Phân tích đánh giá rơle sel 421 bảo vệ khoảng cách đường dây 500kv thạnh mỹ đà nẵng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

NGÔ TRẦN LONG

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ RƠLE SEL-421
BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH
ĐƯỜNG DÂY 500KV THẠNH MỸ- ĐÀ NẴNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 8520201

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. LÊ KIM HÙNG

Đà Nẵng - Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN

Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Trong luận văn có sử
dụng, trích dẫn một số bài viết, tài liệu chuyên ngành bảo vệ khoảng cách của Việt
Nam và của một số tác giả thuộc các hãng rơle trên thế giới.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.

Tác giả luận văn

Ngô Trần Long

MỤC LỤC
TRANG BÌA
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
TRANG TĨM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu ...............................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...........................................................................2
4. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài .............................................................................2
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................3
6. Đặt tên đề tài ...........................................................................................................3
7. Bố cục luận văn .......................................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE VÀ TÌNH HÌNH SỰ
CỐ ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI .................................................................................4
1.1. Tổng quan về hệ thống rơle bảo vệ ..........................................................................4
1.1.1. Nhiệm vụ và yêu cầu cơ bản của mạch bảo vệ rơle ..........................................4
1.1.2. Các bộ phận đo lường của hệ thống bảo vệ ......................................................5
1.2. Các vấn đề chung và tính tốn bảo vệ đường dây truyền tải ....................................9
1.2.1. Tình hình sự cố và hệ thống rơle bảo vệ đường dây truyền tải .........................9
1.2.2. Tính toán ngắn mạch trên đường dây truyền tải .............................................12
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến rơle bảo vệ đường dây truyền tải .........................15
1.3. Kết luận...................................................................................................................23
CHƯƠNG 2. TÍNH TỐN CHỈNH ĐỊNH CHO RƠLE SEL-421 BẢO VỆ KHOẢNG
CÁCH ĐƯỜNG DÂY 500KV THẠNH MỸ- ĐÀ NẴNG ...........................................24
2.1. Mô tả sơ đồ đấu nối và thơng số đường dây...........................................................24
2.2. Tính tốn ngắn mạch đường dây ............................................................................25

2.3. Tính tốn chỉnh định chức năng bảo vệ khoảng cách của SEL-421 ......................26
2.3.1. Các chức năng chính của rơ le SEL- 421 ........................................................26
2.3.2. Các cài đặt chung ............................................................................................28
2.3.3. Cài đặt giá trị cho thành phần khoảng cách pha Mho (21P) ...........................34
2.3.4. Phần tử khoảng cách chạm đất (21MG và 21XG) ..........................................37
2.3.5. Giới hạn phần tử khoảng cách chạm đất đặc tính tứ giác ...............................37
2.3.6. Hệ số bù dịng thứ tự không ............................................................................39
2.3.7. Thời gian trễ theo vùng ...................................................................................40
2.3.8. Sơ đồ SOTF .....................................................................................................40


2.3.9. Bảo vệ q dịng cắt nhanh và cắt có thời gian ...............................................42
2.3.10. Cài đặt phát hiện hở mạch (EPO)..................................................................43
2.4. Bảng cài đặt cho rơ le SEL-421 bảo vệ khoảng cách đường dây 500kV Thạnh MỹĐà Nẵng .........................................................................................................................44
2.5. Kết luận...................................................................................................................52
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH HỖ TRỢ PHÂN TÍCH SỰ CỐ KHI
RƠLE SEL-421 TÁC ĐỘNG ........................................................................................54
3.1. Sự cần thiết xây dựng chương trình hỗ trợ phân tích sự cố....................................54
3.2. Bản ghi sự cố rơ le SEL- 421 ................................................................................54
3.2.1. Giới thiệu bản tin sự cố điển hình của rơle SEL- 421 .....................................54
3.2.2. Giới thiệu tập tin COMTRADE của bản tin sự cố ..........................................55
3.3. Xây dựng chương trình ...........................................................................................57
3.3.1. Xử lý số liệu đầu vào ......................................................................................57
3.3.2. Xác định dạng ngắn mạch ..............................................................................58
3.3.3. Xác định vùng sự cố ngắn mạch .....................................................................59
3.3.4. Tính tốn giá trị tổng trở .................................................................................60
3.4. Mô phỏng sự làm việc của rơ le SEL- 421 .............................................................61
3.5. Kết luận...................................................................................................................66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................69

PHỤ LỤC
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN V N THẠC S (BẢN SAO)
BẢN SAO KẾT LUẬN CỦA HỘI ĐỒNG, BẢN SAO NHẬN XÉT CỦA CÁC
PHẢN BIỆN.


TRANG TĨM TẮT TIẾNG VIỆT, TIẾNG ANH
PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ RƠLE SEL-421 BẢO VỆ
KHOẢNG CÁCH ĐƯỜNG DÂY 500KV THẠNH MỸ- ĐÀ NẴNG
Học viên: Ngơ Trần Long
Mã số: 8520201 Khố: K34

Chun ngành: Kỹ thuật điện
Trường Đại học Bách Khoa - ĐHĐN

Tóm tắt: Bảo vệ khoảng cách có vai trị quan trọng đối với các đường dây truyền tải
điện và là bảo vệ chính ln được trang bị. Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ có nguyên lý
làm việc dựa trên đo lường điện áp, dòng điện nhị thứ và tổng trở tại điểm ngắn mạch, thời
gian tác động của rơ le được phân chia theo các vùng bảo vệ. Rơle SEL-421 được sử dụng
rộng rãi để bảo vệ khoảng cách cho đường dây truyền tải điện 500kV tại Việt Nam nhờ
tính ưu việt của nó. Luận văn này nghiên cứu phân tích, đánh giá rơle SEL-421 bảo vệ
khoảng cách đường dây 500kV Thạnh Mỹ- Đà Nẵng. Luận văn đã phân tích, tính tốn
thơng số chỉnh định cho rơle SEL-421 bảo vệ khoảng cách đường dây 500kV Thạnh MỹĐà Nẵng. Từ việc phân tích, tính tốn chỉnh định, áp dụng Matlab tác giả đã xây dựng mơ
hình đánh giá đặc tính làm việc của rơle SEL-421 dưạ trên nguyên lý làm việc, sơ đồ logic
bảo vệ của SEL-421 và thông số tính tốn chỉnh định. Từ kết quả làm việc, tác giả đã có
được một số đánh giá về rơle bảo vệ này. Mơ hình này cũng giúp nhân viên vận hành kiểm
tra, đánh giá thơng số chỉnh định, phân tích nắm rõ đặc tính hoạt động của rơle để phục vụ
cho công tác vận hành cũng như đánh giá sự tác động của rơ le sau sự cố, nhằm nâng cao
năng lực vận hành góp phần đảm bảo cơng tác vận hành an tồn lưới điện.
Từ khóa: Rơ le bảo vệ khoảng cách, SEL- 421, tổng trở, điện áp, dòng điện

