Bài báo cáo : Bảo vệ rơle trong hệ thống điện

BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ


Bài báo cáo :
Bảo vệ rơle trong hệ thống điện
CHƯƠNG 8 :
BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA
& SỰ CỐ CHẠM ĐẤT
Thành viên :
1/ Trương Công Hoàng

– 41201250 – mục 1 – 5

Trang

1-7

2/ Nguyễn Minh Tựu

– 41204437 – mục 6 – 12

Trang

8 - 16

3/ Trương Sỉ Toàn

– 41203938 – mục 13 – 15

Trang

17 - 31

4/ Đỗ Minh Toàn

– 41203909 – mục 16 - 17

Trang

32 - 46

5/ Lý Văn Tịnh

– 41203903 – mục 18 – 19

Trang

47 - 55

0


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
1. Giới thiệu
Bảo vệ chống dòng dư thừa hiện nay là hệ thống bảo vệ phát triển sớm nhất. Từ nguyên tắc cơ bản này,
các hệ thống phân loại quá dòng ,phân biệt sự cố bảo vệ , đã được phát triển. Không nên nhầm lẫn với
bảo vệ quá tải, mà thường sử dụng các rơle hoạt động trong 1 thời gian liên quan tới mức độ về khả năng
chịu nhiệt của thiết bị cần bảo vệ. Bảo vệ quá dòng, mặt khác, phụ trách hoàn toàn cho việc khắc phục các

sự cố, mặc dù với các cài đặt thường được thông qua một số biện pháp bảo vệ quá tải có thể được thu
được.
2. Quy trình phối hợp
Ứng dụng rơle quá dòng yêu cầu kiến thức về các sự cố có thể phát sinh trong từng phần của mạng điện.
Khi kiểm tra với quy mô lớn thường không thể áp dụng, phải phân tích hệ thống được sử dụng - xem
Chương «Các tính toán sự cố» để biết chi tiết. Yêu cầu các dữ liệu cần thiết là:
i.

Sơ đồ đơn tuyến của hệ thống điện có liên quan, trình bày các loại và đánh giá các thiết bị bảo vệ
và cách kết hợp với máy biến thế.

ii.

các trở kháng trong ohms, phần trăm hoặc mỗi đơn vị, của tất cả các máy biến áp , máy điện
quay và mạch xuất tuyến.

iii.

Giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất của dòng ngắn mạch sẽ chạy trong thiết bị bảo vệ

iv.

Dòng tải lớn nhất qua thiết bị bảo vệ

v.

Yêu cầu về dòng khởi động của động cơ, lúc bắt đầu và lúc rotor xác lập/ thời gian trễ của động
cơ cảm ứng.

vi.

Khả năng chịu nhiệt và đặc tính tổn hao của máy biến áp.

vii.

Đường cong giảm cho thấy tỷ lệ suy giảm các sự cố được cung cấp bởi các máy phát điện .

viii.

Đường cong hiệu suất của máy biến áp.

Rơle đầu tiên được cài đặt cho thời gian hoạt động ngắn nhất ở cấp độ sự cố lớn nhất và kiểm tra xem
nó hoạt động có thỏa đáng tại sự cố tối thiểu dự kiến hay không. Nó được khuyên dùng để vẽ các đường
cong của rơle và các thiết bị bảo vệ khác, như cầu chì,hoạt động trong một chuỗi, quy mô lớn. Nó thuận
tiện hơn khi sử dụng trong một quy mô tương ứng với cấp điện áp cơ sở thấp, hoặc một cơ sở điện áp lớn
hơn. Giải pháp thay thế là một MVA phổ biến hoặc một quy mô( tỷ lệ) riêng biệt cho mỗi hệ thống điện
áp.
Các nguyên tắc cơ bản dành cho rơle phối hợp :
a, Bất cứ khi nào có thể, sử dụng rơle với các đặc tính hoạt động tương tự trong chuỗi với nhau.
b) Chắc chắn rằng rơle xa nguồn nhất có dòng thiết lập bằng hoặc ít hơn so với các rơle đằng sau
nó, có nghĩa là, dòng cần cài đặt cho rơle phía trước luôn bằng hoặc thấp hơn so với dòng cài đặt
cho các rơle phía sau
3) Các nguyên tắc phân cấp thời gian/ dòng
Trong số các phương pháp khác nhau có thể sử dụng đúng rơle phối hợp người ta sử dụng thời gian
hoặc quá dòng hoặc kết hợp cả hai. Mục tiêu chung của cả 3 phương pháp là để phân loại chúng cho
đúng. Mỗi phương pháp cần phải cách ly phần có lỗi của mạng lưới hệ thống điện , để phần còn lại của
hệ thống không bị ảnh hưởng.

1

BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
3.1 Phân loại theo thời gian
Trong các phương pháp này, một thiết lập thời gian thích hợp lên từng rơle kiểm soát các
bộ phận ngắt mạch trong hệ thống điện để đảm bảo cho máy cắt gần sự cố đứt mở ra đầu tiên.
Một radial đơn giản hệ thống phân phối được thể hiện trong hình 8.1, để minh họa các nguyên
tắc. Bảo vệ quá dòng được đăt tại B, C, D và E, có nghĩa là, tại cuối infeed của từng bộ phận của
hệ thống điện. Mỗi bộ phận bảo vệ bao gồm một thời gian xác định chậm trễ quá dòng rơle trong
đó các hoạt động của các yếu tố nhạy cảm tức thời chỉ đơn giản là khởi tạo yếu tố thời gian chậm
trễ. Cung cấp các thiết lập của phần tử tức thời thấp hơn giá trị hiện tại của sự cố, yếu tố này
đóng một phần trong việc đạt được các phân loại. Vì lý do này, các relay đôi khi được mô tả như
là một "độc lập xác định thời gian chậm trễ chuyển tiếp", kể từ thời gian hoạt động của nó là
dành cho mục đích thực tế độc lập về mức độ quá dòng.

Đây là yếu tố thời gian trễ, do đó, nó cung cấp các phương tiện để phân biệt. Rơle B được
cài đặt ở thời gian trễ ngắn nhất sao cho các cầu chì có thể nổ khi có 1 sự cố ở A trên thứ cấp bên
trong máy biến áp. Sau khi hết khoảng thời gian trễ, các rơle đầu ra đóng lại để ngắt mạch. Rơle
tại C có thời gian thiết lập bằng giây, tương tự cho các rơle tại D và E. Nếu có một sự cố tại F,
các rơle tại B sẽ hoạt động trong t giây và các hoạt động tiếp theo của bộ ngắt mạch tại B sẽ khắc
phục sự cố trước khi các rơle tại C, D và E có thời gian để hoạt động. Thời gian t1 khoảng thời
gian giữa mỗi lần thiết lập rơle phải đủ dài để đảm bảo các rơle ở vị trí đầu nguồn không hoạt
động trước khi các máy cắt đã cắt và khắc phục sự cố. Nhược điểm của phương pháp này là cần
phân biệt thời gian dài nhất cho phép sự cố xảy ra cho những sự cố trong phần gần nhất với
nguồn điện, trong đó cấp sự cố (MVA) là cao nhất.

