Đồ án: xây dựng phương án cung cấp điện

Đồ án tổng hợp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Đồ án

XÂY DỰNG HỆ THỐNG CUNG CẤP
ĐIỆN CHO MỘT KHU

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 1/63


Đồ án tổng hợp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

PHẦN I

XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO 1
KHU VỰC GỒM 1 ĐƯỜNG DÂY KÉP VÀ 1 TRẠM
BIẾN ÁP
I. Xây dựng phương án:
1. Yêu cầu của phương án cung cấp điện:
Xây dựng phương án cung cấp điện là 1 bước rất quan trọng trong qua trình thiết
kế cung cấp điện, vì vậy cần nghiên cứu kỹ nhiệm vụ thiết kế, nắm vững các số liệu
ban đầu.
Một phương án cung cấp điện được coi là hợp lý nếu thỏa mãn các yêu cầu sau:
ü Đảm bảo độ tin cậy, tính liên tục cung cấp điện phù hợp với yêu cầu của
phụ tải.

ü Thuận tiện trong việc lắp ráp, vận hành và sữa chữa.
ü Chất lượng điện.
ü Có tính an tồn cao, an toàn cho người vận hành, người sử dụng và an
toàn cho chính các thiết bị điện và tồn bộ cơng trình.
Từ các u cầu đó, kết hợp với đặc điểm của phụ tải, cấu trúc của lưới điện, công
suất của phụ tải và của nguồn cung cấp ta vạch ra phương án cung cấp điện như sau:
2. Sơ đồ cung cấp điện
TG 110KV

TG

ĐZ

PT1

HT
MBA

~

MC
60 Km

PT2

II. Chọn máy biến áp, dây dẫn và các khí cụ điện cho mạng điện:
1. Chọn máy biến áp.
Vì phụ tải yêu cầu cần cấp điện liên tục nên ta dùng 2 MBA cho trạm biến áp,
do đó máy biến áp được chọn theo điều kiện sau:
S

30
SđmMBA ³ pt max =
= 21,42(MVA)
1,4
1,4
Chọn máy biến áp điều áp dưới tải: TDH - 25MVA
Tra bảng phụ lục trong sách thiết kế nhà máy điện ta có các thơng số kỹ thuật
của MBA như trong bảng sau:
Loại

Sđm
(MVA)

UC
(KV)

UH
(KV)

TDH

25

110

38,5

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

DP0

(KW)
36

D PN
(KW)

UN%

I0 %

120

10,5

0,75

Trang 2/63


Đồ án tổng hợp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Từ các thông số trên của máy biến áp ta xác định được các tham số RB và XB
theo cơng thức sau:(Tính cho mỗi máy)
2
DPN ´ U đm
120 ´ 1152
3

RB =
´ 10 =
´ 103 = 2,54(W)
2
3 2
(25 ´ 10 )
S đm

U N % ´ U đm
10,5 ´115 2
XB =
=
= 0,06(W)
100 ´S đm
100 ´ 25
2

2. Chọn dây dẫn
a. Chọn tiết diện dây dẫn.
Ta chọn tiết diện dây dẫn theo mật độ dòng kinh tế Jkt

Fkt =

I max
J kt

Nếu ta chọn dây AC và Tmax=5200h thì Jkt=1A/m2

Imax =

Smax
30
=
´103 = 78,7( A)
2 3Udm 2 3 ´110

Do đó:

Fkt =

I max 78,7
=
= 78,7(mm 2 )
J kt
1

Þ Ta chọn dây AC-95 có Icp=335(A); r0 = 0,33 (W / km) ; x0 = 0,429 (W / km)
R = r0 ´ l = 0,33 ´ 60 = 19,8 (W / km)
X = x0 ´ l = 0,429 ´ 60 = 25,74 (W / km)

b. Kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn khi sự cố
Khi sự cố lộ kép bị đứt 1 dây thì dịng điện chạy trong mạch là lớn nhất. Ta
kiểm tra điều kiện phát nóng của dây dẫn theo điều kiện sau:

I SC £ k .I cp
Trong đó:
ü Isc : dịng điện lớn nhất lúc sự cố
ü Icp : dòng điện cho phép chạy qua dây dẫn
ü k : hệ số hiệu chỉnh theo nhiệt độ làm việc khác nhiệt độ tiêu chuẩn.( nếu
chọn nhiệt độ mơi trường là 350C thì k = 0,82)

Ta có:

I SC = 2 I max = 2 ´ 78,7 = 157,4( A)

I SC £ k .I cp ( AC -95) = 0,82 ´ 335 = 274,7( A)
Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo điều kiện phát nóng khi bị sự cố.
c. Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp.
· Tổn thất điện áp được tính theo cơng thức:

DU % max =

(å Pi ri + å Qi xi )li
nU đm

2

´ 100

Trong đó:
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 3/63


Đồ án tổng hợp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

ü Pi, Qi : là công suất tác dụng và công suất phản kháng truyền tải trên li
ü ri, xi : là điện trở và điện kháng của đường dây đang xét

ü n ; số lộ đường dây
Các trị số DU tính được phải thỏa mãn điều kiện:
+ Lúc bình thường : DU % max BT £ 10%
+ Lúc sự cố : DU % max SC £ 20%
· Lúc bình thường:
DU % max BT =

(25,5 ´ 0,33 + 15,78 ´ 0,429) ´ 60
´ 100 = 3,76% < 10%
2 ´ 110 2

· Lúc sự cố: Khi đứt 1 đường dây lúc đó tổn thất điện áp tăng gấp đơi
lúc bình thường. Do đó:
DU % max SC = 2DU % max BT = 2 ´ 3,76 = 7,52% < 20%
Vậy dây dẫn đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
d. Bảng thông số của đường dây.
ro
Icp
(A) (W / km)
AC-95 335
0,33
Loại

xo

(W / km)

R

X

(W)

(W)

0,429

19,8

25,74

Isc
(A)
157,4

DU % max BT

3,76

DU % max SC

7,52

3. Chọn máy cắt và dao cách ly
a.
Máy cắt được chọn theo điều kiện sau:
v Loại máy cắt
v Điện áp định mức : UđmMC ³ Uđmmạng
v Ổn định lực điện động: iôđđ > ixk
v Điều kiện cắt: IcắtMC ³ I N0

b.
Điều kiện chọn dao cách ly:
v Loại dao cách ly
v Điện áp định mức : UđmDCL ³ Uđmmạng
v Ổn định lực điện động: iôđđ > ixk
v Điều kiện cắt: IcắtDCL ³ I N0
c.
Tính dịng điện làm việc cưỡng bức phía cao áp MBA
v Dịng điện làm việc lúc bình thường
I bt =

