ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

NGUYỄN HỮU THỌ

ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG
LÀM VIỆC CỦA RƠLE GRT 200 BẢO VỆ
SO LỆCH TRẠM BIẾN ÁP 110KV TAM KỲ

Chuyên ngành
Mã số

: Kỹ thuật điện
: 8520201

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN

Đà Nẵng – Năm 2022

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


Cơng trình được hồn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

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

Phản biện 1: TS. Phạm Văn Kiên
Phản biện 2: TS. Thạch Lễ Khiêm

Luận văn đã được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp thạc sỹ ngành Kỹ thuật Điện họp tại Trường Đại học bách
khoa vào ngày 19 tháng 02 năm 2022.

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại học Bách
khoa.
- Thư viện Khoa Điện, Trường Đại học Bách khoa – ĐHĐN.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


1

MỞ ĐẦU

1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong hệ thống điện, yêu cầu đặt ra là tất cả các thiết bị điện
đấu nối trên lưới phải làm việc an toàn hiệu quả nhất để đảm bảo sự
ổn định của hệ thống điện, trong đó hệ thống rơle bảo vệ và các thiết
bị bảo vệ bằng rơle đóng vai trị hết sức quan trọng trong việc duy trì
sự làm việc ổn định của hệ thống điện.
Với vai trò quan trọng của máy biến áp trong việc truyền tải
công suất giữa nguồn và và phụ tải, các hư hỏng trong máy biến áp
sẽ làm ảnh hưởng đến việc cung cấp điện đến hộ tiêu thụ. Vì vậy
việc nghiên cứu các tình trạng làm việc khơng bình thường, sự cố
xảy ra đối với máy biến áp là rất cần thiết, với lý do đó việc nghiên

cứu các chức năng bảo vệ cho máy biến áp nói chung, bảo vệ so lệch
máy biến áp nói riêng là công việc hết sức quan trọng. Để bảo vệ cho
máy biến áp làm việc an toàn, cần phải tính tốn đầy đủ các yếu tố
gây hư hỏng bên trong và các yếu tố bên ngoài gây ảnh hưởng đến
đặc tính làm việc bình thường của bảo vệ so lệch máy biến áp. Từ đó
đề ra phương án bảo vệ, loại trừ các hư hỏng và sự cố không mong
muốn.
Hiện nay, sự phát triển trong lĩnh vực công nghệ số đã cho
phép chế tạo các loại rơle bảo vệ so lệch máy biến áp kỹ thuật số với
nhiều tính năng vượt trội so với các loại rơle trước đây. Các nhà sản
xuất đã tích hợp nhiều chức năng bảo vệ và nhiều giải pháp nhằm
giảm sự tác động nhầm khơng mong muốn. Tuy nhiên trên thực tế
vẫn có nhiều sự cố tác động không đúng của bảo vệ so lệch máy biến
áp và bảo vệ so lệch hạn chế REF như khi sự cố ngắn mạch ngồi,
đóng điện xung kích máy biến áp, hoặc do lỗi cài đặt cấu hình, các
lỗi TU, TI đã gây nên mất điện hệ thống, ảnh hưởng đến công tác
vận hành và thời gian khôi phục sự cố. Với những lý do nêu trên tôi
quyết định nghiên cứu đề tài “Đánh giá chức năng làm việc của
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


2

rơle GRT 200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ"
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Mục đích chính của luận văn là phân tích, đánh giá chức
năng làm việc của rơle GRT 200 bảo vệ so lệch TBA 110kV Tam Kỳ
nhằm phục vụ cho công tác quản lý vận hành hệ thống.


3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Rơle bảo vệ so lệch
máy biến áp GRT 200 tai trạm biến áp 110kV Tam Kỳ.
3.2. Phạm vi nghiên cứu của đề tài:
- Trong phạm vi thực hiện của luận văn, tác giả sẽ phân tích
bảo vệ so lệch và các yếu tố ảnh hưởng. Tìm hiểu các loại rơle số
trên lưới điện 110kV Quảng Nam, tìm hiểu rơle GRT 200 bảo vệ so
lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ. Tính tốn và mô phỏng bảo vệ so
lệch cho MBA T1 tram biến áp 110kV Tam Kỳ.

4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Sử dụng lý thuyết bảo vệ so lệch MBA để làm cơ sở nghiên
cứu đề tài.
- Tiếp cận tìm hiểu các rơle số trên lưới điện 110kV Quảng
Nam, tiếp cận thu thập các số liệu TBA 110kV Tam Kỳ, tài liệu rơle
bảo vệ so lệch GRT 200 từ đó đưa ra tính tốn các thơng số cho bảo
vệ so lệch TBA 110kV Tam Kỳ.
- Dùngng phần mềm Matlap Simulink để mô phỏng sự làm
việc của rơle bảo vệ so lệch cho máy biến áp T1 trạm biến áp 110kV
Tam Kỳ.

5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
CỦA ĐỀ TÀI:
Đề tài thuộc dạng nghiên cứu ứng dụng, mặc dù các trạm
biến áp với hệ thống bảo vệ rơle đã được đưa vào vận hành trong hệ
thống điện từ nhiều năm qua nhưng với việc phân tích đánh giá một

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.


