Bài giảng bảo vệ rơ le 1

Tiểu môđun 1: Nguyên tắc chung về bảo vệ
rơle trong hệ thống điện
A. Mục đích của tiểu mô đun:
Học xong tiểu mô đun này, ngời học có khả năng
hiểu biết, năng lực và thái độ về:
1. Về kiến thức:
- Nắm vững mục đích của bảo vệ rơle trong hệ
thống điện.
- Nắm vững sự biến đổi về các thông số kỹ thuật
trên lới điện cũng nh những ảnh hởng không tốt đến hệ
thống điện khi xẩy ra sự cố ngắn mạch và các chế độ
làm việc không bình thờng của hệ thống điện.
- Nắm vững vai trò của các rơle trong sơ đồ bảo vệ
rơle.
- Nắm vững 6 yêu cầu của bảo vệ rơle và các yêu
cầu đối với rơle.
- Nắm vững nguyên lý làm việc và ứng dụng của các
sơ đồ đấu máy biến dòng và cuộn dây rơle.
2. Về kĩ năng:
Có kĩ năng về:
- Phân biệt đợc các dạng sự cố và chế độ làm việc
không bình thờng của hệ thống điện.
- Nhận biết đợc các loại rơle trong mạch đấu nối
bằng thiết bị thực tế.
- Đánh giá đợc tầm quan trọng của các yêu cầu bảo
vệ rơle để thiết kế bảo vệ rơle trong hệ thống điện
đảm bảo về mặt kĩ thuật và kinh tế.

5

- Đấu nối chính xác sơ đồ đấu máy biến dòng và
các cuộn dây của rơle đảm bảo yêu cầu kĩ thuật cao cho
một sơ đồ bảo vệ cụ thể.
3. Vệ thái độ:
Kiên trì, quyết tâm nắm vững các nội dung chính
về nguyên tắc chung của bảo vệ rơle trong hệ thống
điện. Từ đó hình thành những t duy tổng quát về bảo
vệ rơle trong hệ thống điện.
B. Nội dung của tiểu mô đun:
Nội dung 1: Mục đích của bảo vệ rơle. Các sự cố và
các chế độ làm việc không bình thờng trong hệ
thống điện. (2,5 tiết)
Hoạt động 1.1: Mục đích của bảo vệ rơle.

Nhiệm vụ hoạt động 1.1:
Nhiệm vụ 1: Làm việc cá nhân, học viên tự nghiên
cứu các thông tin trong tài liệu.
Nhiệm vụ 2: Thảo luận nhóm về vấn đề sau:
1. Mục đích của bảo vệ rơle.
Nhiệm vụ 3: Đại diện các nhóm trình bày nội dung
trên, các nhóm khác nhận xét bổ xung.
Nhiệm vụ 4: Giáo viên nhận xét và tổng kết.

Thông tin cơ bản cho hoạt động 1.1:
1.1.1. Mục đích của bảo vệ rơle.
Trong quá trình vận hành hệ thống điện không thể
tránh khỏi các sự cố và các chế độ làm việc không bình
thờng của mạng điện và các thiết bị điện. Nguyên nhân
gây nên h hỏng, sự cố trong hệ thống điện rất đa dạng:
6

Giông bão, động đất, máy móc bị hao mòn, già cỗi cách
điện, do thao tác nhầm lẫn...
Phần lớn sự cố đều làm tăng dòng điện và giảm
điện áp trong một số phần tử của hệ thống điện.
Dòng điện tăng cao tại chỗ sự cố và trên các phần tử
trên đờng dây từ nguồn tới điểm ngắn mạch, sinh ra lực
điện động và nhiệt lợng lớn gây nguy hiểm cho các thiết
bị điện khi có dòng ngắn mạch chạy qua. Hồ quang tại
chỗ ngắn mạch nếu không đợc loại trừ kịp thời có thể đốt
cháy thiết bị, gây hoả hoạn.
Điện áp giảm xuống phá huỷ sự làm việc bình thờng
của các hộ tiêu thụ và sự ổn định của các máy phát điện
đang làm việc song song làm ảnh hởng tới chế độ làm
việc bình thờng và có thể phá hỏng các thiết bị điện.
Tồi tệ hơn, có thể làm mất ổn định và tan rã hệ thống.
Những hậu quả nguy hiểm trên có thể khắc phục đợc nếu phát hiện nhanh chóng và cách ly phần tử h hỏng ra
khỏi Hệ thống điện.
Thiết bị bảo vệ đơn giản nhất đợc sử dụng sớm
nhất trong hệ thống điện là cầu chì. Cầu chì là chỗ yếu
đợc tạo ra một cách có chủ định trong mạch điện để
ngắt mạch bằng dây chảy khi có dòng sự cố chạy qua.
Ngày nay cầu chì vẫn đợc sử dụng rộng rãi trong lới điện
cung cấp có điện áp nhỏ hơn 35 kV, do có kết cấu đơn
giản, rẻ tiền và làm việc khá chắc chắn.
Tuy nhiên trong hệ thống điện hiện đại đối với các
phần tử quan trọng nh: Máy phát điện, máy biến áp có
công suất lớn, hệ thống thanh góp, hệ thống đờng dây