S pt
2 3U C

´ 10 3 =

30
2 3 ´ 110

´ 10 3 = 0,078( KA)

v Dòng điện làm việc lúc cưỡng bức
Icb = 2.Ibt = 2 ´ 0,078 = 0,156(KA)
d.
Tính dịng điện làm việc cưỡng bức phía hạ áp MBA
v Dịng điện làm việc lúc bình thường
I bt =

S pt

´ 10 3 =

2 3U T

30
2 3 ´ 35

´ 10 3 = 0,2474( KA)

v Dòng điện làm việc lúc cưỡng bức
Icb = 2.Ibt = 2 ´ 0,2472 = 0,4948(KA)
v Dòng điện do hệ thống cung cấp

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 4/63


Đồ án tổng hợp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

IH =

I cb110 KV 0,502
=
= 1,792( KA)
XH
0,28

Bảng tổng hợp chọn MC và DCL
Thơng số
tính
Uđm
Icb
(K
(KA)
V)
110

0,156

35

0,494
8

Máy cắt
Loại
MC
BBY11040/2000
BBY3540/2000

Uđm
(KV
)

Iđm
(KA
)

Dao cách ly
ICđm
(KA
)

Iơđđ
(KA
)

Loại
DCL

Uđm
(KV
)

Iđm
(KA
)

Iơđđ
(KA
)

110

1

80

35

1

80

P Õ HD -

110

2

40

102

35

2

40

100

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

110 / 1000
P Õ HD 35 / 1000

Trang 5/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

PHẦN 2

TÌM HIỂU BẢO VỆ QUÁ DÒNG, XÂY DỰNG SƠ ĐỒ
KHỐI THUẬT TOÁN, SƠ ĐỒ THỰC HIỆN.
I. Nguyên lý làm việc:
Là bảo vệ phản ứng theo dòng điện chạy qua phần tử được bảo vệ, và bảo vệ sẽ
tác động khi dòng điện này vượt q dịng chỉnh định (dịng khởi động).
Ví dụ khảo sát tác động của các bảo vệ dòng điện cực đại đặt trong mạng hình tia
có1 nguồn cung cấp (hình 2.1), các thiết bị bảo vệ được bố trí về phía nguồn cung
cấp của tất cả các đường dây. Mỗi đường dây có 1 bảo vệ riêng để cắt hư hỏng trên
chính nó và trên thanh góp của trạm ở cuối đường dây.

Dòng khởi động của bảo vệ IKĐ, tức là dòng nhỏ nhất đi qua phần tử được bảo vệ
mà có thể làm cho bảo vệ khởi động, cần phải lớn hơn dòng phụ tải cực đại của
phần tử được bảo vệ để ngăn ngừa việc cắt phần tử khi khơng có hư hỏng. Có thể
đảm bảo khả năng tác động chọn lọc của các bảo vệ bằng 2 phương pháp khác nhau
về nguyên tắc:
ü 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.
ü Phương pháp thứ hai - dựa vào tính chất: dịng 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.
Các bảo vệ dòng điện cực đại làm việc có thời gian chia làm hai loại tương ứng
với đặc tính thời gian độc lập và đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn. Bảo vệ có
đặc tính thời gian độc lập là loại bảo vệ có thời gian tác động khơng đổi, khơng phụ
thuộc vào trị số của dòng điện qua bảo vệ. Thời gian tác động của bảo vệ có đặc tính
thời gian phụ thuộc giới hạn, phụ thuộc vào dòng điện qua bảo vệ khi bội số của
dịng đó so với dịng IKĐ tương đối nhỏ và ít phụ thuộc hoặc khơng phụ thuộc khi
bội số này lớn.
II. Các bộ phận chính và sơ đồ ngun lý.
Có 2 bộ phận chính:
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 6/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

ü Bộ phận khởi động: Rơle RI
ü Bộ phận tạo thời gian: Rơle RT
1. Sơ đồ thực hiện:

Hình 2.2 Sơ đồ thực hiện của 51 khi ngắn mạch
2. Hoạt động của sơ đồ khi ngắn mạch tại điểm N:
Khi ngắn mạch tại điểm N thì dịng điện chạy qua bảo vệ là dịng điện ngắn mạch
có trị số rất lớn. Dịng điện chạy qua rơle vượt quá giá trị khởi động của rơle. Rơle
RI sẽ đóng tiếp điểm thường mở đưa điện đến cuộn RT, sau 1 khoảng thời gian tiếp

điểm của RT đóng lại, và rơle tín hiệu đưa tín hiệu đi cắt máy cắt.
III. Bảo vệ quá dòng tác động có thời gian (51)
Bảo vệ q dịng có thể làm việc theo đặc tính thời gian độc lập (đường 1) hoặc
phụ thuộc (đường 2) hoặc hỗn hợp (đường 3;4). Thời gian làm việc của bảo vệ có
đặc tính thời gian độc lập khơng phụ thuộc vào trị số dịng ngắn mạch hay vị trí
ngắn mạch, cịn đối với bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thì thời gian tác động
tỉ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ, dịng ngắn mạch càng lớn thì thời gian
tác động càng bé.

Hình 2.3 Đặc tính thời gian của bảo vệ quá dòng
độc lập (1), phụ thuộc (2) và hỗn hợp (3, 4)
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 7/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

1. Dòng khởi động của BV

Theo nguyên tắc tác động, dòng khởi động IKĐ của bảo vệ phải lớn hơn dòng
điện phụ tải cực đại (Ilvmax) qua chổ đặt bảo vệ, để bảo vệ không tác động cắt máy
cắt trong trường hợp phụ tải cực đại. Tuy nhiên trong thực tế còn có các u cầu.
Bảo vệ phía trước (gần nguồn) khơng được tác động sau khi bảo vệ 2 cắt 2MC (lúc
này có dịng điện mở máy lớn chạy qua nhưng yêu cầu bảo vệ 1 không được tác
động, nghĩa là yêu cầu bảo vệ 1 phải trở về).
Để bảo vệ 1 trở về đối với Imm , nghĩa là: Imm < Itv Û Itv > Imm
Ta có I mm = k mm ´ I lvmax

(2-1)
Sai số của dòng trở về của bảo vệ và các tính tốn khơng chính xác được kể đến bởi
hệ số an toàn kat > 1 (vào khoảng 1,1 ÷1,2). Từ điều kiện đảm bảo sự trở về của bảo
vệ có thể viết :

I tv = k at ´ k mm ´ I lv max

(2-2)
Tỉ số giữa dòng trở về của rơle (hoặc của bảo vệ) đối với dòng khởi động của rơle
(hoặc của bảo vệ) gọi là hệ số trở về ktv.

