Giáo trình Bảo vệ rơle và tự động hóa trong hệ thống điện - Chương 3: Bảo vệ khoảng cách. Bảo vệ so lệch. Bảo vệ dòng điện chống chạm đất

tín hiệu chạm đất mà không chỉ rõ điểm chạm đất. Bảo vệ có thể dùng ba rơle 
áp giảm (hình 3.18a) nối vào áp pha so với đất hoặc chỉ một rơle nối qua bộ 
lọc áp thứ tự không (hình 3.18b). Khi có châm đất, bảo vệ báo tín hiệu, sau đó 
người trực đi kiểm tra từng phần tử và xác định phần tử hư hỏng. Bảo vệ phản 
ứng theo dòng thứ tự không, cũng như bảo vệ có hướng phản ứng theo dòng 
và công suất thứ tự không là các bảo vệ tác động có chọn lọc được dùng hiện 
nay. Khi chạm đất xảy ra ở trong phần tử được bảo vệ hoặc ở ngoài nó, 
dòng qua phầ tử này có giá trị và hướng khác nhau. Lợi dụng sự khác nhau 
này, người ta thực hiện bảo vệ chỉ tác động khi hư hỏng xảy ra trong phần tử 
được bảo vệ(giải thích ở hình 3.18). 
Trong mạng trung tính cách điện , phương pháp đơn giản nhất là dùng bảo vệ 
dòng điện làm việc theo dòng điện dung I 0(c) của mạng. Phương pháp này 
dùng tốt khi số đường dây nhiều, vì khi đó dòng điện dung tổng lớn hơn nhiều 
so với dòng điện dung của từng đường dây. Sự khác nhau của dòng điện dung 
tổng (không kể dòng điện dung của bản thân phần tử được bảo vệ) với dòng 
điện dung của phần tử được bảo vệ, chính là sự khác nhau giữa các giá trị 
dòng qua phần tử khi chạm đất trong và ngoài nó. Như vậy, tính tác động 
chọn lọc của bảo vệ càng cao khi sự khác nhau nêu trên càng nhiều. 
Trong mạng được bù, dòng điện dung tần số cơ bản được bù bằng dòng của 
cuộn dập hồ quang. Như vậy, trong mạng được bù, dù để bảo vệ có thể tác 
động được, cần phải cố ý tạo nên dòng, hoặc sử dụng dòng còn dư không được 
bù hết ( ví dụ sử dụng thành phần tác dụng của dòng, hoặc các hoạ tần bậc 
lẻ), hoặc sử dụng bảo vệ phần ứng theo dòng và áp xuất hiện thoáng qua ở 
thời điểm đầu khi có sự cố. Có thể chọn các loại bảo vệ được sử dụng hiện 
nay thành ba nhóm : 
Hình 3.18 Bảo vệ cho tín hiệu khi có chạm đất 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 65 
- Bảo vệ phản ứng theo dòng thứ tự không. 
- Bảo vệ phản ứng theo dòng dư ổn định đi qua đường dây bị hư hỏng 
trong trường hợp mạng được bù hoàn toàn. 
- Bảo vệ phản ứng theo dòng trong giai đoạn quá độ xuất hiện ở điểm 
đầu khi xảy ra sự cố. 
a) Bảo vệ phản ứng theo dòng thứ tự không . 
Trong mạng điện có bù, người ta cho mạng làm việc ở chế độ quá bù. 
Trong chế độ này dòng của cuộn dập hồ quang lớn hơn dòng điện dung 
của mạng . 
Dòng dư 3I0(L) – 3I0(C) có tính chất điện cảm và làm bảo vệ tác động. Giá 
trị của dòng dư được chọn theo điều kiện dập tắc hồ quang và ngăn ngừa 
không cho sự cố phát triển ở mạng điện 6÷10KV dòng dư không được vượt 
quá 10÷25A. việc đặt mạng ở chế độ lệch bù, mặc dù độ lệch bù này có 
giới hạn, làm xấu điều kiện hoạt động của mạng. Trong mạng không có bù 
người ta dùng dòng 3I0 và áp 3U0 khi có chạm đất làm tín hiệu đưa vào 
bảo vệ. Hình 3.19a, b giới thiệu hai phương án bảo vệ khác nhau về độ 
nhạy. Phương án a dùng bộ lọc gồm ba biến dòng ( xem mục 1 phần 1.3). 
