Bài giảng bảo vệ rơ le 2

Tiểu mô đun 2: bảo vệ quá dòng điện cho đờng
dây có nguồn cung cấp từ một phía
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 nguyên lý làm việc và các sơ đồ bảo vệ
dòng điện cực đại.
- Nắm vững cách chọn dòng điện khởi động và thời
gian tác động của bảo vệ dòng điện cực đại.
- Nắm vững sơ đồ bảo vệ và cách tính tham số của bảo
vệ dòng điện cực đại có khoá điện áp cực tiểu.
- Nắm vững nguyên lý tác động, cách chọn các tham số
và sơ đồ của bảo vệ dòng điện cắt nhanh.
- Phối hợp đợc giữa các loại bảo vệ đã học thành một sơ
đồ bảo vệ tổng hợp.
2. Về kĩ năng:
Có kĩ năng về:
- Thiết kế sơ đồ bảo vệ quá dòng điện cho lới điện bất
kì.
- Chỉnh định các tham số kĩ thuật đảm bảo cho sơ đồ
bảo vệ rơle làm việc nhanh, nhạy, chọn lọc và tin cây.
- Phối hợp giữa các loại bảo vệ để tăng khả năng bảo vệ
chọn lọc và tin cậy.
3. Vệ thái độ:
Luôn chịu khó tìm tòi, sáng tạo, vận dụng chính xác và
có hiệu quả của các loại bảo vệ quá dòng điện nh: Bảo vệ cắt

28

nhanh không duy trì thời gian, bảo vệ cắt nhanh có duy trì
thời gian và bảo vệ dòng điện cực đại.
B. Nội dung của tiểu mô đun:
Nội dung 1: Nguyên tắc tác động của bảo vệ quá dòng
điện. Nguyên lý làm việc và các sơ đồ của bảo vệ dòng
điện cực đại. (3 tiết)
Hoạt động 1.1: Nguyên tắc tác động của bảo vệ quá
dòng điện.

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. Nguyên tắc tác động của bảo vệ quá dòng điện.
2. Phân loại bảo vệ của bảo vệ quá dòng 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 1.1:
Khi xảy ra ngắn mạch bao giờ cũng kéo theo sự tăng
dòng điện. Bảo vệ cho đờng dây dựa trên nguyên tắc này
gọi là bảo vệ quá dòng điện. Bảo vệ quá dòng tác động khi
dòng trong các pha của đờng dây vợt quá giá trị xác định.
Bảo vệ quá dòng đợc chia làm 2 loại:
- Bảo vệ dòng điện cực đại.
- Bảo vệ dòng điện cắt nhanh: Có 2 loại
+ Bảo vệ cắt nhanh tức thời (không duy trì thời
gian).
29

+ Bảo vệ cắt nhanh không tức thời (có duy trì thời
gian).
Sự khác nhau cơ bản giữa hai loại bảo vệ này là phơng
pháp bảo đảm tính tác động chọn lọc.
- Tác động chọn lọc của bảo vệ dòng cực đại đợc thực
hiện bằng cách chỉnh định thời gian tác động.
- Tác động chọn lọc của bảo vệ cắt nhanh đợc thực hiện
bằng cách chọn dòng khởi động.
Hoạt động 1.2: Nguyên tắc làm việc của bảo vệ quá dòng
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. Vị trí đặt bảo vệ và nguyên lý làm việc của bảo vệ
dòng điện cực đại.
2. Cách phối hợp về thời gian tác động của bảo vệ dòng
điện cực đại.
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:
Bảo vệ dòng cực đại là một dạng bảo vệ cơ bản của đờng dây có nguồn cung cấp từ một phía. Trong lới có kết cấu
phức tạp hơn, đôi khi bảo vệ dòng cực đại đợc sử dụng nh
một bảo vệ phụ.