7


truyền tải với điện áp cao và siêu cao áp không thể dùng
cầu chì đợc vì những lý do sau:
- Dòng tác động không chính xác phụ thuộc vào chất
liệu và công nghệ chế tạo dây chảy của cầu chì.
- Khó phối hợp tác động đảm bảo tác động chọn lọc
trong lới có cấu trúc phức tạp.
- Chỉ tác động đợc một lần.
- Thời gian thay dây chảy dài, làm mất điện hộ tiêu
thụ thời gian dài.
- Không thể thực hiện việc ghép nối và liên động với
các thiết bị bảo vệ và tự động hoá khác trong hệ thống.
Thiết bị tự động hoá dùng để bảo vệ trong hệ
thống điện là bảo vệ rơle. Bảo vệ rơ le là một dạng cơ
bản của tự động hoá thiếu nó hệ thống không thể làm
việc bình thờng và tin cậy. Bảo vệ rơle thực hiện việc
kiểm tra liên tục các trạng thái và các chế độ làm việc của
tất cả các phần tử trong hệ thống điện, có những phản
ứng thích hợp khi xuất hiện sự cố
và những chế độ làm việc không bình thờng.
Khi xuất hiện sự cố bảo vệ rơ le tác động lên các
thiết bị tự động,
loại trừ nhanh chóng phần đoạn mạch bị sự cố ra khỏi
mạng điện. Khi xuất hiện chế độ làm việc không bình
thờng tùy theo từng mức độ mà bảo vệ rơ le tiến hành
những thao tác cần thiết để phục hồi chế độ làm việc
bình thờng hoặc báo tín hiệu cho công nhân vận hành
biết tình trạng làm việc không bình thờng của mạng

điện hoặc thiết bị điện.

8


Hoạt động 1.2: Các sự cố và các chế độ làm việc
không bình thờng trong hệ thống điện

Nhiệm vụ hoạt động 1.2:
Nhiệm vụ 1: Làm việc cá nhân, học viên tự nghiên
cứu các thông tin trong tài liệu.
Nhiệm vụ 2: Thảo luận nhóm về vấn đề sau:
1. Các sự cố trong hệ thống điện.
2. Các chế độ làm việc không bình thờng trong hệ
thống điện.
Nhiệm vụ 3: Đại diện các nhóm trình bày một trong
các nội dung trên, các nhóm khác nhận xét bổ xung.
Nhiệm vụ 4: Giáo viên nhận xét và tổng kết.

Thông tin cơ bản cho hoạt động 1.2:
1.2.1. Các sự cố trong hệ thống điện.
1.2.1.1. Ngắn mạch.

Ngắn mạch là dạng sự cố nguy hiểm nhất, ngắn
mạch có thể xẩy ra giữa các pha, ngắn mạch giữa các
pha kèm chạm đất, ngắn mạch một pha, chạm đất
một pha. Trong máy điện và máy biến áp ngoài các
dạng sự cố trên còn có dạng ngắn mạch giữa các vòng
dây trong một pha.
Khi ngắn mạch, dòng điện chạy qua các phần tử

tăng lên, do đó sụt áp trên các phần tử cũng tăng lên
làm giảm điện áp tại tất cả các điểm của lới điện.
Do dòng điện tăng cao nên nhiệt lợng và hồ
quang sinh ra tại chỗ ngắn mạch tăng cao sẽ làm phá

9


huỷ các thiết bị tại vị trí sự cố và trên đờng dây.
Mặt khác nó còn gây nguy hiểm cho các phần tử
không bị sự cố có dòng này chạy qua.
Ngoài ra khi ngắn mạch điện áp giảm xuống rất
thấp sẽ phá huỷ sự làm việc bình thờng của các hộ
tiêu thụ trên toàn hệ thống.
Hậu quả nguy hiểm nhất của ngắn mạch là phá
huỷ sự làm việc song song ổn định của các máy phát
và có thể làm tan rã hệ thống điện.
1.2.1.2. Chạm đất một pha trong lới có trung

tính cách điện với đất.
Khi chạm đất một pha trong lới có trung tính cách
điện với đất thì dòng chạm đất một pha rất nhỏ chỉ
bao gồm thành phần dòng điện điện dung của các
pha không bị chạm đất, do vậy nó không làm lệch
méo điện áp giữa các pha. Song điện áp của hai pha
không sự cố so với đất tăng lên bằng điện áp dây uy
hiếp cách điện của các pha không sự cố. Do đó chạm
đất một pha không cần cắt nhanh nhng cũng không
đợc để tồn tại quá dài.
1.2.2. Các chế độ làm việc không bình thờng

trong hệ thống điện.
1.2.2.1. Quá tải.

