LỜI CẢM ƠN
Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô của trường Đại
Học Điện Lực, đặc biệt là thầy cô của khoa Hệ Thống Điện đã hướng dẫn và giảng
dạy tận tình để có thể hoàn thành bài tập dài này.
Đặc biệt cảm ơn Cô Nguyễn Thị Thanh Loan là người trực tiếp hướng dẫn em
thực hiện bài tập dài này.
Trong quá trình thực hiện, em đã cố gắng làm việc hết sức mình để tổng hợp
những kiến thức mình đã học và tham khảo một số tài liệu chuyên môn nhằm đạt
được kết quả tốt nhất. tuy nhiên, do thời gian có hạn và nhất là khuôn khổ đồ án
rộng lớn nên những thiếu sót là không thể tránh khỏi. Kính mong quý thầy cô, bạn
bè góp thêm những ý kiến quý báu để đề tài được hoàn thiện hơn.

Hà Nội, 13 tháng 06 năm 2018
Sinh viên thực hiện

1


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………
2


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
3


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ, CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE………………..5
CHƯƠNG 2: CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG CỦA
MÁY BIẾN ÁP…………………………………………………………………………………..8
CHƯƠNG 3: CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP……………………………..9
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG CHO CÁC BẢO VỆ DƯỜNG
DÂY, KIỂM TRA ĐỘ NHẠY………………………………………………………..………..17
CHƯƠNG 5: VẼ SƠ ĐỒ TỔNG HỢP CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MBA VÀ
ĐƯỜNGDÂY…………………………………………………………………………………...20


4


CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ, CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE
I. Nhiệm vụ
Khi thiết kế và vận hành bất kỳ một hệ thống điện nào cần phải kể đến
khả năng phát sinh hư hỏng và các tình trạng làm việc không bình thường
trong hệ thống điện ấy. Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm
nhất trong hệ thống điện . Hậu quả của ngắn mạch là:
1, Tụt thấp điện áp ở một phần lớn của hệ thống điện
2, Phá hủy các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện
3, Phá hủy các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác động nhiệt và cơ.
4, Phá hủy ổn định của hệ thống điện
Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện còn có các tình trạng việc
không bình thường. Một trong những tình trạng việc không bình thường là
quá tải. Dòng điện quá tải làm tăng nhiệt độ các phần dẫn điện quá giới hạn
cho phép làm cách điện của chúng bị già cỗi hoặc đôi khi bị phá hủy.
Để ngăn ngừa sự phát sinh sự cố và sự phát triển của chúng có thể thực
hiện các biện pháp để cắt nhanh phần tử bị hư hỏng ra khỏi mạng điện, để loại
trừ những tình trạng làm việc không bình thường có khả năng gây nguy hiểm
cho thiết bị và hộ dùng điện.
Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần không hư hỏng trong hệ
thống điện cần có những thiết bị 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. Thiết bị này được thực hiện nhờ những khí cụ tự động có
tên gọi là rơle. Thiết bị bảo vệ được thực hiện nhờ những rơle được gọi là
thiết bị bảo vệ rơle (BVRL).
Như vậy nhiệm vụ chính của thiết bị BVRL là tự động cắt phần tử hư
hỏng ra khỏi hệ thống điện. Ngoài ra thiết bị BVRL còn ghi nhận và phát hiện

những tình trạng làm việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống
điện, tùy mức độ mà BVRL có thể tác động đi báo tín hiệu hoặc đi cắt máy
cắt. Những thiết bị BVRL phản ứng với tình trạng làm việc không bình
thường thường thực hiện tác động sau một thời gian duy trì nhất định (không
cần phải có tính tác động nhanh như ở các thiết bị BVRL chống hư hỏng).

5


II. Các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơle

1.

Tính chọn lọc
Tác động của bảo vệ đảm bảo chỉ cắt phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống
điện được gọi là tác động chọn lọc. Khi có nguồn cung cấp dự trữ cho hộ tiêu
thụ, tác động như vậy tạo khả năng cho hộ tiêu thụ tiếp tục được cung cấp điện.

Hình 1.1 : Cắt chọn lọc trong mạng có một nguồn cung cấp
Yêu cầu tác động chọn lọc cũng không loại trừ khả năng bảo vệ tác động
như là bảo vệ dự trữ trong trường hợp hỏng hóc bảo vệ hoặc máy cắt của các
phần tử lân cận.
Cần phân biệt 2 khái niệm chọn lọc:
Chọn lọc tương đối: theo nguyên tắc tác động của mình, bảo vệ có thể làm việc
như là bảo vệ dự trữ khi ngắn mạch phần tử lân cận.
Chọn lọc tuyệt đối: bảo vệ chỉ làm việc trong trường hợp ngắn mạch ở chính
phần tử được bảo vệ.
2.