Lưu hành nội bộ


3

cách cụ thể, có hệ thống về các chức năng làm việc và các yếu tố ảnh
hưởng đến bảo vệ so lệch máy biến áp nhằm mục đích giúp cho cho
người vận hành đánh giá, phân tích sự cố và các hư hỏng trong máy
biến áp một cách nhanh chóng, chính xác hơn.
Về ý nghĩa thực tiễn, đề tài là phân tích đánh giá sâu hơn về
bảo vệ so lệch máy biến áp, giải quyết một khối lượng lớn công việc
cho nhân viên vận hành, thí nghiệm, kiểm định, phân tích sự cố rơ le
bảo vệ so lệch máy biến áp giúp rút ngắn thời gian và tiến độ theo
yêu cầu cung cấp điện liên tục. Đồng thời cung cấp kiến thức trong
công tác vận hành, xử lý sự cố, nâng cao hiệu quả sử dụng rơle.

6. ĐẶT TÊN ĐỀ TÀI:
Từ những lý do đã nêu ở trên, đề tài được chọn tên là.
" Đánh giá chức năng làm việc của rơle GRT 200 bảo vệ so
lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ "

7. BỐ CỤC LUẬN VĂN
Nội dung luận văn được biên chế thành: Ngoài phần mở đầu
và kết luận sẽ có 3 chương và phụ lục. Bố cục nội dung chính của
luận văn gồm các phần sau:
Chương 1. Bảo vệ so lệch MBA và các yếu tố ảnh hưởng.
Chương 2. Tìm hiểu rơle so lệch các trạm biến áp 110kV
Quảng Nam và rơle GRT 200 bảo vệ so lệch TBA 110kV Tam
Kỳ.
Chương 3. Tính tốn và mơ phỏng rơle bảo vệ so lệch cho

MBA T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ.
Kết luận chung và kiến nghị.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


4

CHƯƠNG 1
BẢO VỆ SO LỆCH MÁY BIẾN ÁP
VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

1.1. Các hư hỏng, các dạng sự cố có thể
xảy ra trong máy biến áp
Trạm biến áp là một bộ phận quan trọng trong hệ thống điện,
là mắt xích liên kết các hệ thống với nhau, kết nối nguồn với các
đường dây truyền tải, đường dây phân phối điện năng đến các phụ
tải. Sự cố trong trạm biến áp thấp hơn đường dây, tuy nhiên những
sự cố ở trạm sẽ gây nên những hậu quả vô cùng nghiêm trọng nếu
khơng được loại trừ một cách nhanh chóng và chính xác. Ngoại trừ
các sự cố thường xảy ra trong hệ thống điện: Ngắn mạch , quá tải,
trạm biến áp cịn có các dạng sự cố khác xảy ra đối với máy biến áp
như: Rỉ dầu, bảo hòa mạch từ, việc bảo dưỡng khơng thích hợp trong
vận hành, áp dụng thiếu tiêu chuẩn kỹ thuật trong khi chế tạo, thử
nghiệm và nghiệm thu, các vật tư đầu vào không đạt tiêu chuẩn, môi
trường làm việc không phù hợp, các điều kiện vận hành khơng bình
thường, v.v... Ngun nhân gây ra hư hỏng, sự cố đối với máy biến
áp cũng như trong hệ thống điện rất đa dạng. Việc phân tích tốt các

hư hỏng trong và ngoài máy biến áp nhằm giúp người vận hành kịp
thời phát hiện ngăn chặn sớm các sự cố có thể xảy ra đối với máy
biến áp để đảm bảo vận hành hệ thống điện an toàn liên tục.

1.2. Các loại bảo vệ cho máy biến áp
1.2.1. Nhiệm vụ của bảo vệ rơle [2][5]
Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần không hư hỏng
trong hệ thống điện cần có những thiết bị bảo vệ rơle ghi nhận sự
phát sinh của hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra phần tử bị
hư hỏng và cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống điện.
Ngồi ra thiết bị bảo vệ rơle cịn ghi nhận và phát hiện

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


5

những tình trạng làm việc khơng bình thường của các phần tử trong
hệ thống điện, tùy mức độ mà bảo vệ rơle có thể tác động đi báo tín
hiệu hoặc đi cắt các máy cắt. Những thiết bị bảo vệ rơle phản ứng
với tình trạng làm việc khơng bình thường thường báo tín hiệu và
nếu khơng có giải pháp khắc phục kịp thời thì rơ le bảo vệ sẽ thực
hiện tác động sau một thời gian duy trì nhất định.

1.2.2. Các loại rơle bảo vệ cho máy biến áp
1.2.2.1. Các rơle tác động theo dòng điện
1.2.2.2. Các rơle bảo vệ khơng theo dịng điện
1.2.3. Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp [6]


1.3. Bảo vệ so lệch máy biến áp
1.3.1. Nguyên tắc chung
Bảo vệ so lệch máy biến áp (87T) dựa trên nguyên tắc so
sánh giá trị dòng điện đi vào và đi ra của đối tượng được bảo vệ,
được dùng làm bảo vệ chính cho bảo vệ MBA, có tính chọn lọc tuyệt
đối, khơng cần phối hợp với các loại bảo vệ khác, vì vậy có thời gian
tác động của bảo vệ gần bằng không giây. Vùng tác động của 87T là
vùng giới hạn giữa các BI mắc vào mạch so lệch các cuộn dây và ở
các đầu ra của máy biến áp, ở các dây dẫn nối máy biến áp với thanh
góp). Bảo vệ so lệch có độ nhạy cao đối với các sự cố trong vùng bảo
vệ, làm việc tin cậy không tác động nhầm đối với các sự cố ngồi
vùng bảo vệ do có cơ chế hãm.
Trong chế độ vận hành bình thường hoặc khi có sự cố ngồi,
dịng điện chạy vào và ra đối tượng bảo vệ gần bằng nhau nên bảo vệ
không tác động. Khi xảy ra sự cố trong vùng bảo vệ thì xảy ra sự mất
cân bằng giữa dịng vào và dòng điện đi ra ra khỏi đối tượng nên bảo
vệ sẽ tác động.