3.2 Phân loại theo dòng
Phân loại theo dòng dựa trên thực tế các sự cố dòng thay đổi theo vị trí của sự cố vì có sự
khác biệt trong giá trị trở kháng giữa các nguồn và các sự cố. Do đó,thường, các rơle kiểm soát
các bộ phận ngắt mạch khác nhau được thiết lập để hoạt động ở các giá trị phù hợp giảm dần như
vậy chỉ có các rơle gần nhất để ngắt sự cố của nó. Hình 8.2 minh họa phương pháp này:

Đối với 1 sự cố ở F1, dòng ngắn mạch của hệ thống được tính bởi:

Trong đó : Zs ( trở kháng nguồn) =
Trở kháng giữ B và C = 0.24

2


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
Do đó:

Vì vậy , một rơle ngắt mạch tại điểm C và thiết lập hoạt động tại sự cố tức thời là 8800A trên lý
thuyết để bảo vệ toàn bộ các dây nối giữa C và B. Tuy nhiên, có 2 điểm quan trọng ảnh hưởng tới
phương pháp này:
a. Nó không có cần thiết để phân biệt một sự cố ở giữa F1 và F2, vì khoảng cách giữa 2 điểm này có
thể chỉ vài mét, tương ứng với một sư thay đổi trong lỗi tức thời chỉ khoảng 0.1%
b.

trong thực tế có thể có thay đổi mức độ sự cố nguồn từ 250MVA đến 130MVA. Ở cấp độ thấp
hơn sự cố này, sự cố tức thời sẽ không vượt quá 6800A, ngay cả với một sự cố gần C. nếu Rơle A
tiếp tục đặt tại 8800A thì sẽ không bảo vệ được bất kỳ một bộ phận nào có liên quan.
Sự phân loại tức thời không thực sự cần thiết cho sự phân loại chính xác giữa các bộ phận ngắt
mạch tại C và B. Tuy nhiên vẫn đề này sẽ thay đổi đáng kể khi trở kháng giữa 2 bộ phận ngắt
mạch liên quan tới nhau. Cần xem xét việc phân loại cần thiết giữa các bộ phận ngắt mạch tại C và
A. Xem hình 8.2

Giả sử có 1 lỗi tại F4, dòng ngắt mạch tức thời được xác định bởi
Trong đó:
Zs (trở kháng nguồn )= 0.485
ZL1 (trở kháng dây giữa C và B) = 0.24

ZL2 (trở kháng dây giữa B và máy biến áp 4 MVA) = 0.04
ZT= trở kháng biến áp =
Khi đó:
Vì lý do này, một rơle điều khiển ngắt mạch tại điểm B và thiết lập để hoạt động ở tức thời
2200A cộng với một hệ số an toàn sẽ không hoạt động cho một sự cố tại F4 và do đó sẽ phân biệt

3


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
với rơle tại A. Giả sử một hệ số an toàn 20% để cho phép cho các rơle sự cố và thêm 10% cho
biến đổi trong hệ thống các giá trị trở kháng, nó hợp lý để lựa chọn một rơle chuyển tiếp 1,3 x
2200A = 2860A, cho rơle tại B.
Bây giờ, giả sử một sự cố ở F3, ở phần cuối đường dây 11kV gắn vào biến áp 4MVA, ngắn
mạch tức thời được xác định bởi:
Như vậy, giả định mức độ sự cố nguồn 250MVA:
Ngoài ra, giả định mức độ sự cố nguồn 130MVA:
Nói cách khác, đối với một trong hai giá trị của nguồn cấp trên, các rơle tại B sẽ hoạt động một
cách chính xác cho những sự cố xảy ra ở bất cứ đâu trên đường 11kV đoạn gắn vào biến áp
3.3 Phân loại theo thời gian và dòng:
Mỗi một trong hai phương pháp đã mô tả cho đến nay đều có 1 số điểm bất lợi. . Trong trường
hợp chỉ dùng phương pháp phân loại thời gian, điểm bất lợi là do thực tế những sự cố nghiêm
trọng hơn thường được khắc phục trong thời gian hoạt động lâu nhất. Mặt khác, phương pháp
phân loại dòng chỉ có thể được áp dụng khi có trở kháng đáng kể giữa 2 bộ phận ngắt mạch.
Đó là do các hạn chế áp đặt bởi việc sử dụng độc
lập thời gian hoặc quá dòng rằng thời gian nghịch đảo
quá dòng đặc điểm rơle đã phát triển. Với đặc điểm
này, thời điểm hoạt động là tỷ lệ nghịch với mức độ
hiện lỗi và đặc điểm thực tế là một chức năng của cả
hai phương pháp 'thời gian' và' tức thời 'cài đặt. Hình

8.3 minh họa các đặc điểm của hai rơle cho nhau được
thiết lập tức thời / thời gian. Đối với một sự thay đổi
lớn trong sự cố tức thời giữa hai đầu của feeder, thời
gian hoạt động nhanh hơn có thể đạt được bởi các rơle
gần nguồn, nơi mà mức độ sự cố là cao nhất. Những
nhược điểm của 2 phương pháp này đã được khắc
phục.
Việc lựa chọn các đặc tính rơle quá dòng
thường bắt đầu với lựa chọn của các đặc tính chính
xác sẽ được sử dụng cho mỗi rơle, tiếp theo là lựa
chọn các thiết lập rơle tức thời. Cuối cùng là cấp biên
độ và do đó thời gian cài đặt của rơle được xác định.
Một thủ tục lặp đi lặp lại thường được yêu cầu để giải
quyết xung đột, và có thể liên quan đến việc sử dụng
không tối ưu đặc tính, phân loại dòng hoặc thời gian
thiết lập.
4. Chuẩn I.D.M.T quá dòng Rơle
Các đặc điểm tức thời / số lần ngắt của IDMT rơle có thể cần phải được thay đổi theo thời gian
ngắt yêu cầu và đặc điểm của các thiết bị bảo vệ khác được sử dụng trong mạng. Vì mục đích này,
IEC 60.255 xác định một số tiêu chuẩn như sau:
Standard Inverse (SI)
Very Inverse (VI)
Extremely Inverse (EI)

