn yếu tố kỹ thuật trên đóng vai trò quyết định,vì nếu không
thỏa mãn các yêu cầu này sẽ dẫn đến hậu quả rất nghiêm trọng cho hệ thống điện.
Đối với lưới trung và hạ áp vì số lượng phần tử cần được bảo vệ rất lớn,và yêu cầu bảo vệ
đối với thiết bị không cao bằng các thiết bị bảo vệ ở các nhà máy điện hoặc lưới truyền
tải cao áp và siêu cao áp do vậy cần cân nhắc đến tính kinh tế trong lựa chọn thiết bị bảo
vệ sao cho đảm bảo được các yêu cầu về kỹ thuật với chi phí thấp nhất.
Năm yêu cầu trên trong nhiều trường hợp mâu thuẫn nhau,ví dụ muốn có được tính chọn
lọc và độ nhạy cao cần phải sử dụng những loại bảo vệ phức tạp và đắt tiền,bảo vệ càng

phức tạp thì càng khó thỏa mãn yêu cầu về độ tin cậy,hoặc những yêu cầu cao về kỹ thuật
sẽ làm tăng chi phí cho thiết bị bảo vệ.Do đó trong thực tế cần dung hòa ở mức tốt nhất
các yêu cầu trên trong quá trình lựa chọn các thiết bị riêng lẻ cũng như toàn bộ các thiết
bị bảo vệ,điều khiển và tự động trong HTĐ.

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 4


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

CHƯƠNG II : NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ ĐÃ HỌC
2.1. Bảo vệ quá dòng điện:
Quá dòng điện là hiện tượng khi dòng điện chạy qua phần tử của HTĐ 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.
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(bậc thang).
- Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: bảo đảm tính chọn lọc bằng cách chọn dòng khởi động
thích hợp.
Bảo vệ dòng điện cực đại(I>;51):
Bảo vệ dòng điện cực đại thường là loại bảo vệ chính đối với mạng một nguồn cung
cấp,đường dây trung áp,làm bảo vệ dự phòng cho máy phát điện,máy biến áp hoặc đường
dây truyền tải.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 bảo vệ đặt
gần nguồn có thời gian làm việc 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 = (0,3 ÷ 0,5)s với giới hạn dưới lấy cho Rơle số, giới hạn trên lấy cho
Rơle cơ.
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 IN ≈ 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 Imax 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.
Dòng khởi động của bảo vệ: I kd 

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 ÷ 1,3).
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).

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 5


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

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 động cơ sau khi TĐL đóng
thành công) trong hệ thống mà bảo vệ không tác động.
ktv = 0,85 ÷ 0,95 đối với Rơle cơ.
ktv = 1 đối với Rơle số.
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
Ikdt 

k at .k mm .k sd
.Ilvmax
n i .k tv

Trong đó: ni - tỉ số biến đổi của BI.
ksđ - hế số sơ đồ đấu dây giữa BI với 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:
Kn 

I Nmin
Ikd

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 2 > 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 lớn hơn một cấp thời gian Δt.
Bảo vệ dòng điện cắt nhanh(I>>;50):
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 thì mức độ nguy hiểm càng cao 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.
Bảo vệ dòng điện cắt nhanh là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng
điện khởi động theo dòng ngắn mạch ngoài 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(t ≈ 0).
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 mà luôn có một vùng không tác động(vùng chết).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.

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 6


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

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 ng.max

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.
INng.max - 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 khoảng 70 - 80%,không bảo vệ được
toàn bộ đối tượng cần bảo vệ.
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.

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 7


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

2.2. Bảo vệ dòng điện có hướng:
- Nguyên tắc tác động:
Để tăng cường tính đảm bảo cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, hiện nay người ta
thường thiết kế các mạng hình vòng và mạng có hai đầu cung cấp điện. Đối với loại
mạng này thì bảo vệ dòng cực đại có thời gian làm việc chọn theo nguyên tắc từng cấp,
không đảm bảo cắt ngắn mạch một cách chọn lọc được.
Bảo vệ dòng điện có hướng là loại bảo vệ làm việc theo trị số dòng điện tại chỗ nối Rơle
và góc pha giữa dòng điện ấy với điện áp trên thanh góp có đặt BU cung cấp cho bảo vệ,
bảo vệ sẽ tác động khi dòng điện vượt quá giá trị định trước và góc pha của nó (góc hợp
với U và I vào Rơle) phù hợp với trường hợp ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ.
Chính vì vậy bảo vệ dòng điện có hướng là bảo vệ dòng cực đại cộng thêm bộ phận làm
việc theo góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp.
t