1.3.2. Nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch máy
biến áp
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


6

Để bảo vệ so lệch cho
máy biến áp người ta

thường dùng bảo vệ so
lệch có hãm. Giả sử 87T
ở Hình 7 dùng loại bảo vệ
so lệch có hãm thì thơng
thường [1]:
Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so
lệch dọc máy biến áp.
Dòng so lệch được xác định: İdiff = | İ1 + İ2 + İ3|.
Dòng hãm được xác định: İBias = | İ1| + | İ2| + | İ3 |.
Để tăng khả năng làm việc ổn định và tin cậy của bảo vệ,
thường người ta sử dụng nguyên lý hãm bảo vệ. Rơ le so lệch có hãm
so sánh hai dòng điện, dòng làm việc ILV và dòng hãm IH. Rơ le sẽ
tác động khi ILV>IH.

Hình 1.9. Đường đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch và đặc tính sự
cố.
1.3.3. Dịng điện khởi động của bảo vệ so lệch máy biến
áp.
Dòng khởi động của bảo vệ phải chọn theo điều kiện sao cho
bảo vệ không được tác động khi ngắn mạch ngoài, nghĩa là cho lớn
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


7

hơn dịng khơng cân bằng cực đại khi ngắn mạch ngoài:
İ kđ ≥ İ kcbttmax
1.4. Các yếu tổ ảnh hưởng đến chức năng bảo vệ so lệch

máy biến áp [1]
1.4.1. Sai số tỷ số của các máy biến dòng
1.4.2. Các máy biến dòng bão hòa sai khác nhau
1.4.3. Tổ đấu dây máy biến dịng khơng phù hợp với tổ đấu
dây máy biến áp
1.4.4. Tỉ số biến máy biến áp
1.4.5. Sai sót trong việc đấu nối các máy biến dịng
1.4.6. Ảnh hưởng do sóng hài
1.4.6.1. Sóng hài do q trình đóng điện máy biến áp
1.4.6.2. Sóng hài do q trình đóng điện xung kích máy biến
áp
1.4.6.3. Sóng hài do sự cố ngồi vùng bảo vệ
1.4.6.4. Sóng hài do q kích thích máy biến áp
1.5. Các giải pháp khắc phục

1.5.1. Khắc phục sai số do sai số máy biến dòng
1.5.2. Khắc phục do máy biến dịng bão hịa khơng giống
nhau
1.5.3. Khắc phục sai số do nấc phân áp máy biến áp [1]
1.5.4. Khắc phục sai số do tổ đấu dây máy biến áp [1]
1.5.5. Khắc phục do sóng hài [1]
1.6. Kết luận chương 1
Trong chương này, học viên đã tìm hiểu các dạng hư hỏng và
các dạng sự cố có thể xảy ra đối với máy biến áp. Nghiên cứu các
loại rơle bảo vệ cho MBA, nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch
MBA, các yếu tố ảnh hưởng đến chức năng bảo vệ so lệch máy biến
áp như ảnh hưởng của sóng hài, ngắn mạch ngồi gần vùng bảo vệ,
ảnh hưởng của sai số của máy biến dòng, ảnh hưởng do bảo hòa máy
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.


Lưu hành nội bộ


8

biến dòng khác nhau, ảnh hưởng của bộ điều áp dưới tải, ảnh hưởng
do tổ đấu dây máy biến áp, ảnh hưởng của dịng thứ tự khơng. Từ đó
có cơ sở cho những đánh giá về các giải pháp khắc phục các yếu tổ
ảnh hưởng đến bảo vệ so lệch máy biến áp.
CHƯƠNG 2
TÌM HIỂU RƠLE SO LỆCH CÁC TRẠM 110KV QUẢNG
NAM VÀ RƠLE GRT 200 BẢO VỆ SO LỆCH TRẠM BIẾN ÁP
110KV TAM KỲ

2.1. Các trạm 110kV Quảng Nam [6]
Qui mô lưới điện 110 kV tỉnh Quang Nam gồm 393,49 km
đường dây 110kV trong đó có 80,018 km đường dây mạch
kép,166,89 km đường dây mạch đơn và 107,1 km đường dây mạch
kép của các nhà máy thủy điện. Có 13 trạm biến áp 110kV với 21
máy biến áp có tổng dung lượng 781 MVA gồm các trạm: Tam Kỳ,
Tam Thăng, Tam Anh, Kỳ Hà, Thăng Bình, Thăng Bình 2, Duy
Xuyên, Điện Bàn, Điện Nam- Điện Ngọc, Hội An, Đại Lộc, Đại
Đồng, Phước Sơn, tất cả các trạm đều vận hành ở chế độ không
người trưc, được điều khiển xa từ trung tâm điều khiển công ty Điện
lực Quảng Nam
2.2. Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 110kV
2.1.1. Các rơle tác động theo dịng điện
2.1.2. Các rơle khơng tác động theo dòng điện
2.1.3. Sơ đồ phương thức bảo vệ các máy biến áp [6]