4


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
Definite Time (D)
Các mô tả toán học của các đường cong được đưa ra trong Bảng 8.1 (a), và các đường cong dựa trên

một thiết lập số nhân hiện tại và thời gian thông thường của 1 giây được hiển thị trong hình 8.4 (a).
Các đặc điểm ngắt cho các thiết lập TMS khác nhau sử dụng các đường cong SI được minh họa trong
hình 8.5. Mặc dù các đường cong chỉ hiển thị các giá trị rời rạc của TMS, nhưng tính liên tục vẫn có
thể thực hiện được ở một rơle điện cơ. Đối với các loại rơle khác, các bước thiết lập có thể là quá nhỏ
để cung cấp hiệu quả liên tục. Ngoài ra, gần như tất cả các rơle quá dòng cũng được thiết lập yếu tố
tức thời cao.
Trong hầu hết các trường hợp, sử dụng các đường cong SI tiêu chuẩn có thể chứng minh thỏa đáng,
nhưng nếu yêu cầu không thể đạt được, sử dụng các đường cong VI hoặc EI có thể giúp giải quyết
vấn đề. Khi sử dụng rơle kỹ thuật số hoặc số, các tính năng khác có thể được cung cấp, bao gồm cả
tính năng do người dùng thiết lập. Thông tin chi tiết được cung cấp trong các phần sau.
Các rơle cho các hệ thống điện được thiết kế ở Bắc Mỹ sử dụng đường cong ANSI / IEEE. Bảng 8.1
(b) cung cấp các mô tả toán học và hình 8.4 (b) cho thấy đường cong chuẩn đến thời gian 1.0.

5


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8

5. Kết hợp IDMT và rơle cắt nhanh
Phần Tử cắt nhanh có thể được sử dụng khi trở kháng nguồn là nhỏ so với trở kháng mạch bảo vệ. Điều
này làm giảm thời gian ngắt ở các cấp độ sự cố cao nhất có thể. Nó cũng cải thiện hệ thống phân loại tổng
thể bằng cách cho phép các 'đường cong phân biệt "đằng sau những các phần tử cắt nhanh được hạ xuống.
Như thể hiện trong hình 8.6, một trong những lợi thế của các phần tử cắt nhanh là để giảm thời gian hoạt
động của các mạch bảo vệ tại các khu vực bóng mờ dưới 'đường cong phân biệt ". Nếu trở kháng nguồn
vẫn không đổi, điều đó là sau đó có thể để đạt được bảo vệ tốc độ cao qua một phần lớn của các mạch bảo
vệ. Thời gian cắt sự cố nhanh chóng đạt được giúp để giảm thiểu thiệt hại tại các vị trí sự cố. Hình 8.6
cũng cho thấy một lợi thế quan trọng hơn nữa đạt được bằng việc sử dụng các thiết lập các phần tử cắt
nhanh. Phân loại với rơle ngay lập tức phía sau rơle cái mà có các yếu tố kích hoạt ngay lập tức được thực
hiện tại các thiết lập dòng điện của các phần tử cắt nhanh và không phải ở mức độ sự cố tối đa. Ví dụ,
trong hình 8.6, rơle R2 được phân loại với rơle R3 tại 500A mà không phải là 1100A, cho phép rơle R2

được thiết lập với một TMS 0,15 thay vì 0,2 trong khi duy trì một mức phân loại giữa các rơle của 0.4s.

6


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8

Tương tự như vậy, rơle 1 được phân loại với R2 tại 1400A và không phải ở 2300A

7


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
6. Đặc tuyến VI, quá dòng rơle.
6.1/ Quá bảo vệ tức thời (Transient Overreach)

Phạm vi bảo vệ của rơle là một phần của hệ thống được bảo vệ bởi rơle nếu một xự cố xảy
ra. Nếu rơle hoạt động cho sự cố nằm ngoài khu vực có thể bảo vệ của nó được cho là quá
bảo vệ.

Khi sử dụng các phần quá dòng tức thời, phải cẩn thận trong việc thực hiện lựa chọn các
thiết lập để ngăn chặn chúng hoạt động cho sự cố vượt quá tầm bảo vệ. Các dòng điện
thiết lập DC ban đầu trong sóng gợn có thể lớn hơn các giá trị rơle nhận được và làm cho
nó hoạt động. Điều này có thể xảy ra mặc dù giá trị hiệu dụng của các dòng sự cố cho một
sự cố tại một điểm vượt quá yêu cầu phạm vi có thể ít hơn so với các thiết lập rơle.
Hiện tượng này được gọi là quá bảo vệ tức thời và được định nghĩa là:
I1  I 2
.100%
I
1

% transient overreach

I1: trị hiệu dụng dòng ổn định trạng thái chuyển dòng rơle
I2: trị hiệu dụng dòng ổn định trạng thái. dòng khi mặc định hoàn toàn chỉ gây ra chuyển
rơle.

8


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
Khi áp dụng cho máy biến áp, các
thiết lập cao tức thời các yếu tố quá
dòng phải được thiết lập trên tối đa
đối với sự cố hiện tại so với các máy
biến áp điện có thể cung cấp cho một
cố trên thiết bị đầu cuối LV của nó, để
duy trì phân biệt với các rơle ở phía
bên LV của máy biến áp.

Đặc tuyến rất dốc quá dòng là phù
hợp riêng biệt nếu giảm đáng kể dòng
sự cố như tăng khoảng cách từ nguồn
điện, tức là có một sự gia tăng đáng kể
của trở kháng sự cố. Đặc tính hoạt
động VI là khi thời gian hoạt động
tăng khoảng gấp đôi làm cho giảm
dòng 7-4 lần các thiết lập hiện tại rơle.
Điều này cho phép sử dụng độ lớn của
thời gian thiết lập cho một số rơle
trong cùng hãng.

Hình 8.7 cung cấp so sánh các đường
cong SI và VI cho 1 rơle. Đặc tuyến
VI là dốc hơn nhiều và do đó tăng hoạt động nhanh hơn nhiều cho cùng sự giảm trong
dòng điện so với đường cong SI. Điều này cho phép các phân cấp cần thiết để đạt được với
một biên độ thấp hơn đối với các thiết lập cho dòng, và do đó thời gian cắt tại nguồn có
thể được giảm thiểu. Cần lưu ý rằng các đường cong trở thành thời gian tối thiểu nhất định
thường 20-30xIs.
7. Đặc tuyến cực dốc của rơle (EI)

Với đặc điểm này, thời gian hoạt động tỉ lệ nghịch với bình phương của dòng điện. Điều
này làm cho nó thích hợp cho việc bảo vệ các mạch trung chuyển, phân phối tại nơi mà
trung chuyển phải chịu dòng cao điểm về chuyển mạch, như các trường hợp mạch điện
cung cấp tủ lạnh, máy bơm, máy nước nóng và như vậy, vẫn được kết nối ngay cả sau một
thời gian dài gián đoạn nguồn cung cấp. Thời gian dài hoạt động đặc trưng của EI rơle tại
phụ tải đỉnh bình thường giá trị của dòng cũng làm cho rơle này đặc biệt thích hợp hơn
khác với cầu chì.