k tv =

I tv
I KĐ

(2-3)

Như vậy dòng điện khởi động của bảo vệ là:

I KÐB =

I tv k at ´ k mm
=
´ I lv max
ktv
ktv

(2-4)

Các rơle lí tưởng có hệ số trở về ktv = 1; thực tế ln ln có ktv < 1. Dòng
khởi động IKĐR của rơle khác với dòng khởi động IKĐB của bảo vệ do hệ số biến đổi
nI của BI và sơ đồ nối dây giữa các rơle dòng và BI. Trong một số sơ đồ nối rơle,
dòng đi vào rơle khơng bằng dịng thứ cấp của các BI. Ví dụ như khi nối rơle vào
hiệu dịng 2 pha, dịng vào rơle IR(3) trong tình trạng đối xứng bằng 3 lần dòng thứ
cấp IT(3) của BI. Sự khác biệt của dịng trong rơle trong tình trạng đối xứng và dòng
thứ cấp BI được đặc trưng bằng hệ số sơ đồ:

k sđ

I R(3)
= ( 3)
IT

(2-5)

Đối với sơ đồ sao hoàn tồn hoặc sao khuyết thì Ksđ(3) =1, cịn sơ đồ số 8 thì Ksđ(3) =
3.
Kể đến hệ sơ đồ, có thể viết: I KÐR =

I KÐB
´ k sđ( 3)
nI

(2-6)

Vậy dòng điện khởi động của rơle là:

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 8/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

I KÐR =

k at ´ k mm ´ k sđ(3)
nI ´ ktv

´ I lv max

(2-7)

2. Thời gian làm việc của bảo vệ:
Bảo vệ 51 có 2 dạng đặc tính thời gian làm việc:
ü Bảo vệ có đặc
tính thời gian
độc lập.
ü Bảo vệ có đặc
tính thời gian
phu thuộc có
giới hạn
a. Bảo vệ có đặc
tính thời gian độc
lập:
Thời gian làm việc của bảo
vệ có đặc tính thời gian độc

lập (hình 2.4) được chọn
theo ngun tắc bậc thang
Hình 2.4 Các dạng đặc tính
(từng cấp) , bảo vệ đoạn sau
thời
gian của bảo vệ dòng cực đại
(theo hướng về phía nguồn)
1- độc lập; 2- phụ thuộc
chọn thời gian làm việc phải
lớn hơn thời gian làm việc
cực đại của các bảo vệ phân đoạn trước 1 khoảng thời gian ∆t.
Ưu điểm của dạng bảo vệ này là cách tính tốn và cài đặt của bảo vệ khá đơn
giản và dễ áp dụng. Thời gian đặt của các bảo vệ phải được phối hợp với nhau sao
cho có thể cắt ngắn mạch một cách nhanh nhất mà vẫn đảm bảo được tính chọn lọc
của các bảo vệ
Hiện nay thường dùng 3 phương pháp phối hợp giữa các bảo vệ quá dòng
liền kề là phương pháp theo thời gian, theo dòng điện và phương pháp hỗn hợp giữa
thời gian và dòng điện.
a.1. Phối hợp các bảo vệ theo thời gian
Đây là phương pháp phổ biến nhất thường được đề cập trong các tài liệu bảo vệ rơle
hiện hành. Nguyên tắc phối hợp này là nguyên tắc bậc thang, nghĩa là chọn thời gian
của bảo vệ sao cho lớn hơn một khoảng thời gian an toàn Δt so với thời gian tác
động lớn nhất của cấp bảo vệ liền kề trước nó (tính từ phía phụ tải về nguồn).
tn = t(n-1)max + Δt (2-8)
Trong đó:
ü tn: thời gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét.
ü t(n-1)max: thời gian tác động cực đại của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng
trước nó (thứ n)
ü Δt: bậc chọn lọc về thời gian được xác định bởi công thức:
Δt = ER .10-2.[t(n-1)max + tn ] + tMC(n-1) + tdp

≈ 2.10-2.ER .t(n-1)max + t MC (n-1) + t qt + tdp
Với:

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 9/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

ü ER: sai số thời gian tương đối của chức năng quá dịng cấp đang xét
(có thể gây tác động sớm hơn) và cấp bảo vệ trước (kéo dài thời gian tác động của
bảo vệ), đối với rơle số thường ER = ( 3 ÷ 5)% tuỳ từng rơle.
ü tMC (n-1): thời gian cắt của máy cắt cấp bảo vệ trước, thường có giá trị
lấy bằng (0,1 ÷ 0,2) sec đối với MC khơng khí, (0,06 ÷ 0,08) sec với MC chân
khơng và (0,04 ÷ 0,05) sec với MC khí SF6.
ü tqt: thời gian sai số do quán tính khiến cho rơle vẫn ở trạng thái tác
động mặc dù ngắn mạch đã bị cắt, với rơle số tqt thường nhỏ hơn 0,05 sec.
ü tdp: thời gian dự phòng.
Xét sơ đồ mạng như hình 2.5, 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”.

Thông thường người ta cho sẵn thời gian làm việc của bảo vệ trên các nhánh có mũi
tên t1”, t2”. Nhiệm vụ xác định thời gian làm việc của các bảo vệ cịn lại. Ngun tắc
tính từ bảo vệ xa nguồn đến gần nguồn.
Ø t2’= max (t1”, t1’) + ∆t.

Ø t3 = max (t2’, t2”) + ∆t
Nếu ∆t = 0 thì khi ngắn mạch ở bất cứ phân đoạn nào thì tất cả các rơle đều tác động
đưa tín hiệu đi cắt tất cả các máy cắt.
a.2 Phối hợp các bảo vệ theo dịng điện.
Thơng thường ngắn mạch càng gần nguồn thì dịng ngắn mạch càng lớn và
dòng ngắn mạch này sẽ giảm dần khi vị trí điểm ngắn mạch càng xa nguồn. Yêu cầu
đặt ra ở đây là phải phối hợp các bảo vệ tác động theo dòng ngắn mạch sao cho rơle
ở gần điểm ngắn mạch nhất sẽ tác động cắt máy cắt mà thời gian tác động giữa các
bảo vệ vẫn chọn theo đặc tính thời gian độc lập.
Nhược điểm của phương pháp này là cần phải biết công suất ngắn mạch của
nguồn và tổng trở ĐZ giữa hai đầu ĐZ đặt rơle mà ta cần phải phối hợp để đảm bảo
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 10/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

tính chọn lọc, độ chính xác của bảo vệ có thể sẽ khơng đảm bảo đối với các ĐZ gần
nguồn có cơng suất ngắn mạch biến động mạnh hoặc ngắn mạch qua tổng trở có giá
trị lớn. Do những nhược điểm trên mà phương pháp phối hợp theo dòng điện thường
sử dụng để bảo vệ các ĐZ có cơng suất nguồn ít biến động và cho một dạng ngắn
mạch.
Phương pháp này tính theo dòng ngắn mạch pha và lựa chọn giá trị đặt của bảo
vệ sao cho rơle ở gần điểm sự cố nhất sẽ tác động. Giả sử xét ngắn mạch 3 pha N(3)
tại điểm N2 trên hình 4.3, giá trị dịng ngắn mạch tại N2 được xác định theo cơng
thức:

I N2 =

c.U nguôn
3 ( Z nguôn + Z AB )

(2-9)

Trong đó:
ü Unguồn: điện áp dây của nguồn.
ü c: hệ số thay đổi điện áp nguồn, có thể lấy c = 1,1.
ü Znguồn: tổng trở nguồn, được xác định bằng:
2
U nguôn
Z nguôn =
(2-10)
S NM
Với SNM là công suất ngắn mạch của nguồn.

Hình 2.6 Đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dịng trong lưới điện hình
tia cho trường hợp phối hợp theo dòng điện
Chúng ta nhận thấy các dòng ngắn mạch phía sau điểm N2 (tính về phía tải) sẽ
có giá trị nhỏ hơn IN2(bỏ qua trường hợp ngắn mạch qua một tổng trở lớn) do đó giá
trị đặt của dịng điện cho bảo vệ đặt tại A có thể chọn lớn hơn dòng IN2. Trong
trường hợp tổng quát, giá trị của dịng điện ở cấp thứ n (tính về phía phụ tải) chọn
theo phương pháp phối hợp dòng điện sẽ được tính theo cơng thức:

I KÐn =

k at .c.U ngn
m

3 ( Z nguôn max + å Z ( n-1) )

(2-11)

n=1

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 11/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Trong đó:
ü

m

åZ
n =1

( n -1)

tổng trở ĐZ tính từ nguồn đến cấp bảo vệ thứ (n -1).

ü m: số cấp bảo vệ của tồn ĐZ.
ü Kat = (1,1 ÷ 1,3): hệ số an tồn để đảm bảo khơng cắt nhầm khi có ngắn mạch

ngồi do sai số tính dịng ngắn mạch (kể đến đường cong sai số 10% của BI và 20%
do tổng trở nguồn bị biến động).
Chúng ta thấy do có hệ số an toàn Kat > 1 nên bảo vệ sẽ tồn tại vùng chết khi xảy
ra ngắn mạch tại các thanh góp. Ưu điểm của phương pháp này là ngắn mạch càng
gần nguồn thì thời gian cắt ngắn mạch càng nhỏ
b.Bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc có giới hạn
Khi chọn thời gian làm việc của các bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc có
giới hạn có thể có 2 yêu cầu khác nhau do giá trị của bội số dòng ngắn mạch ở cuối
đoạn được bảo vệ so với dòng khởi động :
ü Khi bội số dòng lớn, bảo vệ làm việc ở phần độc lập của đặc tính thời
gian: lúc ấy thời gian làm việc của các bảo vệ được chọn giống như đối
với bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập.
ü Khi bội số dòng nhỏ, bảo vệ làm việc ở phần phụ thuộc của đặc tính thời
gian: trong trường hợp này, sau khi phối hợp thời gian làm việc của các
bảo vệ kề nhau có thể giảm được thời gian cắt ngắn mạch.

Hình 2.7 : Phối hợp các đặc tính của bảo vệ dịng cực đại
có đặc tính thời gian phụ thuộc giới hạn.
N : Điểm ngắn mạch tính tốn

Xét sơ đồ mạng hình 2.7, 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 tốn - đầu
đoạn kề BC - gây nên dịng ngắn mạch ngồi lớn nhất có thể có I’N max. Từ thời gian
làm việc tìm được khi ngắn mạch ở điểm tính tốn có thể tiến hành chỉnh định bảo
vệ và tính được thời gian làm việc đối với những vị trí và dịng ngắn mạch khác.
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 12/63

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Ngắn mạch càng gần
nguồn dịng ngắn mạch càng
tăng, vì vậy khi ngắn mạch gần
thanh góp trạm A thời gian làm
việc của bảo vệ đường dây AB
giảm xuống và trong một số
trường hợp có thể nhỏ hơn so
với thời gian làm việc của bảo
vệ đường dây BC.
Khi lựa chọn các đặc
tính thời gian phụ thuộc thường
người ta tiến hành vẽ chúng
trong hệ tọa độ vng góc (hình
2.8), trục hồnh biểu diễn dịng
trên đường dây tính đổi về cùng
Hình 2.8 : Phối hợp đặc tính thời gian làm việc
một cấp điện áp của hệ thống
phụ thuộc có giới hạn của các bảo vệ dịng cực
được bảo vệ, còn trục tung là
đại trong hệ tọa độ dịng - thời gian.
thời gian.
Dùng bảo vệ có đặc tính
thời gian phụ thuộc có thể giảm thấp dịng khởi động so với bảo vệ có đặc tính thời
gian độc lập vi hệ số mở máy kmm có thể giảm nhỏ hơn. Điều này giải thích như
sau: sau khi cắt ngắn mạch, dịng Imm đi qua các đường dây khơng hư hỏng sẽ giảm

xuống rất nhanh và bảo vệ sẽ khơng kịp tác động vì thời gian làm việc tương ứng
với trị số của dòng Imm (thường gần bằng IKĐ của bảo vệ) là tương đối lớn.
Nhược điểm của bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc là :
ü Thời gian cắt ngắn mạch tăng lên khi dòng ngắn mạch gần bằng dịng
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).
ü Đôi khi sự phơi hợp các đặc tính thời gian tương đối phức tạp.
c. Bậc chọn lọc về thời gian:
Bậc chọn lọc về thời gian ∆t trong biểu thức (2-8) xác định hiệu thời gian làm việc
của các bảo vệ ở 2 đoạn kề nhau ∆t = tn - t(n-1)max. Khi chọn ∆t cần xét đến những
yêu cầu sau :
· ∆t cần phải bé nhất để giảm thời gian làm việc của các bảo vệ gần nguồn.
· ∆t cần phải thế nào để hư hỏng ở đoạn thứ (n-1) được cắt ra trước khi bảo vệ
của đoạn thứ n (gần nguồn hơn) tác động.
· ∆t của bảo vệ đoạn thứ n cần phải bao gồm những thành phần sau :
ü Thời gian cắt tMC(n - 1) của máy cắt đoạn thứ (n-1).
ü Tổng giá trị tuyệt đối của sai số dương max tss(n-1) của bảo vệ đoạn thứ n
và của sai số âm max tssn của bảo vệ đọan thứ n (có thể bảo vệ thứ n tác
động sớm)
ü Thời gian sai số do quán tính tqtn của bảo vệ đoạn thứ n.
ü Thời gian dự trữ tdt.
Tóm lại:
∆t = tMC(n - 1) + tss(n - 1) + tssn + tqtn + tdt (2-12)
Thường ∆t vào khoảng 0,25 - 0,6sec.