t1  t3  t5  t
t5

t

t t t
2 4 5

A

B

L

(a)
(b)
Bảo vệ dòng điện có hướng đường dây 2 mạch song song (a)
Cách chọn thời gian làm việc của bảo vệ ( b )
Với sơ đồ trên, nếu sử dụng bảo vệ quá dòng điện thông thường thời gian làm việc của
các bảo vệ được chọn như sau :
t2 = t4 = t5 + Δt
t1 = t3 = t2 + Δt
Δt = (0,3 ÷ 0,5)s
Khi các bảo vệ 2 và 4 có trang bị bộ phân định hướng công suất đi từ thanh góp vào
đường dây thì không cần phối hợp thời gian tác động giữa BV5, vì khi ngắn mạch trên
D3< N3, các bảo vệ 2 và 4 sẽ không làm việc. Trong trường hợp này các bảo vệ 1 và 3
sẽ phối hợp thời gian trực tiếp với BVS.
Vì vậy thời gian làm việc của các bảo vệ này sẽ được giảm đi còn thời gian t2 và t4 có
thể chọn bé tùy ý.

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 8


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

Cách chọn thời gian làm việc của bảo vệ được thể hiện bằng hình vẽ sau :

tb  1s

tc  1, 5s

tb  1s

tc  1,5s

t

ta  2,5s
tb  2 s
t

tc  1,5s

tb  1s

t5  0,5s

tb  1s

tc  1,5s

t

t6  2 s
t4  tc  1,5s

tb  1s

t2  0,5s

Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng điện có hướng trong lưới điện có
hai nguồn cung cấp.
Phạm vi ứng dụng : bảo vệ quá dòng điện có hướng được sử dụng trong các mạng kín
có một nguồn cung cấp, mạng hở có 2 nguồn cung cấp, còn đối với các mạng phức
tạp như mạng kín có 2 nguồn cung cấp trở nên hoặc mạng vòng có một nguồn cung
cấp cho đường chéo không qua nguồn thì không thể dùng bảo vệ này được.

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 9


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

2.3. Bảo vệ khoảng cách:
- Nguyên tắc tác động:
Bảo vệ dòng cực đại có hướng và không hướng, việc chọn thời gian theo nguyên
tắc từng cấp đôi khi quá lớn. Trong mạng vòng có số nguồn ≥ 2 hoặc mạng vòng có 1
nguồn nhưng có đường chéo không qua nguồn thì không đảm bảo cắt chọn lọc phần tử hư
hỏng.Vì vậy ta phải tìm nguyên tắc bảo vệ khác vừa đảm bảo tác động nhanh, vừa chọn
lọc và có độ nhạy đối với mạng phức tạp.Một trong các bảo vệ đó là bảo vệ khoảng cách.
Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ có bộ phận cơ bản là bộ phận đo khoảng cách
làm nhiệm vụ xác định tổng trở từ chỗ đặt bảo vệ tới điểm ngắn mạch. Thời gian làm việc
của bảo vệ phụ thuộc vào quan hệ giữa điện áp vào Rơle, dòng vào Rơle và góc lệch pha
giữa chúng. Thời gian này tự động tăng lên khi khoảng cách tăng từ chỗ hư hỏng đến chỗ
đặt bảo vệ, bảo vệ gần chỗ hư hỏng nhất có thời gian làm việc bé nhất vì thế bảo vệ
khoảng cách về nguyên tắc đảm bảo cắt chọn lọc đoạn hư hỏng trong mạng có cấu hình

bất kỳ với số nguồn cung cấp tuỳ ý và thời gian làm việc tương đối bé.
-Nguyên lý làm việc:
Trong trường hợp chung, bảo vệ khoảng cách có các bộ phận chính sau:
+ Bộ phận khởi động: có nhiệm vụ khởi động bảo vệ vào thời điểm phát sinh sự cố, kết
hợp với các bảo vệ khác làm bậc bảo vệ cuối cùng. Bộ phận khởi động thường được thực
hiện nhờ Rơle dòng cực đại hoặc Rơle tổng trở cực tiểu.
+ Bộ phận khoảng cách: đo khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đến điểm hư hỏng, thực hiện
nhờ Rơle tổng trở.
+ Bộ phận tạo thời gian: tạo thời gian làm việc tương ứng với khoảng cách đến điểm hư
hỏng, được thực hiện bằng một số Rơle thời gian khi bảo vệ có đặc tính thời gian nhiều
cấp.
+ Bộ phận định hướng công suất: để tránh bảo vệ tác động nhầm khi hướng công suất
ngắn mạch từ đường dây được bảo vệ đi vào thanh góp của trạm, được thực hiện bằng
các Rơle định hướng công suất riêng biệt hoặc kết hợp trong bộ phận khởi động và
khoảng cách.
2.4. Bảo vệ dòng điện thứ tự không :
Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất lớn:
Những mạng có dòng chạm đất lớn là những mạng có trung tính nối đất trực tiếp. Những
mạng này đòi hỏi bảo vệ phải tác động cắt máy cắt khi có ngắn mạch 1 pha.
Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ được trình bày như hình vẽ sau:

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 10


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

Ta thấy bảo vệ dùng ba biến dòng đặt ở 3 pha làm đầu vào cho 1 rơ le.
Dòng vào rơ le bằng:
IR = Ia+ Ib + Ic
Ta có:Ia = (IA - IAμ).