2.3. Tìm hiểu rơle bảo vệ so lệch máy biến áp
các trạm 110kV Quảng Nam
2.3.1. Tìm hiểu cấu trúc và đặc tính làm việc của rơle
Micom P632 [1]
Rơle kỹ thuật số MiCom P632 là loại rơle tác động nhanh và
chọn lọc dùng để bảo vệ bảo vệ máy biến áp, động cơ, máy phát.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


9

Rơle MiCom P632 cịn có thể thực hiện chức năng điều khiển.
- Các chức năng có trong rơle MiCom P632: Bảo vệ so lệch
(87)(chức năng chính); bảo vệ chạm đất có giới hạn (50 REF) ; bảo
vệ q dịng cắt nhanh (50); bảo vệ q dịng có thời gian (51); bảo
vệ quá tải nhiệt (49); bảo vệ quá áp, kém áp (27/59); bảo vệ kém tần,
quá tần (81 O/U).

Hình 2.3. Hình ảnh rơle Micom
P632

Hình 2.4. Đặc tính làm việc rơle
Micom P632
2.3.2. Tìm hiểu cấu trúc và đặt tính làm việc của rơle
SEL787 [3]
Rơle SEL787 bao gồm các tính năng bảo vệ so lệch tương tự
các dòng rơle bảo vệ so lệch máy biến áp thường được sử dụng.

Ngoài chức năng chính là bảo vệ so lệch, Rơle SEL787 cịn tích hợp
các chưac năng bảo vệ khác.

Hình 2.5. Hình ảnh rơle
SEL 787

Hình 2.6. Đường đặt tính làm việc
của chức năng so lệch của rơle
SEL787

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


10

2.4. Tìm hiểu rơle bảo vệ so lệch máy biến áp
T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ [6]
Bảo vệ so lệch cho máy biện áp tại trạm biến áp 110kV Tam
Kỳ dùng loại rơle GRT 200
- Các chức năng tích hợp có trong rơle: Bảo vệ so lệch dịng
điện (chức năng chính); bảo vệ chống chạm đất hạn chế (chức năng
chính); bảo vệ chống hư hỏng máy cắt; bảo vệ q dịng điện; bảo vệ
dịng cơng suất ngược; bảo vệ đứt dây; bảo vệ quá kích thích; bảo vệ
quá tải nhiệt; bảo vệ quá kém áp; bảo vệ quá tần số; ngồi ra trong
rơle cịn tính hợp các chức năng điều khiển, chức năng đo lường,
chức năng giám sát trạng thái các thiết bị nhất thứ, chức năng thu
thập dữ liệu theo thời gian thực


2.4.1. Tìm hiểu cấu trúc phần cứng rơle Toshiba
GRT200 [2]

Hình 2.7. Hình ảnh rơle
TOSHIBA GRT200

Hình 2.12. Đặc tính bảo vệ so lệch
dịng điện
2.4.2. Tìm hiểu phần mềm rơle

2.4.2.1. Cấu hình phần mềm cài đặt trong rơle
Có 5 thư mục chính trong rơle. Từ các thư mục này nhân
viên vận hành có thể đọc và đặt các tham số bảo vệ:
- Khi màn hình rơ le đang OFF, ấn bất cứ phím, màn hình

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


11

Menu chính sẽ xuất hiện. Menu chính có 8 trình đơn phụ là: Record,
Monitoring, Setting, IOSetting, Control, Time, TestvàInformation.
2.4.2.2. Giới thiệu phần mềm GR-TIEMS
Phần mềm GR-TIEMS là phần mềm cho phép truy cập và
phân tích thơng số đo lường của hệ thống, lấy thông tin sự cố và sự
kiện của rơle.
a. Các công cụ trong phần mềm GR-TIEMS
Công cụ giám sát (Monitoring tools):

Công cụ lưu trữ (Record tools):
Công cụ cấu hình (Configuration tools):
b. Kết nối rơle với máy tính bằng phần mềm GR-TIEMS

Hình 2.10. Hình ảnh giao diện kết nối phần mềm GR-TIEMS
2.4.3. Đặt tính làm việc của chức năng bảo vệ so lệch của
rơle Toshiba GRT 200

2.4.3.1. Bảo vệ so lệch dòng điện (DIF)
Chức năng so lệch cũng như tất cả các chức năng bảo vệ cho
MBA đều được cung cấp tín hiệu dịng pha từ các cuộn dây của
MBA và tính được dịng so lệch trên mỗi pha, phát hiện được sự cố
pha-pha và pha-đất.
Trên thực tế, do sai số của máy biến dòng, đặc biệt do hiện
tượng bão hòa của mạch từ, nên trong chế độ làm việc bình thường
và khi có ngắn mạch ngồi, dịng điện phía thứ cấp của hai tổ máy
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