9


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
Hình 8.8 cho thấy đường cong điển hình
để minh họa điều này. Có thể thấy rằng
sử dụng các đặc tính EI cho phân tầng
mong muốn, nhưng sử dụng các đường
đặc tính VI hoặc SI tại các thiết lập
tương tự không được dùng. Một ứng
dụng khác của rơle này là kết hợp với tự
đóng trong mạch phân phối điện áp

thấp. Đa số các sự cố xảy ra nhanh và
không cần thiết ngắt và thay thế các cầu
chì hiện diện trong mạch cuối cùng của
một hệ thống như vậy có thể tránh được
nếu tự đóng được thiết lập để hoạt động
trước khi cầu chì ngắt. Nếu lỗi vẫn còn,
các tự đóng khóa chính nó trong các
đóng tích cực sau khi mở và cầu chì để
cô lập các lỗi.

8. Đặc điểm khác của Rơle.

Người dùng định nghĩa đường cong có
thể được cung cấp ở một số loại rơle kỹ
thuật số hoặc rơle số. Nguyên tắc chung
là người dùng nhập vào một loạt các
dòng điện/thời gian phối hợp được lưu
trữ trong bộ nhớ của rơle. Thêm giữa
các điểm được sử dụng để cung cấp cho điểm cắt tốt. Một tính năng như vậy, nếu có, có
thể được sử dụng trong trường hợp đặc biệt nếu chuẩn cắt phù hợp. Tuy nhiên, phân loại
bảo vệ ở đầu nguồn có thể trở thành khó khăn hơn, và nó là cần thiết để đảm bảo rằng các
đường cong được ghi đúng, cùng với những lý do để sử dụng. Kể từ khi các đường cong
chuẩn cung cấp các lựa chọn bao gồm hầu hết các trường hợp với thời gian cắt phù hợp, và
hầunthiết bị được thiết kế với những đường cong bảo vệ, sự cần thiết phải sử dụng hình
thức bảo vệ này là tương đối.

Rơle Kỹ thuật số và rơle số có thể cũng bao gồm xác định trước các cách sử dụng luận lý
kỹ thuật số (rơle) I/O được cung cấp trong mạch chuyểnđể thực hiện các chức năng chuẩn
như lỗi CB và ngắt mạch giám sát. Điều này tiết kiệm việc cung cấp các rơle riêng biệt
hoặc PLC (Programmable Logic Controller) phần cứng để thực hiện các chức năng.

10


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
9. Rơle quá dòng phụ thuộc.

Rơle quá dòng thường cũng được cung cấp với các yếu tố có đặc tính thời gian độc lập hay
xác định đặc tính thời gian. Những đặc điểm này cung cấp sẵn của một số rơle phối hợp
tiếp nối các tình huống trong đó các sự cố hệ thống hiện thay đổi rất rộng rãi do thay đổi
trở kháng nguồn, cũng như không có thay đổi trong thời gian với các biến thể của sự cố.
Đặc điểm của thời gian/dòng điện của đường cong này được thể hiện trong hình 8.9, cùng
với những chuẩn IDMT đặc trưng, để chỉ ra rằng thời gian nhỏ nhất đạt được bởi các rơle
tại các giá trị cao hơn các sự cố hiện tại, trong khi định nghĩa rơle có thời gian vận hành
thấp hơn giá trị hiện tại.

10. Thiết lập rơle

Một rơle quá dòng có dòng hoạt động tối thiểu, được gọi là các thiết lập của rơle. Các thiết
lập hiện tại phải được lựa chọn để rơle không hoạt động cho dòng tải tối đa của mạch được
bảo vệ, nhưng không hoạt động cho 1 dòng sự cố hoặc tương đương lớn đến mức tối thiểu
dự kiến sẽ xảy ra lỗi. Mặc dù bằng cách sử dụng một thiết lập hiện nay đó là chỉ trên tải
11


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
trọng tối đa hiện tại mạch một mức độ nhất định của bảo vệ chống quá tải cũng là lỗi có
thể được phát hiện, chức năng chính của bảo vệ quá dòng là để cô lập lỗi hệ thống chính
và không cung cấp bảo vệ quá tải. Nói chung, các thiết lập sẽ được lựa chọn để được ở
trên mức tối đa thời gian tối thiểu của mạch. Vì tất cả các rơle có trễ trong các thiết lập

hiện tại của nó, các thiết lập đủ cao để cho phép rơle tự reset khi dòng định mức của mạch
bị mang theo. Hiện tượng trễ trong thiết lập dòng được đánh dấu bằng tỷ lệ cảm biến
/nhạy của một rơle - giá trị cho một rơle hiện đại thường là 0,95. Do đó, một rơle thiết lập
nhỏ hơn 1,05 lần thơi gian ngắn nhất của mạch có thể được yêu cầu.
11. Phân cấp rơle.

Thời gian tác động phải được cho phép giữa các hoạt động của hai rơle liền kề để đạt được
sự phân biệt chính xác giữa chúng được gọi là phân cấp. Nếu phân cấp không được cung
cấp, hoặc là không đủ, nhiều hơn một rơle sẽ hoạt động cho một sự cố, dẫn đến khó khăn
trong việc xác định vị trí của các sự cố và tổn thất không cần thiết cung cấp cho một số
khách hàng.
Nó phụ thuộc vào các yếu tố:
1/ Thời gian ngắt dòng sự cố của CB.
2/ Lỗi rơle thời gian.
3/ “overshoot time” sai số về thời gian tác động của rơle khi dòng sự cố đã bị cắt nhưng
rơle vẫn chưa trở về trạng thái ban đầu do năng lượng ngắn mạch vẫn còn trong nó.
4/ Lỗi CT.
5/ Lỗi khác trong quá trình hoạt động.
Các yếu tố (ii) và (iii) trên đây phụ thuộc đến một mức độ nhất định về
Công nghệ sử dụng rơle-rơle điện, chẳng hạn, sẽ có “overshoot time” lớn hơn rơle số.
Phân cấp ban đầu được thực hiện cho mức sự cố lớn nhất tại rơleing point đang được xem
xét, nhưng một kiểm tra cũng được thực hiện mà yêu cầu phân cấp tồn tại đối với tất cả
các cấp dòng giữa rơle cảm biến dòng và mức độ sự cố tối đa.
11.1 Circuit Breaker Interrupting Time(thời gian ngắt của máy cắt )

Thời gian ngắt của CB do sự cố phải hoàn toàn bị gián đoạn dòng trước khi rơle phân biệt
ngưng để có điện. Thời gian thực hiện phụ thuộc vào loại máy cắt được sử dụng và các sự
cố dòng bị gián đoạn. Các nhà sản xuất thường cung cấp thời gian ngắt các sự cố tại đánh
giá khả năng cắt và giá trị này được luôn được sử dụng trong tính toán của phan cấp biên.

