Giáo trình Bảo vệ rơle trong hệ thống điện

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
GIÁO TRÌNH ĐẠI HỌC 
BẢO VỆ RƠLE 
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 
Tài liệu tham khảo nội bộ dùng trong 
Khoa Hệ thống điện 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC 
CÁC TÁC GIẢ 
THs. Nguyễn Văn Đạt Khoa Hệ thống điện 
TS. Nguyễn Đăng Toản Khoa Hệ thống điện 
Hà nội 2010 
 ii 
 iii 
LỜI TỰA 
Giáo trình “Bảo vệ rơle trong hệ thống điện” được dùng để giảng dạy cho sinh viên 
ngành Hệ thống điện trường Đại học Điện lực và làm tài liệu tham khảo cho những người làm 
công tác kỹ thuật và vận hành các thiết bị bảo vệ trong hệ thống điện. 
Giáo trình đưa ra một số vấn đề cơ bản của kỹ thuật bảo vệ hệ thống điện bằng rơle, các 
nguyên tắc tác động và cách thực hiện các loại bảo vệ thường gặp. Đối với mỗi phần tử trong 
hệ thống điện, giáo trình trình bày tóm tắt các chế độ làm việc, tình trạng hư hỏng và làm việc 
không bình thường, mô tả nguyên lý làm việc và chức năng các phần tử chính trong sơ đồ bảo 
vệ. 
Giáo trình giới thiệu và xem xét việc bảo vệ các phần tử chính trong hệ thống điện bao 
gồm: đường dây truyền tải, máy phát điện, máy biến áp, thanh góp, động cơ điện, tụ điện, 
kháng điện, cáp điện. 
Toàn bộ cuốn sách chia làm 8 chương. Đây là lần tái bản thứ nhất, các tác giả đã cố 
gắng chỉnh sửa những thiếu sót của lần xuất bản trước và cập nhật thêm một số kiến thức mới, 
nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Những nhận xét và góp ý của bạn đọc 
xin gửi cho Khoa Hệ thống điện – Trường Đại học Điện lực – 235 Hoàng Quốc Việt - Hà Nội. 
Email. 
Tel : 
 iv 
LỜI CẢM ƠN 
 v 
MỤC LỤC 
LỜI TỰA ...................................................................................................................................... iii 
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................... iv 
MỤC LỤC ......................................................................................................................................v 
DANH MỤC HÌNH VẼ ................................................................................................................ ix 
DANH MỤC BẢNG.....................................................................................................................xv 
PHẦN I: CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ........................................................................................xvi 
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM CHUNG ........................................................................1 
1.1 NHIỆM VỤ BẢO VỆ RƠ LE................................................................................................... 1 
1.2 YÊU CẦU CỦA BẢO VỆ RƠ LE............................................................................................ 2 
1.2.1 Tính tin cậy ....................................................................................................................... 2 
1.2.2 Tính chọn lọc..................................................................................................................... 2 
1.2.3 Tính tác động nhanh .......................................................................................................... 3 
1.2.4 Độ nhạy............................................................................................................................. 4 
1.2.5 Tính kinh tế ....................................................................................................................... 4 
1.3 CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ RƠLE................................................................ 4 
1.4 MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN (BI, CT).......................................................................................... 7 
1.4.1 Khái niệm về máy biến dòng điện ...................................................................................... 7 
1.4.2 Sơ đồ thay thế và ký hiệu máy biến dòng điện.................................................................... 7 
1.4.3 Sai số của máy biến dòng và yêu cầu về độ chính xác ........................................................ 8 
1.4.4 Tính toán phụ tải của máy biến dòng điện .........................................................................10 
1.4.5 Chế độ hở mạch thứ cấp của máy biến dòng điện ..............................................................10 
1.4.6 Các sơ đồ nối máy biến dòng điện.....................................................................................11 
1.5 MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU, VT, PT).......................................................................................14 
1.5.1 Khái niệm về máy biến điện áp .........................................................................................14 
1.5.2 Sai số của máy biến điện áp và yêu cầu về độ chính xác....................................................15 
1.5.3 Các sơ đồ nối máy biến điện áp.........................................................................................16 
1.6 NGUỒN ĐIỆN THAO TÁC ...................................................................................................18 
1.6.1 Nguồn điện thao tác một chiều..........................................................................................18 
1.6.2 Nguồn điện thao tác xoay chiều ........................................................................................19 
1.7 KÊNH THÔNG TIN TRUYỀN TÍN HIỆU .............................................................................21 
1.7.1 Các loại kênh truyền tín hiệu.............................................................................................21 
