Giáo trình Bảo vệ rơle và tự động hóa trong hệ thống điện - Chương 2: Bảo vệ quá dòng điện

hông cần định hứơng công suất mà vẫn không tác động sai. Qui tắc 
chung để xét vấn đề này như sau: bộ phận định hướng công suất cần đặt cho 
bảo vệ nào mà khi hướng công suất NM từ đường dây đến thanh góp bảo vệ 
đó có thể tác động sai. Để xét xem bảo vệ nào cần đặt bộ phận định hứơng 
công suất trứơc tiên phải chọn thời gian tác động của bảo vệ theo nguyên tắc 
bậc thang ngược chiều nhau. 
Hình 2.19 nguyên tắc bậc thang để chọn thời gian của bảo vệ 
A B D C 
2 3 4 5 6 1 7 
t1 t3 t5 t7 t0 t2 
t4 t6 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 37 
2.2.4 Một số lĩnh vực và lưu ý khi áp dụng bộ phận định hướng công suất cho 
bảo vệ dòng điện. 
2.2.4.1 Hai đường dây song song. 
Khi dùng rơle dòng điện bảo vệ hai đường song song, cần thiết phải đặt bộ 
phận định hướng công suất ở tất cả các vị trí máy cắt như H.2.20. 
2.2.4.2 Đường dây có 2 nguồn cung cấp từ hai phía . 
Việc quyết định chọn bộ phận định hứơng thừơng được xác địng bằng tỷ số 
dòng điện chạy qua rơle hai đầu đường dây. 
Từ H.2.21, theo yêu cầu thực tế, cần bộ phận định hướng công suất đặt ở vị trí 
1, nếu bất kỳ dòng tải và dòng NM tại N1, N2, N3 thoả: 
 IN1max ≥ 0,25 IN2min; IN1max ≥ 0,25 IN3min ; Ilvmax ngược ≥ 0,25 Ilvmax thuận 
với: IN1; IN2; IN3; Ilvmax ngược; Ilvmax thuận – là dòng điện NM tại N1, N2, N3 và 
dòng điện tải ra và vào thanh cái A. 
Dòng NM tại N1 chạy ngược từ đường dây vào thanh cái trong khi dòng NM 
tại N2, N3 chạy từ thanh cái ra đường dây. Nếu dòng NM hay dòng tải chạy về 
phía trái và vượt quá dòng khởi động rơle dòng điện thì cần thiết phải đặt bộ 
phận định hướng công suất. Nếu dòng tải từ B tới A (Ilv max ngược) lớn hơn dòng 
tải từ A tới B (Ilv max thuận) thì dùng bộ phận định hướng công suất sẽ cho phép 
chỉnh định trị số đặt dòng để có độ nhạy cao hơn. Giả sử rằng rơle bảo vệ dự 
trữ từ xa cho rơle 1 khi có sự cố tại đường dây BC. 
2.2.4.3Mạng vòng kín hai nguồn . 
ES EU 
3 
1 2 
4 
Hình 2.20 Bảo vệ dòng điện có hướng hai đường dây song song 
Hình 2.21 Bảo vệ dòng điện có 
hướng đường dây có hai nguồn 
ES EU 4 
D 
1 
A 
2 
B 
3 
C 
H R G 
N1 N2 N3 
Ilv thuận Ilv thuận 
IN2 
IN1 
IN3 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 38 
Từ mạng vòng kín một nguồn như ở H.2.22 ta nhận thấy: tại vị trí 1 và 10 
không cần đặt RW, vì khi NM trên thanh cái A không có dòng ngắn mạch qua 
vị trí 1 và 10. Trong mạng khi có bầt kỳ một máy cắt nào mở, mạng sẽ trở 
thành sơ đồ hình tia một nguồn. Đối với các rơle phía phải của B và E, dòng 
điện tải có thể chảy theo hai hướng tuỳ thuộc vào tải và điều này phải được 
lưu ý khi tính toán trị số khởi động của tất cả rơle, dòng điện qua rơle 2 và 9 
cũng có cả hai hướng. 
Khi ngắn mạch tại thanh cái A sẽ không có dòng sự cố trên đường dây AB. 