30


Trong lới có nguồn cung cấp từ một phía, bảo vệ dòng cực
đại cần phải đặt trên đầu mỗi đoạn đờng dây về phía có
nguồn, nh vậy mỗi đoạn đờng dây có một bảo vệ riêng, khi
xuất hiện sự cố ở đoạn đờng dây nào thì bảo vệ ở đầu đờng dây đó phải tác động để cắt đờng dây sự cố.
+

+

+

2

1

+

3

4

N1

~

t
t1

t
t2

t
t3

t

t4
l

Hình 2-1. Đặc tính thời gian
của bảo vệ
Khi ngắn mạch tại một điểm nào đó trong hệ thống, ví
dụ tại N1 (hình 2-1), dòng ngắn mạch chạy qua tất cả các đoạn
đờng dây, có thể dẫn tới làm cho tất cả các bảo vệ 1, 2, 3, 4
đều tác động. Song theo điều kiện chọn lọc chỉ cho phép
bảo vệ 4 đặt ở đầu đoạn đờng dây sự cố tác động và chỉ
đoạn đờng dây bị sự cố bị cắt ra. Để đảm bảo điều kiện
tác động chọn lọc thì phải chỉnh định thời gian duy trì của
bảo vệ cấp trên phải lớn hơn thời gian duy trì của bảo vệ cấp
dới gần đó một khoảng thời gian t.
Khi ngắn mạch tại N1 thì tất cả các bảo vệ đều khởi
động, nhng bảo vệ 4 có thời gian duy trì nhỏ nhất sẽ tác
động trớc, đờng dây sự cố đợc cắt ra. Khi sự cố đợc giải trừ,
bảo vệ 1, 2, 3 có thời gian duy trì lớn hơn cha kịp tác động,
sẽ trở về trạng thái ban đầu. Tơng tự khi ngắn mạch tại N 2 bảo
31

vệ 3 có thời gian duy trì nhỏ hơn sẽ tác động trớc còn bảo vệ
1, 2 có thời gian duy trì lớn hơn không kịp tác động.
Nguyên tắc chọn thời gian duy trì của bảo vệ nh đã nói
trên gọi là phân cấp thời gian tác động chọn lọc.
Hoạt động 1.3: Các sơ đồ của bảo vệ quá dòng điện.
Nhiệm vụ hoạt động 1.3:
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 bảo vệ 3 pha có đặc tính thời gian tác động
độc lập.
2. Sơ đồ bảo vệ 3 pha có đặc tính thời gian tác động
phụ thuộc.
3. Sơ đồ bảo vệ 2 pha có đặc tính thời gian tác động
độc lập.
4. Sơ đồ 2 pha một rơle (hiệu số).
Nhiệm vụ 3: Đại diện các nhóm trình bày một trong các
nội dung trên, các nhóm khác nhận xét bổ xung.
NhiệmCC
vụ 4: Giáo viên nhận xét và tổng kết.
MC

MC
Thông tin cơ bản
cho hoạt động 1.3:
1

+

1.3.1. Sơ đồ bảo vệ 3 pha có đặc tính thời gian tác

động độc lập.

+

+

R
I

d
sI

R
I

T
hG

-

Hình 2- 2: Sơ đồ nối dây
32của bảo vệ dòng cực đại có
đặc tính


RG

RI

RI

RI

RT

BI

Khi xuất hiện ngắn mạch, rơle dòng của những pha có
dòng ngắn mạch chạy qua sẽ tác động.
Các tiếp điểm của rơle dòng đợc nối song song với nhau
nên chỉ cần một rơle dòng tác động là bảo vệ cũng làm việc
và cuối cùng máy cắt tác động cắt đờng dây sự cố.
Tiếp điểm phụ liên động của bộ truyền động máy cắt
MC1 dùng để cắt dòng của cuộn cắt khi bảo vệ tác động
xong, vì tiếp điểm của rơle trung gian không đợc tính toán
để cắt dòng điện này. Tiếp điểm phụ liên động cần phải
mở ra trớc khi rơle trung gian quay trở về vị trí ban đầu. Vì
vậy nó đợc chế tạo lớn, khả năng dập hồ quang tốt.
Thời gian tác động của bảo vệ đợc thực hiện trên rơle
thời gian RT, không phụ thuộc vào trị số dòng ngắn mạch, vì
vậy bảo vệ này đợc gọi là bảo vệ có đặc tính thời gian tác