12

biến dòng BI1 và BI2 sẽ khác nhau và:
ΔI = IT1 – IT2 = Ikcb
Dịng điện khơng cân bằng Ikcb trong một số trường hợp có
thể có trị số rất lớn, đặc biệt khi có ngắn mạch ngồi, dịng sự cố qua
các BI có thể làm cho chúng bị bão hịa.
Trong trường hợp đóng khơng tải MBA, phân tích sóng hài
của dịng từ hóa ta thấy dịng từ hóa xung kích có một lượng rất lớn

hài bậc 2 (khoảng 70%) và có thể đạt đến trị số cực đại đến khoảng
30% trị số của dòng điện sự cố. Nếu thành phần hài bậc hai trong
dịng điện từ hóa được tách ra và đưa vào cho dòng dòng
hãm của bảo vệ so lệch thì sẽ tránh được tác động nhầm khi MBA
đóng khơng tải. Khi MBA bị q kích thích khi có nhiễu động lớn
trong lưới, rơle tự động hãm sóng hài bậc 5.
2.4.3.2. Bảo vệ so lệch
thứ tự không(REF)
Bảo vệ chống
chạm đất hạn chế (REF)
là bảo vệ so lệch thứ tự
khơng.
Hình 2.14. Sơ đồ ngun lý bảo vệ chống
chạm đất hạn chế
Khi ngắn mạch chạm đất trong vùng phía nối sao, các thành
phần I1, I2, I0 của dòng sự cố đi vào đất. Bên phía sơ cấp dịng I1, I2
tồn tại từ nguồn đến đi qua các biến dịng. Vì khơng có dịng điện
qua các biến dịng phía thứ cấp MBA, nên rơ le tác động cắt.
Bằng việc tính tốn dịng điện thứ tự khơng tại mỗi cuộn dây
đầu vào pha và cuộn trung tính nối đất trực tiếp hoặc qua điện trở,
rơle sẽ so sánh giá trị Iod và Ires. Nếu điểm so sánh nằm trong vùng
tác động, rơle sẽ tác động cắt máy cắt để bảo vệ MBA khỏi sự cố
chạm đất trong nội bộ vùng bảo vệ.
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


13


2.5. Kết luận chương 2
Trong chương này, đã thực hiện việc tìm hiểu sơ đồ lưới điện
110kV và các trạm biến áp 110kV tỉnh Quảng Nam. Tìm hiểu các
bảo vệ so lệch máy biến áp của các trạm biện áp 110kV Quảng Nam.
Tìm hiểu cấu tạo, đặc tính làm việc của các rơle bảo vệ so lệch hiện
có tại các trạm 110kV Quảng Nam cụ thể Toshiba GRT 200, Micom
P632, SEL 787, nhằm giúp cho ta có cái nhìn tổng quan về các loại
rơle bảo vệ so lệch đang vận hành trên lưới 110kV Quảng Nam
Trong chương này ta nghiên cứu sâu về rơle Toshiba GRT
200 tại trạm biến áp 110kV Tam Kỳ, về cấu trúc, tính năng làm việc
của loại rơle, phần mềm giao diện GR_TIEMS với rơle, nhằm phục
vụ cho việc tính tốn các thơng số chỉnh định và mô phỏng cho bảo
vệ so lệch MBA T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ cho các phần sau.
CHƯƠNG 3
TÍNH TỐN VÀ MƠ PHỎNG BẢO VỆ SO LỆCH
CHO MBAT1 TRẠM TAM KỲ SỬ DỤNG RƠLE GRT 200

3.1. Thông số đầu vào trạm 110kV Tam Kỳ
Trạm biến áp 110kV Tam Kỳ gồm 2 máy biến áp, trong đó
máy biến áp T1 là áy biến áp 2 cuộn dây 115/24kV-63MVA, máy
biến áp T2 là máy biến áp 3 cuộn dây 115/38,5/24kV-25MVA, hai
máy biến áp này luôn vận hành ở chế độ độc lập. Đối tượng tính tốn
là máy biến áp T1 có cuộn cao 115kV, cuộn hạ 24kV. Hai cuộn cao
và hạ được đấu sao trung tính nối đất trực tiếp, trong đó có một cuộn
cân bằng 11kV đấu tam giác.
Các thơng số chính của máy biến áp được bảo vệ như
sau:
- Công suất máy biến áp:
63 MVA
- Điện áp cuộn cao cao/ cuộn hạ:

115kV/24kV
- Điện áp cuộn cân bằng:
11kV
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


14

- Điện áp ngắn mạch % của cuộn cao-trung: 11,7±5%
- Tổn thất ngắn mạch:
190kW
- Dịng điện khơng tải:
0,17±30%
- Tổn thất khơng tải:
28 kW
- Dịng điện định mức: Cao áp/ Hạ áp (CA/ HA):
316,3A/1515,5A
- Tổ đấu dây:
Yo/Yo/Δ

3.2. Tính tốn ngắn mạch
BI1

110kV

N4

N2


BI2
MC

MC

22kV

N1

N3

HTÐ
BI3

BI4

Hình 3.2. Sơ đồ tính tốn ngắn mạch ngắn máy biến áp
T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ
3.2.1. Kết quả tính dòng điện ngắn mạch trong
chế độ cực đại
3.2.2. Kết quả tính dịng điện ngắn mạch trong
chế độ cực tiểu
3.3. Tính tốn các thơng số chỉnh định cho rơle
bảo vệ so lệch MBA T1 trạm biến áp 110KV Tam Kỳ
3.3.1. Chọn máy biến dòng điện
Điều kiện chọn lựa máy biến dòng
Idđ BI

 Ilvmax = 1,4 Iđm BA


Ilvmax = 1,4

S i dmB
3U i dmB

Trong đó: S i dmB là cơng suất định mức cuộn dây i (cao, trung)

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


15

của máy biến áp.
U i dmB : điện áp định mức của cuộn dây i.