Tác động nhanh

Càng cắt nhanh phần tư bị ngắn mạch sẽ càng hạn chế được mức độ phá
hoại phần tử đó , càng giảm được thời gian tụt thấp điện áp ở các hộ tiêu thụ và
càng có khả năng giữ được ổn định của hệ thống điện.
Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tác động của thiết bị
bảo vệ rơ le. Tuy nhiên trong một số trường hợp để thực hiện yêu cầu tác động
nhanh thì không thể thỏa mãn yêu cầu chọn lọc. Hai yêu cầu này đôi khi
6


mâu thuẫn nhau, vì vậy tùy điều kiện cụ thể cần xem xét kỹ càng hơn về 2 yêu
cầu này.
3. Độ nhạy
Bảo vệ rơle cần phải đủ độ nhạy đối với những hư hỏng và tình trạng làm
việc không 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 dòng), 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
dòng khởi động).
đại lượng tác động tối thiểu
Kn = -------------------------------------------------------------đại lượng đặt

Thường yêu cầu Kn = 1,5÷2
4. Tính bảo đảm
Bảo vệ phải luôn luôn sẵn sàng khởi động và tác động một cách chắc chắn
trong tất cả các trường hợp ngắn mạch trong vùng bảo vệ và các tình trạng làm
việc không bình thường đã định trước.
Mặc khác bảo vệ không được tác động khi ngắn mạch ngoài. Nếu bảo vệ có
nhiệm vụ dự trữ cho các bảo vệ sau nó thì khi ngắn mạch trong vùng dự trữ bảo

vệ này phải khởi động nhưng không được tác động khi bảo vệ chính đặt ở gần
chỗ ngắn mạch hơn chưa tác động. Để tăng tính đảm bảo của bảo vệ cần:
+Dùng những rơle chất lượng cao.
+ Chọn sơ đồ bảo vệ đơn giản nhất (số lượng rơle, tiếp điểm ít)
+ Các bộ phận phụ (cực nối, dây dẫn) dùng trong sơ đồ phải chắc chắn, đảm
bảo.
+Thường xuyên kiểm tra sơ đồ bảo vệ.
5. Tính kinh tế
Các BVRL phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật, đồng thời phải được lắp đặt
sao cho rẻ nhất đến mức có thể. Đối với mạng cao áp và siêu cao áp chi phí cho
7


trang thiết bị lắp đặt BVRL chỉ chiếm một phần nhỏ trong toàn bộ chi phí của
công trình, do đại đa số thiết bị ở mạng cao áp đều rất đắt nên không đòi hỏi
cao về yêu cầu kinh tế. Còn trong mạng trung áp và hạ áp số lượng các thiết bị
cần được bảo vệ rất lớn, mức độ yêu cầu bảo vệ không cao do đó cần phải tính
đến kinh tế lựa chọn sơ đồ và trang thiết bị BVRL sao cho vừa đảm bảo tính
kinh tế vừa có chi phí thấp nhất.

CHƯƠNG 2: CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH
THƯỜNG CỦA MÁY BIẾN ÁP
1. Các dạng hư hỏng:
a) Ngắn mạch nhiều pha trong cuộn dây MBA.
b) Ngắn mạch một pha trong cuộn dây MBA do:
- Các vòng dây trong một pha chạm nhau;
- Một pha chạm đất.
c) Cách điện giữa là thếp của mạch từ bị phá hủy, dòng điện xoáy lớn quá đốt
cháy cả lõi thép.
d) Vỏ MBA bị hỏng, dầu trong MBA hạ thấp quá mức quy định.