33


động độc lập. Sơ đồ đợc dùng trong lới có trung tính trực tiếp
nối đất.
1.3.2. Sơ đồ bảo vệ 3 pha có đặc tính thời gian tác
động phụ thuộc:
MC

CC
MC1

-

+

PT

R
I

PT

T

hG

R
I

hG

T

PT

R
I

T

hG

Hình 2-3: Sơ đồ nối dây của bảo vệ dòng cực đại có
đặc tính
tác động phụ thuộc
Bảo vệ có đặc tính thời gian tác động phụ thuộc là bảo
vệ có thời gian tác động (thời gian duy trì) phụ thuộc vào trị
số dòng ngắn mạch chạy qua bảo vệ tBV = f(I).
Rơle chính đựơc sử dụng trong sơ đồ là rơle cảm ứng
loại PT - 80
Trong sơ đồ không sử dụng rơle thời gian vì thời gian
tác động của bảo vệ do rơle dòng thực hiện, không có rơle
trung gian vì tiếp điểm của rơle dòng có khả năng tải lớn,
không có rơle tín hiệu vì rơle dòng có tín hiệu cờ, nó rơi
xuống khi rơle tác động.

34


Sơ đồ này đợc sử dụng trong lới có trung tính trực tiếp
nối đất.
Chú ý: Trong lới có trung tính cách điện hoặc nối đất qua
cuộn Petecxen sơ đồ bảo vệ ba pha không đợc sử dụng vì:
Sơ đồ ba pha đắt hơn sơ đồ hai pha, vì cần nhiều thiết bị
và dây nối hơn và bảo vệ ba pha có trờng hợp làm việc không
chọn lọc bằng bảo vệ hai pha khi chạm kép.
1.3.3. Sơ đồ bảo vệ hai pha có đặc tính tác động độc

lập:
+ u điểm:
- Làm việc với tất cả các sự cố ngắn mạch nhiều pha.
- Khi chạm đất kép => sơ đồ làm việc chọn lọc hơn sơ
đồ 3 pha
+ Nhợc điểm:
Độ nhạy của sơ đồ hai pha kém hơn sơ đồ ba pha khi
ngắn mạch hai pha sau máy biến áp nối Y/ hoặc /Y hoặc
ngắn mạch một pha sau máy biến áp nối Y/Y0
Khi cần tăng độ nhạy của sơ đồ hai pha có thể đặt
thêm rơle thứ ba mắc vào tổng dòng hai pha
CC
MC

MC1
+
T
rG

+

+

TH

R

T

R

I

I

hG

RI

RI

RT

TH

-

35
Hình 2-4: Sơ đồ nối dây của bảo vệ 2 pha 2 rơle

R

-


BI

1.3.4. Sơ đồ 2 pha một rơle (hiệu số):
+ u điểm:
Thiết bị và dây nối là ít nhất.

+ Nhợc điểm:
- Độ nhạy kém hơn sơ đồ 2 biến dòng 2 rơle khi ngắn
mạch 2 pha giữa pha có và không đặt BI (Có ý nghĩa lớn khi
dòng ngắn mạch lớn hơn dòng phụ tải không nhiều).
- Nếu rơle và dây nối không tốt => Có thể bảo vệ
không làm việc.
+ ứng dụng:
Sơ đồ chỉ đợc dùng trong lới phân phối (6 10 kV) và
để bảo vệ động cơ điện.