Bảo vệ này có độ nhạy tương đối thấp. Dòng khởi động sơ cấp của bảo vệ 
này không nhỏ hơn 20÷25A. Phương án b dùng bộ lọc là máy biến dòng 
thứ tự không BI0. Bảo vệ này có độ nhạy cao hơn nhiều. BI0 có khả năng 
làm cho bảo vệ tác động với dòng sơ cấp khoảng 3÷5A. Nếu BI0 kết hợp 
với rơle có độ nhạy cao có thể tạo nên bảo vệ tác động với dòng sơ cấp 
1÷2A. Do đó BI0 là bảo vệ chính đối với mạng có đường dây cáp và dòng 
chạm đất nhỏ. Hình 3.19c giới thiệu bảo vệ thứ tự không có hướng. Bảo vệ 
này dùng cho mạng hình tia, khi mà dòng điện dung của bản thân mỗi 
đường dây có giá trị lớn và tương đương với dòng điện dung toàn phần của 
mạng. Trong trường hợp này, không đòi hỏi phải chỉnh định tránh dòng 
điện dung bản thân của đường dây được bảo vệ. Ta sẽ thấy hướng dòng 
công suất trên đường dây hư hỏng và không hư hỏng khác nhau bằng minh 
hoạ tiếp sau. 
Hình 3.20 giới thiệu sự phân bố I0. Khi một pha của đường dây L1 bị chạm 
đất( ví dụ tại điểm N) tại chỗ sự cố xuất hiện áp thứ tự không U0. Dưới tác 
dụng của áp này có dòng thứ tự không(I0) chạy vòng qua điện dung, các 
Hình 3.19 Sơ đồ bảo vệ dòng điện chống chạm đất 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 66 
pha của từng đường dây và cuộn dập hồ quang(nếu có đặt cuộn này). Quan 
sát sự phân bố dòng có thể rút ra các nhận xét sau: 
Dòng điện dung thứ tự không chạy trên tất cả các đường dây hư hỏng cũng 
như không hư hỏng của mạng. Dòng của cuộn dập hồ quang chỉ chạy trên 
đường dây hư hỏng L1. Qua các BI0 của đường dây không hư hỏng L2 và 
L3 có điện dung thứ tự không. Các dòng này chạy vòng qua điện dung các 
pha của CL2 và CL3 của bản thân đường dây này. Các dòng này hướng rời 
khỏi thanh góp và bằng : 
3I0L2 = 3U0ϖCL2 và 3I0L3 = 3U0ϖCL3. 
dòng điện dung đi qua BI0 của đường dây bị hư hỏng L1 bằng tổng dòng 
điện dung của tất cả các đường dây không bị hư hỏng, nó bằng tổng dòng 
điện dung của mạng 3I0C, trừ dòng 3I0L1 chạy vòng qua điện dung CL1 của 
đường dây bị hư hỏng: 
IBIo = 3I0C – 3I0L1=3U0ϖC - 3U0ϖCL1 (*) 
 Trong đó : C- điện dung pha toàn mạng. 
Dòng này hướng vào thanh góp và ngược hướng với hướng dòng của 
đường dây không hư hỏng. Khi đó có cuộn DHQ ngoài dòng nêu trên còn 
có dòng điện của cuộn DHQ có giá trị : 3I0L =(3U0)/xL. Trong trường hợp 
này dòng tổng trong BI0 đường dây bị hư hỏng tính bằng công thức : 
)(33)33(3 100100001 L
L
LCLBI CCU
x
UIIII −−=−−= ϖ (**) 
Hướng của dòng tổng IBio trùng với hướng thành phần nào (điện cảm hay 
điện dung) có giá trị lớn hơn. 
Trong mạng không có bù, có thể dùng bảo vệ có hướng phản ứng theo 
công suất kháng thứ tự không của dòng điện dung. 