Quá tải làm cho dòng điện chạy qua thiết bị lớn
hơn dòng định mức, thiết bị sẽ bị phát nóng quá
mức cho phép, làm tăng hao mòn cách điện và có
thể dẫn đến h hỏng thiết bị. Để ngăn ngừa sự cố của
10


thiết bị khi quá tải cần phải áp dụng các biện pháp
giảm tải hoặc cắt thiết bị khỏi lới.
1.2.2.2. Tần số giảm.

Nguyên nhân làm cho tần số giảm là công suất
của nguồn nhỏ hơn công suất tiêu thụ do cắt đột
ngột một số máy phát đang làm việc.
Khi tần số giảm làm giảm tốc độ quay của các động
cơ điện.
Nếu tần số giảm nhiều (47ữ 45) Hz có thể phá
huỷ chế độ làm việc bình thờng của hệ thống năng
lợng. Để ngăn ngừa sự cố này cần phải khôi phục
nhanh cân bằng công suất giữa nguồn và hộ tiêu thụ
bằng cách đóng các máy phát dự phòng (tự động)
hoặc tự động cắt bớt một phần hộ tiêu thụ.
1.2.2.3. Điện áp tăng cao.

Điện áp tăng cao quá giá trị cho phép thờng xuất
hiện ở các máy phát thuỷ điện khi cắt đột ngột phụ
tải của chúng. Khi cắt tải các máy phát thuỷ điện làm

tăng tốc độ quay, tăng sức điện động của máy phát
đến trị số nguy hiểm cho cách điện của nó. Để bảo
vệ máy phát cần phải giảm dòng kích thích hoặc
cắt máy phát.
Quá áp gây nguy hiểm cho thiết bị có thể xuất
hiện khi đóng hoặc cắt một phía đờng dây truyền
tải điện năng dài có dung dẫn lớn.

11


Nội dung 2: Các loại rơle thờng dùng trong các sơ đồ
bảo vệ rơle. Cách biểu diễn rơle và sơ đồ bảo vệ
rơle. (1 tiết)
Hoạt động 2.1: Các loại rơle thờng dùng trong sơ đồ
bảo vệ rơle.

Nhiệm vụ hoạt động 2.1:
Nhiệm vụ 1: Làm việc cá nhân, học viên tự nghiên
cứu các thông tin trong tài liệu.
Nhiệm vụ 2: Thảo luận nhóm về vấn đề sau:
1. Vai trò của các rơle dòng điện, điện áp, thời gian,
tín hiệu, trung gian trong sơ đồ bảo vệ rơle.
Nhiệm vụ 3: Đại diện các nhóm trình bày một trong
các nội dung trên, các nhóm khác nhận xét bổ xung.
Nhiệm vụ 4: Giáo viên nhận xét và tổng kết.

Thông tin cơ bản cho hoạt động 2.1:
2.1.1. Vai trò của rơle dòng điện trong sơ đồ bảo
vệ rơle.

Rơle dòng điện làm việc theo giá trị dòng điện của
mạng đã đợc biến đổi giá trị thông qua BI. Trong các sơ
đồ bảo vệ rơle, rơle dòng điện là bộ phận khỏi động
theo dòng điện.
2.2.2. Vai trò của rơle điện áp trong sơ đồ bảo vệ
rơle.
Rơle điện áp làm việc theo giá trị điện áp của
mạng đã đợc biến đổi giá trị thông qua BU. Có 2 loại rơle
điện áp là:

12


Rơle điện áp cực đại (rơle quá áp) sẽ tác động đóng
tiếp điểm thờng mở khi đặt vào cuộn dây của rơle lớn
điện áp khởi động của rơle.
Rơle điện áp cực tiểu (rơle kém áp) sẽ tác động
đóng các tiếp điểm thờng đóng khi điện áp đặt vào
cuộn dây của rơle nhỏ hơn điện áp khởi động của rơle.
Trong các sơ đồ bảo vệ rơle, rơle điện áp là bộ
phận khởi động theo điện áp.
2.2.3. Vai trò của rơle thời gian trong sơ đồ bảo vệ
rơle.
Rơle thời gian có bộ phận duy trì thời gian tác động
nhờ cơ cấu đồng hồ. Nhờ vậy đảm bảo cho các sơ đồ
bảo vệ rơle làm việc chọn lọc và tin cậy. Trong các sơ đồ
bảo vệ rơle, rơle thời gian là bộ phận tạo thời gian duy
trì.
2.2.4. Vai trò của rơle tín hiệu trong sơ đồ bảo vệ
rơle.

Rơle tín hiệu có bộ phận cờ báo tín hiệu hoặc còi
báo hiệu. Khi sơ đồ bảo vệ rơle tác động đến máy cắt,
rơle tín hiệu sẽ báo tín hiệu tác động cho công nhân
vận hành biết. Do đó trong các sơ đồ bảo vệ rơle, rơle
tín hiệu là bộ phận báo tín hiệu.
2.2.5. Vai trò của rơle trung gian trong sơ đồ bảo
vệ rơle.
Rơle trung gian có các tiếp điểm cho phép dòng
điện có giá trị lớn chạy qua. Rơle trung gian đợc dùng
trong các sơ đồ bảo vệ rơle khi yêu cầu phải có dòng
điện lớn chạy vào cuộn cắt của máy cắt. Do đó trong các

13


sơ đồ bảo vệ rơle, rơle trung gian là bộ phận tăng công
suất cắt đa đến cuộn cắt của máy cắt.
Hoạt động 2.2: Cách biểu diễn rơle và sơ đồ bảo
vệ rơle.