MC

CC
-

MC1

+
+

RG T

+
RI R
I

rG
T

RT

hG

-

BI
Hình 2-5: Sơ đồ nối dây bảo vệ 2 pha 1
rơ le

36

-


Nội dung 2: Dòng điện khởi động và thời gian duy trì
của bảo vệ dòng điện cực đại. bảo vệ dòng điện cực
đại có khoá điện áp cực tiểu. (4 tiết)
Hoạt động 2.1: Dòng điện khởi động và thời gian duy
trì của bảo vệ dòng điện cực đại

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. Cách xây dựng công thức tính toán dòng điện khởi
động của bảo vệ dòng điện cực đại.
2. Cách xây dựng công thức tính toán dòng điện khởi
động của rơle dòng điện của bảo vệ dòng điện cực đại.
3. Độ nhạy của bảo vệ dòng điện cực đại.
4. Thời gian duy trì của bảo vệ dòng điện cực đại.
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. Dòng điện khởi động của bảo vệ dòng điện cực
đại:
Dòng khởi động của bảo vệ dòng cực đại đợc chọn phải
thoả mãn các yêu cầu: bảo vệ phải làm việc tin cậy khi xảy ra
sự cố nhng không tác động khi xuất hiện dòng phụ tải cực đại
và khi xuất hiện dòng đỉnh nhọn, khi khởi động động cơ,
khi động cơ tự động khởi động hoặc khi phụ tải dao động...
Các điều kiện chọn dòng khởi động:
37


+ Điều kiện 1: Dòng khởi động của bảo vệ phải lớn hơn dòng
phụ tải cực đại (dòng làm việc lớn nhất):
Ikdbv > ILV max
(2-1)
+ Điều kiện 2: Rơle dòng của bảo vệ khởi động khi ngắn
mạch ngoài vùng bảo vệ, trả về một cách tin cậy khi ngắn
mạch đợc loại trừ bằng bảo vệ phía sau nó.
+

+

RT

RT

T

hG

T

hG

-

-

+

+

RII

R

RII

R

D2

D1

~
BV1

N

BV2

Hình 2-6: Phối hợp các bảo vệ dòng cực đại
Khi ngắn mạch tại N (hình 2-6), rơle dòng của bảo vệ 1
và 2 đều khởi động. Sau khi ngắn mạch đợc loại trừ bằng bảo
vệ 2 thì rơle dòng của bảo vệ 1 cần phải trả về. Muốn vậy
dòng trả về của rơle dòng trong bảo vệ 1 phải lớn hơn dòng
phụ tải của đờng dây chạy qua bảo vệ sau khi cắt dòng
ngắn mạch.
Sau khi cắt dòng ngắn mạch, điện áp phục hồi , các
động cơ bị hãm lại
trong quá trình ngắn mạch tự khởi động. Dòng điện chạy
trên đờng dây vẫn lớn hơn dòng làm việc ổn định và sẽ
giảm dần về giá trị ổn định. Trờng hợp xấu nhất dòng làm
38


việc ổn định là dòng phụ tải cực đại. Trong điều kiện này
để đảm bảo cho rơle dòng của bảo vệ 1 trả về một cách tin
cậy thì:
Itv > Kmm. Ilv

max

(2-2)
Với Kmm là hệ số mở máy. Tính tới sự tăng dòng điện do
các động cơ tự khởi động. Thờng lấy Kmm = (23).

Do đó dòng trả về của rơle có thể xác định theo công
thức sau.
Itv = Kat. Kmm. Ilv

max

(2-3)
Với Kat là hệ số an toàn tính tới sai số dòng trả về của
rơle về phía cao hơn lấy bằng (1,11,2).
Ta biết rằng:

K tv

I tv
I kd.bv

(2-4)
Trong đó: Ktv là hệ số trả về của rơle dòng.

I kd.bv

Vậy:

I tv K at .K mm

.Ilvmax
K tv
K tv

(2-5)

U

I

IN

I=
f(t)

Ilvmax

u=
f(t)

Kkđ . Ilvmax
Chế độ làm Ngắn
việc bình mạch
thờng

Ilvmax

Động cơ tự
khởi động

Hình 2-7: Sơ đồ biểu diễn dòng ngắn
39
mạch

t

Nếu điều kiện 2 đợc thoả mãn thì điều kiện 1 cũng đợc
thoả mãn vì dòng khởi động của bảo vệ bao giờ cũng lớn hơn
dòng trả về của nó.
2.1.2. Dòng điện khởi động của rơle dòng điện của
bảo vệ dòng điện cực đại.