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 13/63

Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

3. Độ nhạy của bảo vệ:
Bảo vệ rơle cần phải đủ độ nhạy đối với những hư hỏng và tình trạng làm việc
khơng bình thường có thể xuất hiện ở những phần tử được bảo vệ trong hệ thống
điện.
Thường độ nhạy được đặc trưng bằng hệ số nhạy Kn. Đối với các bảo vệ làm
việc theo các đại lượng tăng khi ngắn mạch (ví dụ, theo dịng), hệ số độ nhạy được
xác định bằng tỷ số giữa đại lượng tác động tối thiểu (tức dòng ngắn mạch bé nhất)
khi ngắn mạch trực tiếp ở cuối vùng bảo vệ và đại lượng đặt (tức dịng khởi động).
Hay nói 1 cách rõ hơn độ nhạy được tính bằng tỷ số giữa dịng điện ngắn mạch
bé nhất khi ngắn mạch trực tiếp trong vùng bảo vệ và dòng điện khởi động của bảo
vệ (IKĐB).
I
K n = Nmin khi N truc tiêt trong vung bao vê (2-13)
I KÐB
Khi bảo vệ làm nhiệm vụ bảo vệ chính thì độ nhạy yêu cầu Kn ³ 1,5
Khi bảo vệ làm nhiệm vụ bảo vệ dự trữ thì độ nhạy yêu cầu Kn ³ 1,2
4. Đánh giá bảo vệ dòng cực đại làm việc có thời gian:
a. Tính chọn lọc:
Bảo vệ dịng cực đại chỉ đảm bảo được tính chọn lọc trong các mạng hình tia có
một nguồn cung cấp bằng cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc bậc thang
tăng dần theo hướng từ xa đến gần nguồn. Khi có 2 nguồn cung cấp, u cầu chọn
lọckhơng được thỏa mãn cho dù máy cắt và bảo vệ được đặt ở cả 2 phía của đường
dây.
b. Tác động nhanh:
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 cịn lại của

hệ thống điện, trong khi đó thời gian tác động của các bảo vệ ở các đoạn này lại lớn
nhất. Thời gian tác động chọn theo nguyên tắc bậc thang có thể vượt quá giới hạn
cho phép.
c. Độ nhạy:
Độ nhạy của bảo vệ bị hạn chế do phải chọn dòng khởi động lớn hơn dòng làm
việc cực đại Ilv max có kể đến hệ số mở máy kmm của các động cơ. Khi ngắn mạch
trực tiếp ở cuối đường dây được bảo vệ, độ nhạy yêu cầu là ≥ 1,5 (khi làm nhiệm vụ
bảo vệ chính). Độ nhạy như vậy trong nhiều trường hợp được đảm bảo. Tuy nhiên
khi công suất nguồn thay đổi nhiều, cũng như khi bảo vệ làm nhiệm vụ dự trữ trong
trường hợp ngắn mạch ở đoạn kề , độ nhạy có thể không đạt yêu cầu. Độ nhạy yêu
cầu của bảo vệ khi làm nhiệm vụ dự trữ là ≥ 1,2.
d. Tính đảm bảo:
Theo nguyên tắc tác động, cách thực hiện sơ đồ, số lượng tiếp điểm trong mạch
thao tác và loại rơle sử dụng , bảo vệ dòng cực đại được xem là loại bảo vệ đơn giản
nhất và làm việc khá đảm bảo.
Do những phân tích trên, bảo vệ dịng cực đại được áp dụng rộng rãi trong các
mạng phân phối hình tia điện áp từ 35KV trở xuống có một nguồn cung cấp nếu thời
gian làm việc của nó nằm trong giới hạn cho phép. Đối với các đường dây có đặt
kháng điện ở đầu đường dây, có thể áp dụng bảo vệ dịng cực đại được vì khi ngắn
mạch dịng khơng lớn lắm, điện áp dư trên thanh góp cịn khá cao nên bảo vệ có thể

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 14/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

làm việc với một thời gian tương đối lớn vẫn không ảnh hưởng nhiều đến tình trạng
làm việc chung của hệ thống điện.
IV. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50):
Chúng ta nhận thấy rằng đối với bảo vệ q dịng thơng thường càng gần
nguồn thời gian cắt ngắn mạch càng lớn, thực tế cho thấy ngắn mạch gần nguồn
thường thì mức độ nguy hiểm cao hơn và cần loại trừ càng nhanh càng tốt. Để bảo
vệ các ĐZ trong trường hợp này người ta dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50), bảo
vệ cắt nhanh có khả năng làm việc chọn lọc trong lưới có cấu hình bất kì với một
nguồn (hình 4.8) hay nhiều nguồn (hình 4.9) cung cấp. Ưu điểm của nó là có thể
cách ly nhanh sự cố với công suất ngắn mạch lớn ở gần nguồn. Tuy nhiên vùng bảo
vệ khơng bao trùm được hồn tồn ĐZ cần bảo vệ, đây chính là nhược điểm lớn
nhất của loại bảo vệ này.
Để đảm bảo tính chọn lọc, giá trị đặt của bảo vệ quá dòng cắt nhanh phải
được chọn sao cho lớn hơn dòng ngắn mạch cực đại (ở đây là dòng ngắn mạch 3 pha
trực tiếp) đi qua chỗ đặt rơle khi có ngắn mạch ở ngồi vùng bảo vệ. Sau đây chúng
ta sẽ đi tính tốn giá trị đặt của bảo vệ cho một số mạng điện thường gặp.
1. 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 khơng thời gian
hoặc có thời gian rất bé để nâng cao nhạy và mở rộng vùng BV.
a.Mạng điện hình tia một nguồn cung cấp:

Hình 2.9 : Đồ thị tính tốn bảo vệ dịng cắt nhanh khơng thời gian
đối với đường dây có nguồn cung cấp một phía