Nhiệm vụ hoạt động 2.2:
Nhiệm vụ 1: Làm việc cá nhân, học viên tự nghiên
cứu các thông tin trong tài liệu.
Nhiệm vụ 2: Thảo luận nhóm về vấn đề sau:
1. Cách biểu diễn rơle.
2. Sơ đồ bảo vệ rơle.
Nhiệm vụ 3: Đại diện các nhóm trình bày một trong
các nội dung trên, các nhóm khác nhận xét bổ xung.
Nhiệm vụ 4: Giáo viên nhận xét và tổng kết.

Thông tin cơ bản cho hoạt động 2.2:
2.2.1. Cách biểu diễn rơle:
Rơle đợc biểu diễn dới dạng hình chữ nhật có nửa
vòng tròn phía trên, cuộn dây rơle đợc biểu diễn ngầm
là đặt ở phần dới (phần chữ nhật) và thờng không vẽ,
tiếp điểm của rơle đợc vẽ ở phần trên (nửa vòng tròn).

Hình 1.1: Biểu diễn rơle trên các sơ đồ bảo vệ, điều
khiển.
14


Rơle trên sơ đồ còn có các đầu vào. Loại rơle đợc
ký hiệu bằng chữ cái đầu tiên của tên rơle và đợc ghi vào
phần chữ nhật hoặc ghi bằng ký hiệu (Hình 1.1)
2.2.2. Sơ đồ bảo vệ rơle.
Là quy luật đấu nối các phần tử của một bảo vệ rơle
nhằm bảo vệ dạng sự cố nào đó cho một phần tử nhất
định.

MC

CC
+

MC1

RG T
rG

THI
TH

THII

TH

+
T

RT
hG
II

+

+

RI
I

R

I

RI
I
I

R

RI
I

R

I

+

RI
I

R

II

RI
I
II

R

RI
I
II

R

+

RI
I
III

R

RI
I
III

R

RI
I

R

III

hG
RT
III

BI

Hình 1-2: Sơ đồ phối hợp bảo vệ quá dòng
ba cấp
Nội dung 3: Những yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơle
và rơle. Các dạng đặc tính tác động cơ bản của

bảo vệ rơle. (2,5 tiết)
Hoạt động 3.1: Những yêu cầu cơ bản của bảo vệ
rơle và rơle.

15

-

T

THIII

TH


Nhiệm vụ hoạt động 3.1:
Nhiệm vụ 1: Làm việc cá nhân, học viên tự nghiên
cứu các thông tin trong tài liệu.
Nhiệm vụ 2: Thảo luận nhóm về vấn đề sau:
1. Các yêu cầu đối với bảo vệ rơle.
2. Các yêu cầu đối với rơle.
Nhiệm vụ 3: Đại diện các nhóm trình bày một trong
các nội dung trên, các nhóm khác nhận xét bổ xung.
Nhiệm vụ 4: Giáo viên nhận xét và tổng kết.

Thông tin cơ bản cho hoạt động

3.1:

3.1.1. Yêu cầu đối với bảo vệ rơle.

3.1.1.1. Tác động nhanh.
Là khả năng phát hiện và loại trừ sự cố với thời gian
nhỏ nhất.
Cắt ngắn mạch cần phải đợc tiến hành với khả năng
nhanh nhất để hạn chế tác hại do dòng ngắn mạch gây
ra, nâng cao hiệu quả đóng lặp lại tự động đờng dây
và thanh góp, bảo toàn sự làm việc ổn định của hệ
thống khi điện áp giảm thấp. Trong hệ thống điện hiện
đại để bảo toàn tính ổn định yêu cầu thời gian cắt
ngắn mạch rất nhỏ. Thí dụ với đờng dây truyền tải điện
áp

(300ữ 500)kV

cần

phải

cắt

sự

cố

sau

khoảng

(0,1ữ 0,2)s kể từ khi xuất hiện ngắn mạch, với đờng dây
(110ữ 220)kV sau khoảng (0,15ữ 0,3)s, với lới phân phối