I kd.RL

I kd.bv
K .K .K
.K sd at mm sd .I lv.max
n BI
K tv .n BI

(2-6)
Trong đó:
+ Ksđ :Là hệ số sơ đồ, với sơ đồ sao đủ và sao thiếu
Ksđ=1, với sơ đồ hiệu số Ksđ =

3.

+ nBI :Là tỷ số biến đổi của máy biến dòng
2.1.3. Độ nhạy của bảo vệ dòng điện cực đại:

K nh

I Nmin
I kdbv

(2-7)
Trong đó:
+ Ikđbv: Dòng điện khởi động cua bảo vệ dòng điện cực
dại.
+ INmin: Giá trị dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất tại :
- Cuối vùng chính: Knh 1,5.
- Cuối vùng dự phòng: Knh 1,2.
2.1.4. Thời gian duy trì của bảo vệ dòng điện cực đại:
2.1.4.1. Đối với bảo vệ có đặc tính độc lập.

40


Để bảo đảm tính tác động chọn lọc thì thời gian duy trì
của bảo vệ cấp trên phải lớn hơn thời gian duy trì của bảo vệ
cấp dới một cấp là t
t = tBV1 tBV2
(2-8)
Với tBV1 = tBV2 + tSS2 + t2MC + tSS1 + tdt
=> t = tSS2 + t2MC + tSS1 + tdt
(2-9)
Trong đó:
+ tSS2: Là thời gian sai số (về phía chậm hơn)của rơle thời
gian của BV2.
+ tMC2 :Là thời gian cắt của máy cắt 2
+ tSS1 :Là thời gian sai số (về phía nhanh hơn) của rơle
thời gian của BV1
+ tdt :Là thời gian dự trữ, thờng lấy bằng 0,1 s.
t = (0,35 0,6) s

=> Vậy:

2.1.4.2. Đối với bảo vệ có đặc phụ thuộc hoặc phụ
thuộc hạn chế
t = tSS2 + tMC2 + tSS1 + tdt + tqt
(2-10)
Với tqt là sai số về thời gian do quán tính của rơle.
N1
=> Vậy:
t = (0,6 1) s
R
R
ĐD1
ĐD2

~

I1

I2

t

RI1

RI2

tBV1

t
tBV2

l

41
Hình 2-8: Phối hợp thời gian tác động của bảo vệ dòng cực đại


Hoạt động 2.2: Bảo vệ dòng điện cực đại có khoá điện
áp cực tiểu.
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. Sơ đồ bảo vệ của bảo vệ dòng điện cực đại có khoá
điện áp cực tiểu.
2. Dòng điện khởi động của các rơle dòng điện (RI).
3. Điện áp khởi động của các rơle điện áp cực tiểu
(RU<).
4. Điện áp khởi động của rơle điện áp RU0.
MC

5. CC
ứng dụng của bảo vệ dòng điện cực đại có khoá điện

áp cực tiểu.

+

-

Nhiệm vụ 3: Đại diện các nhóm trình bày một trong các
nội dung trên, các nhóm khác nhận xét bổ xung. +
Tín hiệu
Nhiệm vụ 4: Giáo viên nhận
xét và tổng kết.