- Chọn biến dịng phía 115 kV (BI1).
Ilvmax = 1,4.

= 442,8026 A

Do đó ta chọn BI có các thơng số sau

I SC
dd ( BI ) = 500A
I TC
dd ( BI ) = 1A
Cấp chính xác: 5P20

- Chọn biến dịng phía 24 kV (BI1).
Ilvmax = 1,4.

= 2121,762A

Do đó ta chọn BI có các thơng số sau

I SC
dd ( BI ) = 2000A
I TC
dd ( BI ) = 1A
Cấp chính xác: 5P20

3.3.2. Tính thơng số cài đặt cho chức năng bảo vệ
so lệch cho rơle bảo vệ so lệch GRT 200
Dựa vào đặc tính vùng tác động của bảo vệ so lệch, ta xác
định các thông số cài đặt cho rơle như sau:

3.3.2.1. Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp
(87T)
- Dòng so lệch khởi động cấp 1:
Idiff ≥ Kat . Ikcbttmax
trong đó Ikcbttmax là dịng khơng cân bằng tính tốn cực đại
Ikcbttmax = (fi max . kđn . kkck + ΔUđc) . I Nngồi max
trong đó: fi max là sai số cực đại cho phép của BI trong tình
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ



16

trạng ổn định
fi max = 10% = 0,1
kđn là hệ số đồng nhất của các máy biến dòng; kđn = 0 đến 1
kđn = 0 khi các máy biến dòng hoàn toàn giống nhau; kđn = 1
khi các máy biến dòng khác nhau
kkck là hệ số kể đến sự ảnh hưởng các thành phần khơng chu
kỳ của dịng ngắn mạch ngồi; kkck = 2
kat: là hệ số an tồn tính tốn; kat = 1,5
IN ngồi max là thành phần chu kỳ của dịng ngắn mạch ngồi
lớn nhất
Sau khi tính tốn và chọn dòng khởi động của bảo vệ so lệch
Dòng so lệch cấp 1: Idiff> = 0,3 IN ngồi max
Dịng so lệch cấp 2: Idiff>> = 3,5. Idiff1 = 10,5 IN ngoài max
* Ngưỡng tác động cấp 1 (Idiff>)
- Đoạn 1 đặc trưng bởi Idiff> đây là giá trị khởi động ngưỡng
thấp của bảo vệ so lệch, bảo vệ so lệch của máy biến áp phải có độ
nhạy cao
Ta đặt Idiff>= 0,3 IN ngoài max
- Đoạn 2 dải 0,5 Idiff>< IR < IR,m2
Với: IR,m2 = 4
Hệ số góc: m1= 0,4 cho phép thay đổi đầu phân áp của máy
biến áp tới 20%.
- Đoạn 3 Dải IR > IR,m2 = 4
Hệ số góc: m2= 0,8
* Ngưỡng tác động cấp 2 (Idiff>>)
Đặc trưng bởi ngưỡng tác động Idiff>>
Ta đặt Idiff>> = 10,5 IN ngoài max


3.3.2.2. Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế
(87N)
Ta đặt các thơng số của đặc tính tác động như sau:
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


17

Dịng so lệch ngưỡng thấp: Id,N> = 0,3 IN ngồi max
Hệ số góc của đặc tính: m = 1,005
Thời gian trễ: tref =0,00s

3.3.3. Kiểm tra sự làm việc của chức năng bảo vệ
so lệch (87T)
Để kiểm tra sự làm việc của bảo vệ so lệch ta quy ước như
sau:
Dòng điện đi vào máy biến áp mang dấu dương (+)
Dòng điện đi ra khỏi máy biến áp mang dấu âm (-)

3.3.3.1. Kiểm tra độ an toàn của bảo vệ so lệch
(87T)
Bảng 3.3. Kết quả kiểm tra hệ số an toàn của bảo vệ so lệch
máy biến áp (87T)
Max

N3
N(3)


N(1)

N(1,1)

Id (A)

2,0076

1,7276

1,3427

IR (A)

6,9252

5,7588

4,4757

IR, kd (A)

4,3095

3,9595

3,4784

Kat


1,6907

1,4544

1,2867

Từ hệ số Kat theo số liệu ta đã tính được thì hệ số hệ số an
tồn thoả điều kiện, vì Kat nằm trong khoảng từ 1,5 đến 2

3.3.3.2. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch(87T)
Để kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch máy biến áp ta tính
tốn hệ số Knh đối với những điểm ngắn mạch nằm trong vùng bảo
vệ, trong chế độ min một máy biến áp làm việc.

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


18

Điểm
ngắn
mạch

N4
N(2)

N2


N(1)

N(1,1)

N(2)

N(1)

N(1,1)

Id (A)

23,3428

19,4742 24,0081

5,6199

5,4540

5,9148

IR (A)

11,6714

9,7371

12,0040


2,8100

2,7270

2,9574

Ikd (A)

7,8971

6,3497

8,1632

1,2480

1,0690

1,3430

Knh

2,9559

3,0670

2,9410

4,5310


5,1020

4,4042

Qua kết quả tính tốn độ nhạy như trên ta thấy Knh lớn hơn 2
nên kết quả thoả điều kiện.