1.7.2 Yêu cầu đối với kênh truyền tín hiệu .................................................................................23 
1.7.3 Môi trường truyền tín hiệu và nhiễu...................................................................................23 
1.8 THÔNG TIN CẦN THIẾT PHỤC VỤ TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE.....................................25 
1.8.1 Nguyên lý đó lường dùng trong mục đích bảo vệ ...............................................................25 
1.8.2 Tính toán ngắn mạch/sự cố ...............................................................................................27 
 vi 
1.9 CÂU HỎI ÔN TẬP .................................................................................................................28 
CHƯƠNG 2: CÁC KỸ THUẬT CHẾ TẠO RƠLE ...............................................29 
2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA RƠLE .....................................................................................29 
2.2 PHÂN LOẠI RƠLE ................................................................................................................30 
2.3 RƠLE ĐIỆN CƠ .....................................................................................................................34 
2.3.1 Rơle dòng điện kiểu điện từ ..............................................................................................34 
2.4 RƠLE DÒNG ĐIỆN KIỂU CẢM ỨNG ..................................................................................37 
2.4.1 Nguyên tắc tác động .........................................................................................................37 
2.4.2 Lĩnh vực ứng dụng: ..........................................................................................................39 
2.4.3 Rơle điện áp .....................................................................................................................39 
2.4.4 Rơle thời gian...................................................................................................................40 
2.4.5 Rơle trung gian .................................................................................................................40 
2.4.6 Rơle tín hiệu .....................................................................................................................41 
2.5 RƠLE ĐIỆN TỬ .....................................................................................................................41 
2.6 RƠLE KỸ THUẬT SỐ ...........................................................................................................44 
2.7 CÂU HỎI ÔN TẬP .................................................................................................................46 
CHƯƠNG 3: CÁC NGUYÊN LÝ BẢO VỆ RƠ LE HỆ THỐNG ĐIỆN .............47 
3.1 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN ..................................................................................................47 
3.1.1 Nguyên tắc tác động .........................................................................................................47 
3.1.2 Bảo vệ dòng điện cực đại. .................................................................................................47 
3.1.3 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh ..............................................................................................49 
3.1.4 Bảo vệ dòng điện cực đại có bộ kiểm tra điện áp ...............................................................49 
3.1.5 Bảo vệ dòng điện ba cấp ...................................................................................................50 
3.1.6 Đánh giá bảo vệ quá dòng điện .........................................................................................52 
3.2 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN CÓ ĐỊNH HƯỚNG CÔNG SUẤT............................................53 
3.2.1 Nguyên tắc tác động .........................................................................................................53 
3.2.2 Phần tử định hướng công suất ...........................................................................................54 
3.2.3 Lựa chọn thời gian cho bảo vệ dòng điện có định hướng công suất....................................54 
3.2.4 Lựa chọn dòng điện khởi động..........................................................................................55 
3.2.5 Bảo vệ dòng điện có hướng ba cấp ....................................................................................56 
3.2.6 Đánh giá bảo vệ dòng điện có định hướng công suất .........................................................56 
3.3 NGUYÊN LÝ BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH .............................................................................57 
3.3.1 Nguyên tắc tác động .........................................................................................................57 
3.3.2 Các đặc tính khởi động của bảo vệ khoảng cách ................................................................59 
3.3.3 Nguyên tắc thực hiện rơle khoảng cách .............................................................................60 
3.3.4 Lựa chọn giá trị khởi động ................................................................................................60 
3.3.5 Những yếu tố làm sai lệch đến sự làm việc của rơle khoảng cách ......................................61 
3.3.6 Đánh giá về bảo vệ khoảng cách .......................................................................................62 
 vii 
3.4 BẢO VỆ SO LỆCH.................................................................................................................62 