ANALYSIS, ASSESSMENT SEL-421 DISTANCE PROTECTION FOR
500KV LINE THANH MY- DA NANG
Abstract: Distance protection plays an important role for the operation of power
transmission line. Distance protection is based on measurement of voltage, current and the
value of short circuit impedance. In this protection, trip time of the relay is divided rely on
protection zones. The SEL-421 relay is widely used to protect the 500kV transmission line
in Vietnam. This thesis investigates the distance protection function of SEL-421 relays for
500kV line from Thanh My to Da Nang. The setting parameters of the SEL-421 relay are
analyzed and calculated. A model is developed in Matlab for evaluating the operational
characteristics of the SEL-421 relay by using the tripping principle, the SEL-421 logic and
the setting parameters. From the results of the simulation, the author has obtained some
evaluation of this protection relay. The model also allows the operator to check and
evaluate the setting parameters, analyze the operational characteristics of the relay.
Moreover, the impact of the relay after incidents is evaluated. Therefore the research
improves the operation capability, and contributes to the safe operation of the power grid.
Keywords: Distance relay, SEL- 421, short circuit impedance, voltage, current


DANH MỤC CÁC BẢNG
Số

Tên bảng

hiệu

Trang

1.1.

Cấp chính xác của TI

7

1.2.

Cấp chính xác dùng cho bảo vệ của TU

9

1.3.

Thống kê sự cố lưới điện truyền tải năm 2016

9

1.4.

Thống kê sự cố lưới điện truyền tải năm 2017

10

2.1.

Dòng điện ngắn mạch trên các thanh cái 500kV trạm biến áp
Thạnh Mỹ và Đà Nẵng năm 2018

25

2.2.

Dòng điện ngắn mạch 03 pha

25

2.3.

Dòng điện ngắn mạch 01 pha

26

2.4.

Mơ tả các lựa chọn cho chức năng LOP

34

2.5.

Trình bày các phép tính khác nhau cho đặc tính MHO.

35


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số
Tên hình
hiệu
1.1. Sơ đồ ngun lý và sơ đồ thay thế máy biến dịng
1.2.
1.3.

1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
1.11.

Đường cong từ hố (a) và quan hệ của dòng điện sơ cấp iS, từ
thông F, từ cảm B và sức điện động thứ cấp eT theo thời gian (b).
Vùng bão hòa của TI
TU kiểu tụ có cộng hưởng từ
Kết cấu hình học của đường dây trên không
Sơ đồ đo tổng trở đường dây bằng CPC100 và CPC CU1

Vùng làm việc Z1 của rơ le bảo vệ khoảng cách
Đặc tính Mho trước và sau khi phân cực
Đặc tuyến Mho trong trường hợp đường dây ngắn
Đặc tuyến đa giác của bảo vệ khoảng cách
Sự phân cực đặc tính đa giác
Dịng sóng dịng điện hồ quang thứ cấp- ngắn mạch (có kể đến
1.12. hiệu ứng của điện trở hồ quang thứ cấp) Điện trở trung tính 800
Ohm
2.1. Sơ đồ đấu nối đường dây 500kV Thạnh Mỹ- Đà Nẵng
2.2. Bộ đầu vào dòng điện và điện áp 3 pha
2.3. Sự xác định nguồn dòng cắt.
2.4. Lựa chọn nguồn dòng và áp cho rơ le SEL- 421
Chức năng mho điện áp phân cực thứ tự thuận với biên ứng với
2.5.

tổng trở đường dây
Cài đặt phạm vi tác động của bảo vệ khoảng cách chạm đất đặc
2.6.
tính tứ giác
3.1. Bộ tập tin sự cố trong SEL 421
3.2. Bộ tập tin Comtrade
3.3. Cấu hình tập tin Header
3.4. Cấu trúc tập tin Configuration
3.5. Cấu trúc tập tin Data
3.6. Trình tự xây dựng chương trình
3.7. Cách lấy mẫu trong một chu kỳ của Rơle SEL 421
3.8. Cách tính biên độ và góc pha của dòng điện và điện áp
3.9. Các vùng đặc tính Mho của rơle SEL- 421
3.10. Giao diện khởi động của chương trình
3.11. Giao diện các chức năng của chương trình

Trang
5
8
15
16
17
18
19
20
20
21
21
23
24

28
29
29
34
37
55
55
55
56
56
57
58
58
60
61
62


Số
hiệu
3.12.
3.13.
3.14.
3.15.
3.16.
3.17.

Tên hình
Giao diện Load file của chương trình
Giao diện vẽ dạng sóng dịng và áp

Giao diện vẽ tổng trở
Đường đặc tính Mho
Đường đặc tính Tứ giác
Giao diện chẩn đốn sự cố

Trang
62
63
64
64
65
65


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Hệ thống đường dây và trạm biến áp 500kV được đưa vào vận hành lần đầu vào
năm 1994. Sau hơn 20 năm vận hành, hệ thống truyền tải điện 500kV đã phát triển
lớn mạnh không ngừng, từ hệ thống đường dây 500kV mạch 1 ban đầu, nay đã phát
triển thêm mạch 2 và sắp tới đây, dự án đường dây 500kV mạch 3 sắp được khởi
công nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục, tin cậy giữa 2 miền Nam- Bắc. Ngày
4/12/2017 , Thủ tướng Chính Phủ đã ký Quyết định số 1944/QĐ-TTg đưa hệ thống
truyền tải điện 500kV vào danh mục cơng trình quan trọng liên quan đến an ninh
quốc gia. Vì vậy việc vận hành lưới điện này an toàn và hiệu quả là nhiệm vụ hàng
đầu và hết sức nặng nề của ngành truyền tải điện.
Để đảm bảo vận hành an tồn, liên tục thì cơng tác ngăn ngừa và loại trừ các
bất thường, sự cố là một trong những yêu cầu tiên quyết. Bất thường và sự cố trong
hệ thống truyền tải điện thường xảy ra ở đường dây dẫn điện, gây ảnh hưởng rất lớn