Xét sơ đồ mạng trên hình 2.9, BVCN đặt tại đầu đường dây AB về phía trạm
A. Để bảo vệ khơng khởi động khi ngắn mạch ngồi (trên các phần tử nối vào thanh
góp trạm B), dòng điện khởi động IKĐ của bảo vệ cần chọn lớn hơn dòng điện lớn
nhất đi qua đoạn AB khi ngắn mạch ngồi. Điểm ngắn mạch tính tốn là N nằm gần

thanh góp trạm B phía sau máy cắt.
IKĐ = kat. INngmax
(2-14)
Trong đó:

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 15/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

ü INngmax: Là dịng ngắn mạch lớn nhất khi ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ
(thường là dòng N(3) )
ü kat: hệ số an tồn; xét tới ảnh hưởng của thành phần khơng chu kỳ, việc
tính tốn khơng chính xác dịng ngắn mạch và sai số của rơle. Thường
kat= 1,2 ÷1,3. Khơng kể đến ktv vì khi ngắn mạch ngồi bảo vệ khơng
khởi động.
b.ĐZ có hai nguồn cung cấp:

Hình 2.10: Bảo vệ dịng điện cắt nhanh ĐZ có hai nguồn cung cấp

Xét ĐZ có hai nguồn cung cấp như hình 2.10, để đảm bảo cho bảo vệ 1 (đặt
tại thanh góp A) và bảo vệ 2 (đặt tại thanh góp B) tác động đúng thì giá trị dịng
điện khởi động của hai bảo vệ này ( IKĐ50A, IKĐ50B) phải được chọn theo điều kiện:
IKĐ50A=IKĐ50B=Kat.Max{INngoàimaxA;INngoàimaxB }
Trong đó:
ü INngoàimaxA: giá trị dịng ngắn mạch lớn nhất khi ngắn mạch 3 pha trực

tiếp tại thanh góp B do nguồn HT1 cung cấp.
ü INngoàimaxB: giá trị dòng ngắn mạch lớn nhất khi ngắn mạch 3 pha trực
tiếp tại thanh góp A do nguồn HT2 cung cấp.

Hình 2.11: Bảo vệ dịng điện cắt nhanh có hướng ĐZ có hai
nguồn cung cấp
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 16/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Nhược điểm của cách chọn dòng điện đặt trong trường hợp này là khi có sự
chênh lệch cơng suất khá lớn giữa hai nguồn A và B thì vùng tác động của bảo vệ
đặt ở nguồn có cơng suất bé hơn sẽ bị thu hẹp lại rất bé thậm chí có thể tiến tới 0.
Để khắc phục người ta có thể sử dụng rơle dịng cắt nhanh có hướng đặt ở phía
nguồn có cơng suất bé hơn (hình 2.11). Khi đó chúng ta có thể chọn giá trị dịng
điện đặt của bảo vệ quá dòng cắt nhanh như sau:
A
A
I KĐ
50 = k at ´ I Nng max

(2-15)

B
B

I KĐ
50 = k at ´ I Nng max

Từ hình 2.11 chúng ta thấy chiều dài vùng cắt nhanh của bảo vệ đặt tại thanh
góp B đã được mở rộng ra rất nhiều. Bảo vệ cắt nhanh là bảo vệ có tính chọn lọc
tuyệt đối nghĩa là nó chỉ tác động khi xảy ra ngắn mạch trong vùng mà nó bảo vệ
nên khi tính tốn giá trị dịng điện khởi động, trong biểu thức khơng có mặt của hệ
số trở về Ktv.
Về lý thuyết, thời gian tác động của bảo vệ q dịng cắt nhanh có thể bằng 0
sec. Tuy nhiên trên thực tế để ngăn chặn bảo vệ có thể làm việc sai khi có sét đánh
vào ĐZ gây ngắn mạch tạm thời do van chống sét hoạt động hoặc khi đong MBA
khơng tải (dịng từ hố khơng tải của MBA có thể vượt q trị số đặt của bảo vệ cắt
nhanh) hoặc trong các chế độ nhiễu loạn thành phần sóng hài khác với sóng hài có
tần số 50Hz lớn, thơng thường người ta cho bảo vệ làm việc với thời gian trễ khoảng
(0,05 ÷ 0,08) sec đối với rơle cơ và (0,03 ÷ 0,05) sec với rơle số.
Do vùng tác động của bảo vệ q dịng cắt nhanh khơng bao trùm được hồn
tồn ĐZ cần bảo vệ nên nó khơng thể làm bảo vệ chính hoặc bảo vệ duy nhất. Trong
một số trường hợp, ví dụ trong mạng hình tia cung cấp cho một MBA (hình 2.12a)
làm việc hợp bộ (ĐZ-MBA), có thể dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh để bảo vệ tồn
bộ chiều dài ĐZ nếu ta cho nó tác động khi có sự cố bên trong MBA. Dịng điện đặt
của bảo vệ được chọn theo dòng ngắn mạch ba pha cực đại khi ngắn mạch sau MBA
(hình 2.12a). Đối với rơle q dịng cắt nhanh số có tích hợp cả chức năng của bảo
vệ q dịng thơng thường (khi đó người ta gọi chức năng cắt nhanh là ngưỡng cao
còn chức năng q dịng thơng thường là ngưỡng thấp) nên có thể phối hợp hai chức
năng này để bảo vệ cho ĐZ như hình 2.12b

Hình 2.12: Bảo vệ q dịng cắt nhanh cho sơ đồ hợp bộ ĐZ-MBA (a)
và kết hợp với chức năng bảo vệ q dịng thơng thường theo thời gian
phụ thuộc (b) trong rơle số

Trên thực tế bảo vệ q dịng cắt nhanh có thể kết hợp với các thiết bị tự
động đóng lặp lại TĐL để vừa có thể cắt nhanh sự cố vừa tăng khả năng tự động hoá
trong hệ thống điện, đảm bảo yêu cầu cung cấp điện.
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 17/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Một nhược điểm cơ bản khác của bảo vệ quá dòng cắt nhanh là nó khơng áp
dụng được nếu dịng sự cố qua bảo vệ khi có ngắn mạch ở đầu ĐZ phía nguồn (ví dụ
nguồn HT1 trên hình 2.10 trong chế độ cực tiểu nhỏ hơn dòng sự cố khi ngắn mạch
ở cuối ĐZ trong chế độ cực đại, nghĩa là: I N min < I N max Khi đó ta có:
1

I N1 max
I N 2 max

»

I N1 min
I N 2 min

<

2

I N 2 max
I N 2 min

(2-16)