(6ữ 35)kV ở xa nguồn thời gian cắt ngắn mạch cho phép

16


khoảng (1,5ữ 3)s, vì chúng ảnh hởng không lớn đến tính
ổn định của hệ thống.
Khi xuất hiện chế độ làm việc không bình thờng
yêu cầu về thời gian tác động của bảo vệ không đợc quá
nhanh. Bởi vì các chế độ làm việc không bình thờng có
tính chất tạm thời và tự loại trừ, ví dụ nh quá tải ngắn hạn
khi khởi động động cơ không đồng bộ. Cắt quá nhanh
trong trờng hợp này sẽ dẫn tới chỗ cắt nhầm các hộ tiêu thụ
vì vậy cắt các thiết bị phải đợc tiến hành với thời gian
chậm cần thiết.
3.1.1.2. Tác động chọn lọc.
Là khả năng bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng
phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện. Cấu hình của
bảo vệ càng phức tạp việc đảm bảo tính chọn lọc của
bảo vệ càng khó khăn.
Bảo vệ rơ le đợc gọi là có chọn lọc nếu nó chỉ cắt
phần tử bị sự cố ra khỏi lới điện và bảo toàn sự làm việc
bình thờng của các hộ tiêu thụ
khác.
A

B

MC

MC7

~

1

MC4

MC2

MC5

D3

MC6

D4

MC3

D1
N1

D2
N2

Hình 1-3: Sơ đồ phân tích tác động chọn lọc của bảo vệ

17

Giả thiết có sơ đồ cung cấp điện nh (hình 1-3), khi
ngắn mạch tại N2 bảo vệ đặt tại MC4 cần phải cắt đờng
dây bị sự cố D2 bằng máy cắt MC 4, nếu bảo vệ rơle đặt
tại MC4 không tác động thì bảo vệ rơ le trên đờng dây
D1 sẽ phải tác động cắt MC 2, làm cả trạm B mất điện, các
hộ tiêu thụ sau MC5, MC6 sẽ mất điện oan. Khi ngắn mạch
tại N1 bảo vệ đặt tại MC2 cần phải cắt đờng dây bị sự cố
D1 bằng máy cắt MC2,

nếu bảo vệ rơle đặt tại MC 2

không tác động thì bảo vệ rơle trên đờng dây cấp điện
cho trạm A là MC7 sẽ phải tác động làm cả trạm A mất
điện, các hộ tiêu thụ sau MC1, MC3 sẽ mất điện oan.
Trong một số trờng hợp yêu cầu tác động nhanh mâu
thuẫn với yêu cầu tác động chọn lọc, khi không có khả
năng thoả mãn đồng thời cả hai yêu cầu này thì có thể
chỉ cần đảm bảo một yêu cầu, sao cho tổn thất của các
hộ dùng điện là nhỏ nhất.
3.1.1.3. Độ nhạy cao.
Độ nhạy của bảo vệ đợc đặc trng bằng khả năng
phát hiện sự cố, đợc biểu diễn bằng hệ số độ nhạy Knh.
Đối với bảo vệ phản ứng theo dòng ngắn mạch.

K nh =

I N.min
I kdbv

(1-1)
Trong đó:
+ IN. min :Là dòng ngắn mạch nhỏ nhất chạy qua bảo vệ
khi ngắn mạch ở cuối vùng bảo vệ.
+ Ikđbv :Là dòng khởi động của bảo vệ.

18


Bảo vệ đợc gọi là đủ độ nhạy, nếu độ nhạy tính
toán Knh lớn hơn hoặc bằng độ nhạy yêu cầu Knh yc đối với
từng loại bảo vệ.
3.1.1.4. Tác động tin cậy.
Là khả năng bảo vệ làm việc đúng và chắc chắn.
Bảo vệ phải luôn luôn sẵn sàng khởi động và tác
động một cách chắc chắn khi xuất hiện sự cố và các chế
độ làm việc không bình thờng trong vùng bảo vệ của nó
và vùng bảo vệ của bảo vệ ngay sau nó nếu bảo vệ này
vì một lý do nào đó không tác động. Bảo vệ không đợc
tác động nhầm lẫn. Để cho bảo vệ rơle làm việc tin cậy
thì tại vị trí của máy cắt ngoài bảo vệ chính còn phải
đặt thêm các bảo vệ phụ khác và phải có bảo vệ dự
phòng. Bảo vệ dự phòng là một yêu cầu quan trọng, nếu
không có bảo vệ dự phòng thì có thể làm ngừng cung cấp
điện cho tất cả các hộ tiêu thụ.
Giả thiết có sơ đồ cung cấp điện nh (hình 1-4), các
bảo vệ rơle đặt tại MC1 phải tác động khi xuất hiện sự cố
trên bất kỳ điểm nào của đoạn đờng dây I và phải tác
động khi xuất hiện sự cố trên bất kỳ điểm nào của đoạn
đờng dây II khi bảo vệ đặt tại MC 2 vì một lý do nào đó

không tác động.
Độ tin cậy của bảo vệ phụ thuộc vào chất lợng rơle và
các thiết bị khác trong sơ đồ, phụ thuộc vào kết cấu sơ
đồ.
~

MC1

BV1

MC2

I

BV2

MC3

II

BV3

III
N3

N2

N
1

Vùng bảo vệ chính
của BV1

Vùng bảo vệ chính
của BV
2

Vùng bảo vệ dự phòng
Của BV1

Vùng bảo vệ chính của
BV3
Vùng bảo vệ dự phòng
của BV

19

Hình 1-4: Sơ đồ phân tích tác động tin cậy

2


3.1.1.5. Tác động độc lập với điều kiện vận
hành của lới điện.
Trong quá trình vận hành các thông số của lới điện
luôn luôn thay đổi do ta đóng hoặc cắt các máy phát
làm việc song song, các máy biến áp vào và ra khỏi mạng
điện, do đó dòng ngắn mạch cũng thay đổi, nhng bảo
vệ rơle phải tác động một cách chắc chắn khi xuất hiện
sự cố và các chế độ làm việc không bình thờng.