đến vận hành an toàn hệ thống điện. Để giải quyết vấn đề này, các thiết bị rơ le bảo
vệ đã được đưa vào vận hành từ lâu, đóng vai trị phát hiện, loại trừ một cách nhanh
nhất các phần tử sự cố, hư hỏng trong hệ thống điện ra khỏi vận hành, duy trì trạng
thái vận hành an toàn và ổn định của hệ thống điện.
Căn cứ trên mức độ quan trọng cũng như tầm ảnh hưởng của hệ thống truyền
tải điện cao áp và siêu cao áp, Bộ Công Thương đã đưa yêu cầu về cấu hình của rơ
le bảo vệ vào Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về kỹ thuật điện QCVN 2015:BCT làm
cơ sở cho việc tính tốn, thiết kế, lắp đặt, chỉnh định hệ thống rơ le bảo vệ. Đối với
đường dây 500kV, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về kỹ thuật điện quy định sử dụng
hai bộ bảo vệ chính đó là bảo vệ khoảng cách và bảo vệ so lệch dọc. Do đó bảo vệ
khoảng cách là loại bảo vệ có vai trị đặc biệt quan trọng .Vì vậy, tính tốn chỉnh
định và mơ phỏng đặc tính hoạt động của rơle để áp dụng trong vận hành thực tế là
vấn đề thiết thực góp phần cho việc đảm bảo vận hành an toàn hệ thống điện. Từ
các kết quả tính tốn và việc tiến hành mơ phỏng các dạng sự cố và phân tích sự
làm việc của rơle so sánh với các bản ghi sự cố để đối chứng từ đó đưa ra các điều
chỉnh phù hợp về vấn đề chỉnh định rơle cũng như việc lựa chọn hợp lý thiết bị đo
lường, mạch nhị thứ bảo vệ liên quan rơle.


2

2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu, tính tốn chỉnh định và mơ phỏng đặc tính hoạt động của rơle bảo
vệ khoảng cách đường dây 500kV Thạnh Mỹ – Đà Nẵng nhằm mục đích nắm rõ
đặc tính hoạt động, sơ đồ logic và thực hiện tín

h tốn một số trường hợp sự cố

để mô phỏng sự làm việc của rơle kỹ thuật số bảo vệ khoảng cách.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

3.1. Đối tượng nghiên cứu
Các vấn đề bảo vệ đường dây và rơle kỹ thuật số bảo vệ khoảng cách đường
dây 500kV Thạnh Mỹ- Đà Nẵng.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu việc tính tốn chỉnh định cho rơle kỹ thuật số bảo vệ khoảng cách
cho đường dây 500kV Thạnh Mỹ- Đà Nẵng, mơ phỏng đặc tính hoạt động chức
năng bảo vệ khoảng cách của rơle cho các trường hợp ngắn mạch trong vùng bảo
vệ và ngoài vùng bảo vệ trên nền Matlab để phân tích đánh giá bảo vệ.
4. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
- Tính toán chỉnh định rơle SEL-421 bảo vệ khoảng cách đường dây 500kV Thạnh
Mỹ- Đà Nẵng.
- Áp dụng Matlab để mô phỏng đặc tính bảo vệ khoảng cách của rơle SEL-421 cho
đường dây 500kV Thạnh Mỹ- Đà Nẵng trên cơ sở tính tốn chỉnh định để phân tích,
đánh giá hoạt động của rơle.
- Nhiệm vụ chính:
+ Hệ thống hố lý thuyết rơle bảo vệ.
+ Tính tốn ngắn mạch đường dây 500kV Thạnh Mỹ- Đà Nẵng để làm cơ sở
chỉnh định bảo vệ khoảng cách cho đường dây.
+ Nghiên cứu cấu hình, đặc tính và logic bảo vệ của rơle SEL-421.
+ Tính toán chỉnh định rơle SEL-421 bảo vệ khoảng cách đường dây 500kV
Thạnh Mỹ- Đà Nẵng.
+ Sử dụng phần mềm Matlab để mơ phỏng đặc tính bảo vệ khoảng cách của
rơle SEL-421 cho đường dây 500kV Thạnh Mỹ- Đà Nẵng trên cơ sở tính tốn chỉnh
định để phân tích, đánh giá hoạt động của rơle.


3

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài thuộc dạng nghiên cứu ứng dụng, mặc dù rơle SEL-421 bảo vệ khoảng