3.3.3.3. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ chống chạm
đất hạn chế (87N)
Để kiểm tra độ nhạy của 87N ta xét các điểm ngắn mạch
trong vùng tác động khi hệ thống ở chế độ min.
Bảng 3.5. Kết quả kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch máy
biến áp (87N)
Điểm ngắn
mạch

N(1)

N(1,1)

N(1)

N(1,1)

Id,N (A)

28,5441

31,8798


8,1810

11,0061

IR,N (A)

13,5804

15,3308

0

0

Id,kđN (A)

13,8483

15,6125

0,2

0,2

Knh

2,0612

2,0419


42,1090

56,6070

N4

N2

Qua kết quả tính toán độ nhạy như trên ta thấy Knh lớn hơn 2
nên kết quả thoả điều kiện.

3.4. Mơ phỏng tính tốn bảo vệ so lệch máy biến
áp T1 trạm biến áp 110KV Tam Kỳ sử dụng phần
mềm Matlab Simulink
3.4.1. Mơ hình mô phỏng

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


19

Hình 3.3. Sơ đồ mơ phỏng trong Matlab Simulink.

3.4.2. Các khối cấu trúc của rơle
Cấu trúc của rơ le Toshiba bảo vệ so lệch MBA bao gồm 3
khối hàm RelayDecisionBlock, VectorGrpBlock, ZeroBlock như
hình sau:


Hình 3.4. Sơ đồ khối cấu trúc của rơle bảo vệ so lệch.

3.4.3. Kết quả mô phỏng
3.4.3.1. Kết quả mơ phỏng ở chế độ làm việc bình
thường
Theo kết quả mơ phỏng ở trạng thái làm việc bình thường
dòng điện và điện áp đúng với giá trị vận hành bình thường. Giá trị
dịng điện là giá trị của phụ tải
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


20

3.4.3.2. Các kết quả mô phỏng khi ngắn mạch 3
pha tại N1(Ngắn mạch ngồi vùng bảo về)
Theo kết quả mơ phỏng ở trạng thái ngắn mạch 3 pha tại
điểm N1 phía 110kV, giá trị dịng điện và điện áp của 2 phía 110kV
và 22kV giảm về khơng, nhưng khơng có giá trị dòng điện đi vào
rơle so lệch nên bảo vệ so lệch không tác động.
Qua kết quả mô phỏng trong các trường hợp sự cố ở trên, ta
thấy rằng bảo vệ đã đáp ứng làm việc tốt với các giá trị chỉnh định
mà ta đã cài đặt cho rơ le bảo vệ khi đã bù hiệu quả các yếu tố ảnh
hưởng của dịng thứ tự khơng, tổ đấu dây MBA, ảnh hưởng của nấc
phân áp MBA.
3.4.3.3. Các kết quả mơ phỏng khi ngắn mạch 3 pha tại N2
khi kích hoạt chức năng bảo vệ sơ lệch 87T (ngắn mạch trong vùng
bảo về)
Từ các dạng sóng thu đươc sau khi mơ phỏng minh họa dạng

sóng dịng điện 3 pha ở các phía của máy biến áp khi có sự cố 3 pha
trong vùng bảo vệ, ta có thể thấy được khi xảy ra sự cố ngắn mạch 3
pha phía 22kV trong vùng bảo vệ thì dịng điện trên 3 pha phía
110kV tăng mạnh, cịn dịng điện 22kV thì giảm mạnh. Điều này có
thể giải thích là do khi ngắn mạch 3 pha phía 22kV trong vùng bảo
vệ thì cơng suất từ nguồn chảy hết vào điểm ngắn mạch. Rơle bảo vệ
so lệch đưa tín hiệu đi cắt máy cắt.

Hình 3.21. Đặc tính làm việc
của bảo vệ 87T

Hình 3.22. Đặc tính làm việc của
bảo vệ 87N

THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


21

Trong trường hợp này ta thấy dòng điện so lệch các pha lớn.
Đặc tính so lệch đã đi vào vùng làm việc. Đối với bảo vệ so lệch có
giới hạn thì với trường hợp này khơng có dịng đi qua cuộn trung tính
máy biến áp nên bảo vệ 87N khơng làm việc.

3.4.3.5. Các kết quả mô phỏng khi ngắn mạch 2
pha tại N2
Từ các dạng sóng thu đươc sau khi mơ phỏng minh họa dạng
sóng dịng điện 2 pha (A-B) ở các phía của máy biến áp khi có sự cố

2 pha trong vùng bảo vệ, ta có thể thấy được khi xảy ra sự cố ngắn
mạch 2 pha phía 22kV trong vùng bảo vệ thì dịng điện trên pha A và
B phía 110kV tăng mạnh, cịn dịng điện pha A-B phía 22kV thì
giảm mạnh. Điều này có thể giải thích là do khi ngắn mạch 2 pha
phía 22kV trong vùng bảo vệ thì cơng suất từ nguồn chảy hết vào
điểm ngắn mạch. Rơle bảo vệ so lệch đưa tín hiệu đi cắt máy cắt.