Điều này có nghĩa là bảo vệ không áp dụng được nếu tỷ số dịng ngắn mạch
khi có sự cố ở hai đầu ĐZ trong chế độ cực đại nhỏ hơn tỷ số dòng ở đầu xa nguồn
trong chế độ cực đại (ứng với Znguồn max) và chế độ cực tiểu, tức là: Như vậy, khi
nguồn điện hệ thống biến động mạnh hay có dao động điện lớn trong hệ thống do
ngắn mạch ngoài, bảo vệ q dịng cắt nhanh hoặc sẽ khơng thể tác động hoặc sẽ tác
động không chọn lọc tuỳ theo giá trị cài đặt của nó trong chế độ làm việc nào. Trong
trường hợp ĐZ quá ngắn, nếu giá trị dịng điện khởi động IKĐ 50 theo cơng thức (215) lớn hơn dòng ngắn mạch cực đại trong ĐZ, tức là:

I N1 max £ I KĐ = kat ´ I Nng max
Với I N max là dòng ngắn mạch cực đại tại N1 do nguồn HT1 cung cấp khi có
ngắn mạch ba pha trên thanh góp A.
Khi đó chức năng q dịng cắt nhanh sẽ khơng bảo vệ được ĐZ. Như vậy
khi sử dụng cấp cắt nhanh cần kiểm tra điều kiện (2-16), nếu khơng thoả mãn điều
kiện trên thì chỉ nên đặt cấp quá dòng ngưỡng thấp (quá dòng thơng thường) với đặc
tính thời gian phụ thuộc. Việc áp dụng các cơng thức trên cịn phụ thuộc vào ĐZ
được cung cấp từ một hay hai nguồn và bảo vệ thuộc loại có hướng hay vơ hướng.
Nếu giữa hai nguồn cung cấp (hình 2.10) ngồi ĐZ liên lạc chính cịn có ĐZ liên lạc
phụ khác (mạch vịng) thì sau khi bảo vệ một đầu đã tác động cắt máy cắt, dịng
ngắn mạch qua bảo vệ ở đầu cịn lại có thể tăng lên và bảo vệ sẽ tác động, nghĩa là
vùng tác động của bảo vệ cắt nhanh ở đầu này có thể được mở rộng ra (hiện tượng
khởi động không đồng thời).
2. Vùng tác động:
Khi hư hỏng càng gần thanh góp trạm A thì dịng điện ngắn mạch sẽ càng
tăng theo đường cong 1 (hình 2.9). 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. Dịng ngắn mạch khơng đối xứng thường nhỏ hơn dịng khi ngắn
mạch 3 pha. Vì vậy, đường cong IN (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.
Vùng tác động của bảo vệ cắt nhanh chỉ là 1 phần đường dây, điều này có
nghĩa vùng tác động bé hơn vùng bảo vệ.
Vì ngắn mạch ở đoạn kề bảo vệ cắt nhanh không tác động nên bảo vệ này có
tính chọn lọc tuyệt đối.
1

V. Bảo vệ q dịng có kiểm tra áp:

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 18/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Là bảo vệ q dịng 51 có thêm bộ phận kiểm tra áp. Do đó nó có 3 bộ phận
chính:
ü Bộ phận khởi động (RI)
ü Bộ phận kiểm tra áp (RU<)
ü Bộ phận tạo thời gian (RT)
Bảo vệ quá dòng 51 đưa tín hiệu đi cắt máy cắt khi dịng qua bảo vệ lớn hơn
IKĐB, nghĩa là cả khi ngắn mạch lẫn khi quá tải. Nhưng yêu cầu đối với bảo vệ chỉ

cắt máy cắt khi xảy ra ngắn mạch. Điều nà chứng tỏ 51 không phân biệt được 2
trạng thái ngắn mạch và quá tải.
Do đó ta cần sử dụng bảo vệ q dịng có kiểm tra áp. Bảo vệ này làm việc
dựa trên sự khác nhau về điện áp giữa 2 tình trạng ngắn mạch và quá tải.

Hình 2.13 Sơ đồ khối bảo vệ q dịng có kiểm tra áp

Để nâng cao độ nhạy của bảo vệ q dịng có thời gian đồng thời đảm bảo
cho bảo vệ có thể phân biệt được ngắn mạch và quá tải người ta thêm vào bảo vệ bộ
phận khố điện áp thấp (hình 2.13).
Bộ phận khoá điện áp sử dụng rơle điện áp giảm 27 sẽ phối hợp với bộ phận
quá dòng 51 theo lơgic “VÀ”. Khi có ngắn mạch, dịng điện chạy qua chỗ đặt bảo vệ
tăng cao đồng thời điện áp tại thanh góp bị giảm thấp làm cho đầu ra của bộ tổng
hợp “VÀ” có tín hiệu, bảo vệ sẽ tác động. Còn khi quá tải, dòng điện chạy qua đối
tượng được bảo vệ có thể giá trị tác động của rơle tuy nhiên giá trị điện áp tại thanh
góp đặt bảo vệ giảm khơng lớn do đó rơle điện áp giảm 27 không tác động, bảo vệ
sẽ không tác động. Như vậy khi dùng bảo vệ q dịng có kiểm tra áp, dòng điện
khởi động cho bảo vệ được xác định theo công thức:
k ´I
I KÐB = at lv max
(2-17)
ktv
Khi đó độ nhạy của bảo vệ sẽ tăng lên vì trong cơng thức tính IKĐB khơng cịn
kmm. Điện áp khởi động của bộ khoá điện áp thấp UKĐR< chọn theo điều kiện:
U N max
U
< U KÐR < < lvmin
nU
nU

(2-18)

Trong đó:
Ø Ulvmin : điện áp làm việc tối thiểu cho phép tại chỗ đặt bảo vệ
Ø UNmax: điện áp dư lớn nhất tại chỗ đặt bảo vệ khi có ngắn mạch ở cuối
vùng bảo vệ của bảo vệ quá dòng.
Ø nU: tỷ số biến đổi của máy biến điện áp BU.
Thời gian làm việc của bảo vệ q dịng có kiểm tra áp chọn như đối với bảo
vệ quá dòng thông thường.
* Sơ đồ thực hiện của bảo vệ quá dịng có kiểm tra áp:

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 19/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Khi ngắn mạch lúc đó dịng điện qua bảo vệ là dịng ngắn mạch rất lớn, dòng
vào rơle vượt quá giá trị khởi động của RI, RI đóng tiếp điểm. Vì ngắn mạch nên
điện áp tại thanh góp bị giảm thấp, tiếp điểm RU< kín, dương nguồn qua RU< làm
cho cuộn dây RT có điện và sau 1 khoảng thời gian rơle RT đóng tiếp điểm và đưa
tín hiệu đi cắt máy cắt.
Khi quá tải dòng điện qua bảo vệ lớn, dòng qua RI vượt quá dòng khởi động
của RI cho nên rơle RI đóng tiếp điểm, điện áp tại thanh góp đặt bảo vệ giảm rất ít,
tiếp điểm RU< hở nên RT khơng có điện và khơng đưa tín hiệu đi cắt máy cắt.