3.4.1 So lệch dòng điện .............................................................................................................62 
3.4.2 So sánh pha của dòng điện ................................................................................................65 
3.4.3 Đánh giá về bảo vệ so lệch................................................................................................66 
3.5 CÂU HỎI ÔN TẬP .................................................................................................................66 
PHẦN II: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN ................................................67 
CHƯƠNG 4: BẢO VỆ CÁC ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN ........................................68 
4.1 KHÁI NIỆM CHUNG.............................................................................................................68 
4.2 BẢO VỆ QUÁ DÒNG ĐIỆN ..................................................................................................69 
4.2.1 Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh ........................................................................................69 
4.2.2 Bảo vệ quá dòng điện có thời gian ....................................................................................70 
4.2.3 Bảo vệ quá dòng có khoá điện áp thấp ..............................................................................71 
4.2.4 Bảo vệ quá dòng điện có hướng ........................................................................................72 
4.2.5 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh có hướng ................................................................................74 
4.3 BẢO VỆ SO LỆCH DỌC ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN ..............................................................75 
4.3.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm ......................................................................................75 
4.3.2 Bảo vệ so lệch dùng dây dẫn phụ ......................................................................................77 
4.3.3 Bảo vệ so sánh pha dòng điện ...........................................................................................78 
4.4 BẢO VỆ KHOẢNG CÁCH ...................................................................................................81 
4.4.1 Chọn giá trị khởi động và thời gian làm việc rơ le khoảng cách .........................................81 
4.4.2 Bảo vệ khoảng cách ở các đường dây có đặt tụ điện bù dọc :.............................................83 
4.5 BẢO VỆ SO SÁNH HƯỚNG .................................................................................................85 
4.6 NGUYÊN LÝ BẢO CHỐNG CHẠM ĐẤT.............................................................................87 
4.6.1 Nguyên tắc tác động .........................................................................................................87 
4.6.2 Bảo vệ quá dòng điện thứ tự không ...................................................................................88 
4.6.3 Bảo vệ quá dòng điện thứ tự không có hướng....................................................................88 
4.6.4 Bảo vệ chống chạm đất “chập chờn” .................................................................................91 
4.7 CÂU HỎI ÔN TẬP .................................................................................................................92 
CHƯƠNG 5: BẢO VỆ MÁY PHÁT ĐIỆN ĐỒNG BỘ .........................................93 
5.1 CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG CỦA 
MÁY PHÁT ĐIỆN .......................................................................................................................93 
5.2 BẢO VỆ CHỐNG CHẠM ĐẤT CUỘN DÂY STATO ...........................................................94 
5.3 BẢO VỆ CHỐNG NGẮN MẠCH GIỮA CÁC PHA ..............................................................98 
5.3.1 Bảo vệ so lệch hãm...........................................................................................................99 
5.3.2 Bảo vệ khoảng cách .............................................................................................. ... dụng nhất là bảo vệ so lệch vì bảo vệ này bảo đảm cắt 
nhanh và có chọn lọc các sự cố trong sơ đồ nối điện bất kỳ. 
Hình vẽ 7-2: Thí dụ các sơ đồ nối điện cần bảo vệ riêng cho thanh góp 
7.2 CÁC LOẠI SƠ ĐỒ THANH GÓP 
Trong các nhà máy điện, trạm biến áp và trạm phân phối tuỳ thuộc vào vai trò, vị trí của 
nó trong hệ thống điện có thể sử dụng các loại sơ đồ thanh góp như sau: 
7.2.1 Sơ đồ một hệ thống thanh góp 
Các loại sơ đồ thanh góp 
a. Sơ đồ một hệ thống thanh góp. 
b. Sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn bằng một dao cách ly 
c. Sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn bằng hai dao cách ly 
d. Sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn bằng máy cắt điện. 
e. Sơ đồ một hệ thống thanh góp có thanh góp vòng 
~ 
~ 
(a) 
(b) 
 117 
Hình vẽ 7-3: Các loại sơ đồ một hệ thống thanh góp 
7.2.2 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có một máy cắt trên mạch 
Các sơ đồ hệ thống hai thanh góp được cho ở hình dưới đây: 
D D D
N N
(a) 
D D
N N
(b) 
CLPđ 
Pđ1 Pđ2 
D D
N N
(c) 
CLPđ1 Pđ1 Pđ2 
CLPđ2 
D D
N N
(d) 
MCPđ Pđ1 Pđ2 
N
D
(e) 
MCPđ 
Pđ1 
N
D
Pđ2 
DD
CLV 
MCV 
CLV1 CLV2 
TGV 
D1 D2 D3 
MCn 
N1 N2 
TG1 
TG2 
(a) 
 118 
a) Sơ đồ hai hệ thống thanh góp 
b) Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có phân đoạn thanh góp làm việc. 
c)Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng. 