Khi điểm NM dời về phía phải, dòng điện ngắn mạch trong rơle 2 tăng lên 
đến trị số khi NM tại B. Vì trị số dòng ngắn mạch qua rơle 2 từ 0 nên rơle có 
thể chỉnh định tác động tức thời của dòng khởi động rất nhỏ. Điều này có thể 
rơle 2 sẽ là rơle cắt nhanh không có bộ phận thời gian. Tương tự cho rơle số 9. 
Khi điểm NM di chuyển từ A đến B, dòng điện NM tại 2 bắt đầu tăng từ 0, 
còn trong rơle 1 từ chỉ số dòng NM cực đại và giảm dần khi điểm sự cố gần 
tới thanh cái B. Vì dòng NM tại 1 thì lớn nên rơle này sẽ được chỉnh để cắt 
đầu tiên, do đó mạng vòng sẽ hở và tạo mạng hình tia ngược chiều kim đồng 
hồ từ rơle 10 đến 2. Điều này làm tăng dòng NM qua rơle 2, 4, 6, 8, 10. Chúng 
ta lưu ý phối hợp các rơle này giống như mạng hình tia. Ví dụ sau sẽ làm rõ 
dòng phấn bố trong mạng vòng (H.2.22), chúng ta giả sử tất cả các đường dây 
có tổng trở tương đối là 0,1 đvtđ (chỉ tính kháng trở), và khang trở máy phát 
tương đương 0,1 đvtđ. Từ đây tính được dòng NM tổng thanh cái B và C sự 
phân bố dòng NM và sự thay đổi dòng trên đường dây khi rơle không hướng 1 
và 10 đã cắt. 
Giải: Kết quả tính dòng NM ở bảng dưới đây. Dầu tiên khảo sát NM tại B. 
Dòng trong rơle 1 trên đường dây AB tăng từ 4,44 khi vòng kín tới 5,0 đvtđ 
Hình 2.22 Bảo vệ dòng điện có hướng mạng vòng kín có một nguồn 
ES 
2 3 1 5 4 
10 9 8 7 6 
B 
A 
C 
D E 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 39 
nếu đường dây AB mởù (tại máy cắt 3). Dòng trong rơle 4 trên đường dây BC 
tăng từ 1,11 tới 2 nếu đường dây AB mở (tại máy cắt 1) nhận thấy rằng rơle 1 
và 4 sau khi mạng hở. 
Thanh 
cái sự cố 
Kháng trở 
NM tổng 
Dòng NM 
tổng 
Vòng mạch 
kín rơle 
Dòng đường 
dây của rơle 
Mạch hở của 
đường dây 
Dòng đường 
dây của rơle 
B 0,180 5,555 AB (1) 
CB (4) 
4,444 
1,111 
BC 
AB 
AB(1)=5,00 
CB(4)=2.00 
C 0,220 4,545 BC (3) 
DC (6) 
2,727 
1,818 
DC 
BC 
BC(3)=3,33 
DC(6)=2,50 
Đối với rơle dòng điện đặc tính thời gian phụ thuộc điều kiện phối hợp luôn 
luôn ở tình trạng dòng điện lớn nhất, do đó điều kiện phối hợp của rơle dòng 
trong mạng vòng một nguồn như sau: 
- Khảo sát tình trạng cực đại. 
- Chỉnh rơle đầu mạng vòng (2 hay 9) cắt tức thời. 
- Mở vòng ở một đầu (2 hay 9). 
- Tính dòng cực đại ở thanh cái B hay A. 
- Phối hợp rơle khi mạng hở. 
- Lập lại cho hướng khác nhau. 
Lưu ý rằng rơle (RL) không thời gian 1 và 9 không thể tác động sai vì dòng 
điện chạm tại A là zero. Do đó các rơle này có thể chỉnh định dòng khởi động 
rất nhỏ, ngay cả nhỏ hơn dòng tải. Để xác định dòng khởi động: tính dòng 
điện tải cực đại lưu ý đế các hệ số an toàn; tính dòng khởi động khi mạng 
vòng hở. 
Vì NM cực đại chảy qua bất kỳ vị trí RL khảo sát mạng vòng hở, cho phép ta 
nên phối hợp RL trong điều kiện này, nghĩa là mạng mở một đầu. Sự phối 
hợp ở điều kiện dòng cực đại để chắc chắn bật thời gian phối hợp tác động 
giữa hai bảo vệ gần nhau là lớn nhất (∆t). Trong mạng hình tia, RL được phối 
hợp từng cặp như thấ khi máy cắt 1 mở, chúng ta phối hợp 2 với 4, 6 với 4, 8 
với 6 và 10 với 8, tương tự chúng ta phối hợp hướng còn lại. 
