Bài tập lớn môn Bảo vệ rơle và tự động hóa - Chương 9: Bảo vệ so lệch

g tin ở hai đầu, mỗi lần đều kéo dài một nữa 
chu kỳ, nhưng lệch pha cũng là một nữa chu kỳ nên tín hiệu hợp lại đều trên mức ngưỡng nên 
đầu ra bộ phát hiện tín hiệu logic luôn là mức 1. Bất kỳ sự dịch chuyển góc pha gây ra bởi sự 
cố bên ngoài vùng bảo vệ đều tạo một khoảng trống trong tín hiệu truyền tổng hợp do đó tạo 
ra mức logic 0 ở đầu ra bộ phát hiện. Thời lượng của mức logic 0 giúp ta phân biệt giữa sự cố 
xảy ra bên trong hay bên ngoài vùng bảo vệ, và chỉ cho phép ngắt khi thời gian trễ cài đặt của 
rơle bị vượt qua. Thời gian trễ này thường được thể hiện qua số độ của góc lệch pha tại tần số 
của hệ thống. 
Những ưu điểm của việc sử dụng phương pháp dùng đường dây truyền tải để truyền tín hiệu : 
đường dây truyền tải là một kết nối mạnh, tin cậy, ít tổn thất giữa các rơle.Bên cạnh đó việc 
sử dụng các tín hiệu “tắt/mở” riêng biệt thích hợp cho hệ thống so sánh pha ở chế độ chặn, và 
việc suy giảm tín hiệu có thể được bỏ qua. Điều này tương phản với hệ thống cho phép ngắt 
hoặc ngắt trực tiếp, cần nguồn ra lớn hoặc tăng thêm để khắc phục suy giảm tín hiệu khi có 
sự cố xảy ra. 
1.Đường dây có điện dung mắc song song 
• Một vấn đề có thể xảy ra với dòng điện dung mắc song song. Vì dòng 
điện này kết hợp với dòng tải bên ngoài đường dây làm cho dòng điện có 
thể lệch pha hơn 90o. Đặc biệt là trong trường hợp dòng tải thấp, sự dịch 
chuyển pha giữa các dòng ở hai đầu đường dây có thể xảy ra 
• Sự dịch chuyển pha có thể làm cho hệ thống rơi vào trong khu vực ngắt 
của đặc tuyến mặc dù góc ổn định đã được điều chỉnh đủ lớn 
• Để chọn được góc ổn định phù hợp, có thể dựa vào đặc tuyến “keyhole”. 
Khi đó, dòng dung kháng vẫn có thể nằm trong khu vực cho phép. 
• Ở chế độ không tải, khi xảy ra sự cố, điện áp ở 2 đầu đường dây cùng pha 
với nhau 
• Khi có sự cố bên trong đường dây được bảo vệ, biên độ và góc pha được 
xác định dựa vào vị trí nơi xảy ra sự cố và độ lớn trở kháng của hệ thống 
• Mặc dù biên độ có thể khác nhau, nhưng độ lớn góc lệch ở 2 đầu đường 
dây |G - H|thường ít khác biệt, khoảng 200 
• Khi đó, với giả sử s + c = 600 thì |G - H| 200 dễ dàng thỏa mãn điều 
kiện ngắt 
2. Góc ngắt hệ thống của role 
0 = 
s + 
c 
0 là góc ngắt của hệ thống 
s là góc ổn định của hệ thống 
c là góc bù dòng dung kháng 
Dòng điện tại 2 đầu đường dây truyền tải IG và IH có thể được biểu diễn dưới 
dạng biên độ và góc pha như sau: 