D1 
MCn
N2 
D2 
N1 
TG1 
TG2 
(b) 
D3 D4 
MCn2 
MCPđ 
Pđ2 Pđ1 
N N
D D D D 
MC
MCn TG2 
TG1 
TG
V
(c) 
CL
MC
D1 D2 D3 
N1 N2 
TG
TG
TG
(d) 
 119 
d) Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có thanh góp vòng để tiết kiệm MCV chỉ dùng MCN 
vừa làm nhiệm vụ liên lạc giữa TG1 với TG2 vừa làm nhiệm vụ MCV khi đó phải sử dụng 
thêm DCLV 
Hình vẽ 7-4: Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có một máy cắt trên một mạch 
7.2.3 Sơ đồ thanh góp mỗi mạch điện được nối với hệ thống thanh góp 
qua hai máy cắt điện 
1 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có hai máy cắt trên mạch 
Hình vẽ 7-5: Sơ đồ hai thanh góp mỗi mạch được nối với hai hệ thống thanh góp qua hai máy 
cắt điện 
2 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có ba máy cắt trên hai mạch. 
Hình vẽ 7-6: Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có ba máy cắt trên hai mạch 
TG2 
TG1 
TG2 
TG1 
 120 
3 Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có bốn máy cắt trên ba mạch 
Hình vẽ 7-7: Sơ đồ hai hệ thống thanh góp có bốn máy cắt trên ba mạch 
4 Sơ đồ đa giác 
Hình vẽ 7-8: Sơ đồ bố trí hệ thống thanh góp theo hình đa giác 
7.3 BẢO VỆ SO LỆCH TOÀN PHẦN THANH GÓP 
7.3.1 Những đặc điểm khi thực hiện bảo vệ so lệch toàn phần thanh góp 
Khi thực hiện bảo vệ so lệch cho các thanh góp đơn (hình 6-9) hoặc thanh góp có phân 
đoạn với các phần tử phân bố lên cả hai phân đoạn (hình 6-10) cần phải chú ý các đặc điểm 
sau đây: 
1 Cần đặt biến dòng điện trên tất cả các phần tử nối vào thanh góp. 
TG2 
TG1 
D1 D2 
N2 
N1 
 121 
2 Các biến dòng điện về nguyên tắc nên chọn có cùng dòng điện định mức chọn theo 
dòng điện làm việc cực đại Ilv max của phần tử mang công suất lớn nhất. Khi dùng các 
biến dòng điện có hệ số biến khác nhau thì phải cân bằng các sức điện động do chúng 
tạo ra bằng các biến dòng bão hoà trung gian. 
3 Bảo vệ tác động cắt các phần tử nối với nguồn, các phần tử không nối với nguồn có thể 
không cắt để giảm nhẹ việc đóng trở lại nguồn điện. 
4 Trong sơ đồ bảo vệ thường dùng rơ le có biến dòng bão hoà trung gian để làm giảm ảnh 
hưởng các giá trị quá độ của dòng điện không cân bằng 
Hình vẽ 7-9: Bảo vệ so lệch toàn phần của thanh góp đơn 
5 Nối đất chỉ thực hiện ở một điểm chung (trên bảng bảo vệ). 
Để giảm số lượng cáp trong mạch thứ cấp và giảm phụ tải của các biến dòng điện, các 
mạch thứ cấp của các biến dòng điện thường nối với nhau ở trạm phân phối. 
Hình vẽ 7-10: Bảo vệ so lệch toàn phần thanh góp có phân đoạn với các phần tử phân bố lên 
cả hai phân đoạn 
Trong sơ đồ bảo vệ thanh góp có phân đoạn (hoặc hệ thống hai thanh góp) và các phần 
tử phân bố cố định lên các phân đoạn (hoặc các thanh góp) dùng 3 bộ rơ le dòng điện: 3RI 
làm nhiệm vụ phân biệt ngắn mạch ngoài và làm nhiệm vụ khởi động 2 bộ 1RI và 2RI; 1RI và 
2RI làm nhiệm vụ chọn lọc phân đoạn (hoặc thanh góp) bị hư hỏng. 