WS
WT

Nên:IR = Ia + Ib + Ic = (IA + IB + IC).
Hay là: IR =

WS
W
- (IAμ + IBμ + ICμ). S
WT
WT

3I 0
- Ikcb
ni

Với: Ikcb = (IAμ + IBμ + ICμ).

WS
: là thành phần dòng không cân bằng, sinh ra do sự
WT

không đồng nhất của các BI.
Sơ đồ chỉ làm việc khi xảy ra ngắn mạch 1 pha. Còn khi ngắn mạch giữa các pha thì bảo
vệ không tác động do thành phần 3 I0 bằng 0.

- Dòng khởi động:
Dòng khởi động được chọn như sau:Ikđ  Ikcbtt0
Tức là:

IkđR = kat.

I kcbtt
, ni: tỉ số biến của BI
ni

- Thời gian tác động:
Thời gian làm việc của bảo vệ cũng được chọn theo nguyên tắc từng cấp để đảm bảo tính
chọn lọc nhưng chỉ áp dụng trong mạng trung tính nối đất trực tiếp.
 Bảo vệ chống ngắn mạch 1 pha có thời gian làm việc bé hơn so với bảo vệ
quá dòng chống ngắn mạch giữa các pha và có độ nhạy cao hơn.
- Áp dụng: trong các mạng có trung tính nối đất trực tiếp.
Bảo vệ dòng thứ tự không trong mạng có dòng chạm đất bé:
- Nhiệm vụ: Bảo vệ cho các mạng có trung tính cách đất, hoặc nối đất qua cuộn dập hồ
quang, thường áp dụng cho các đường dây cáp.

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 11


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

- Sơ đồ nguyên lý:

Vì giá trị dòng chạm đất bé nên những bảo vệ nối pha rơ le toàn phần không thể làm việc
với những dòng chạm đất nhỏ như vậy. Nên thực tế người ta phải dùng các bộ lọc thành
phần thú tự không như hình vẽ sau:
Ở điều kiện bình thường, ta có: IA + IB + IC = 0, từ thông trong lõi thép bằng 0 và mạch
thứ cấp không có dòng điện nên I2 = 0, rơ le không làm viêc.
Khi xảy ra chạm đất, có thành phần 3I0 chạy vào rơ le nên rơ le tác động.
- Dòng khởi động:
Dòng khởi động được xác định theo điều kiện chọn lọc, bảo vệ không được tác động khi
chạm đất ngoài hướng được bảo vệ
2.5.Bảo vệ so lệch dòng điện:
-Nhiệm vụ: làm bảo vệ chính cho các đường dây, đặc biệt là các đường dây quan trọng,
làm nhiệm vụ chống ngắn mạch.
- Sơ đồ nguyên lý làm việc:
Vuù
ng b?o v?

BI1

N1

BI2
IS1

IS2

P

N2

A

B
?I

IT1

RL

IT2

Sơ đồ nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch dòng điện có dạng như sau:
Dòng vào rơ le:
.

.

.

.

I R = I sl   I  I T1  I T 2 , gọi là dòng so lệch.
Xét tình trạng làm việc bình thường của bảo vệ. Giả sử ngắn mạch tại N1: dòng ngắn
mạch từ A đến. Ta có:
IS1 = IS2
IT1 = IT2
IR = 0 (trường hợp lý tưởng). Rơ le không tác động.
Khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ N2. Ta có: IS1  IS2, nên IT1  IT2, nên IR = IT1 – IT2 
.

0. Nếu I R >IKĐ thì rơ le tác động.

- Dòng khởi động:
Để bảo vệ so lệch làm việc đúng ta phải chỉnh định dòng khởi động của bảo vệ lớn hơn
dòng không cân bằng lớn nhất khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ. Tức là:
IKđ =
k.Ikcbttmax
Trong đó:Ikcbttmax = kđn.kkck.fimax.INMNmax

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 12


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

Với:
kđn: hệ số kể tới sự đồng nhất của các BI, bằng 0 khi các BI cùng loại, và có cùng đặc tính
từ hóa, hoàn toàn giống nhau, có dòng ISC như nhau.
kđn = 1 khi các BI khác nhau nhiều nhất, 1 bộ có sai số, 1 bộ không.
kkck: hệ số kể đến thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch ngoài.
INMNmax: thành phần chu kì của dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất.
fimax = 0,1: sai số cực đại cho phép của BI làm việc trong tình trạng ổn định.
- Vùng tác động:
Bảo vệ so lệch có vùng tác động được giới hạn bởi vị trí đặt của 2 tổ BI ở đầu và cuối
đường dây được bảo vệ, là loại bảo vệ có tính chất tác động chọn lọc tuyệt đối, không có
khả năng làm dự phòng cho các bảo vệ khác.
B.Phần tính toán:
Đề bài:Tính toán bảo vệ dòng điện cắt nhanh,bảo vệ dòng điện cực đại và bảo vệ dòng
điện thứ tự không cho đường dây cung cấp điện L trong sơ đồ lưới điện dưới đây:

L1

L2

L1
P2
HT

MBA

22kV

110kV

P1

I.Các thông số:
Nội dung
Hệ thống
SNmax(MVA)
SNmin(MVA)
Máy biến áp
SBđm(MVA)
U1/U2
UN(%)
Đường dây
L1
L2
Phụ tải
P1(MW)

Cosφ1
P2(MW)
Cosφ2
tpt1=tpt2
XOHT/XHT= 1,2
Đặc tính thời gian tác động:

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Thông số
2500
2200
63
115/24 kV
12,5
9 km , AC-120
8 km , AC-95
7
0,87
6
0,85
0,5 s
XOD=3.X1D, Scb=SdmBA
t

80
.Tp
I *2  1

Page 13

Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

II.Nội dung:
- Chọn BI.
- Tính toán ngắn mạch.
- Tính toán các thông số bảo vệ của bảo vệ quá dòng cắt nhanh,quá dòng cực đại và quá
dòng TTK.Tính toán thời gian tác động của bảo vệ quá dòng cực đại với đặc tính thời
gian phụ thuộc I* =IN/Ikđ và Tp là hằng số thời gian,độ lệch thời gian ∆t = 0,5 s.
- Xác định vùng bảo vệ của bảo vệ cắt nhanh và kiểm tra độ nhạy của các bảo vệ.
CHƯƠNG I: CHỌN MÁY BIẾN DÒNG BI.
Chọn tỷ số biến đổi máy biến dòng BI1, BI2 dùng cho bảo vệ đường dây L1,L2. Dòng điện
sơ cấp danh định của BI chọn theo quy chuẩn lấy theo giá trị lớn. Dòng thứ cấp lấy bằng
1A.
Tỷ số biến đổi của các máy biến dòng được chọn theo công thức :

nBI 

IS
IT
Trong đó:

IT – dòng điện thứ cấp qua BI, IT = 1 (A).
IS – dòng điện sơ cấp qua BI,chọn IS ≥ Ilvmax = Icb: dòng điện làm việc
lớn nhất đi qua BI.
Chọn tỷ số biến của BI2 .
Dòng điện phụ tải :

I pt 2 max

6.103


 185, 246 ( A)
3.U dm . cos
3.22.0,85
P2 max

Dòng điện làm việc cực đại đi trong đường dây L2 là:
Ilv2max = 1,4.Ipt2max = 1,4.185,246 = 259,344 (A).
Như vậy ta chọn IS2 = 300 (A)
Vậy tỉ số biến đổi của BI2 là: nBI 2 

300
 300. .
1

Chọn tỷ số biến của BI1
Dòng làm việc lớn nhất của BI1:

I pt1max

P1
7.103


 211,152 ( A)

3.U1cos 2
3.22.0,87

max
I lvBI
1  k qt .( I pt 1max  I pt 2 max )  1, 4.(211,152  185, 246)  554,957 ( A)
Như vậy ta chọn IS1 = 550 (A)
550
 550.
Vậy tỉ số biến đổi của BI1 là: nBI 1 
1

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 14


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
2.1. Vị trí các điểm ngắn mạch:

N1

HT

N2 N3 N4

N5

N6 N7 N8 N9

P2

MBA
110 kV

P1
22 kV

Giả thiết quá trình tính toán ngắn mạch ta bỏ qua:
+ Bão hoà từ.
+ Dung dẫn ký sinh trên đường dây, điện trử của MBA và cả đường dây.
+ Ảnh hưởng của phụ tải…
2.1.1. Các đại lượng cơ bản:
Tính trong hệ đơn vị tương đối, gần đúng ta chọn:
Công suất cơ bản: Scb = SđmB = 63MVA
Điện áp cơ bản: Ucb = Utb các cấp = 1,05.Uđm i = (115; 23)
EHT = 1
2.1.2. Điện kháng các phần tử:
 Hệ thống:
SNmax  2500 MVA
SNmin  2200 MVA

Giá trị điện kháng thứ tự thuận:
Scb
63


 0,0252
SNmax 2500
S
63
 cb 
 0, 0286
SNmin 2200

Chế độ cực đại: X1HTmax 
Chế độ cực tiểu: X1HTmin

Giá trị điện kháng thứ tự không:
Chế độ cực đại: X 0 H T m ax  1, 2.X 1 H T m ax  1, 2.0, 0252  0, 0302
Chế độ cực tiểu: X 0 H T m in  1, 2.X 1H T m in  1, 2.0, 0286  0, 0343
 Máy biến áp:
XB 