11.2 Rơle Timing Error ( lỗi thời gian của rơle)

Tất cả các rơle có sai sót về thời gian của chúng so với các đặc trưng lý tưởng như được
định nghĩa trong IEC 60255. Đối với một rơle định rõ trong IEC 60.255, một số lỗi rơle
12


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
được trích dẫn đó sẽ xác định lỗi thời gian tối đa của rơle. Các lỗi thời phải được thực hiện
khi xác định phân cấp biên.
11.3 “Overshoot” (sai số về thời gian tác động của rơle khi dòng sự cố đã bị cắt nhưng rơle vẫn
chưa trở về trạng thái ban đầu do năng lượng ngắn mạch vẫn còn trong nó).

Khi rơle được ngắt, hoạt động có thể tiếp tục cho một ít còn cho đến khi nào năng lượng
dự trữ đã được phân tán. Ví dụ như, một rơle đĩa cảm ứng sẽ có lưu trữ động năng trong
chuyển động của đĩa; mạch rơle tĩnh có thể được lưu trữ năng lượng trong tụ điện. Thiết kế
rơle được hướng dẫn đến giảm thiểu và hấp thụ những năng lượng này, nhưng một số
lượng dư thường là cần thiết.
“Overshoot time” được định nghĩa là chênh lệch giữa thời gian của một rơle hoạt động ở
một giá trị xác định của đầu vào hiện tại và thời gian tối đa đầu vào hiện tại, mà khi bất
ngờ giảm dưới mức hoạt động rơle không đủ để gây ra hoạt động rơle.
11.4 CT Errors( lỗi biến dòng)

Biến dòng có pha và tỷ lệ lỗi là do dòng kích thích (từ hóa) cần thiết để từ hoá lõi sắt. Kết
quả là các CT dòng thứ cấp không phải là một bản sao thu nhỏ giống hệt nhau của dòng sơ
cấp. Điều này dẫn đến sai sót trong hoạt động của rơle, đặc biệt là trong thời gian hoạt
động. Lỗi CT là không xác đáng khi độc lập xác định thời gian trễ rơle quá dòng đang
được xem xét.
11.5 thời gian dự trữ

Sau khi hạn định cho phép trên đã được thực hiện, rơle chon lọc phải sai số để hoàn thành
hoạt động của nó. Các trường hợp vượt quá hạn định, hoặc biên an toàn, là cần thiết để
đảm bảo rằng hoạt động rơle không hoạt động ngoài tầm.
11.6 Overall Accuracy (độ chính xác tổng thể).

Các giới hạn tổng thể chính xác theo tiêu chuẩn IEC 60.255-4 cho một rơle IDMT(inverse
time with definite minimum time) với đặc tính ngược tiêu chuẩn được thể hiện trong hình
8.10.

13


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8

12. Giới thiệu phân cấp

Phần dưới đây sẽ chỉ ra các giới hạn phân loại nói chung cho các thiết bị bảo vệ khác nhau.
12.1 Phân cấp: Rơle to Rơle

Tổng thời gian đáp ứng cần thiết bao gồm các phần tử trên phụ thuộc vào tốc độ hoạt động
của các bộ phận ngắt mạch và hiệu quả hoạt động Rơle. Tại một thời gian 0.5s là một phân
cấp bình thường. Với mô hình ngắt mạch hiện đại nhanh hơn và sai số “overshoot time”
nhỏ, 0.4s là hợp lý, trong khi theo các điều kiện tốt nhất có thể được thực hiện.
Việc sử dụng một phân cấp cố định là phổ biến, nhưng nó có thể tốt hơn yêu cầu tính toán
giá trị cần thiết cho mỗi vị trí rơle. Phân cấp chính xác gồm một thời điểm cố định, bao
gồm thời gian ngắt mạch sự cố, thời gian overshoot và một biên độ an toàn, cộng với biến
thời gian cho phép rơle và lỗi CT.
Bảng 8.2 cho lỗi rơle điển hình theo công nghệ sử dụng.
Nó cần được ghi lại để dùng cho sửa lỗi phân cấp chỉ thích hợp với sự cố lớn mà nó dẫn
đến thời gian hệ thống rơle ngắn hơn. ở một sự cố dòng thấp hơn, với thời gian hoạt động

dài hơn, lỗi cho phép được định nghĩa trong IEC 60255 ( 7.5% thời gian hoạt động) có thể
vượt qua sửa lỗi phân cấp, kết quả là rơle không phân cấp chính xác trong những đặc tính
kỹ thuật còn lại. Những chú ý yêu cầu khi xem xét phân cấp tại sự cố dòng thấp.
14


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
1 giải pháp thực tế để xác định phân cấp tối ưu là giả sử rằng rơle gần hơn với các sự cố có
thời gian lỗi tối đa là +2E, E là lỗi thời gian cơ bản, để phát hiện tất cả lỗi cho rơle, cần bổ
sung thêm 10% lỗi quá dòng cho MBA.

Khoảng thời gian khoảng phân cấp nhỏ nhất, t’ , có thể được tính như sau:
�2 E  ECT �
t' � R
�t  tCB  to  ts (seconds)
� 100 �

Trong đó:

Er 

thời gian lỗi rơle (IEC 60255-4)

Ect 

tỉ số cho phép CT (%)

t  thời gian hoạt động gần sự cố nhất (s)

tcb 

thời gian CB ngắt (s)

to 

thời gian sai số rơle (s)

ts 

margin an toàn (s)

Ví dụ, t = 0.5s, thời gian nghỉ cho rơle điện cơ nhảy tiêu chuẩn ngắt là 0.375s, trong khi
đó, ở cùng sự cố, rơle tĩnh nhảy ngắt chân không, khoảng thời gian có thể thấp hơn 0.24s.
Khi rơle quá dòng có đặc điểm rơle xác định độc lập, nó thì không cần thiết để bao gồm
dung sai cho phép để lỗi CT, do đó:

15


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
�2 E �
t '  � R �t  tCB  to  ts (seconds)
�100 �
(phép tính 8.3)