2.2.4.4Mạng vòng có nhiều nguồn cung cấp . 
Phối hợp mạng loại này phức tạp hơn nhiều. Tất cả các RL dòng điện cần có 
bộ phận RW và từng cặp RL phải phối hợp với nhau xoay vòng cho cả hai 
hướng. Hơn nữa ở tại các nút có nguồn liên kết với mạng vòng, RL của nguồn 
cũng được phối hợp RL của mạng vòng. Quá trình phối hợp RL dòng điện 
trong mạng nhiều nguồn rất phức tạp. Thường trong các mạng vòng người ta 
dùng các RL làm việc theo các nguyên tắc chọn lọc tốt hơn như bảo vệ 
khoảng cách hay so lệch. 
2.2.5 Đánh giá bảo vệ dòng điện có hướng . 
Bảo vệ dòng điện có hướng đơn giản và đảm bảo tác động chọn lọc đối với 
mạng điện được cung cấp từ hai phía. Sử dụng kết hợp cắt nhanh có hướng, 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 40 
với bảo vệ dòng điện có hướng ta nhận được bảo vệ trong nhiều trường hợp 
có độ nhạy cũng như thời gian tác động thoả mãn yêu cầu. Kinh nghiệm vận 
hành cho thấy bảo vệ này làm việc chắc chắn. Bảo vệ có nhược điểm như 
sau: 
- Thời gian tác động khá lớn nhất là đối với bảo vệ gần nguồn. 
- Có độ nhạy kém trong mạng với phụ tải lớn và bội số dòng NM nhỏ. 
- Có vùng chết khi NM 3 pha. 
Bảo vệ quá dòng điện có hướng dùng rộng rãi làm bảo vệ chính trong mạng 
điện có điện áp là 35 kV trở xuống và được cung cấp từ hai phía. Trong mạng 
điện 110 kV và 220 kV, nó chủ yếu là bảo vệ dự trữ và đôi khi nó được sử 
dụng kết hợp với cắt nhanh có hứơng làm bảo vệ chính. 
Bài tâpp 
Cho mạng điện như hình vẽ. Các số liệu như ở bảng 1,2,3,4. 
a)Chọn thời gian tác động và dòng khởi động của bảo vệ dòng điện cực đại 
có đặc tính thời gian độc lập đặt tại các vị trí máy cắt 1,2,3,4,5,6. Cho ∆t= 
0,5. 
Bảng 1 
I 
II 
III 
IV 
V 
VI 
VII 
VIII 
IX 
X 
XI 
XII 
XIII 
XIV 
1 
2 3 4 
5 
6 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 41 
P/A tI tII tII tIV tV tVI tVII tVIII tIX tX tXI tXII tXIII tXIV 
1 1 1 0,5 2,5 0,5 1 0 0 1 1,5 0,5 1 0,5 1,5 
2 1,5 2 2 1,5 1 2,5 1 1,5 1 1,5 1 1,5 1 0,5 
2 4 1 3 1,5 2 1 1 1,5 1,5 2 1 1 0,5 1 
Bảng 2 
 Dòng tải cực đại(A) 
Phương 
án 
II+III IIII+IIV IV+IVI IVII+IVIII IIX+IX IXI+IXII IXIII+IXIV 
1 215 37 80 39 78 24 68 
2 315 68 19 51 25 36 24 
3 135 71 63 48 70 29 41 
 Dòng ngắn mạch nhỏ nhất tại thanh góp có phụ tải (IN min TG). 
Phương 
án 
I+II III+IV V+VI VII+VIII IX+X XI+XII XIII+XIV 
1 2110 1550 1100 770 1200 1080 950 
2 1100 840 740 590 780 680 600 
3 1430 1090 890 680 930 790 640 
Bảng 4 
 Dòng ngắn mạch tại cuối đường dây (IN cuối đường dây). 
Phương 
án 
I+II III+IV V+VI VII+VIII IX+X XI+XII XIII+XIV 
1 1500 730 930 670 1100 690 710 
2 850 550 650 510 640 510 530 
3 1100 630 760 570 710 600 610