U N % Scb 12, 5 63

.  0,125
100 SdmB 100 63

 Đường dây:
Chia đường dây D1, D2 lần lượt thành 4 đoạn bằng nhau. Ta có:

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 15

Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

Giá trị điện kháng thứ tự thuận:
S
1
1
63
X1D11  X1D12  X1D13  X1D14  .X 0 L1. cb2  .0,423.9. 2  0,1133
4
U cb 4
23
S
1
1
63
X1D21  X1D22  X1D23  X1D24  .X 0L2 . cb2  .0,429.8. 2  0,1022
4
U cb 4
23

Giá trị điện kháng thứ tự không:
X 0D11  X 0D12  X 0D13  X 0D14  3.X 1D11  3. 0,1133 = 0,3399
X 0D21  X 0D22  X 0D23  X 0D24  3.X 1D21 = 3.0,1022 = 0,3066

2.2.Tính toán dòng điện ngắn mạch trong mạch điện ở chế độ phụ tải cực đại
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 ba thành phần: thành phần
thứ tự thuận, thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không.

Ta có sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch và không:

XB

XHT

X1D11

X1D12

X1D13

X1D21

X1D14

X1D22

X1D23

X1D24

P2

N1
N2

N3

N4

N5

P1

N6

N7

N8

N9

Xét các điểm ngắn mạch:
Dòng ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch được tính theo công thức:
I1(Nn ) 

X1


1
 X ( n )

Trong đó: XΔ(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 N( n )  mn .I 1(Nn )

Ta có bảng tóm tắt sau:
Dạng ngắn mạch
N(1)

N(2)
(1,1)

N

N(3)

m ( n)

X (n)
Δ
X2

 X0


X2


X2



//X 0

0

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

3

3
3. 1 



X 2  .X 0 
(X 2   X 0  ) 2

( 1,5  1,75)

1

Page 16


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

Dòng điện ngắn mạch TTKtrong ngắn mạch một pha chạm đất N(1): I a0  I a1
Dòng điện ngắn mạch TTK trong ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1): I ao   I a1.

X 2
X 2  X o

Dòng ngắn mạch thứ tự không tại điểm ngắn mạch là: I 0  3.I a0
a. Ngắn mạch tại điểm N1:
Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không:
XHT
EHT

XB

XHT

XB

N1

N1

XHT

XB
N1

Ta có:
X1  X 2  X1HT  X B  0,0252 + 0,125  0,1502


X 0  X 0HT  X B  0, 0302 + 0,125  0,1552


 Ngắn mạch ba pha chạm đất N(3):
I(3)
N1 

E HT
1


 6, 6578
X1
0,1502


Trong hệ đơn vị có tên:
I(3)kA
 I(3)
N1
N1.

Scb
63
 6, 6578.
 10,5289 (kA)
3.U cb
3.23

 Ngắn mạch 2 pha với nhau N(2) :
Dòng ngắn mạch thứ tự thuận :
Dòng ngắn mạch của pha sự cố
E HT
1
I(2)
 3.
 5,7658
N1 = 3.
(x1 +X 2  )
0,1502  0,1502
Đơn vị có tên :

Scb
63
(2)
I(2)kA
= 5,7658.
= 9,1183(kA)
N1 = I N 1 .
3.Ucb
3.23
 Ngắn mạch một pha chạm đất N(1):
Ta có :
E HT
1

 2,1949
(X1  X 2   X 0  ) 0,1502  0,1502  0,1552
E HT
(1)
 I(1)

 3.2,1949  6,5847
N1  m
X1  X 2   X 0 
(1)
I(1)
a1  I oN 1 

Dòng ngắn mạch siêu quá độ trong hệ đơn vị có tên là:
I(1)kA
 I(1)

N1
N1.

Scb
63
 6,5847.
 10, 4133(kA)
3.Ucb
3.23

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 17


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:
63
 10, 4133 kA
3.23

(1)
I(1)kA
0N1  3.I 0N1 .I cb  3.2,1949.

 Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1):
Ta có:

m (1,1)  3. 1 

X2
(X 2





.X 0



X 0



)

2

 3. 1 

0,1502.0,1552
 1,5
(0,1502  0,1552) 2

E HT
1


 4, 415
X 2  .X 0 
0,1502.0,1552
0,1502 
X1 
0,1502  0,1552
X 2  X0 

I(1,1)

a1

(1,1) (1,1)
 I (1,1)
.I a1  1, 5.4, 415  6, 6225
N1  m

Dòng ngắn mạch siêu quá độ trong hệ đơn vị có tên là:
I (1,1)kA
 I (1,1)
N1
N1 .I cb  6, 6225.

63
 10, 4731 kA
3.23

Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên:
I(1,1)kA
 3.Ia(1,1)

0N1
1 .I cb .

X2
X2




 X0

 3.4, 415.