2. Các tình trạng làm việc không bình thường
a) Dòng điện tăng cao do ngắn mạch ngoài và quá tải.
b) Mức dầu hạ thấp khi nhiệt độ không khí giảm xuống đột ngột.
c) Quá điện áp khi ngắn mạch chạm đất trong hệ thống
CHƯƠNG 3: CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP

I. Bảo vệ so lệch
8


1. Nhiệm vụ
Chống ngắn mạch bên trong máy biến áp
2. Sơ đồ

Sơ đồ bảo vệ so lệch MBA 2 cuộn dây
3. Nguyên lí làm việc
Bảo vệ làm việc dựa trên nguyên tắc so sánh trực tiếp dòng điện ở hai đầu phần
tử được bảo vệ. Bảo vệ sẽ tác động đưa tín hiệu đi cắt máy cắt khi sự cố xảy ra
trong vùng bảo vệ (vùng bảo vệ là vùng giới hạn giữa các BI mắc vào mạch so
lệch).
Khác với bảo vệ so lệch các phần tử khác (như máy phát...), dòng điện sơ cấp ở
hai (hoặc nhiều) phía của MBA thường khác nhau về trị số (theo tỷ số biến áp) và
về góc pha (theo tổ đấu dây). Vì vậy tỷ số, sơ đồ BI được chọn phải thích hợp để
cân bằng dòng thứ cấp và bù sự lệch pha giữa các dòng điện ở các phía MBA.
4. Chọn thông số khởi động
Để bảo vệ so lệch làm việc đúng phải chỉnh định dòng điện khởi động của nó
lơn hơn dòng điện không cân bằng tính toán lớn nhất khi ngắn mạch ngoài vùng
bảo vệ :
Dòng điện không cân bằng tính toán lớn nhất được tính bằng:


9


Trong đó : là thành phần chu kỳ của dòng điện ngắn mjach ngoài lớn
nhất
là hệ số đồng nhất của các biến dòng điện
là hệ số xét đến ảnh hưởng của thành phần không chu kỳ của
dòng điện ngắn mạch (
5. Phạm vi bảo vệ
Phạm vị bảo vệ của bảo vệ so lệch là giữa các BI mắc ở đầu và BI mắc ở cuối
MBA
II. Rơ le hơi
1. Nhiệm vụ
Tất cả các hư hỏng bên trong máy biến áp đều làm cho dầu bốc hơi do tia lửa
điện hoặc do lõi thép bị cháy. Cường độ bốc hơi phụ thuộc vào mức độ và tính
chất hư hỏng. Lợi dụng tính chất khí trong hư hỏng bên trong MBA để bảo vệ
MBA bằng rơle hơi.

2. Sơ đồ

10


Sơ đồ nguyên lí của bảo vệ băng rơle hơi
3. Nguyên lý làm việc
Rơle hơi đặt trên ống nối bình dãn dầu với thùng dầu và tác động theo tốc độ
của dầu chạy trong ống
Loại rơle hơi thường dùng nhất là một bình không bên trong có đặt hai phao nổi
với bầu thủy tinh con có tiếp điểm thủy ngân
Khi hư hỏng nhẹ hơi bốc ra yếu tập trung lên phía trên đẩy mức dầu trong rơle

hạ thấp, phao thứ nhất hạ xuống và đóng tiếp điểm đi báo tín hiệu.
Nếu hư hỏng nặng hơi bốc ra mạnh, luồng dầu đi từ bình dầu lên bình dãn dầu
có tốc độ lớn đẩy phao thứ hai chìm xuống đóng tiếp điểm thứ hai đi cắt ngay máy
cắt.

4. Phạm vi bảo vệ
Các hư hỏng trong thùng dầu máy biến áp
11


III. Bảo vệ dòng điện cắt nhanh
1. Nhiệm vụ
Dùng để chống ngắn mạch bên trong MBA với thời gian tác động t=0 khi
MBA không có bảo vệ so lệch dòng điện.
2. Sơ đồ
Sơ đồ

nguyên lí một pha

3. Nguyên lí

làm việc

Bảo vệ
(BVCN) là
tính chọn lọc
dòng khởi
ngắn mạch
bảo vệ khi hư
tử được bảo

làm việc
hoặc có thời
cao nhạy và

dòng cắt nhanh
loại bảo vệ đảm bảo
bằng cách chọn
động lớn hơn dòng
lớn nhất qua chổ đặt
hỏng ở ngoài phần
vệ, BVCN thường
không thời gian
gian rất bé để nâng
mở rộng vùng BV

4. Chọn thông số khởi động
Dòng điện khởi động của bảo về được chọn lớn hơn dòng điện ngắn mạch
ngoài lớn nhất khi ngắn mạch sau MBA
Với =1,3÷1,5 tùy thuộc vào loại rơle sử dụng
5. Phạm vi bảo vệ
Vùng tác động của bảo vệ gồm các thanh nối từ chỗ đặt bảo vệ đến máy biến áp
và một phần cuộn dây của máy biến áp về phía đặt bảo vệ
Thường khoảng 70÷80% đường dây
IV. Bảo vệ dòng điện cực đại chống ngắn mạch ngoài
1. Nhiệm vụ