cách đường dây đã đưa vào sử dụng trong hệ thống điện Việt Nam từ nhiều năm
qua nhưng hiện nay vẫn chưa có nghiên cứu nào về việc áp dụng Matlab để mơ
phỏng đặc tính bảo vệ khoảng cách của rơle qua thông số chỉnh định để phân tích,
đánh giá hoạt động của rơle, từ đó có góp ý về vấn đề chỉnh định rơle cũng như việc
lựa chọn hợp lý thiết bị đo lường, mạch nhị thứ bảo vệ liên quan rơle.
Việc nắm rõ đặc tính làm việc của rơle qua mơ phỏng với các vị trí sự cố khác
nhau giúp cho việc phân tích, đánh giá tính chính xác, thời gian tác động và tính
chọn lọc của bảo vệ. Ngồi ra, cũng giúp cho nhân viên vận hành nắm vững đặc
tính tác động của rơle để nhanh chóng phân tích đánh giá khi có sự cố xảy ra từ đó
đưa ra hướng xử lý kịp thời, chính xác nhằm khơi phục lại chế độ vận hành bình
thường tăng độ ổn định cho hệ thống điện, góp phần đảm bảo cơng tác vận hành an
tồn, liên tục lưới điện truyền tải nói riêng và hệ thống điện Việt Nam nói chung.
6. Đặt tên đề tài
Từ những lý do đã nêu ở trên, đề tài được chọn có tên là:
"Phân tích đánh giá rơle SEL-421 bảo vệ khoảng cách đường dây 500kV
Thạnh Mỹ- Đà Nẵng"
7. Bố cục luận văn
Nội dung luận văn gồm các phần chính :
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về hệ thống bảo vệ rơle và tình hình sự cố đường dây
truyền tải.
Chương 2: Tính tốn chỉnh định cho rơle SEL-421 bảo vệ khoảng cách đường
dây 500kV Thạnh Mỹ- Đà Nẵng.
Chương 3: Đánh giá hoạt động chức năng F21 của rơle SEL-421 trên nền
Matlab.
Kết luận và kiến nghị.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE VÀ TÌNH HÌNH
SỰ CỐ ĐƯỜNG DÂY TRUYỀN TẢI
1.1. Tổng quan về hệ thống rơle bảo vệ
1.1.1. Nhiệm vụ và yêu cầu cơ bản của mạch bảo vệ rơle
Nhiệm vụ của hệ thống bảo vệ rơ le là phát hiện các sự cố, tình trạng làm
việc khơng bình thường và kết hợp với các thiết bị bảo vệ nhất thứ để loại trừ càng
nhanh càng tốt phân tử bị sự cố ra khỏi hệ thống.
Theo thống kê sự cố hàng năm cho thấy, gần 70% trong tổng số sự cố là do
ngắn mạch đường dây, khi xảy ra ngắn mạch dòng điện tại chỗ ngắn mạch tăng cao
rất lớn dẫn đến dòng điện từ nguồn đến vị trí ngắn mạch gây ra tác động nhiệt và cơ
gây nguy hiểm cho các phần tử mà nó chạy qua. Hồ quang tại chỗ ngắn mạch nếu
tồn tại lâu sẽ gây hư hỏng thiết bị. Ngoài ra, ngắn mạch làm điện áp giảm thấp gây
ảnh hưởng đến các thiết bị dùng điện ở khu vực lân cận điểm ngắn mạch. Nguy
hiểm nhất, ảnh hưởng của sự cố ngắn mạch là ảnh hưởng đến HTĐ, có thể gây mất
ổn định và dẫn đến tan rã hệ thống.
Các rơle bảo vệ kỹ thuật số hiện nay có khả năng phát hiện sự cố gần như tức
thời (trong vòng vài chu kỳ) và cách ly phần tử sự cố ra khỏi hệ thống, giúp có thể
ngăn chặn và hạn chế đến mức thấp nhất những thiệt hại, hư hỏng do sự cố gây ra.
Yêu cầu cơ bản của hệ thống rơle bảo vệ trong HTĐ đó là : hoạt động tin cậy,
tác động chọn lọc, tác động nhanh và độ nhạy cao.
- Độ tin cậy: là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc
chắn. Độ tin cậy gồm có tin cậy khi tác động và tin cậy khơng tác động.
- Tính chọn lọc: là khả năng bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử
bị sự cố ra khỏi hệ thống. Hệ thống điện luôn phát triển và ngày càng phức tạp do
vậy tính chọn lọc của bảo vệ ngày càng được yêu cầu cao. Tính chọn lọc gồm 2 loại
là chọn lọc tuyệt đối và chọn lọc tương đối.
- Tác động nhanh: tính tác động nhanh của rơle bảo vệ là một yêu cầu hết sức
quan trọng, vì việc cơ lập càng nhanh chóng phần tử bị sự cố thì sẽ càng hạn chế
mức độ thiệt hại do sự cố gây ra, càng giảm thời gian sụt điện áp ở vùng lân cận

5

điểm sự cố, giảm xác suất gây hư hỏng nặng hơn và nâng cao khả năng duy trì chế
độ làm việc ổn định của các máy phát và toàn bộ HTĐ.
- Độ nhạy của bảo vệ: độ nhạy của bảo vệ đặc trưng cho khả năng phát hiện sự
cố của rơle hoặc hệ thống bảo vệ, được biểu diễn bằng hệ số độ nhạy, đó là tỷ số
giữa trị số của đại lượng vật lý đặt vào rơle khi có sự cố với ngưỡng tác động của
nó. Tuỳ thuộc vào vai trò của bảo vệ mà yêu cầu về độ nhạy cũng khác nhau. Các
đối tượng bảo vệ càng quan trọng thì yêu cầu độ nhạy càng cao.
1.1.2. Các bộ phận đo lường của hệ thống bảo vệ
Trong quá trình vận hành hệ thống điện có thể xuất hiện tình trạng sự cố và chế
độ làm việc bất thường của các phần tử. Các sự cố thường kèm theo hiện tượng
dòng điện tăng khá cao và điện áp giảm thấp. Bảo vệ rơle sẽ theo dõi liên tục tình
trạng và chế độ làm việc của tất cả các phần tử trong hệ thống điện thông qua hai
đại lượng cơ bản là dòng điện và điện áp. Tuy nhiên, đối với hệ thống truyền tải
điện siêu cao áp, dòng điện và điện áp sơ cấp là rất lớn, do đó khơng thể đưa trực
tiếp các giá trị thực tế làm đại lượng đầu vào của rơ le. Vì vậy, cần phải biến đổi các
đại lượng này về giá trị phù hợp theo tỷ lệ xác định gọi là tỷ số biến làm đại lượng
đầu vào cho rơ le. Việc ghi nhận và biến đổi các giá trị và điện áp được thực hiện
bởi máy biến dòng điện (TI) và máy biến điện áp (TU).
1.1.2.1. Máy biến dòng điện (TI)
Dùng để biến đổi dòng điện sơ cấp của đối tượng bảo vệ thành dòng điện thứ
cấp phù hợp cung cấp cho hệ thống bảo vệ, đo lường. Máy biến dòng làm nhiệm vụ
cách ly mạch thứ cấp khỏi điện áp cao phía sơ cấp và đảm bảo dòng điện thứ cấp
tiêu chuẩn (5 hoặc 1A) khi dòng điện sơ cấp danh định có thể rất khác nhau.