R

CC
MC

BI

MC1

-

R
I

-

T

-

+

2.2.1. Sơ đồ bảo vệ:
I

TH
hG

Thông tin cơ bản cho hoạt động 2.2:

T

rG

R
I

R
U

a
b
c
d1
d2

R
U

R
U

R
U0

42
Hình 2-9: Sơ đồ bảo vệ dòng cực đại có khoá

RG


TH

Tín

RT
-

RI

RI

RU <

RI

RU <

RU < RU0

a
b

c
d1
d2

BI

Để tăng độ nhạy của bảo vệ dòng cực đại khi ngắn mạch
và loại trừ sự tác động nhầm lẫn khi quá tải, có thể sử dụng
khoá điện áp cực tiểu. Trong sơ đồ:
RU<: Là rơle điên áp cực tiểu. Chỉ tác động đóng tiếp
điểm khi xẩy ra ngắn mạch.
RU0: Là rơle điện áp phản ứng theo dòng điện thứ tự
không, xuất hiện khi xẩy ra sự cố ngắn mạch chạm đất. (Chỉ
dùng trong lới có trung tính trực tiếp nối đất).
Sơ đồ chỉ làm việc khi có đồng thời rơle điện áp cực
tiểu RU< và rơle dòng điện RI tác động đóng tiếp điểm.
Nếu nh chỉ có 1 trong 2 loại rơle này tác động thì sơ đồ
không làm việc.
Chú ý: Để bảo đảm sự làm việc tin cậy của khoá khi ngắn
mạch hai pha ngời ta đặt ba rơle điện áp cực tiểu RU mắc
vào điện áp dây (không phụ thuộc vào số rơle dòng). Nhng
do mắc vào điện áp dây rơle điện áp RU phản ứng rất kém
với ngắn mạch một pha. Vì vậy trong lới có trung tính trực tiếp

43

-


nối đất đặt thêm rơle điện áp cực đại RU0 phản ứng với điện

áp thứ tự không, xuất hiện khi ngắn mạch chạm đất.
2.2.2. Dòng điện khởi động của các rơle dòng điện
(RI).
Dòng khởi động của bảo vệ đợc chỉnh định theo dòng
phụ tải lâu dài định mức.

I kd.BV

K at
.Ilvmax
K tv

(2-11)
Vậy dòng khởi động của các rơle dòng nh sau:

I kdRI

K sd .K at
.I lvmax
n BI .K tv

(2-12)
2.2.3. Điện áp khỏi động của rơle điện áp cực tiểu RU<:
Điện áp khởi động của rơle điện áp RU đợc chọn sao cho
thoả mãn hai điều kiện sau đây:
- Điều kiện 1: Không tác động ứng với mức điện áp làm
việc nhỏ nhất.
- Điều kiện 2: Tác động khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ
và phải trả về khi sự cố đợc giải trừ.
Nếu thảo mãn điều kiện 2 thì điều kiện 1 cũng thoả

mãn

U kdRU

U lvmin
n BU .K tv .K at

(2-13)
Trong đó:
+ nBU: Tỷ số biến đổi điện áp của máy biến áp đo lờng.
+ Kat = 1,1 1,2: Hệ số an toàn.

44


+ Ktv = 1,15: Hệ số trở về của rơle RU<.
+ Ulvmin : Là điện áp làm việc nhỏ nhất của lới điện.
+ Độ nhạy của bảo vệ:

K nh

U kdbv
1,5
U N.min

(2-14)
Với UNmin: Là điện áp tàn d lớn nhất khi ngắn mạch ở cuối
vùng bảo vệ.
2.2.4. Điện áp khởi động của rơle RU0:
Nếu điện áp định mức (lớn nhất) trên đầu cực của bộ

lọc (cuộn tam giác hở) khi ngắn mạch chạm đất là U 0max (thờng
là 100 V) ta có:
Ukđ.RUo = (1520)%.U0max = (1520)%.100 = (1520) V
(2-15)
2.2.5. ứng dụng của sơ đồ bảo vệ dòng điện cực đại có
khoá điện áp cực tiểu:
Bảo vệ này đợc sử dụng cho đờng dây có dòng quá tải
lớn mà bảo vệ dòng cực đại đơn giản không bảo đảm đủ độ
nhạy và tác động không chọn lọc.
Nội dung 3: Nguyên lý tác động của bảo vệ cắt nhanh.
Bảo vệ cắt nhanh không duy trì thời gian. Bảo vệ cắt
nhanh có duy trì thời gian. Phối hợp bảo vệ cắt nhanh
và bảo vệ dòng điện cực đại thành bảo vệ quá dòng
điện 3 cấp. (5 tiết)
Hoạt động 3.1: Nguyên lý tác động của bảo vệ cắt
nhanh.
Nhiệm vụ hoạt động 3.1:

45


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. u, nhợc điểm của bảo vệ dòng điện cực đại.
2. Nguyên lý tác động của bảo vệ cắt nhanh.
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:

Bảo vệ dòng cực đại có u điểm là đơn giản, tin cậy, giá
thành rẻ nhng có nhợc điểm là thời gian duy trì lớn. Đặc biệt là
ngắn mạch ở gần nguồn cung cấp , dòng ngắn mạch là lớn
nhất, nhng thời gian tác động lại dài nhất. Để khắc phục nhợc
điểm này có thể sử dụng bảo vệ cắt nhanh.
+ Nguyên lý tác động của bảo vệ cắt nhanh.
Bảo vệ cắt nhanh là một dạng của bảo vệ quá dòng
điện cho phép cắt nhanh dòng ngắn mạch.
Bảo vệ dòng điện cắt nhanh chia ra thành hai loại:
- Bảo vệ cắt nhanh không thời gian.
- Bảo vệ cắt nhanh có duy trì thời gian.
Để bảo vệ cắt nhanh tức thời tác động chọn lọc thì phải
hạn chế bớt phạm vi tác động của nó, sao cho bảo vệ cắt
nhanh không tác động khi ngắn mạch ở đờng dây lân cận
mà bảo vệ của đờng dây đó có thời gian duy trì bằng hoặc
lớn hơn thời gian tác động của bảo vệ cắt nhanh. Muốn vậy,
cần phải chọn dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh lớn hơn
dòng ngắn mạch cực đại ở cuối đờng dây mà nó bảo vệ.
Nh vậy ta có: Ikđ CN(t=0) (A) > INmax (B)

46


Trong đó:
+ Ikđ CN(t=0)

(A)

: Là dòng điện khởi động của bảo vệ cắt

nhanh tức thời đặt tại đầu dây AB.
+ INmax

(B)

: Là dòng điện ngắn mạch có giá trị lớn nhất

đặt tại B

A

R

N

I

B

~
I

N

Ikđ
BV

IN.max

l

Hình 2-12: Vùng tác động của
bảo vệ
(B)
cắt nhanh
Nh vậy bảo vệ cắt nhanh tức thời chỉ tác động khi
ngắn mạch từ điểm đặt máy biến dòng đến điểm N (vùng
có dòng ngắn mạch lớn hơn hoặc bằng dòng khởi động),
không tác động khi có ngắn mạch trong đoạn NB (vì vùng này
có dòng ngắn mạch nhỏ hơn dòng khởi động). Vùng NB gọi là
vùng chết của
bảo vệ, nó đợc bảo vệ bằng bảo vệ dự trữ khác nh bảo vệ
dòng cực đại.
Hoạt động 3.2: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh không duy
trì thời gian.
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:
47


1. Sơ đồ bảo vệ dòng điện cắt nhanh không duy trì
thời gian.
2. Dòng điện khởi động của bảo vệ dòng điện cắt
nhanh không duy trì thời gian.
3. Vùng tác động của bảo vệ dòng điện cắt nhanh
không duy trì thời gian.
4. Thời gian tác động của bảo vệ dòng điện cắt nhanh
không duy trì thời gian.

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. Sơ đồ bảo vệ dòng điện cắt nhanh không duy
trì thời gian.