Qua RG đi cắt tất 
cả các phần tử 
nối với nguồn 
RI 
1 RI 
3 RI 
PĐ I 
2 RI 
PĐ II 
Đi cắt 
MCPĐ 
Đi cắt PĐI 
Đi cắt 
 PĐII 
+ 
 122 
7.3.2 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm 
Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ so lệch có hãm dùng cho hệ thống thanh góp đơn như Hình 
vẽ 7-11. 
Hình vẽ 7-11: Sơ đồ nguyên lý so lệch dòng điện có hãm để bảo vệ thanh góp đơn 
Dòng điện làm việc ILV bằng tổng véc tơ của dòng điện thứ cấp của tất cả các phần tử 
nối vào thanh góp 
Tn2T1T
n
1i
Tilv I...IIII  
 (7-1) 
Dòng điện hãm IH tỉ lệ với tổng đại số của dòng điện thứ cấp tất cả các phần tử nối vào 
thanh góp. 
 Tn2T1Th
n
1i
Tihh I...IIkIkI  
 (7-2) 
trong đó hệ số hãm 
h
lv
h I
Ik 
Hệ số hãm có thể điều chỉnh được (bằng cách thay đổi trị số của điện trở R trên Hình vẽ 
7-11). Để đảm bảo hiệu ứng hãm tin cậy khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ (điểm N), ngay 
cả khi mức độ bão hoà của các máy biến dòng không giống nhau phải điều chỉnh IH > ILV. 
Thông thường chọn kH từ 0,5 đến 0,9 như Hình vẽ 7-12. 
MC1 MC2 MCn 
BI1 BI2 BIn 
IS1 IS2 ISn N 
BIG BIG BIG
CL CL CL RL 
+ ILV 
IT1 IT2 ITn 
 I
 HI
 
 LVI
 
R 
Mạch hãm Mạch làm việc 
Đi cắt MC1, MC2 
 123 
Hình vẽ 7-12:Đặc tính bảo vệ thanh góp dùng dòng điện hãm 
Trường hợp sơ đồ một hệ thống thanh góp có phân đoạn (Hình vẽ 7-13) mỗi phân đoạn 
được bảo vệ riêng và máy cắt phân đoạn MCPĐ coi như thuộc cả hai phân đoạn. 
Hình vẽ 7-13: Sơ đồ bảo vệ một hệ thống thanh góp có phân đoạn 
Đối với các sơ đồ thanh góp phức tạp như sơ đồ hai hệ thống thanh góp, hệ thống thanh 
góp có thanh góp vòng, sơ đồ 1,5 máy cắt, sơ đồ đa giác . . . sơ đồ bảo vệ thanh góp cần được 
bố trí sao cho có thể tự động thích ứng được với sự thay đổi cấu hình của các phần tử phía sơ 
cấp và tín hiệu cắt chỉ gửi đi cắt các phần tử liên hệ trực tiếp với thanh góp hư hỏng, máy cắt 
của các phần tử khác vẫn làm việc bình thường. 
Để đảm bảo yêu cầu này, thường sử dụng phương pháp tổ hợp lô gíc các tiếp điểm phụ 
phản ánh vị trí của các phần tử (qua dao cách ly) trong hệ thống thanh góp. 
 Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ hệ thống hai thanh góp liên hệ với nhau qua rơ le phản ánh 
vị trí của dao cách ly nối thanh góp như hình 6-14. 
Thực tế việc chuyển đổi trong mạch thứ cấp của máy biến dòng không được để hở mạch 
dòng điện. 
Trong các bảo vệ hiện đại, vị trí của các phần tử được phản ánh qua hệ thống tín hiệu 
điện tử và vị trí của từng phần tử được ghi nhớ ngay cả trong trường hợp mất nguồn điện thao 
Ilv=Ih 
Ilv 
IH 
 kh=0,8 
 kh=0,6 
 kh=0,5 
ΔIPĐ1 ΔIPĐ2 
1MC 2MC 3MC 4MC 
MCPĐ PĐ1 PĐ2 BIPĐ1 BIPĐ2 
 BI1 BI2 BI3 BI4 
Cắt MCPĐ 
1MC, 2MC 
Cắt MCPĐ 
3MC, 4MC 
 124 
tác. Ngoài ra bảo vệ còn cảnh báo khi có hư hỏng trong mạch thứ cấp (đứt dây, chập mạch) 
hoặc cuộn dây của biến dòng sai cực tính khi chuyển đổi. 