 IG = |IG|G và IH = |IH|H 
Theo quy ước, ta có: IG = -IH 
 IGG = -IHH = IHH ± 1800 
 |G - H|=1800 
0 = 1800 - |G - H| 
Thay 0 = s + c ta có: |G - H|  1800 - s + c 
Thông thường, người ta thường chọn s + c = 600 |G - H|  1200 
3. Ảnh hưởng của dòng tải 
• Khi một đường dây mang quá nhiều tải, chúng có thể gây ra dòng sự cố 
với góc lệch pha  có thể lên đến 500. Góc lệch này kết hợp với góc lệch 
2 đầu đường dây |G - H| 200, khi đó 
 =  + |G - H|  700 (< 1200) vẫn nằm trong vùng bảo vệ của role 
• Role tác động bảo vệ khi dòng sự cố lớn hơn dòng tải (IF > IL) 
• Trong trường hợp sự cố 3 pha hoặc sự cố 2 pha chạm nhau, dòng tải IL  
0 nên không cần xét trường hợp này 
• Trong các trường hợp xảy ra sự cố khác, dòng tải IL đổ vào các pha còn 
lại|G-H| tăng lên 
• Trường hợp trở kháng thấp, dòng sự cố IF thường rất lớn so với dòng tải 
IL khi đó IL không ảnh hưởng không đáng kể đến IF 
• Trường hợp đường dây có trở kháng cao, IF  IL dẫn đến khó phát hiện sự 
cố 
 Khi đó, ta sử dụng 1 bộ hiệu chỉnh dùng để phát hiện sự cố trong trường 
hợp này 
 4. Bộ hiệu chỉnh 
 IM = MI2 + NI1 
 I1: dòng thứ tự thuận 
 I2: dòng thứ tự nghịch 
 IM: dòng hiệu chỉnh 
 M,N: hằng số 
Sự cố pha chạm đất trở kháng cao, hệ thống vẫn duy trì dòng cân bằng để IL 
mang thứ tự thuận. Và IF0= IF1= IF2= IF/3 
• Giả sử sự cố trên pha A, tải mang trở và I0, I1, I2 cùng pha tại đầu đường 
dây G: 
 ImG=NIL + MIFG/3 + NIFG/3 và G  0 
• Tại đầu ra H, dòng tải âm 
 ImH = -NIL + MIFH/3 + NIFH/3 
 Cho ImH > 0, H = 0  |G - H|=0 
 Ngược lại, ImH < 0, H = 1800  |G - H|= 1800 
Khi ImH = 0 
IFH= IE 
Đặt M = 6, N= -1  M/N = -6 
IE= IL 
Khi tỉ lệ M/N càng lớn thì IE càng nhỏ và hệ thống càng nhạy. Tuy nhiên khi tỉ 
lệ M/N quá lớn có thể gây ra sự cố 
 Vì thế trong kỹ thuật, phải điều chỉnh tỉ lệ này ở một mức phù hợp để đảm 
bảo sự ổn định cho hệ thống 
Ảnh hưởng của dòng tải lên độ dịch chuyển pha cho sự cố có điện trở nối đất tại 
độ nhạy của dòng IE 
5. Phát hiện sự cố và khởi động 
 Khi phát hiện sự cố, bộ phát hiện sự cố và bộ phân biệt phải hoạt 
động và cung cấp ngay 1 tín hiệu cắt ra bên ngoài 
 Bộ phát hiện sự cố phải được giới hạn về độ nhạy. 
 Yêu cầu đối với bộ phát hiện sự cố là thay đổi loại kênh truyền được 
sử dụng, chế độ hoạt động trong việc tính toán góc pha (khóa 
(blocking mode) hay cho phép (permissive)) và đặc điểm sử dụng để 
cung cấp 1 lượng dung sai cần thiết với dòng dung kháng tương ứng. 