Hình 1.1: Sơ đồ ngun lý và sơ đồ thay thế máy biến dòng

6

Để phản ánh đúng cả trị số và góc pha, cần phải đấu nối đúng các đầu dây
cuộn sơ cấp và thứ cấp của biến dòng điện. Theo sơ đồ: các đầu dây sơ cấp S1 và S2,
các đầu dây thứ cấp T1 và T2. Quy ước: giá trị tức thời của dòng điện sơ cấp IS đi từ
đầu S1 đến S2 thì dịng điện thứ cấp IT đi từ đầu T2 đến T1.
Sai số của biến dòng điện: IT = IS / n (n : tỷ số biến đổi của biến dịng). Tuy
nhiên, thực tế bao giờ cũng có sai số do tổn thất sinh ra trong biến dòng. Gồm có
các sai số sau:
- Sai số về trị số dòng điện fi : bằng hiệu số giữa biên độ dịng điện sơ cấp sau
khi đã tính đổi IS và dịng điện thứ cấp IT.
(1.1)
- Sai số góc θi : bằng góc lệch pha θ giữa véc tơ dịng điện sơ cấp và dòng điện
thứ cấp.
- Sai số phức hợp Fi : bằng trị số hiệu dụng của dòng điện thứ cấp lý tưởng với
dòng điện thứ cấp thực tế, bao gồm cả sai số về trị số và sai số về góc pha có xét
đến ảnh hưởng của các hài bậc cao trong dịng điện từ hố:

(1.2)
Trong đó:
- Fi% : sai số phức hợp tính bằng %
- T : chu kỳ của dòng điện xoay chiều S
- ni : Tỷ số biến đổi của máy biến dòng
- iT : Giá trị tức thời của dòng điện sơ cấp.
- IS và iS : tương ứng là giá trị hiệu dụng và tức thời của dòng điện sơ cấp.
Yêu cầu cấp chính xác của biến dịng cho rơle bảo vệ:
- Trị số dịng điện sơ cấp mà ở đó TI cịn đảm bảo được độ chính xác yêu cầu
được gọi là dịng điện giới hạn theo độ chính xác.
- Tỷ số dịng điện giới hạn theo độ chính xác và dịng điện định mức gọi là hệ

số giới hạn theo độ chính xác.


7

- Các TI dùng cho thiết bị bảo vệ có cấp chính xác 5P và 10P, sai số cho phép
về trị số (fi); góc pha (θi, phút) và sai số phức hợp (Fi %) theo bảng 1.1.
Bảng 1.1: Cấp chính xác của TI
Cấp chính xác

f i%

5P

±1

θi, phút

Fi %
5

± 60
10P

±3

10

Hệ số giới hạn theo độ chính xác: 5, 10, 15, 20 và 30
Tính tốn phụ tải của máy biến dịng:

- Trong sơ đồ bảo vệ, phụ tải của máy biến dòng điện có thể được đặc trưng
bằng cơng suất đầu ra phía thứ cấp Spt (VA) hoặc tổng trở phía phụ tải Zpt (Ω). Tổng
trở phía thứ cấp của TI gồm có điện trở của rơle, điện trở dây nối phụ và điện trở
tiếp xúc. Tổng trở phụ tải càng lớn thì cơng suất tiêu thụ ở phía thứ cấp càng cao, và
sai số của biến dòng càng lớn.
(1.3)
- Chế độ hở mạch thứ cấp của biến dòng:
Từ sơ đồ thay thế của TI trên hình vẽ 1.1 nhận thấy khi mạch thứ cấp của TI bị
hở, nếu phía sơ cấp có dịng điện thì tồn bộ dịng điện sơ cấp ấy sẽ làm nhiệm vụ
từ hoá, từ cảm Bm tăng lên đột ngột gây bão hoà cho mạch từ nên các đường cong
biến thiên theo thời gian của độ từ cảm B và từ thơng F có dạng bằng đầu(đường
nằm ngang). Khi dịng điện sơ cấp qua trị số khơng, sức điện động cảm ứng trong
cuộn thứ cấp của máy biến dịng có dạng đỉnh nhọn với biên độ rất lớn (Hình vẽ 12). Đặc biệt trong chế độ sự cố, khi dòng điện sơ cấp đạt bội số lớn, sức điện động
cảm ứng phía thứ cấp có thể đến hàng chục kV, rất nguy hiểm cho người và thiết bị
bên thứ cấp. Vì vậy trong vận hành khơng được để hở mạch phía thứ cấp của TI
trong khi phía sơ cấp có dịng điện chạy qua. Trong trường hợp cần thực hiện đổi
nối phía thứ cấp khi có dịng điện chạy qua cuộn sơ cấp thì phải nối tắt các cực thứ


8

cấp của TI trước khi tiến hành đổi nối. Chế độ làm việc với cuộn thứ cấp bị nối
ngắn mạch là chế độ làm việc bình thường của máy biến dịng.

Hình 1.2 : Đường cong từ hố (a) và quan hệ của dịng điện sơ cấp iS, từ thơng F,
từ cảm B và sức điện động thứ cấp eT theo thời gian (b).
1.1.2.2. Máy biến điện áp (TU)
Máy biến điện áp (Voltage Transformer hoặc Potenntial Transformer) làm
nhiệm vụ biến đổi điện áp cao phía sơ cấp xuống điện áp thứ cấp tiêu chuẩn (100V
hoặc 110V) để dùng cho mục đích bảo vệ và đo lường, đồng thời cách ly các thiết bị

ở mạch thứ cấp khỏi điện áp cao phía sơ cấp.
Phụ tải của TU thông thường được mắc song song cùng nhau, tổng trở của dây
nối nếu quá lớn sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của TU. Đầu ra các cuộn dây của
biến điện áp cũng được đánh dấu tương tự như đã xét đối với máy biến dòng, đấu
đúng đầu cuộn dây với các dụng cụ đo và thiết bị bảo vệ có ý nghĩa quan trọng khi
cần xét đến góc lệch pha của các đại lượng điện.
Sai số của biến điện áp:
Cũng tương tự như biến dịng điện, biến điện áp cũng có sai số.
- Sai số của biến điện áp được tính theo cơng thức:
FU % =

.100%

Trong đó:
- FU%

: Sai số tính bằng %.

(1.4)


9

- nU : Tỷ số biến đổi của BU, nU = USdđ/ UTdđ
- US/ UT : giá trị tương ứng của điện áp đo được trên cực của cuộn sơ cấp và
thứ cấp.
- Sai số góc θU : bằng góc lệch pha giữa véc tơ điện áp sơ cấp và véc tơ điện
áp thứ cấp.
- Cấp chính xác của TU: cấp chính xác thơng thường dùng cho bảo vệ của TU
được cho ở bảng 1.2.