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 20/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

PHẦN III

TÌM HIỂU RƠLE QUÁ DÒNG SỐ SEL-551
I.

Tổng quan về role SEL-551
1. Khái quát chung

Mặt trước panel của SEL-551

Bố trí của phần cứng:
· Mặt sau panel của SEL-551: khối đầu cực hoặc đầu cắm bộ kết nối.
· Tiếp điểm đầu ra bộ ngắt dòng điện cao: 10A cho L/R=40ms tại 125Vdc.
· Cổng giao tiếp ( cuộn dây 4 ) của EIA232 hoặc EIA485.

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 21/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Vị trí phần cứng của SEL-551
2. Những đặc tính kỹ thuật
a) Dịng điện xoay chiều đầu vào
5A (định mức ) :
15A liên tục, tuyến tính 100A đối xứng,
Tải trọng: 0.06VA ở 1A, 0.8VA ở 3A.
1A (định mức ) :
3A liên tục, tuyến tính : 20A đối xứng,
Tải trọng : 0.06VA ở 1A, 0.18VA ở 3A.
Hệ thống tần số: 60/50Hz và sự quay các pha ABC/ACB tùy theo sự cài đặt của
người sử dụng.
b) Tiếp điểm đầu ra
Khối tiếp điểm
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 22/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Liên tục 6A, 270Vac/360Vdc tùy theo cấp độ bảo vệ khác nhau.
Thời gian tác động/thời gian trở về : < 5ms.
Khả năng cắt (L/R=40ms):
24V

0.75A

10.000 vịng

48V

0.50A

10.000 vịng

125V

0.30A

10.000 vịng

250V

0.20A

10.000 vịng

Khả năng tuần hồn (L/R=40ms):
24V

0.75A

2.5 chu kỳ/s

48V

0.50A

2.5 chu kỳ/s

125V

0.30A

2.5 chu kỳ/s

250V

0.20A

2.5 chu kỳ/s

Đầu cắm bộ nối (ngắt dòng điện cao)
Liên tục 6A, 330Vdc tùy theo cấp độ bảo vệ khác nhau.
Thời gian tác động : <5ms.
Thời gian trở về : <8ms.
Khả năng cắt
10A

10,000 vòng

24,48,và 125V ( L/R=40ms )
250V

( L/R=20ms )

Khả năng tuần hoàn
10A

4 chu kỳ/s, cho phép 2phút ngừng hoạt động để xả nhiệt.

24,48,125V

( L/R=40ms )

250V

( L/R=20ms)
c) Các đầu vào quang định mức

Loại đầu vào này phụ thuộc vào thứ tự lựa chọn của rơle. Đầu vào cảm biến mức
khác với đầu vào jum đã đặt.Với hiệu điện thế nguồn theo danh định thì mỗi đầu
vào vẽ được dòng điện xấp xỉ 4A.
Khối đầu cực
Kiểu đầu cực của Sel 551 có thể là thứ tự theo đầu vào quang ở hiệu điện thế jum
đã đặt hoặc đầu vào quang cảm biến mức.

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 23/63


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

Hiệu điện thế jum điều khiển: tất cả các đầu vào được lập trình độc lập với nhau
để hoạt động tại bất kỳ mức hiệu điện thế danh định cho phép.
24Vdc: trong khoảng 15-30Vdc;
48Vdc: trong khoảng 30-60Vdc;
125Vdc: trong khoảng 80-150Vdc;
250Vdc: trong khoảng 150-300Vdc;
Cảm biến mức: tất cả đầu vào được lập trình theo người sử dụng với một giá trị
hiệu điện thế cố định nên không thể thay đổi :
48Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 28.8Vdc;
125Vdc: trong khoảng 105-150Vdc; cắt khi thấp hơn 75Vdc;
220Vdc: trong khoảng 176-264Vdc; cắt khi thấp hơn 132Vdc;
250Vdc: trong khoảng 200-300Vdc; cắt khi thấp hơn 150Vdc;
Đầu cắm bộ nối:
Tiêu chuẩn ( cảm biến mức 0 ): 24Vdc: trong khoảng 15-30Vdc;
d) Cảm biến mức
Các kiểu đầu cắm được trang bị với cảm biến mức đầu vào cố định. Tất cả những
đầu vào này được lập trình theo mục đích sử dụng.
48Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 28.8Vdc;
125Vdc: trong khoảng 105-150Vdc; cắt khi thấp hơn 75Vdc;
250Vdc: trong khoảng 38.4-60Vdc; cắt khi thấp hơn 150Vdc;
Công suất nguồn định mức

SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 24/63


Đồ án tốt nghiệp

Định mức

GVHD: PGS TS. Lê Kim Hùng

125/250Vdc hoặc Vac

Phạm vi

85-350Vdc hoặc 85-264Vac

Sự gián đoạn

100ms@125Vdc

Độ nhấp nhô

100%

Tải trọng

< 5W

Định mức

48/125Vdc hoặc Vac

Phạm vi

36-200Vdc hoặc 85-140Vac

Sự gián đoạn

100ms@125Vdc

Độ nhấp nhô

5%

Tải trọng

< 5.5W

Định mức

24Vdc

Phạm vi

16-36Vdc phân cực phụ thuộc

Sự gián đoạn

25ms@36Vdc

Độ nhấp nhơ

5%

Tải trọng

< 5.5W

e) Phần tử q dịng
Tức thời

Q dịng có thời gian

Pha

50P1 ÷ 50P6

51P1T,52P2T

Pha đơn

50A,50B,50C

Trung tính chạm đất*

50N1,50N2

51N1T

Chạm đất dòng điện dư

50G1,50G2

51G1T

Thứ tự ngược (3I2)**

50Q1,50Q2

51Q1T,51Q2T

Phạm vi đặt, 5A danh định***

OFF, 0.5-0.8A

OFF,0.5-16.0A

Phạm vi đặt, 1A danh định***

OFF, 0.1-0.6A

OFF,0.1-3.2A

· * những phần tử q dịng trung tính chạm đất (50N1,50N2,51N1T) được
tách ra từ dịng điện vào trung tính trên kênh IN. Tất cả các phần tử quá dòng
khác ( bao gồm phần tử quá dòng chạm đất dòng dư ) hoạt động từ dòng điện
pha đầu vào kênh IA,IB,IC.
· ** phần tử quá dòng thứ tự ngược.
· *** sử dụng dòng điện định mức (5A hoặc 1A) cho các pha (A,B,C) và trung
tính (IN) theo lý thuyết.
SVTH: Nguyễn Phan Thanh Lâm

Trang 25/63