- Để đảm bảo sự ổn định của vùng khóa bảo vệ, cần truyền 1 tín hiệu 
khởi động trước khi tính toán độ rộng của góc pha cho phép 
- Do tác động của dòng dung kháng, nên biên độ dòng ở 2 đầu dây có 
sự chênh lệch. Khi đó, ta sử dụng 2 cấp khởi động là “Low Set” và 
“High Set” 
- Chế độ “Low set” điều khiển khởi động truyền tín hiệu 
+ Khi biên độ của tín hiệu hiệu chỉnh thấp hơn ngưỡng cho phép, chế 
độ “low set” sẽ phát 1 tín hiệu khóa (blocking mode) 
+ Khi dòng vượt quá ngưỡng hiệu chỉnh (khoảng 2 lần), nó sẽ phát 1 
tín hiệu cho phép (permissive mode) cho bộ phát hiện sự cố làm việc. 
- Chế độ “High set” được cài đặt trễ hơn chế độ “Low set” từ 1.5 đến 
2 lần, cho phép tiến hành tính toán góc lệch pha 
- Việc cài đặt lại hệ thống xảy ra 1 cách tự nhiên sau 1 thời gian nhất 
định hoặc sau khi xóa xong sự cố 
- Các đặc tuyến khi cài đặt lại phải đảm bảo rằng trong vùng khóa 
bảo vệ, chế độ “High Set” không hoạt động. 
VI. BÀI TẬP 
Bài 1: Bảo vệ so lệch đường dây với relay MiCOM P541 
Vd = 33 kV 
Z = 0,157 + j0,337 / km 
Ic = 0,065 A/km 
Chiều dài L = 25km 
Bảng giá trị hiệu chỉnh relay MiCOM P541 
Ta có dòng nạp: 
Ic = 25.0,065=1,625 (A) 
Để loại bỏ ảnh hưởng của dòng nạp ta cần chọn 
 Is1 > 2,5.Ic = 2,5.1,625 = 4,1 (A) = 0,01 pu (tỷ số biến áp: 400/1) 
Dựa vào bảng giá trị hiệu chỉnh ta chọn giá trị gần nhất là 0.2 In 
Ta được đặc tuyến của relay 
Dòng hoạt động nhỏ nhất của relay Idmin được tính như sau : 
Với IL là dòng tải ta có Idmin nhỏ nhất khi không tải ( IL =0 ): 
 Idmin = =0,235 (pu) hay Idmin = 0,235.400 = 94 (A) 
Bài 2: Bảo vệ so lệch MBA 
• MBA 20MVA (33/11 kV) đấu tam giác-sao góc 1h 
• Chiều dài L =100m 
 ĐIỀU CHỈNH TỈ SỐ 
• Tỉ số MBA là 11/33 = 0,33333 
• Chọn tỉ số biến dòng ở 2 phía cũng phải phù hợp: 
• Khi tỉ số biến dòng như trên ta có các dòng sơ cấp và thứ cấp : 
 (A) (A) 
 (A) (A) 
=> dòng so lệch trên relay => cần bù để các dòng thứ cấp bằng 1: 
HV( cao áp ) : 1 / 0,875 = 1,14 
LV( hạ áp ) : 1 / 0,84 = 1,19 
Tỉ số máy biến áp ở trên là lúc chọn nấc phân áp là +0 nên tỉ số là 0.3333, khi bạn thay đổi 
nấc phân áp mà biến dòng vẫn như cũ cũng làm sinh ra dòng so lệch nên phải chọn các giá trị 
Is1 Is2 phù hợp là khoảng 20% dòng định mức lúc ổn định để hạn chế tác động không mong 
muốn lúc thay đổi phân áp. 
 ĐIỀU CHỈNH PHA 
• Thực hiện điều chỉnh pha để dòng điện từ 2 phía sơ cấp và thứ cấp đi đến rơle là cùng 
pha. 
• MBA có sơ đồ đấu dây là Dyn: tam giác-sao 1h => góc lệch pha giữa dòng điện cao 
áp và hạ áp là -30 độ. 