12


- Cắt máy biến áp khi ngắn mạch trên thanh góp hoặc trên các phần tử nối vào

thanh góp, nếu bảo vệ hoặc máy cắt của các phần tử này không làm việc được
- Làm dự trữ cho các bảo vệ chống ngắn mạch bên trong MBA.
2. Sơ đồ

Sơ đồ nguyên lí một pha
3. Nguyên lí làm việc
Bảo vệ sẽ tác động khi dòng điện đi qua phần tử được bào vệ vượt quá một giá trị
định trước
4. Chọn thông số khởi động
+ Dòng điện khởi động của bảo vệ được chọn theo 2 điều kiện
a) Dòng điện khởi động phải lớn hơn dòng điện làm việc cực đại tương ứng với số
MBA vận hành song song bé nhất:
Trong đó là hệ số tự mở máy của các động cơ.
b) Dòng điện khởi động phải lớn hơn dòng điện làm việc cực đại khi có tự động
đóng nguồn dự trữ (TĐD):
Thường thì điều kiên này là điều kiện tính toán
13


+ Thời gian làm việc của bảo vệ
Trong đó là thời gian làm việc lớn nhất của bảo vệ trước nó
V. Bảo vệ chống quá tải
1. Nhiệm vụ
Chống quá tải máy biến áp
2. Sơ đồ

3. Nguyên lí hoạt động
Bảo vệ sẽ tác động khi dòng điện đi qua phần tử được bào vệ vượt quá một giá
trị định trước
4. Chọn thông số khởi động

Dòng điện khởi động của bảo vệ chọn theo dòng điện định mức của MBA:
Trong đó =1,05
5. Phạm vi bảo vệ
Sau vị trí đặt BI
14


VI. Bảo vệ chống chạm đất ngoài của MBA
1. Nhiệm vụ
Chống ngắn mạch chạm đất một pha hoặc nhiều pha
2. Sơ đồ

Sơ đồ nguyên lí
3. Nguyên lí
Dòng điện qua chỗ đặt bảo vệ vượt quá một giá trị đặt trước thì bảo vệ sẽ tác động
4. Chọn thông số khởi động
Theo dòng không cân bằng, thường từ 75A đến 150A
5. Phạm vi bảo vệ
Các vị trí chạm đất ngoài MBA

15


CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG CHO CÁC BẢO VỆ
DƯỜNG DÂY, KIỂM TRA ĐỘ NHẠY
A. Tính Toán Ngắn Mạch

Thông số:
-Hệ thống:
-TBA:

-Đường dây: L=34km;
Giải:
Chọn =100MVA;
Dòng điện cơ bản phía 35kV là:

1. Tính điện kháng tương đối của các phần tử
a, Điện kháng hệ thống
b, Điện kháng MBA
c, Điện kháng đường dây

2. Lập sơ đồ đẳng trị
16


Ngắn mạch 3 pha đối xứng tại N trong hệ đơn vị tương đối:
Ngắn mạch 3 pha đối xứng tại N trong hệ đơn vị có tên:
B. Tính toán thông số khởi động cho các bảo vệ đường dây
I. Bảo vệ dòng điện cực đại
1. Thông số khởi động
Từ ta có:

2. Kiểm tra độ nhạy
Vậy độ nhạy không đạt yêu cầu

Nâng cao độ nhạy của bảo vệ này bằng cách dùng bộ phận khởi động theo
điện áp cực tiểu:
Bảo vệ chỉ tác động khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ, điện áp của mạng giảm
thấp, đồng thời dòng điện qua bảo vệ tăng lên, rơ le điện áp cực tiểu và rơ le dòng
điện RI cùng đóng tiếp điểm


17


Sơ đồ nguyên lý một pha của bảo vệ dòng điện cực đại có khởi động theo điện áp
cực tiểu
II. Bảo vệ dòng điện cắt nhanh
1. Thông số khởi động
Với

18


CHƯƠNG 5: VẼ SƠ ĐỒ TỔNG HỢP CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MBA
VÀ ĐƯỜNG DÂY
I. Chọn bảo vệ cho MBA và đường dây
Đối tượng cần bảo vệ
MBA
Đường dây

Loại bảo vệ chọn
-Bảo vệ so lệch
-Bảo vệ chống ngắn mạch ngoài
-Rơ le hơi
-Bảo vệ dòng điện cực đại
-Bảo vệ dòng điện cắt nhanh

19


II. Sơ đồ tổng hợp


20