3.1.1.6. Tính kinh tế.
Trong mạng điện cao áp hoặc siêu cao áp, các thiết
bị bảo vệ thờng có giá trị nhỏ trong tổng giá thành của
công trình, vì vậy giá thành của thiết bị không phải là
yếu tố quyết định trong việc chọn lựa chủng loại hoặc
nhà cung cấp thiết bị. Tuy nhiên trong lới điện trung và hạ
áp, số lợng các phần tử bảo vệ rất lớn, yêu cầu của các bảo
vệ này không cao do vậy cần cân nhắc đến tính kinh
tế trong lựa chọn thiết bị bảo vệ sao cho đảm bảo đợc
yêu cầu kỹ thuật với chi phí thấp nhất.
Chú ý:
Trong 6 yêu cầu trên, yêu cầu 1 đến 5 là những yêu
cầu cơ bản đóng vai trò quyết định, vì nếu không thoả
mãn đợc các yêu cầu này sẽ dẫn đến hậu quả nghiêm
trọng cho hệ thống điện.

20


Các yêu cầu trên trong nhiều trờng hợp mâu thuẫn
nhau. Muốn có đợc tính tác động chọn lọc và độ nhạy
cao cần phải sử dụng những bảo vệ phức tạp, bảo vệ
càng phức tạp càng khó đảm bảo độ tin cậy do có nhiều
thiết bị trong bảo vệ và giá thành cao. Vì vậy cần dung
hoà một cách tốt nhất các yêu cầu trên của bảo vệ để có
đợc bảo vệ tối u nhất bảo vệ cho hệ thống điện.
3.1.2. Yêu cầu đối với rơle.
- Rơle có hệ số trả về phải càng cao càng tốt (gần
bằng 1) để hạ thấp dòng khởi động của bảo vệ.
- Sai số của dòng khởi động phải nhỏ.

- Sai số về thời gian tác động phải nhỏ để giảm cấp
chọn lọc về thời gian tác động.
- Rơle phải chịu đợc các tác động về cơ khí, nhiệt
độ.
- Thời gian trả về của rơle phải nhỏ.
- Không chịu ảnh hởng của dòng điện phụ tải, tần
số và dạng đờng cong của dòng ngắn mạch.
- Công suất tiêu thụ của rơle phải nhỏ để đảm bảo
độ chính xác của máy biến dòng.
- Tiếp điểm phải có khả năng truyền tải lợng công
suất đủ lớn để đóng cắt các thiết bị.
Hoạt động 3.2: Các dạng đặc tính tác động cơ bản
của bảo vệ rơle.

Nhiệm vụ hoạt động 3.2:
Nhiệm vụ 1: Làm việc cá nhân, học viên tự nghiên
cứu các thông tin trong tài liệu.
Nhiệm vụ 2: Thảo luận nhóm về vấn đề sau:
21


1. Đặc tính tác động độc lập.
2. Đặc tính tác động phụ thuộc.
3. Đặc tính tác động phụ thuộc hạn chế.
Nhiệm vụ 3: Đại diện các nhóm trình bày một trong
các nội dung trên, các nhóm khác nhận xét bổ xung.
Nhiệm vụ 4: Giáo viên nhận xét và tổng kết.

Thông tin cơ bản cho hoạt động

3.2:

3.2.1. Đặc tính tác động độc lập.

Nếu đại lợng xác định sự cố của bảo vệ (dòng điện,
tổng trở) cha vợt quá giá trị chỉnh định của rơle thì
bảo vệ không tác động. Khi đại lợng xác định sự cố của
bảo vệ lớn hơn hoặc bằng giá trị khởi động của bảo vệ
thì bảo vệ sẽ tác động với thời gian cố định.
Bảo vệ có thời gian tác động khá chính xác, nhng có
nhợc điểm là để bảo đảm điều kiện tác động chọn lọc
thì thời gian tác động của bảo vệ ở càng gần nguồn càng
lớn, không bảo đảm yêu cầu tác động nhanh. Bảo vệ có
đặc tính độc lập thì thời gian tác động của bảo vệ đợc
thực hiện trên rơ le thời gian. Đối với bảo vệ quá dòng điện
thì thời gian tác động
t của bảo vệ không phụ thuộc vào
dòng ngắn mạch qua bảo vệ.

t

ttd
ttd

Ikd

IN

IN
Hình 1-4. Đặc

Ikdtính tác động độc lập
Hình 1-5: Đặc tính tác động độc lập

3.2.2. Đặc tính tác động phụ thuộc.