Bảng 1.2: Cấp chính xác dùng cho bảo vệ của TU
Cấp chính xác

FU%

θU, phút

3P

±3

±120

6P

±6

± 240

Ghi chú: Điện áp thay đổi trong giới hạn (0,05 ÷ 1) Umcp (quá điện áp lớn nhất cho
phép). Phụ tải thay đổi trong giới hạn (0,25 ÷ 1) SPTđm, với cosφ = 0,8.
1.2. Các vấn đề chung và tính tốn bảo vệ đường dây truyền tải
1.2.1. Tình hình sự cố và hệ thống rơle bảo vệ đường dây truyền tải
Theo thống kê tại bảng 1.3 và 1.4 cho thấy, đối với các sự cố xảy ra trên lưới
điện truyền tải thì sự cố xảy ra đối với đường dây chiếm phần lớn. Sự cố đường dây
chiếm tỉ lệ khoảng 60% đến 70% trên tổng số sự cố của lưới truyền tải. Do vậy, vấn
đề rơle bảo vệ cho đường dây có vai trò quan trọng cần đặc biệt quan tâm nghiên
cứu để ngày càng hoàn thiện, giảm thiểu đến mức thấp nhất các thiệt hại do sự cố
đường dây sinh ra.
Bảng 1.3: Thống kê sự cố lưới điện truyền tải năm 2016

Đối tượng
sự cố

Cấp
điện áp
500kV

Đường dây
220kV
Trạm biến áp

Phân loại

Số lần
(lần)

Sự cố kéo dài

17

Sự cố thoáng qua

29

Sự cố kéo dài

45

Sự cố thoáng qua

64

Trạm biến áp 500kV
Trạm biến áp 220kV

28
42

Tổng số
lần

Tỷ lệ
(%)

46
155

69

109
70

31


10

Bảng 1.4: Thống kê sự cố lưới điện truyền tải năm 2017
Đối tượng
sự cố

Cấp
điện áp

Phân loại

Sự cố kéo dài
Sự cố thoáng qua
Sự cố kéo dài
220kV
Sự cố thoáng qua
Trạm biến áp 500kV
Trạm biến áp 220kV
500kV

Đường dây
Trạm biến áp

Số lần
(lần)
8
15
12
32
15
19

Tổng số
lần

Tỷ lệ
(%)

23
67

66.3

44
34

33.7

(Nguồn: công văn rút kinh nghiệm sự cố trên lưới truyền tải của EVNNPT)
Căn cứ vào Phụ lục 4.3-4: Cấu hình rơ le bảo vệ cho DDK và Cáp trang 251/256
của QCVN: 2015/BCT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về kỹ thuật điện quy định về
cấu hình rơ le bảo vệ của đường dây 220kV và 500kV như sau: [9]
a) Bảo vệ cho đường dây 500kV có hai sợi cáp quang độc lập liên kết hai trạm
500kV hai đầu đường dây, bao gồm ba bộ bảo vệ:
- Bảo vệ chính 1: được tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 21/21N, 67/67N, 50/51,
50/51N, 85, 74;
- Bảo vệ chính 2: được tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 67/67N, 50/51, 50/51N,
79/25, 27/59, 50BF, 85;
- Bảo vệ dự phịng: được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51,
50/51N, 79/25, 27/59, 50BF, 85, 74;
Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 được dự phòng kép, được tích hợp trong bảo vệ dự
phịng và trong một trong hai bộ bảo vệ chính.
Hai bộ bảo vệ so lệch truyền tín hiệu trên hai sợi cáp quang độc lập.
Bảo vệ khoảng cách được phối hợp hai đầu với nhau thông qua một trong hai sợi
cáp quang nêu trên hoặc PLC.

b) Bảo vệ cho đường dây 500kV chỉ có một sợi cáp quang liên kết hai trạm 500kV
hai đầu đường dây, bao gồm hai bộ bảo vệ:
- Bảo vệ chính: được tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 21/21N, 67/67N, 50/51,
50/51N, 79/25, 27/59, 50BF, 85, 74;
- Bảo vệ dự phịng: được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51,
50/51N, 79/25, 27/59, 50BF, 85, 74;
Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 được dự phịng kép, được tích hợp trong bảo vệ dự
phịng và trong bảo vệ chính.


11

Bảo vệ so lệch truyền tín hiệu trên đường cáp quang.
Chức năng bảo vệ khoảng cách trong bảo vệ chính được phối hợp hai đầu với nhau
thông qua sợi cáp quang nêu trên.
Bảo vệ khoảng cách dự phòng được phối hợp hai đầu với nhau thông qua kênh tải
ba.
Chức năng xác định điểm sự cố theo nguyên tắc truyền sóng (traveling way) với độ
chính xác đến 1km.
Chức năng đồng bộ thời gian có độ chính xác đến 1ms.
Chức năng ghi sự cố.
c) Cấu hình hệ thống rơ le bảo vệ cho ĐDK hoặc cáp ngầm 220kV có truyền tin
bằng cáp quang
- Bảo vệ chính: được tích hợp các chức năng bảo vệ 87L, 67/67N, 50/51, 50/51N,
50BF, 85, 74;
- Bảo vệ dự phịng: được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51,
50/51N, 79/25, 27/59, 85, 74;
Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 khơng cần phải dự phịng, có thể được tích hợp ở
một trong hai bộ bảo vệ nêu trên.
Bảo vệ so lệch và khoảng cách được phối hợp với đầu đối diện thơng qua kênh

truyền bằng cáp quang.
d) Cấu hình hệ thống rơ le bảo vệ cho ĐDK 220kV không có truyền tin bằng cáp
quang
- Bảo vệ chính: được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51,
50/51N, 50BF, 85, 74;
- Bảo vệ dự phịng: được tích hợp các chức năng bảo vệ 21/21N, 67/67N, 50/51,
50/51N, 79/25, 27/59, 85, 74;
Chức năng 50BF, 79/25, 27/59 khơng cần phải dự phịng, có thể được tích hợp ở
một trong hai bộ bảo vệ nêu trên.
Bảo vệ khoảng cách hai đầu đường dây được phối hợp với nhau thông qua kênh
truyền tải ba.
Chức năng xác định điểm sự cố theo nguyên tắc truyền sóng (traveling way) với độ
chính xác đến 1km.
Chức năng đồng bộ thời gian có độ chính xác đến 1ms.
Chức năng ghi sự cố.