Hình vẽ 7-14: Sơ đồ bảo vệ so lệch có hãm hệ thống hai thanh góp 
7.3.3 Bảo vệ so lệch thanh góp dùng rơ le tổng trở cao 
Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch thanh góp dùng rơ le tổng trở cao như Hình vẽ 7-15. 
Hình vẽ 7-15: Bảo vệ thanh góp bằng rơ le tổng trở cao 
GI 
GII 
GI 
GII 
CLI 
CLII 
CLI 
CLII 
1MC 2MC CLI 
CLII 
BII BIII 
ÄI 
TGI 
ÄI 
TGI 
TGI 
TGII 
Cắt TGI 
Cắt TGII 
LVI 
LVII 
ILVI 
ILVI
CLI 
CLII 
HI 
HII 
HI 
HII 
CLI 
CLII 
CLII 
CLI 
I H
I 
I H
II
I LVI 
I LVII 
- - - - 
+ + 
RL 
Rơ le tổng trở cao MC1 MC2 
BI1 
BI2 R 
N2 
Cắt 
TG 
N1 
 125 
Để đơn giản xét trường hợp thanh góp chỉ có hai phần tử, các máy biến dòng có thông 
số hoàn toàn như nhau. Dùng sơ đồ thay thế hình à ta có mạch đẳng trị của hình như hình 6-
16. 
Nếu các máy biến dòng có thông số hoàn toàn giống nhau thì: 
- R1 = R2 (R là điện trở cuộn dây máy biến dòng và dây nối trong sơ đồ bảo vệ). 
 - X1 = X2 (X1, X2 là điện kháng mạch từ hoá) 
Ở chế độ ngắn mạch ngoài, nếu các máy biến dòng không bị bão hoà thì X có giá trị 
khá lớn (hình 6-16), dòng điện trong mạch từ hoá có thể bỏ qua. Vì các dòng điện sơ cấp ra và 
vào nút cân bằng nhau nên phía thứ cấp dòng điện “Tuần hoàn hay so lệch” không chạy qua 
rơ le, rơ le không tác động. 
Hình vẽ 7-16: Sơ đồ mạng điện đẳng trị dùng rơ le so lệch ttổng trở cao khi ngắn mạch ngoài 
a) Chế độ bình thường và khi ngắn mạch ngoài các BI không bị bão hoà 
b) Khi ngắn mạchngoài và máy biến dòng ở phần tử sự cố bị bão hoà hoàn toàn 
Trường hợp xấu nhất là máy biến dòng đặt trên phần tử có sự cố bị bão hoà hoàn toàn, 
có thể xem như X1 = 0 (hình 6-16,b). Mạch thứ cấp của BI1 coi như bị nối tắt và phụ tải phía 
thứ cấp của BI2 bằng hai điện trở ghép song song nhau, điện trở cao của mạch rơ le R và điện 
trở R1 của cuộn dây máy biến dòng bị bão hoà cộng với dây nối từ máy biến dòng này đến rơ 
le. 
Điện trở của mạch rơ le R được chọn sao cho điện áp giáng trên R1 (cũng là điện áp đặt 
trên rơ le UR) không vượt quá điện áp khởi động của rơ le. 
Điện áp đặt trên rơ le bằng: 
 UR = ITN.max. R1 
Trong đó ITN.max – Dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất phía thứ cấp của máy biến dòng 
Để cho bảo vệ không tác động nhầm do máy biến dòng bị bão hoà, thường chọn: 
 UKđ 2,5ITN.max.(RBI + 2Rdd) 
Trong đó RBI điện trở cuộn dây máy biến dòng. 
MC1 MC2 
BI1 BI2 
IT1 IT2 R1 R2 
R U1 U2 
X1 
X2 
UR 
IS1 
IS2 
N2 
UR≈0 
D1 D2 
MC1 MC2 
BI1 BI2 
IT1 IT2 R1 R2 
R 
U1≈0 
 U2 
X1≈0 
X2 
UR 
IS1 
IS2 
N2 
UR≈0 
D1 D2 (a) (b) 
 126 
 Rdd điện trở dây dẫn nối từ máy biến dòng xa nhất đến rơ le. 