22


Thời gian tác động của bảo vệ phụ thuộc vào dòng
điện chạy qua bảo vệ. Dòng điện chạy qua bảo vệ càng
lớn thì thời gian tác động càng nhỏ. Bảo vệ cho phép
tăng cờng cắt khi ngắn mạch ở đầu đoạn đờng dây đợc
bảo vệ, tức là sự cố càng nặng nề thì thời gian tác động
càng nhanh, sơ đồ bảo vệ đơn giản vì không phải dùng
các rơ le thời gian, trung gian và tín hiệu. Nhợc điểm của
t
bảo vệ là phối hợp thời gian tác động chọn lọc giữa các
cấp của bảo vệ này rất phức tạp.
IN
Hình 1-6: Đặc tính tác động
phụ thuộc

3.2.3. Đặc tính tác động phụ thuộc hạn chế.

Đặc tính tác động phụ thuộc hạn chế vừa có u
nhợc điểm của bảo vệ có đặc tính phụ thuộc, vừa có
u nhợc điểm của bảo vệ có đặc tính độc lập.
t

IN

Hình 1-7: Đặc tính phụ
thuộc hạn chế

Nội dung 4:Các sơ đồ đấu nối máy biến dòng và
cuộn dây rơle. (3 tiết)
Hoạt động 4.1: Các sơ đồ đấu nối máy biến dòng
và cuộn dây rơle.
Nhiệm vụ hoạt động 4.1:

23


Nhiệm vụ 1: Làm việc cá nhân, học viên tự nghiên
cứu các thông tin trong tài liệu.
Nhiệm vụ 2: Thảo luận nhóm về vấn đề sau:
1. Sơ đồ nối máy biến dòng và cuộn dây rơle theo
hình sao đủ (sao hoàn toàn).
2. Sơ đồ nối máy biến dòng và cuộn dây rơle theo
hình sao thiếu (sao không hoàn toàn).
3. Sơ đồ nối máy biến dòng và cuộn dây rơle theo
hình sao thiếu (sao không hoàn toàn).
4. Sơ đồ nối máy biến dòng theo hình tam giác và
cuộn dây rơle nối theo hình sao.
5. Sơ đồ nối máy biến dòng thành bộ lọc thứ tự
không:
6. Kết luận chung.
Nhiệm vụ 3: Đại diện các nhóm trình bày một trong
các nội dung trên, các nhóm khác nhận xét bổ xung.
Nhiệm vụ 4: Giáo viên nhận xét và tổng kết.
Thông tin cơ bản cho hoạt động 4.1:

4.1.1. Sơ đồ nối máy biến dòng và cuộn dây rơle
theo hình sao đủ (sao hoàn toàn).
Với sơ đồ sao đủ dòng vào mỗi rơle bằng dòng pha.
Trong chế độ làm việc bình thờng hoặc khi ngắn mạch
3 pha thì:








I a + I b + I c = 3. I o = 0
(2-1)
Trong dây trung tính (dây trở về) không có dòng
điện chạy qua. Nhng dây trung tính vẫn cần thiết để

24


đảm bảo sự làm việc đúng đắn của sơ đồ khi ngắn
mạch chạm đất.
A
IA

B
IB

C

IC

RL1
IR1
IR2

*
BI

*

*

Ia

Ib

IR3
Ic

IR4

RL2
RL3
RL4

Hình 1-8: Sơ đồ đấu máy biến dòng theo
sơ đồ sao đủ
Sơ đồ này có thể làm việc đối với tất cả các dạng
ngắn mạch. Tuy nhiên để chống ngắn mạch một pha thờng dùng những sơ đồ có bộ lọc thứ tự không.

4.1.2. Sơ đồ nối máy biến dòng và cuộn dây rơle
theo hình sao thiếu (sao không hoàn toàn):
A

IA

B

IB

C

IC

RL1

IR1
RL2

*

Ia

*

Ic

IR2
RL3

IR3
Hình 1-9: Sơ đồ đấu máy biến dòng
theo sơ đồ sao thiếu
Với sơ đồ sao thiếu dòng vào mỗi rơle bằng dòng
pha. Dòng trong dây trở về:

25










I tv = (I a + I c ) = I b

(Khi không có dòng

I0)
Dây trở về cần thiết ngay cả trong tình trạng làm
việc bình thờng để đảm bảo cho BI làm việc bình thờng. Trong một số trờng hợp giữa các pha cũng nh khi
ngắn mạch nhiều pha chạm đất, dây trở về cần thiết
để đảm bảo cho bảo vệ tác động đúng.
Tuy nhiên khi ngắn mạch 1 pha trên pha không đặt
máy biến dòng thì sơ đồ không làm việc đợc. Do đó sơ
đồ này chỉ dùng để bảo vệ cho các sự cố ngắn mạch
nhiều pha, tức là chỉ dùng để bảo vệ trong lới có trung

tính cách điện với đất hoặc nối đất qua cuộn dập hồ
quang có Uđm mạng 35 kV.
4.1.3. Sơ đồ nối hai máy biến dòng và một rơle vào
hiệu số dòng điện hai pha (sơ đồ số 8, sơ đồ hiệu
số):
Với sơ đồ này dòng vào rơle là hiệu số của dòng


A



B



điện trên hai pha I RL = I a I
c
IA
IB
IC

Ia

C

Ic IR

RL

Hình 1-10: Sơ đồ đấu máy biến dòng theo
sơ đồ hiệu số

26


Trong tình trạng làm việc đối xứng => I RL =

3.I a .