Việc tính toàn cụ thể thời gian phân cấp cho mỗi rơle có thể thường nhàm chán khi thực
hiện tính toán phân cấp bảo vệ trong 1 hệ thống năng lượng. Bảng 8.2 cho thấy số lần phân
cấp thực tế ở sự cố dòng cao giữa các công nghệ rơle, thời gian thích hợp để công nghệ
của rơle cuối nên được sử dụng.
12.2 Phân cấp: cầu chì đến cầu chì

Thời gian hoạt động của cầu chì là 1 chức năng gồm tiền hồ quang và thời gian hồ quang
của các phần tử cầu chì, mà nó theo định luật law ( I 2t). vì thế, để đạt được sự phối hợp
giữa 2 cầu chì nối tiếp, nó cần thiết để đảm bảo rằng tổng số được thực hiện bởi các cầu
chì nhỏ hơn chứ không phải lớn hơn giá trị tiền hồ quang của cầu chì lớn hơn. Nó được
thành lợp bởi các thử nghiệm thỏa mãn phân cấp giữa 2 cầu chì nói chung sẽ đạt được nếu
tỉ số dòng giữa chúng là lớn hơn 2.
12.3 Phân cấp: cầu chì đến rơle

Đối với rơle phân cấp thời gian với cầu chì, cách tiếp cận cơ bản là đảm bảo rằng bất cứ
khi nào rơle dự phòng tích cực trước cầu chì và không ngược lại. Nếu cầu chì đứng trước
rơle, nó rất khó khăn để duy trì sự phân biệt đúng ở giá trị cao của sự cố dòng bởi vì tác
động nhanh của cầu chì.
Đặc điểm của rơle phù hợp để phối hợp với cầu chì thì thường là đặc trưng của đặc tuyến
cực dốc (EI) vì chúng có đặc điểm tương tự. Để đảm bảo đạt yêu cầu phối hợp giữa rơle và
cầu chì, các thiệt lập căn bản của rơle nên được xấp xỉ 3 lần thời gian định mức của cầu
chì. Phân cấp cho sự phối hợp chính xác, khi thể hiện như 1 đại lượng cố định, không nên
nhỏ hơn 0.4s hay, khi thể hiện như 1 biến, nên có giá trị nhỏ nhất là:
t’ = 0.4t +0.15 (s)
t là thời gian hoạt động danh nghĩa của cầu chì.
Trang 222 của ‘Examples of Time and Current Grading - Rơle Setting Fault Setting
Example’ cho 1 ví dụ rõ hơn của cầu chì để phân cấp rơle.

16


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
13. Tính toán sự cố pha cài đặt rơle quá dòng.
Khi thiết kế và vận hành bất kỳ một hệt hống điện nào cần phải kể đến khả năng phát sinh hư
hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thống điện ấy. Ngắn mạch là loại sự cố có thể

xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện . Hậu quả của ngắn mạch là:
a) Trụt thấp điện áp ởmột phần lớn của hệ thống điện
b) Phá hủy các phần tử bịsự cố bằng tia lửa điện
c) Phá hủy các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ
d) Phá hủy ổn định của hệ thống điện
Nhiệm vụ chính của thiết bị BVRL là tự động cắt phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện. Ngoài
ra thiết bị bảo vệ rơle (BVRL) còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường
của các phần tử trong hệ thống điện.
a. Bảo vệ dòng điện cực đại.
Nguyên tắc tác động: Bảo vệ dòng điện cực đại là loại bảo vệ phản ứng với dòng trong phần tử
được bảo vệ. Bảo vệ sẽ tác động khi dòng điện qua chỗ đặt thiết bị bảo vệ tăng quá một giá trị định trước
nào đó.
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, gồm bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập và bảo vệ có đặc tính thời gian
phụ thuộc có giới hạn.



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 IKĐ 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.

a. Bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập

Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính thời gian
độc lập được chọn theo nguyên tắc bậc thang (từng cấp) ,làm
thế nào để cho bảo vệ đoạn sau gần nguồn hơn có thời gian
làm việc lớn hơn thời gian làm việc lớn nhất của các bảo vệ
đoạn trước một bậc chọn lọc về thời gian ∆t.
Xét sơ đồ mạng như hình 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 t1’ và t1”.
Thời gian làm việc t2’ của bảo vệ 2’ tại trạm B được chọn lớn hơn thời gian làm việc lớn nhất của
các bảo vệ tại trạm C một bậc ∆t. Nếu t1’ > t1” thì t2’ = t1’+ ∆t. Thời gian làm việc t3 của bảo vệ 3 ở trạm
A cũng tính toán tương tự, ví dụ nếu có t2” > t2’ thì t3 = t2” + ∆t.
b. Bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn

17


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
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 tn 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.
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.
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 phối hợp các đặc tính thời gian tương đối phức tạp.

Đánh giá bảo vệ dòng cực đại:


Bảo vệ dòng cực đại chỉ đảm bảo được tính chọn lọc trong các mạng hình tia có một nguồn cung
cấp, khi có 2 nguồn cung cấp, yêu cầu chọn lọc không được thỏa mãn cho dù máy cắt và bảo vệ
được đặt ở cả 2 phía của đường dây



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.

b. Bảo vệ dòng cắt nhanh
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.
Khi hư hỏng càng gần thanh góp trạm A thì dòng điện
ngắn mạch sẽ càng tăng theo đường cong 1. Vùng bảo vệ cắt
nhanh lCN 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 IKĐ). 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 lCN< l(3)CN, trong một số trường hợp lCN có thể giảm đến 0.
BVCN cho đường dây có 2 nguồn cung cấp:
Giả thiết BVCN được đặt ở cả 2 phía của đường dây AB. Khi ngắn mạch ngoài tại điểm NA thì
dòng ngắn mạch lớn nhất chạy qua các BVCN là I NngmaxB theo hướng từ thanh góp B vào đường dây. Khi
ngắn mạch ngoài tại điểm NB thì dòng ngắn mạch lớn nhất chạy qua các BVCN là I NngmaxA theo hướng từ
thanh góp A vào đường dây. Để bảo vệ cắt nhanh không tác động nhầm khi ngắn mạch ngoài, cần phải
chọn IKĐ> INngmax. Trong trường hợp đang xét, INngmaxA> INngmaxB, vì vậy dòng tính toán INngmax= INngmaxA

18


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
Vùng bảo vệlCNAvà lCNB được xác định bằng hoành đô giao điểm của các đường cong 1 (I NA=
f(l)) và 3 (INB= f(l)) với đường thẳng 2 (IkĐ), gồm 3 đoạn:


Ngắn mạch trong đoạn lCNA chỉ có BVCN phía A tác động



Ngắn mạch trong đoạn lCNB chỉ có BVCN phía B tác động



Khi ngắn mạch trong đoạn giữa thì không có BVCN nào tác động. Tuy nhiên nếu (l CNA+ lCNB)>l thì
khi ngắn mạch ở đoạn giữa cả hai BVCN sẽ cùng tác động.