Muốn tăng độ nhạy của bảo vệ cần chọn máy biến dòng có điện trở cuộn dây RBI bé và 
phải giảm đến mức thấp nhất điện trở của dây nối. 
Khi có ngắn mạch trên thanh góp, tất cả các dòng điện phía sơ cấp đều chạy vào thanh 
góp, ở phía thứ cấp tất cả dòng điện đều chạy qua rơ le. Để bảo vệ chống quá điện áp cho rơ 
le có thể mắc song song với rơ le một điện trở phi tuyến. 
7.3.4 Bảo vệ thanh góp dùng nguyên lý so sánh pha dòng điện 
Sơ đồ nguyên lý so sánh pha dòng điện như hình 6-17 
- Khi có ngắn mạch trên thanh góp tai điểm N1 dòng điện sơ cấp và thứ cấp của BI ở tất 
cả các phần tử có pha giống nhau (hình 6-18,a), thời gian trùng hợp tín hiệu tC cho nửa chu kỳ 
(dương hoặc âm) lớn (đối với dòng điện có fđm = 50Hz thời gian tCmax = 10ms) đủ 
cho bảo vệ tác động (tC tđ). 
- Khi ngắn mạch ở ngoài vùng bảo vệ (điểm N2), dòng điện chạy qua máy biến dòng 
của phần tử bị sự cố có pha ngược với pha dòng điện trong các máy biến dòng khác, thời gian 
trùng hợp tín hiệu cùng cực tính bằng 0, bảo vệ không làm việc. (hình 6-18,b). 
iT1 
iT2 
iT3 
iR1 
iR2 
iR3 
iR1 
iR2 
iR3 
iT1 
iT2 
iT3 
Tín hiệu 
cắt 
Tín hiệu 
 cắt 
(a) (b) t 
t 
t 
t 
Hình 6-18 
Pha dòng điện khi 
ngắn mạch trong 
vùng bảo vệ (a); 
và khi ngắn mạch 
ngoài vùng bảo vệ 
(b) của thanh góp 
tC tC=0 
~ 
~ 
~ 
& tC 
Cắt 
D1 D2 D3 
I S1 
I S2 
I S3 
I T1 
I T2 
I T3 
I R1 
I R2 
I R3 
TG 
N1 
Hình 6-17 Sơ đồ nguyên lý so sánh pha dòng điện 
để bảo vệ thanh góp 
N2 
 127 
7.4 BẢO VỆ SO LỆCH KHÔNG TOÀN PHẦN THANH GÓP 
Sơ đồ bảo vệ so lệch không hoàn toàn thường dùng để bảo vệ các thanh góp điện 
áp máy phát điện có nhiều phần tử nối vào thanh góp (hình 6-19). Các biến dòng điện 
chỉ đặt trên các phần tử nối thanh góp với nguồn (các mạch máy phát điện, máy biến 
áp, máy cắt phân đoạn, máy cắt nối). 
Bảo vệ so lệch không hoàn toàn thực chất là một bảo vệ dòng điện cực đại có 
nhiều cấp thời gian (thường là hai cấp). 
6.4.1 Cấp thứ nhất của bảo vệ 
 + 
Bảo vệ dòng điện cắt nhanh gồm các rơ le 7RI, 11TH, 10RG là cấp chủ đạo để bảo vệ chống ngắn mạch trên thanh góp và trên các đoạn 
nối các phần tử với thanh góp. Cấp này tác động sẽ cắt, máy cắt 1MC nối với hệ thống và máy cắt phân đoạn 2MC. Máy cắt 3MC đầu cực 
máy phát điện có thể cắt hay không tuỳ thuộc vào vị trí của con nối 13CN. Nếu con nối 13NC mở, sau khi máy cắt 1MC và 2MC đã cắt, nếu 
ngắn mạch được tự giải trừ thì máy cắt 3MC vẫn giữ được sự cung cấp điện cho các phụ tải điện áp máy phát điện. Nếu ngắn mạch tồn tại 
lâu dài cấp thứ hai của bảo vệ sẽ cắt máy cắt 3MC. 