3.4.3.6. Các kết quả mô phỏng khi ngắn mạch 2
pha - đất tại N2
Từ các dạng sóng thu đươc sau khi mơ phỏng minh họa dạng
sóng dịng điện 2 pha chạm đất (A-B-N) ở các phía của máy biến áp
khi có sự cố 2 pha chạm đất trong vùng bảo vệ, ta có thể thấy được
khi xảy ra sự cố ngắn mạch 2 pha chạm đất phía 22kV trong vùng
bảo vệ thì dịng điện trên pha A và B phía 110kV tăng mạnh, cịn
dịng điện pha A-B phía 22kV thì giảm mạnh. Điều này có thể giải
thích là do khi ngắn mạch 2 pha chạm đất phía 22kV trong vùng bảo
vệ thì cơng suất từ nguồn chảy hết vào điểm ngắn mạch. Rơle bảo vệ
so lệch đưa tín hiệu đi cắt máy cắt.

3.4.3.7. Các kết quả mô phỏng khi ngắn mạch 1
pha tại N2
Từ các dạng sóng thu đươc sau khi mơ phỏng minh họa dạng
sóng dịng điện 1 pha chạm đất (A-N) ở các phía của máy biến áp khi
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ


22


có sự cố 1 pha chạm đất trong vùng bảo vệ. ta có thể thấy được khi
xảy ra sự cố ngắn mạch 1 pha chạm đất phía 22kV trong vùng bảo vệ
thì dịng điện trên pha A phía 110kV tăng mạnh, cịn dịng điện pha
A phía 22kV thì giảm mạnh. Điều này có thể giải thích là do khi
ngắn mạch 1 pha chạm đất phía 22kV trong vùng bảo vệ thì cơng
suất từ nguồn chảy hết vào điểm ngắn mạch, dòng so lệch 3 pha tăng
lên gần bằng với dòng hãm, vị trí của điểm sự cố rơi vào vùng trip
của đặc tính bảo vệ so lệch. Rơle bảo vệ so lệch đưa tín hiệu đi cắt
máy cắt.

3.4.3.8. Các kết quả mơ phỏng khi ngắn mạch 3
pha tại N3 (ngồi vùng bảo vệ)
Theo kết quả mô phỏng ở trạng thái ngắn mạch 3 pha tại điểm
N3 phía 22kV, ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ, giá trị dịng điện của 2
phía 110kV và 22kV tăng rất lớn, nhưng khơng có giá trị dòng điện
đi vào rơle so lệch nên bảo vệ so lệch khơng tác động.

Hình 3.38. Đặt tính làm việc của
Hình 3.37. Đặt tính làm việc của
bảo vệ so lệch 87N.
bảo vệ so lệch 87T.
Từ kết quả mô phỏng trên có thể thấy được đối với sự cố
ngồi vùng bảo vệ thì đặc tính làm việc của rơ le so lệch đều nằm
ngồi vùng tác động. Kết quả mơ phỏng trên phù hợp với kết quả rơ
le làm việc trong thực tế.

3.5. Kết luận chương 3
Trong chương này, đã thực hiện việc tính tốn giá trị ngắn
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.


Lưu hành nội bộ


23

mạch cho máy biến áp T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ, tính tốn các
thơng số cài đặt cho bảo vệ so lệch. Từ các điểm ngắn mạch giả định
trong và ngoài vùng bảo vệ so lệch máy biến áp ta tính được các giá
trị ngắn mạch ở chế độ cực đại và cực tiểu. Tính tốn các thơng số
cài đặt cho rơle bảo vệ so lệch. Từ các giá trị tính tốn và thơng số
cài đặt đã có ta kiểm tra độ an toàn của bảo vệ so lệch khi xảy ngắn
mạch ngoài vùng bảo vệ, kiểm tra độ nhạy của bảo vệ khi xảy ra
ngăn mạch trong vùng bảo vệ so lệch.
Qua kết quả tính tốn các giá trị ngắn mạch, thông số cài
đặt, kết quả kiểm tra độ an toàn và độ nhạy của bảo vệ so lệch, ta
thực hiện mô phỏng bảo vệ so lệch bằng phần mềm Matlab simulink
từ đó cho ra kết quả thực để ta đánh giá chính xác bảo vệ so lệch máy
biến áp T1 trạm biến áp 110kV Tam Kỳ.
KẾT LUẬN
Luận văn này nghiên cứu đánh giá chức năng làm việc của
rơle GRT200 bảo vệ so lệch trạm biến áp 110kV Tam Kỳ. Qua kết
quả tính tốn các giá trị ngắn mạch, thông số cài đặt cho bảo vệ so
lệch ta mô phỏng rơ le kỹ thuật số bảo vệ so lệch máy biến áp. Mơ
hình mơ phỏng được xây dựng bằng cơng cụ Matlab/ Simulink.
Trong luận văn có xét đến một số yếu tố thực tế làm ảnh
hưởng đến sai số của bảo vệ so lệch máy biến áp như sai số của các
máy biến dòng, sự bão hòa của máy biến dịng, từ hóa của máy biến
áp, thay đổi nấc phân áp của máy biến áp, tổ đấu dây máy biến áp,
ảnh hưởng của sóng hài. Các sự cố được đưa ra trong luận văn bao
gồm sự cố ngắn mạch trong vùng bảo vệ, ngoài vùng bảo vệ.

Trong tất cả mơ phỏng đã được xét đến, mơ hình rơ le bảo
vệ so lệch máy biến áp được xây dựng trong luận văn đều làm việc
đúng và tin cậy:
Đối với trường hợp ngắn mạch ngồi vùng, các mơ phỏng
THƯ VIỆN TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG.

Lưu hành nội bộ