Hiện tượng khởi động không đồng thời:

Nếu giữa các trạm A,B ngoài đường dây được bảo vệr a còn có các mạch liên lạc vòng phụ khác
thì có thể xảy ra hiện tượng khởi động không đồng thời giữa các bảo vệ đặt ở 2 đầu A,B của đường dây
và chiều dài vùng bảo vệ có thể tăng lên.
Hiện tượng mà một bảo vệ chỉ bắt đầu khởi động sau khi một bảo vệ khác đã khởi động và cắt
máy cắt được gọi là hiện tượng khởi động không đồng thời. Khi kể đến tác động không đồng thời, BVCN
thậm chí có thể bảo vệ được toàn bộ đường dây có nguồn cung cấp 2 phía.
14. Bảo vệ dòng có hướng
Bảo vệ dòng điện có hướng là loại bảo vệ phản ứng theo giá
trị dòng điện tại chỗ nối bảo vệ và góc pha giữa dòng điện đó với điện
áp trên thanh góp của trạm có đặt bảo vệ. Bảo vệ sẽ tác động nếu
dòng điện vượt quá giá trị định trước (dòng khởi động I KĐ) và góc
pha phù hợp với trường hợp ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ.
Qua khảo sát cho thấy rằng, để sơ đồ làm việc đúng đắn cần
góc lệch 30º45º.
Đây là tiêu chuẩn kết nối của rơle tĩnh, kỹ thuật số và số. Phụ
thuộc vào góc của điện áp cung cấp là dịch chuyển để tạo ra rơle có
độ nhạy cao, có 2 loại:
a. 90°-30° characteristic (30° RCA)
b. 90°-45° characteristic (45° RCA)
a. 90°-30° characteristic (30° RCA)
Rơle pha A có dòng điện I a và điện áp Vbc dịch pha 300 với chiều
ngược kim đồng hồ. Trong trường hợp này, độ nhạy lớn nhất của rơle khi
dòng điện trễ 600 với điện áp trung tính. Kết nối này một miền từ sớm pha
300 tới trễ pha 1500
Độ nhạy tại hệ số công suất đơn vị bằng 50% của độ nhạy lớn nhất
và 86,6% tại hệ số công suất zero trễ.

b. 90°-45° characteristic (45° RCA)

19

BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
Rơle pha A có dòng điện I a và điện áp Vbc dịch pha 450 với chiều
ngược kim đồng hồ. Trong trường hợp này, độ nhạy lớn nhất của rờ le khi
dòng điện trễ 450 với điện áp trung tính. Kết nối này là một miền từ sớm pha
450 tới trễ pha 1350.
Độ nhạy tại hệ số công suất đơn vị bằng 70,7% của độ nhạy lớn nhất
và bằng nhau tại hệ số công suất zero trễ.
Ứng dụng của rơle có hướng:
•

Rơle không có hướng sẽ áp dụng cho các xuất tuyến song song có
nguồn phát điện duy nhất, bất kỳ sự cố nào xảy ra trên đường dây sẽ
được cách ly và ngắt nguồn

•

Trong mạch vòng có số nguồn lớn hơn 1, tính chọn lọc không được đảm bảo vì không thể chọn
thời gian làm việc theo bậc thang

•

Rơle có hướng được lắp đặt tại đầu nhận và rơle không định hướng được lắp đặt tại đầu phát để
đảm bảo hoạt động chính xác của rơle trên đường dây.

Chỗ cần đặt bảo vệ có bộ phận định hướng công suất:
Khi chọn thời gian làm việc của bảo
vệ dòng có hướng, chúng ta đã giả thiết tất cả
các bảo vệ đều có bộ phận định hướng công

suất. Tuy nhiên trong thực tế chúng chỉ cần
thiết khi tính chọn lọc không thể đảm bảo
được bằng cách chọn thời gian làm việc. Hay
nói cách khác, bảo vệ sẽ không cần phải có
bộ phận định hướng công suất nếu thời gian
làm việc của nó lớn hơn thời gian làm việc
của bảo vệ tất cả các phần tử khác trong
trạm.
Ví dụ như khảo sát tác động của các
bảo vệ trên hình bên ta thấy rằng bảo vệ 6 có thể không cần bộ phận định hướng công suất, vì tính chọn
lọc tác động của nó khi ngắn mạch ở các phần tử khác của trạm D được đảm bảo bằng thời gian làm việc
t6> tD. Cũng có thể thấy rằng bảo vệ 5 đặt ở đầu kia của đường dây CD có thời gian t5< t6 và cần phải có
bộ phận định hướng công suất. Như vậy ở mỗi một đường dây của mạng chỉ cần đặt bộ phận định hướng
công suất cho bảo vệ ở đầu có thời gian làm việc bé hơn. Khi thời gian làm việc của cả 2 bảo vệ của một
đường dây bằng nhau thì cả 2 không cần đặt bộ phận định hướng công suất.
Do vậy trong một số trường hợp, bằng cách tăng thời gian làm việc của các bảo vệ so với trị số
tính toán, có thể không cần đặt bộ phận định hướng công suất ở phần lớn các bảo vệ của mạng.

15. Mạch vòng chính
•

Khi số lượng xuất tuyến của vòng là số chẵn, hai rơle với thời gian vận hành giống nhau tại trạm
MBA giống nhau, do đó cần phải định hướng

•

Khi số lượng xuất tuyến của vòng là số lẻ, hai rơle với thời gian vận hành giống nhau tại các trạm
MBA khác nhau, do đó không cần định hướng

20

BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
•

Với rơle số, phần tử định hướng là có sẵn hoặc không tốn thêm chi phí nên thường lắp đặt rơle
định hướng tại tất cả các địa điểm

•

Chiều mũi tên chỉ chiều dòng điện khiến rơle hoạt đông

•

Ngắt kết nối với nguồn sẽ được thực hiện theo thời gian và
hướng của dòng sự cố

•

Các sự cố dòng điện có hai hướng để chảy

•

Vùng sự cố bị cô lập và cung cấp điện được duy trì cho các
vùng còn lại

Chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc bậc thang ngược
chiều nhau và dùng các bộ phận định hướng công suất
Tính chọn lọc được đảm bảo trong các mạng vòng có một
nguồn cung cấp khi không có những đường chéo không qua nguồn

Trong các mạng vòng có sốnguồn cung cấp lớn hơn một tính
chọn lọc không thể đảm bảo vì không thể chọn thời gian làmviệc theo nguyên tắc bậc thang. Bảo vệ cũng
không đảm bảo chọn lọc trong các mạng vòng có một nguồn cung cấp có đường chéo không đi qua
nguồn.
9.20 Ví dụ của phân cấp dòng điện và thời gian (EXAMPLES OF TIME AND CURRENT
GRADING).
Trong mục này cung cấp chi tiết việc phân cấp dòng điện/thời gian của một số mạng điện ví dụ, để
mà minh họa cho quá trình tính toán cài đặt rơle và phân cấp rơle. Chúng được dựa trên một rơle quá
dòng số hiện đại thể hiện ở hình 9.28 với dữ liệu cài đặt dựa vào rơle này.