12

- Hệ thống rơle bảo vệ được trang bị cho lưới điện 220kV và 500kV hiện nay nhìn
chung hoạt động tin cậy và chọn lọc tốt.
1.2.2. Tính tốn ngắn mạch trên đường dây truyền tải
1.2.2.1. Khi ngắn mạch 3 pha (ngắn mạch đối xứng)
Dòng ngắn mạch 3 pha (giá trị hiệu dụng ban đầu) tại điểm ngắn mạch được
xác định tổng quát theo biểu thức sau:
(1.5)
Ta thấy, dòng ngắn mạch phụ thuộc tỷ lệ thuận với điện áp trước khi ngắn
mạch và tỷ lệ nghịch với tổng trở hệ thống (nhìn từ điểm ngắn mạch). Có nghĩa là
nếu điện áp trước ngắn mạch càng lớn thì dịng ngắn mạch sẽ lớn và ngược lại,
điểm ngắn mạch càng gần nguồn thì dòng ngắn mạch càng lớn, điểm ngắn mạch xa

nguồn sẽ nhỏ.
1.2.2.2. Khi ngắn mạch không đối xứng: {(N(1), N(1,1); N(2)}
Theo nguyên tắc tương đương thành phần thứ tự thuận (TTN) đối với các dạng
sự cố khác nhau, dòng TTT (IkA1) được xác định như dòng ngắn mạch 3 pha ở xa
thêm tương đương “điện kháng bổ sung”

tính theo cơng thức 1.6.
*

* (n)

I kA1

Ở đây,

EA
x (n) )

j ( x1

(1.6)

được xác định theo điện kháng tổng TTN và TTK tùy dạng ngắn

mạch. * chỉ số phức (vector).
Hay dạng giá trị tuyệt đối (module):

I k(1n )

E

x1

x (n)

,

(1.7)

Hay module của vectơ thành phần chu kỳ của dòng pha sự cố tại điểm ngắn
mạch theo biểu thức chung (1.8).


13

* (n)

I k( n )

m ( n ) I kA1

(1.8)

Áp dụng chung cho các dạng ngắn mạch.
Ở đây, m(n) - hệ số tỷ lệ, phụ thuộc dạng ngắn mạch.
- m(3) = 1 khi ngắn mạch 3 pha, (N(3)),

=0

- m(2) = √3 khi ngắn mạch 2 pha, (N(2)),

=

- m(1) = 3 khi ngắn mạch 1 pha, (N(1)),
- m(1,1) =

3. 1

=

+

x 2 . x0
khi ngắn mạch 2 pha chạm đất (N(1,1)),
2
( x 2 x0 )
x (1,1)

x 2 x0
x2
x0

- n : chỉ số dạng ngắn mạch.
- I(n)kA1 : Dòng TTT đối với dạng ngắn mạch xem xét.
Dòng ngắn mạch chạm đất 1 pha (tùy dạng ngắn mạch) là:
(1.9)
Hay khi ngắn mạch 2 pha chạm đất:
(1.10)
1.2.2.3. Điện kháng thứ tự nghịch (TTN) và thứ tự không (TTK) của các phần tử
Đối với máy biến áp, đường dây không, cáp và kháng điện: x2 = x1.
(1) Đối với máy điện đồng bộ: x2 = ½ (xd” + xq”). Trường hợp máy điện khơng có

cuộn cản:

Giá trị này sai khác so với biểu thức trên không quá 12%.

Giá trị trung bình x2 và x0 của máy điện đồng bộ mẫu như sau (pu)
Kiểu máy điện đồng bộ
- Máy phát tuốc bin
- Máy phát thủy điện có cuộn cản
- Máy phát thủy điện khơng có cuộn cản
- Máy bù đồng bộ và các động cơ đồng bộ lớn
(2) Kháng điện: có thể lấy x0 ≈ x1

X2
0,15
0,25
0,45
0,24

X0
0,05
0,07
0,07
0,08


14

(3) Máy biến áp:
Điện kháng TTK x0 của máy biến áp (MBA) phụ thuộc vào cấu tạo và tổ nối
dây của MBA.

Ln có x0 = ∞ đối với MBA bất kỳ từ phía cuộn dây của MBA nối tam giác
hoặc Y khơng nối đất trung tính, vì điện áp TTK của cuộn dây này khơng tạo ra
trong MBA dịng TTK nào không phụ thuộc vào cách nối của các cuộn dây khác.
Do vậy, trong hầu hết trường hợp, x0 của MBA chỉ có từ phía cuộn dây nối Y có
trung tính nối đất.
Tóm lại:
- Đối với tất cả MBA, khi nối cuộn dây Y0/∆: x0 = x1
- Đối với nhóm 3 pha gồm 3 MBA 1 pha, MBA 3 pha 4 trụ và MBA kiểu bọc:
- Khi nối cuộn dây Y0/Y: X0 = ∞
- Khi nối cuộn dây Y0/Y0 : X0 = X1(*) ;
(*) Nếu đảm bảo đường đi cho dòng TTK ở cả 2 cuộn dây.
- Đối với máy biến áp 3 pha 3 trụ:
- Khi nối cuộn dây Y0/Y: x0 = x1 + xμ0
- Khi nối cuộn dây Y0/Y0 : cần phải sử dụng sơ đồ thay thế toàn phần khi lấy
trong sơ đồ giá trị x0 tương ứng.
- Đối với MBA 3 cuộn dây, theo nguyên tắc sẽ có 1 cuộn nối tam giác,
phải lấy x0 = ∞.
- Sơ đồ Y0/∆/Y : x0 = xI + xII = xI – II
- Sơ đồ Y0/∆/Y0 và tải Y0 (tạo đường cho dòng TTK): sơ đồ thay thế của MBA
phải được áp dụng vào sơ đồ TTK.
- Sơ đồ Y0/∆/∆ : x0 = x1 +
(4) Đường dây không:
- Trong tính tốn gần đúng có thể lấy trung bình x1 = 0,4Ω/km.
- Đường dây khơng 1 mạch có dây dây chống sét: x0 ≈ 2,0 x1.
- Đường dây không 2 mạch có dây chống sét: x0 ≈ 3,0 x1.
1.2.2.4. Sơ đồ thay thế (song song, nối tiếp,..)