MC

CC
MC1
+

RG

T

rG

+

TH

RI
I

R

RI
I

R

RI

R

TH

-

I

B
I
Hình 2-13: Sơ đồ bảo vệ cắt nhanh không duy trì thời
gian
3.2.2. Dòng điện khởi động của bảo vệ:

48


Theo điều kiện tác động chọn lọc thì: IIkđBV(A) > IN max(B)
=>

IIkđBV(A)

= Kat.IN

max(B)

(2-16)
Trong đó:
+ IIkđBV(A): Là dòng điện khởi động của bảo vệ cắt nhanh
tức thời đặt tại thanh góp A.
+ IN max(B): Dòng điện ngắn mạch lớn nhất tại thanh góp B.
+ Kat = 1,2 1,3: Hệ số an toàn (Tính tới sai số trong việc
tính dòng IN max(B) và dòng điện khởi động của rơle dòng RI).
3.2.3. Vùng tác động của bảo vệ:
Dòng ngắn mạch phụ thuộc vào khoảng cách (L) từ đầu
đờng dây đến điểm ngắn mạch và chế độ vận hành (cực
đại hoặc cực tiểu) của hệ thống. Theo đó một cách chính xác
ta xác định đợc vùng tác động của bảo vệ theo điện kháng
nh sau:

X CN %


100 E ht
.
X ht
X N I kdCN


(2-16)
Trong đó:
+ XCN%: Vùng tác động của bảo vệ cắt nhanh tính theo
%.
+ IkđCN: Dòng điện khởi động của bảo vệ cắt nhanh tức
thời

+ Xht , XNI : Điện kháng của hệ thống và của đờng dây đN1
ợc bảo vệ.
IN2

+ Eht : Sức điện động của hệ thống đã quy đổi về cấp
điện áp của đờng
dây.
Ikđ

l
A

N249

N1

B

Hình 2-14: Vùng bảo vệ của bảo vệ


3.2.4. Thời gian tác động của bảo vệ:
tIbvCN = tRI + tRG = 0,01 0,02 (s)
(2-18)
Nếu đờng dây có đặt chống sét ống thì: t IbvCN = 0,06
0,08 (s)
Hoạt động 3.3: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh có duy trì
thòi gian.
Nhiệm vụ hoạt động 3.3:
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 bảo vệ dòng điện cắt nhanh có duy trì thời
gian.
2. Dòng điện khởi động của bảo vệ dòng điện cắt
nhanh có duy trì thời gian.
3. Thời gian tác động của bảo vệ dòng điện cắt nhanh
có duy trì thời gian.
4. Phạm vi bảo vệ của bảo vệ dòng điện cắt nhanh có
duy trì thời gian.
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.
50


 Th«ng tin c¬ b¶n cho ho¹t ®éng 3.3:
3.3.1. S¬ ®å b¶o vÖ dßng ®iÖn c¾t nhanh cso duy tr×
thßi gian.
§Ó b¶o vÖ toµn bé ®êng d©y víi thêi gian t¸c ®éng nhá
nhÊt vµ dù tr÷ cho b¶o vÖ c¾t nhanh kh«ng thêi gian, sö dông
b¶o vÖ c¾t nhanh cã duy tr× thêi gian.

CC
MC

MC1
+

R

+

+

RI
I

R

RI

R

I

RI
I

R

TH
RT
-

BI

H×nh 2-15: S¬ ®å b¶o vÖ dßng c¾t nhanh cã
duy tr× thêi gian

51

-


3.3.2. Dòng điện khởi động của bảo vệ dòng điện cắt
nhanh có duy trì thời gian.
Dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh có duy trì thời
gian của cấp trên đợc xác định dựa vào dòng khởi động của
bảo vệ cắt nhanh không duy trì thời gian của bảo vệ cấp
dới. Ví dụ
Theo điều kiện trên thì ta có:
IIIkđ BV1 > IIkđ BV2
=> IIIkđ BV1 = Kat.IIkđ BV2
(2-19)
Với Kat = 1,1 1,2 : Hệ số an toàn.

IN

I

IIkd.1

II
kd1

III

kd2

Vùng bảo vệ của CN 1

IIIkd.1

IIkd.2

IIIkd2

l

Vùng bảo vệ của CN 2

A

B

1

C

2

~

3

N1

N2

t

t
I

t1

tII1

t

tII2

I
2

52
Hình 2-16: Sơ đồ phối hợp bảo vệ cắt nhanh có duy trì thời gian