Giống nh sơ đồ sao thiếu, sơ đồ số 8 không làm việc khi
ngắn mạch 1 pha trên pha không đặt BI. Còn với sự cố
ngắn mạch nhiều pha => sơ đồ đều làm việc. Vì vậy
sơ đồ này cũng chỉ đợc dùng để bảo vệ trong hệ thống
có trung tính cách điện với đất có Uđm mạng 10 kV.
4.1.4. Sơ đồ nối máy biến dòng theo hình tam giác
và cuộn dây rơle nối theo hình sao:
Với đồ này dòng chạy vào rơle là dòng điện dây:

I RL = 3.I a
Trong sơ đồ này không cần dây trung tính (dây trở
về). Với mọi dạng ngắn mạch => sơ đồ đều làm việc.
Trong thực tế sơ đồ này đợc sử dụng để bảo vệ so lệch
và bảo vệ khoảng cách.

A

IA

B

IB

*

C

IC

*

*

Ia

Ib

IR1

RL1

IR2

RL2

IR3

RL3

Ic

Hình 1-11: Sơ đồ đấu máy biến dòng theo
hình tam giác
4.1.5. Sơ đồ nối máy biến dòng thành bộ lọc thứ tự
không:

27


Đối






với

sơ





đồ

này

dòng

chạy

vào

rơle:

I RL = I a + I b + I c = 3. I o là dòng điện thứ tự không. Dòng này

chỉ xuất hiện khi có ngắn mạch 1 pha và ngắn mạch 2
pha chạm đất. Vì vậy sơ đồ này đợc dùng để bảo vệ
chạm đất.
4.1.6. Kết luận chung:
Khi thiết kế bảo vệ rơle cho hệ thống điện ta cần
phân tích kỹ cấu trúc của hệ thống, đặc biệt phụ tải,
chế độ vận hànhcủa mạng ma sử dụng các sơ đồ đấu
nối máy biến dòng vào cuộn dây của rơle một cách hợp lý.
Phải xét đến khả năng làm việc của bảo vệ trong một số
trờng hợp h hỏng đặc biệt, hệ số độ nhạy, số lợng thiết
bị cần thiết và mức độ phức tạp khi thực hiện sơ đồ để
đảm bảo cho hệ thống làm việc ổn định và kinh tế.
c. đánh giá tiểu mô đun.

Đánh giá nội dung 1:
1. Vì sao phải có bảo vệ rơle trong hệ thống điện?
2. Trình bày những tác hại chính khi xẩy ra sự cố
ngắn mạch trong hệ thống điện?
3. Trình bày nguyên nhân và các tác hại của các
hiện tợng: Quá tải, tần số giảm, điện áp tăng cao xẩy ra
trong hệ thống điện?

Đánh giá nội dung 2:
1. Trình bày vai trò của tong loại rơle trong sơ đồ
bảo vệ rơle?
2. Viết các kỹ hiệu của các laọi role đã học?

Đánh giá nội dung 3:
28


1. Trình bày tính tác động nhanh của bảo vệ rơle?
2. Trình bày tính tác động chọn lọc của bảo vệ
rơle?
3. Trình bày tính tác động tin cậy của bảo vệ rơle?
4. Trình bày tính tác động độc lập của bảo vệ
rơle?
5. Trình bày độ nhạy của bảo vệ rơle?
6. Trình bày những yêu cầu của rơle bảo vệ?
7. Trình bày các dạng đặc tính tác động của bảo
vệ rơle?

thông tin phản hồi cho câu hỏi đánh giá
tiểu mô đun.

Thông tin phản hồi cho nội dung 1:
1. Mục đích:
Học viên nắm vững vai trò của bảo vệ rơle trong hệ
thống điện. Hiểu rõ những tác hại của các sự cố và các
chế độ làm việc không bình thờng trong hệ thống điện.
2. Cách thức thực hiện:
Xem giáo trình và các tài liệu tham khảo. Kết hợp với

tìm tòi tài liệu trên mạng và các tạp chí khoa học viết về
các vấn đền liên quan đến hệ thống điện.

Thông tin phản hồi cho nội dung 2:
1. Mục đích:
Học viên nắm vững vai trò của các loại rơle trong
một sơ đồ bảo vệ cụ thể. Cách biểu diễn các rơle trên sơ
đồ bảo vệ và hiểu rõ thế nào là một sơ đồ bảo vệ rơle.
2. Cách thức thực hiện:

29