63
0,1502
.
 10,3016 kA
3.23 0,1502  0,1552

b. Ngắn mạch tại điểm N2:
Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không:
X1Σ
EHT

X2Σ

N2

N2

X0Σ
N2

Ta có:
X1  X 2  X1HT  X B  X1D11  0, 0252  0,125  0,1133  0, 2635


X 0  X 0HT  X B  X 0D11  0, 0302  0,125  0,3399  0, 4951


 Ngắn mạch ba pha chạm đất N(3):
I(3)
N2 

E HT
1

 3, 7951
X1
0,2635


Trong hệ đơn vị có tên:
I(3)kA
 I(3)
N2
N2 .

Scb

63
 3, 7951.
 6, 0017 kA
3.Ucb
3.23

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 18


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

 Ngắn mạch 2 pha với nhau N(2) :
Dòng ngắn mạch thứ tự thuận :
Dòng ngắn mạch của pha sự cố
E HT
1
I(2)
 3.
 3, 2866
N2 = 3.
(x1 +X 2  )
0, 2635  0, 2635
Đơn vị có tên :
Scb
63
(2)

I(2)kA
= 3,2866.
= 5,1976(kA)
N2 = I N 2 .
3.U cb
3.23
 Ngắn mạch một pha chạm đất N(1):
Ta có: X Δ  X 2  X 0  0, 2635  0, 4951  0, 7586




Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
Xtđ

N2

EHT
Với: X td  X1



 X Δ  0, 2635  0, 7586  1, 0221

E HT
1

 0,9784
X td 1, 0221

(1)
(1)
=> I1N2
 I(1)
2N2  I 0N2 

Dòng ngắn mạch siêu quá độ trong hệ đơn vị có tên là:
(1)
I(1)kA
 m(1) .I1N2
.
N2

Scb
63
 3.0,9784.
 4, 6418 kA
3.Ucb
3.23

Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:
(1)
I(1)kA
0N2  3.I 0N2 .Icb  3.0,9784.

63
 4, 6418 kA
3.23

 Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1):

Ta có: X Δ 

m

(1,1)

 3. 1 

X2
(X 2

X2
X2

.X0





 X0

.X 0





)







 X0





2

0,2635.0,4951
 0,172
0,2635  0,4951

 3. 1 

0,2635.0,4951
 1,5231
(0,2635  0,4951) 2

Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
Xtđ

N2

EHT

Với: X td  X1



 X Δ  0, 2635  0,172  0, 4355

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 19


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe
=> I(1,1)
a1N2 

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

E HT
1

 2, 2962
X td 0, 4355

Dòng ngắn mạch siêu quá độ trong hệ đơn vị có tên là:
(1,1)kA
I1N2
 m (1,1) .I (1,1)
a1N2 .I cb  1,5231.2, 2962.

63

 5,5308 kA
3.23

Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên:
I(1,1)kA
 3.I(1,1)
0N2
a1N2 .I cb .

X2
X2




 X0

63
0, 2635
.
 3, 7842 kA
3.23 0, 2635  0, 4951

 3.2, 2962.


Ta có bảng thông số đường dây cho tính toán ngắn mạch tại các điểm ngắn mạch
còn lại:
N3

X1∑=X2∑=XHT+XB+2.X1D11

X0∑=X0HT+XB+2.X0D11

N4

X1∑=X2∑=XHT+XB+3.X1D11

X0∑=X0HT+XB+3.X0D11

N5

X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11

X0∑=X0HT+XB+4.X0D11

N6

X1∑=X2∑= XHT+XB+4.X1D11+X1D21

X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+ X0D21

N7

X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11+2X1D21

X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+2 X0D21

N8

X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11+3X1D21

X0∑= X0HT+XB+4.X0D11+3 X0D21

N9

X1∑=X2∑= XHT+XB+4.X1D11+4X1D21

X0∑= X0HT+XB+4.X0D11+4 X0D21

Tính toán tương tự với các điểm ngắn mạch còn lại ta có bảng tổng kết sau:
Điểm N

X1Σ

X 0Σ

I (3)kA
N

I (2)kA
N

N1

0,1502

0,1552

10,5289 9,1183 10,4133 10,4722 10,4133 10,3003 10,4133 10,5289

N2

0,2635

0,4951

6,0017

5,1976 4,6417

5,5313

4,6417

3,7842

4,6417

6,0017

N3

0,3768

0,8350

4,1970

3,6347 2,9865

3,8150

2,9865

2,3179

2,9865

4,1970

N4

0,4901

1,1749

3,2268

2,7945 2,2014

2,9166

2,2014

1,6706

2,2014

3,2268

N5

0,6034

1,5148

2,6209

2,2697 1,7432

2,3618

1,7432

1,3059

1,7432

2,6209

N6

0,7056

1,8214

2,2413

1,9410 1,4676

2,0162

1,4676

1,0910

1,4676

2,2413

N7

0,8078

2,1280

1,9577

1,6954 1,2673

1,7590

1,2673

0,9369

1,2673

1,9577

N8

0,9100

2,4346

1,7378

1,5050 1,1151

1,5600

1,1151

0,8209

1,1151

1,7378

N9

1,0122

2,7412

1,5624

1,3531 0,9955

1,4015

0,9955

0,7305

0,9955

1,5624

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

I (1)kA
N

I (1,1)kA
N

I (1)kA
0N

I (1,1)kA
0N

max
I ON

Page 20

I max
N


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe
Rơ

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

Đồ thị dòng điện ngắn mạch
ch ở chế độ phụ tải cực đại:

2.3. Tính dòng ngắn mạch củ
ủa mạng điện ở chế độ phụ tải cực tiểu:
Ta có sơ đồ thay thế thứ
ứ tự thuận, nghịch và không:
XHT

XB

X1D11

X1D12

X1D13

X1D21

X1D14

X1D22

X1D24

X1D
1D23

P2

N1
N2

N3

N4

N5

P1

N6

N7

N8

N9

a. Ngắn mạch tại điểm N1:
Sơ đồ thứ tự thuận,

n, nghịch,
ngh
không:
XHT
EHT

XB

XHT

N1

XB
N1

XHT

XB
N1

Ta có:
X1  X 2  X1HT  X B  0,0286+0,125  0,1536


X 0  X 0HT  X B  0,0343  0,125  0,1593


SVTH:Nguyễn Việt Dũng--Đ5H2

Page 21

Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

 Ngắn mạch ba pha chạm đất N(3):
I(3)
N1 

E HT
1

 6,5104
X1
0,1536


Trong hệ đơn vị có tên:
I(3)kA
 I(3)
N1
N1.

Scb
63
 6,5104.
 10, 296 kA
3.U cb
3.23

 Ngắn mạch 2 pha với nhau N(2) :
Dòng ngắn mạch thứ tự thuận :
Dòng ngắn mạch của pha sự cố:
E HT
1
I(2)
 3.
 5,6382
N1 = 3.
X1 +X 2 
0,1536  0,1536
Đơn vị có tên :
Scb
63
(2)
I(2)kA
= 5,6382.
= 8,9165
N1 =I N 1 .
3.Ucb
3.23
 Ngắn mạch một pha chạm đất N(1):
Ta có: X Δ  X 2  X 0  0,1536  0,1593  0,3129




Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
Xtđ

N1

EHT
Với: X td  X1



 X Δ  0,1536  0,3129  0,4665

E HT
1

 2,1436
X td 0,4665

(1)
(1)
Lại có: I(1)
a1N1  I a2N1  I a0N1 

Dòng ngắn mạch siêu quá độ trong hệ đơn vị có tên là:
(1)
I(1)kA
 m(1) .I1N1
.
N1

Scb
63

 3.2,1436.
 10,1699 kA
3.U cb
3.23

Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:
(1)
I(1)kA
a0N1  3.I a0N1 .I cb  3.2,1436.

63
 10,1699 kA
3.23

 Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1):
Ta có: X Δ 
m (1,1)  3. 1 

X2
(X 2

X2
X2




.X 0







 X0

.X 0





 X0



)



2

0,1536.0,1593
 0, 0782
0,1536  0,1593

 3. 1 

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

0,1536.0,1593
 1,5001
(0,1536  0,1593) 2

Page 22


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
Xtđ

N1

EHT
Với: X td  X1

 X Δ  0,1536  0, 0782  0, 2318

E HT
1
Lại có: I(1,1)

 4,3141
a1N1 
X td 0, 2318

Dòng ngắn mạch siêu quá độ trong hệ đơn vị có tên là:
(1,1)
I (1,1)kA
 m (1,1) .I1N1
.I cb  1,5001.4,3141.
N1

63
 10, 2344 kA
3.23

Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên:
(1,1)
I(1,1)kA
a0N1  3.Ia1N1.Icb .

X2
X2




 X0

 3.4,3141.


63
0,1536
.

 10,0473 kA
3.23 0,1536  0,1593

b. Ngắn mạch tại điểm N2:
Sơ đồ thứ tự thuận, nghịch, không:
X1Σ
EHT

X2Σ

N2

N2

XHT
N1

Ta có:
X1  X 2  X1HT  X B  X1D11  0, 0286  0,125  0,1133  0, 2669


X 0  X 0HT  X B  X 0D11  0,0343 + 0,125 + 0,3399 = 0,4992


 Ngắn mạch ba pha chạm đất N(3):
I(3)
N2 

E HT
1


 3, 7467
X1
0,2669


Trong hệ đơn vị có tên:
I(3)kA
 I(3)
N2
N2 .