Trong mạng làm việc ở chế độ quá bù, không dùng bảo vệ tác động theo 
Hình 3.20 Sự phân bố dòng thứ tự không khi có chạm đất một pha 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 67 
hướng câng suất phản kháng được vì rằng dòng phản kháng trong đường 
dây hư hỏng và không hư hỏng cùng có hướng . 
Dòng khởi động của bảo vệ được chọn lớn hơn dòng điện dung qua đường 
dây được bảo vệ (L1) khi chạm đất trên các nhánh khác và lớn hơn dòng 
không cân bằng khi ngắn mạch trong mạng : Kkđ = Kat . Kv .3Up ϖ.CL 
Với : CL – điện dung pha của đường dây được bảo vệ. 
Kat – hệ số an toàn bằng 1,1÷1,2. 
Kv – hệ số tính toán đến độ nhảy vọt của dòng điện dung khi có hồ quang 
lập loà và chọn bằng 4÷5, khi tác động có thời gian Kv =2÷3. 
Dòng khởi động chọn theo điều kiện trên cũng đồng thời thoả mãn yêu 
cầu lớn hơn dòng không cân bằng tổng BI0 trong chế độ bình thường và 
NM giữa các pha. 
Độ nhạy của bảo vệ khi chạm đất trên đường dây được bảo vệ: 
Knh =IBIo /Ikđ 
Trong đó : IBIo – là dòng qua BI0 của đường dây sự cố được tính theo( *) 
hay (* *). Yêu cầu Knh > 1,25 đối với đường dây cáp và Knh > 1,5 đối với 
đường dây trên không. 
b)Bảo vệ làm việc theo dòng với tần số khác 50Hz 
Bảo vệ này dùng phương pháp xếp chồng dòng có tần số không phải tần 
số công nghiệp lên dòng sự cố .Dòng này có thể lấy từ nguồn riêng đặt 
trong mạch cuộn dây DHQ. Dòng phụ này chạy trong cùng mạch với dòng 
cuộn dập hồ quang và làm bảo vệ tác động . Ta chọn tần số 100Hz hay 
25Hz vì trong dòng điện dung không có những hoạ tần này: Khi có sự cố, 
các đường dây trên không hư hỏng, không có dòng phụ này chạy qua, còn 
trong các đường dây hư hỏng thì có . Nhờ vậy bảo vệ tác động chọn lọc. 
Nếu đặt bảo vệ với độ nhạy cao, thì để bảo vệ tác động một cách chắc 
chắn, chỉ cần tạo dòng phụ khoảng 3÷5A. 
Trên hình 3.21 giới thiệu bảo vệ làm việc với tần số 100Hz. Cuộn dập hồ 
quang người ta cuốn thêm cuộn thứ cấp. Mạch cuộn dây này được khép kín 
nhờ tiếp điểm của Rơle điện áp thứ tự không. 
Bình thường trong cuộn dập hồ quang không có dòng. Khi có chạm, trong 
cuộn DHQ có dòng, dòng này làm cảm ứng qua cuộn thứ cấp. Đồng thời 
RUo làm việc, làm mạch thứ cấp kín. Nhờ chỉnh lưu nửa chu kỳ, dòng 
trong cuộn phụ chứa thành phần hoạ tần bậc hai (100Hz). Thành phần này 
lại gây trở lại thành phần bậc hai trong dòng sơ cấp DHQ. 
Vì dòng của cuộn dập hồ quang đi tới chỗ hư hỏng qua BI0 của đường dây 
sự cố , nếu bảo vệ làm việc với thành phần bậc hai đặt tại đường dây hư 
hỏng sẽ tác động một cách chọn lọc. Rơle RI0 nhận được thành phần hoạ 
tần bậc hai qua bộ lọc hoạ tần bậc hai. Đối với các hoạ tần các bậc khác, 
dòng của bộ lọc có điện trở cao. 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆN 
GIÁO TRÌNH BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG HTĐ Trang 68 
Hình 3.21 Bảo vệ tín hiệu có chọn lọcdùng dòng có tần số 100Hz