15

Điện kháng tương đương xss của n phần tử có điện kháng x song song giảm đi
n lần là: xss = x/n.
Nếu nút có n nhánh kháng x và nguồn É1, É2,…,Én thì tương đương sơ đồ một
nhánh xtđ có nguồn Étđ được xác định theo biểu thức:
Ett =

và xtt =

(1.11)

Như vậy, càng nhiều nguồn đổ vào một nút thì tổng dòng ngắn mạch tại nút
này càng lớn do xtđ càng nhỏ. Càng có nhiều mạch song song thì tổng trở tương
đương càng thấp và làm cho dòng ngắn mạch càng tăng.
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến rơle bảo vệ đường dây truyền tải
Đối với đường dây truyền tải điện có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự hoạt
động tin cậy, chính xác của bảo vệ rơ le. Vì vậy, nghiên cứu các yếu tố này là việc
làm cần thiết đối với người chỉnh định, người vận hành thiết bị. Nhằm giúp người
vận hành nắm bắt được những yếu tố này, tác giả xin phép trình bày một số yếu tố
cơ bản đối với đường dây truyền tải điện nói chung và đường dây 500kV Thạnh
Mỹ- Đà Nẵng như sau:
1.2.3.1. Ảnh hưởng sai số TI, TU đến thông số đo lường của RLBV
Các TI và TU truyền thống được sản xuất bằng lõi thép nên luôn tồn tại sai số
đo lường do bản thân cấu tạo của chúng bởi các yếu tố từ dư, tổn hao sắt từ lõi thép,
tổn hao dây đồng do vật liệu và công nghệ chế tạo hoặc do TI bị bão hoà khi bị sự
cố (hình 1.3).

Hình 1.3. Vùng bão hịa của TI
Hoặc xuất hiện hiện tượng cộng hưởng từ do quá ứng suất nhiệt của TU kiểu
tụ phân áp làm xuất hiện tín hiệu nhiễu tần số cao (hình 1.4.).

16

Hình 1.4. TU kiểu tụ có cộng hưởng từ
Trong trường hợp sai số đo lường TI, TU lớn thì xuất hiện hiện tượng kém tầm hoặc
quá tầm làm đường dây này bị cắt ra trong khi sự cố lại xảy ra ở đường dây ngoài
vùng bảo vệ.
Giải pháp cải thiện sai số TI, TU
Các hãng sản xuất thiết bị như ABB, AREVA giới thiệu sản phẩm TI, TU
không truyền thống (Non Conventional Instrument Transformers - NCIT) không sử
dụng lõi sắt truyền thống, sử dụng các công nghệ cảm biến khác nhau như quang
học và cuộn Rogowski. Rơle kỹ thuật số trong tương lai chỉ làm nhiệm vụ phối hợp
chức năng bảo vệ, và có thể khơng cịn card đầu vào tương tự và card tiếp điểm rơle
đầu ra trong TBA tự động hố. Đối với phương pháp chuyển đổi tín hiệu điện sang
quang cho TI cho thấy các ưu điểm nổi bật như sau:
-

Thiết bị NCIT khơng có tiếng ồn điện từ, vật liệu cách điện hợp lý, và có thể đo
lường tín hiệu với dải tần số lớn (tần số định mức và sóng hài). Do đó nó có hiệu
suất cao, tin cậy hỗ trợ cho chuẩn truyền thông IEC61850. Tuy nhiên, chi phí đầu tư
thiết bị lắp mới và bảo trì sau khi đưa vào vận hành là khá cao.
1.2.3.2. Ảnh hưởng của thông số đường dây đến đặc tính làm việc của BVRL
Trong thực tế các giá trị tính tốn thơng số đường dây (tổng trở thứ tự thuận, tổng
trở thứ tự không và hệ số hỗ cảm đường dây) để chỉnh định cho BVRL có thể sai khác
đáng kể so với giá trị đo lường thực nên sẽ làm nó làm việc khơng chọn lọc.
Việc chỉnh định phù hợp thiết bị bảo vệ khoảng cách đòi hỏi sự hiểu biết đúng
các giá trị trở kháng đường dây. Hiện nay việc đo lường tổng trở đường dây và hệ
số k khó có thể thực hiện được và chủ yếu được thực hiện tính tốn bằng tay hoặc

17

sử dụng phần mềm chuyên dụng như PowerFactory của hãng DigSILENT, PSS của
SHAW PTI hoặc Cape của ELECTROCON.
Các thông số cần để tính tốn tổng trở đường dây khá nhiều.
Cấu hình hình học đường dây (hình 1.5):
• Chiều cao so với đất và khoảng cách ngang của mỗi dây pha và dây đất.
• Độ võng trung bình của đường dây ở khoảng giữa.

Hình 1.5. Kết cấu hình học của đường dây trên khơng
Một số thơng số về điện cần biết:
• Điện trở suất đất ρ
• Điện trở một chiều DC của tồn bộ dây dẫn
• Dạng xoắn ốc của các dây dẫn
• Bán kính hình học của các dây dẫn
• Đường kính tổng thể của các dây dẫn
Ảnh hưởng của điện trở suất của đất, các ống, hoặc các cấu trúc kim loại được
chơn, và khoảng cách chính xác của dây với đất, tạo ra nhiều khó khăn khi xác định
tổng trở dọc theo toàn bộ chiều dài của dây (đặc biệt khi dây đi qua các khu vực có địa
hình phức tạp và nhiều cơ sở hạ tầng).
Một nguyên nhân khác để quan tâm là một số lượng lớn các thơng số có liên
quan đến tính tốn thơng số đường dây. Nếu một thông số sai lệch sẽ gây ra sai số
đáng kể. Có một vài thơng số như thế trong tổng trở thứ tự thuận, nhưng có nhiều yếu
tố ảnh hơn ảnh hưởng tới tổng trở thứ tự khơng hoặc hệ số k, bởi vì cần có các thơng
số chính xác để tính tốn.
Các thơng số chính xác của đường dây được sử dụng cho các rơle bảo vệ khoảng
cách, định vị sự cố và các tính tốn lưới điện. Khi thực hiện việc xác định các trở
kháng đường dây bằng phương pháp toán học, sử dụng các bước tính tốn đơn giản sẽ
khơng đúng với thực tế. Vì vậy, để có các giá trị thơng số đường dây một cách chính