9.20.1 Ví dụ cài đặt rơle sự cố pha- những cầu chì/rơle IDMT (Relay Phase Fault Setting Example –
IDMT Relays/Fuses).

21


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
Trong hệ thống thể hiện trong hình 9.29, vấn đề là
phải tính toán cài đặt cho các rơle gồm 1-5. Bởi ví dụ là có
liên quan đến phân cấp, xem xét như bảo vệ vùng thanh cái
và những yêu cầu điện áp gãy của biến dòng (CT) là không
phù hợp. Tất cả các đường đặc tính được vẽ trên giá trị cơ
bản 11kV. Công tắc tơ trong chuỗi cầu chì F S1/FS2 có khả
năng cắt cực đại 3kA, và rơle F2 được cài đặt để đảm bảo
rằng cầu chì hoạt động trước công tắc tơ cho dòng vượt quá
giá trị này. Biến dòng (CT) cho các rơle F 1, F2 và 5 là tồn tại
với dòng phía thứ cấp là 5A, trong khi các biến dòng còn lại
là mới với phía thứ cấp là 1A. Rơle 5 là bảo vệ nguồn hữu
ích, và được yêu cầu phải được cài đặt bằng cách sử dụng
đặc tính SI để đảm bảo sự phân cấp với những rơle thượng

nguồn.

Một số công thức cần nhắc lại:

Zb 

Vb 2
()
Sb

Z ( pu ) 

S
Z ( )
 Z () � b2
Zb
Vb

Z (%)  Z ( pu ) �100
V 2 S
Z (%) 2  Z (%)1 � b1 � b22
Sb1 Vb 2
9.20.1.1 Tính toán trở kháng (Impedance Calculations).

22


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8
Tất cả tổng dẫn phải quy về giá trị cơ bản chung,
được cho là Scb=500MVA, theo đó ta có:

Reactor R1:
V 2 S
4 �500
Z R1  Z (%) R1_ old � b1 � b22 
 100%
Sb1 Vb 2
20
Cable c1:
Z C1 

0.096
�2  0.038
5

Trên giá trị nền 500MVA
Z C1 

0.038 �100 �500
 15.7%
112

Cables C2, C3

ZC 2, ZC 3  0.158
Tại Scb=500MVA:
Z C 2, Z C 3 

0.158 �100 �500
 65.3%
112

Trở kháng nguồn:

9.20.1.2 Cấp độ sự cố (Fault Levels).
Các cấp độ sự cố được tính toán như sau:

23


BẢO VỆ QUÁ DÒNG CHO SỰ CỐ CHẠM PHA & SỰ CỐ CHẠM ĐẤT – NHÓM 8


(i) Tại thanh cái C, cho 2 xuất

= 201MVA = 10.6kA trên 11kV.
Cho một xuất tuyến:
Fault levels = 178MVA =9.33kA


(ii) Tại thanh cái B

Fault Level =

500 �100
MVA
Z R1  Z S  Z C1

= 232MVA = 12.2kA


(iii) Tại thanh cái A

Fault Level =

500 �100
MVA
Z S  Z C1

= 432MVA = 22.7kA


(iv) Nguồn
Fault Levels = 500MVA = 26.3kA

9.20.1.3 Chọn tỷ số biến dòng (CT Ratio Selection).
Đòi hỏi phải xem xét không chỉ dòng tải lớn nhất, mà còn dòng thứ cấp lớn nhất dưới điều kiện sự
cố.
Thứ cấp của biến dòng là định mức chung để chịu được 100 lần dòng thứ cấp định mức trong thời
gia ngắn. Do đó, một kiểm tra là yêu cầu rằng không có thứ cấp biến dòng mới có dòng hơn 100A khi
dòng sự cố lớn nhất xảy ra ở sơ cấp. Sử dụng các tính toán dòng sự cố, điều kiện này thỏa mãn, nên việc
sửa đổi các tỷ số biến dòng là không yêu cầu.
9.20.1.4 Cài đặt rơle quá dòng – rơle 1/2 (Relay Overcurrent Settings – Relays 1/2).
Những rơle thực hiện việc bảo vệ quá dòng của xuất tuyến, thanh cái C và bảo vệ dự trữ để những
rơle F1, F2 và kết hợp với cầu chì FS1 và FS2. Việc cài đặt cho rơle 1 và 2 sẽ giống hệt nhau, nên tính toán
sẽ chỉ thực hiện cho rơle 1. Dòng điện xem xét đầu tiên khi cài đặt rơle.
Rơle 1 phải có khả năng cài đặt lại tại dòng điện 400A – định mức của đường dây. Rơle có một tỷ
số trở về/khởi động là 0.95, do đó các cài đặt dòng điện rơle không được nhỏ hơn 400/0.95, hoặc 421A.
Một cài đặt phù hợp mà tốt hơn là 450A. Tuy nhiên, trong mục 9.12.3 cũng đề nghị rằng cài đặt dòng điện
nên bằng 3 lần giá trị định mức cầu chì lớn nhất (tức là 3.160A, định mức của cầu chì lớn nhất trên mạch
đi từ thanh cái C) dẫn đến dòng điện được cài đặt 480A, hoặc 96% dòng sơ cấp định mức của rơle. Chú ý

rằng, với ứng dụng này của rơle trong hệ thống phân phối, sự thắc mắc mức độ sự cố lớn nhất và nhỏ nhất
là có lẽ không thích đáng bởi vì sự khác nhau giữa mức độ sự cố lớn nhất và nhỏ nhất là rất nhỏ. Tuy
nhiên trong các ứng dụng khác nơi mà sự khác biệt đáng kể giữa mức độ sự cố lớn nhất và nhỏ nhất là tồn
tại, nó là rất cần thiết để đảm bảo rằng việc lựa chọn của một cài đặt dòng điện lớn hơn dòng đầy tải sẽ

24