• Do đó có 2 cách đấu biến dòng để dòng đi vào thứ cấp là cùng pha. 2 cách đó là: 
 HV side: Yd1, LV side: Yy0 (biến dòng phía cao áp sao-tam giác 1h; biến dòng 
phía hạ áp sao- sao 0h) 
 HV side: Yy0, LV side: Yd11( tương tự là sao- sao 0h; sao- tam giác 11h) 
Nhưng chỉ có cách thứ 2 là tránh được dòng thứ tự không từ các sự cố bên ngoài, do dòng thứ 
tự không sẽ chạy quẩn bên trong cuộn tam giác của biến dòng. 
Bài 3: Bảo vệ so lệch MBA 
• MBA 20MVA (66/15 kV) đấu tam giác-sao góc 1h 
• CT1: 200/1 
• CT2: 1000/1 
 ĐIỀU CHỈNH TỈ SỐ 
Khi tỉ số biến dòng như trên ta có các dòng sơ cấp và thứ cấp : 
 (A) (A) 
 (A) (A) 
=> dòng so lệch trên relay => cần bù để các dòng thứ cấp bằng 1: 
HV( cao áp ) : 1 / 0,875 = 1,14 
LV( hạ áp ) : 1 / 0,77 = 1,3 
 ĐIỀU CHỈNH PHA 
• Thực hiện điều chỉnh pha để dòng điện từ 2 phía sơ cấp và thứ cấp đi đến rơle là cùng 
pha. 
• MBA có sơ đồ đấu dây là Dyn: tam giác-sao 1h => góc lệch pha giữa dòng điện cao 
áp và hạ áp là -30 độ. 
• Do đó có 2 cách đấu biến dòng để dòng đi vào thứ cấp là cùng pha. 2 cách đó là: 
 HV side: Yd1, LV side: Yy0 (biến dòng phía cao áp sao-tam giác 1h; biến dòng 
phía hạ áp sao- sao 0h) 
 HV side: Yy0, LV side: Yd11( tương tự là sao- sao 0h; sao- tam giác 11h) 
Nhưng chỉ có cách thứ 2 là tránh được dòng thứ tự không từ các sự cố bên ngoài, do dòng thứ 
tự không sẽ chạy quẩn bên trong cuộn tam giác của biến dòng. 
Bài 4: Bảo vệ so lệch MBA 3 cuộn dây: 
• MBA 3 cuộn dây: -cao áp: 100MVA đấu sao góc 0h 
 -trung áp: 100MVA đấu sao góc 0h 
 -hạ áp: 30MVA đấu tam giác góc 1h 
• CT1: 600/1 (HV= 400kV) 
• CT2: 1200/1 (HV= 110kV) 
• CT3: 2000/5 (HV= 30kV) 
 ĐIỀU CHỈNH PHA 
• MBA YnYn0Yd1 có góc lệch pha giữa: 
Cao áp/trung áp : 0 độ và Trung áp/hạ áp: -30 độ 
 => Cao áp/trung áp : Yd1 
 Hạ áp: Yy0 
  ĐIỀU CHỈNH TỈ SỐ 
• CT1: 600/1 (HV= 400kV) 
 IHVp = 100000/(400x 3 )=144 (A) 
IHVs = 144 x 1/600 = 0,24 (A) 
Tỷ số bù : 1/0,24 = 4,17 
• CT2: 1200/1 (HV= 110kV) 
IHVp = 100000/(110x 3 )=524 (A) 
IHVs = 524 x 1/1200 = 0,437 (A) 
Tỷ số bù : 1/0,437 = 2,29 
• CT3: 2000/5 (HV= 30kV) 
IHVp = 30000/(30x 3 )=577 (A) 
IHVs = 577 x 5/2000 = 1,44 (A) 
Tỷ số bù : 5/1,44 = 3,47 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Network Protection & Automation Guide 
2. Digital Differential Protection 
3. Numerical Differential Protection 
4. Power System Protection vol 3 
5. Fundamentals_of_Power System Protection 
6. Principles of Differential Relaying