Scb
63
 3, 7467.
 5,9252 kA
3.Ucb
3.23

 Ngắn mạch 2 pha với nhau N(2) :
Dòng ngắn mạch thứ tự thuận :
Dòng ngắn mạch của pha sự cố:
E HT
1
I(2)
 3.
 3, 2448
N2 = 3.
X1 +X 2 
0, 2669  0, 2669

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

Page 23


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

Trong hệ đơn vị có tên :
Scb
63
(2)
I(2)kA
= 3,2448.
= 5,1314 kA
N2 =I N 2 .
3.Ucb
3.23
 Ngắn mạch một pha chạm đất N(1):
Ta có: X Δ  X 2  X 0  0, 2669  0, 4992  0, 7661




Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:
Xtđ

N2

EH
Với: X td  X1



 X Δ  0, 2669  0, 7661  1, 033

(1)
(1)
Lại có: I(1)
a1N2  I a2N2  I a0N2 

E HT
1

 0,9681
X td 1, 033

Dòng ngắn mạch siêu quá độ trong hệ đơn vị có tên là:
(1)
I(1)kA
 m(1) .I1N2
.
N2

Scb
63
 3.0,9681.
 4,593 kA

3.U cb
3.23

Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên là:
63
 4,593 kA
3.23

(1)
I(1)kA
a0N2  3.I a0N2 .I cb  3.0,9681.

 Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1):
X2

Ta có: X Δ 
m (1,1) 

3. 1 

X2

X2
(X 2





.X 0



 X0







0, 2669.0, 4992
 0,1739
0, 2669  0, 4992

.X

0

 X 0 )2



3. 1 

0, 2669.0, 499 2
 1, 5228
(0, 26 69  0, 4 992) 2

Sơ đồ phức hợp rút gọn như sau:

Xtđ

N2

EH
Với: X td  X1
(1,1)
Lại có: I1N2

 X Δ  0, 2669  0,1739  0, 4408

E
1
 HT 
 2, 2686
X td 0, 4408

Dòng ngắn mạch siêu quá độ trong hệ đơn vị có tên là:
(1,1)
I (1,1)kA
 m (1,1) .I1N2
.I cb  1,5228.2, 2686.
N1

63
 5, 4633 kA
3.23

Dòng điện thứ tự không trong hệ đơn vị có tên:
(1,1)

I (1,1)kA
 3.I1N2
.I cb .
0N2

X2
X2




 X0

 3.2, 2686.


SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

63
0, 2669
.
 3, 7497( kA )
3.23 0, 2669  0, 4992

Page 24


Đồ án môn học: Bảo vệ RơLe

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ

Ta có bảng thông số đường dây cho tính toán ngắn mạch tại các điểm ngắn
mạch còn lại:
N3: X1∑=X2∑=XHT+XB+2.X1D11

X0∑=X0HT+XB+2.X0D11

N4: X1∑=X2∑=XHT+XB +3.X1D11

X0∑=X0HT+XB+3.X0D11

N5: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11

X0∑=X0HT+XB+4.X0D11

N6: X1∑=X2∑= XHT+XB+4.X1D11+ X1D21

X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+X0D21

N7: X1∑=X2∑=XHT+XB+4.X1D11+ 2X1D21

X0∑=X0HT+XB+4.X0D11+2.X0D21

N8: X1∑=X2∑= XHT+XB+4.X1D11+ 3X1D21

X0∑= X0HT+XB+4.X0D11+3.X0D21

N9: X1∑=X2∑= XHT+XB+4.X1D11+ 4X1D21

X0∑= X0HT+XB+4.X0D11+4.X0D21

Tính toán tương tự với các điểm ngắn mạch còn lại ta có bảng sau:
Điểm N

X1Σ

X 0Σ

I (3)kA
N

I (2)kA
N

N1

0,1536

0,1593

10,2958 8,9164 10,1700 10,2342 10,1700 10,0473 10,0473 8,9164

N2

0,2669

0,4992

5,9252

5,1314 4,5928

5,4631

4,5928

3,7496

3,7496

4,5928

N3

0,3802

0,8391

4,1595

3,6022 2,9661

3,7821

2,9661

2,3049

2,3049

2,9661

N4

0,4935

1,1790

3,2045

2,7752 2,1904

2,8972

2,1904

1,6638

1,6638

2,1904

N5

0,6068

1,5189

2,6062

2,2570 1,7363

2,3490

1,7363

1,3017

1,3017

1,7363

N6

0,7090

1,8255

2,2305

1,9317 1,4627

2,0068

1,4627

1,0881

1,0881

1,4627

N7

0,8112

2,1321

1,9495

1,6883 1,2636

1,7518

1,2636

0,9348

0,9348

1,2636

N8

0,9134

2,4387

1,7314

1,4994 1,1123

1,5544

1,1123

0,8193

0,8193

1,1123

N9

1,0156

2,7453

1,5571

1,3485 0,9933

1,3969

0,9933

0,7292

0,7292

0,9933

SVTH:Nguyễn Việt Dũng-Đ5H2

I (1)kA
N

I (1,1)kA
N

I (1)kA
0N

I (1,1)kA
0N

min
I ON

Page 25

I min
N