Dòng điện khởi động của bảo vệ cấp thứ nhất: 
 IIKđ = kat [I(3)N ng.max + kPt ( IPt + IPtt )] , 
trong đó: 
I(3)N ng.max - dòng điện ngắn mạch 3 pha lớn nhất khi ngắn mạch sau kháng điện 
đường dây hoặc sau máy biến áp tự dùng ( các phần tử trên đó không đặt biến dòng 
điện cung cấp cho bảo vệ ). 
IPt - dòng điện phụ tải của các đường dây ra nối với phân đoạn được bảo vệ mà 
không bị bảo vệ bọc lấy, khi tất cả các phân đoạn của thanh góp điện áp máy phát điện 
đều làm việc. 
IPtt - tổng dòng điện phụ tải thêm vào khi một trong các phân đoạn thanh góp điện 
áp máy phát điện nghỉ hoặc bị cắt ra; 
kat - hệ số an toàn lấy bằng 1,2; 
Hình 6-19 
Sơ đồ nguyên lý một pha của bảo vệ so lệch khônghoàn toàn của 
thanh góp điện áp máy phát điện 
N 
 4BI 
1MC
 KP(IPt+IPit) 
PĐII PĐI 
 
7 RI 8 RI 9 RT 
10 RG 
IN+KPt(IPt+IPit
) 
Th 12 Th 11 
BTD 6BI 
3MC 2MC 
5BI 
Đi cắt 
2MC 
1MC 
Đi cắt 2MC 13CN 
 128 
kPt - hệ số phụ tải tính đến khả năng tăng dòng điện phụ tải khi ngắn mạch sau 
kháng điện đường dây làm cho điện áp trên thanh góp giảm xuống. Thường lấy 
kPt = 1,2  1,3. 
6.4.2 Cấp thứ hai của bảo vệ 
Đây là bảo vệ dòng điện cực đại gồm các rơ le 8RI, 9RI, 12TH, 10RG làm nhiệm 
vụ dự trữ chống ngắn mạch trên các phần tử nối với thanh góp mà không bị bảo vệ bọc 
lấy khi bảo vệ chính của các phần tử này không tác động. 
Dòng điện khởi động của cấp này chọn theo dòng điện phụ tải cực đại của các 
phần tử nối vào thanh góp mà không bị bảo vệ bọc lấy. Để xác định dòng điện phụ tải 
này cần chú ý đến các trường hợp sau: 
a- Khi một trong các phân đoạn thanh góp nghỉ, bảo vệ phải trở về sau khi cắt 
ngắn mạch sau kháng điện của một trong các đường dây ra đã được loại trừ: 
 IIIKđ = 
v
Ptat
k
kk . ( IPt + IPtt ), 
trong đó kv - hệ số trở về lấy bằng 0,85. 
b- Bảo vệ không được tác động khi thiết bị tự động đóng nguồn dự trữ chuyển 
các phụ tải từ phân đoạn bị cắt sang phân đoạn được bảo vệ: 
 IIIKđ = kat ( IPt + kmm IPtt ), 
trong đó kmm - hệ số tự mở máy lấy bằng 2,5  3. 
Để bảo vệ làm việc một cách chắc chắn khi có ngắn mạch cần kiểm tra độ nhạy 
của các cấp: 
- Độ nhạy của cấp thứ nhất ( cấp cắt nhanh ) được xác định theo dòng điện ngắn 
mạch nhỏ nhất khi ngắn mạch ba pha trực tiếp trên thanh góp. Yêu cầu kIn 1,5 . 
- Độ nhạy của cấp thứ hai được xác định theo dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất khi 
ngắn mạch sau kháng điện đường dây hoặc cuối đường dây nối trực tiếp vào thanh góp 
được bảo vệ kIIn 1,2. 
7.4.1.1 CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG VI 
1- Nêu các dạng hư hỏng trên thanh góp, các loại bảo vệ đặt cho thanh góp? 
Nêu những thanh góp cần phải đặt bảo vệ riêng cho thanh góp? 
2- Nêu những đặc điểm khi thực hiện bảo vệ so lệch toàn phần thanh góp? 
3- Trình bày nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch dòng điện có hãm để bảo vệ 
cho thanh góp 
4- Trình bày nguyên lý làm việc của bảo vệ so lệch thanh góp dùng rơ le tổng trở 
cao. 
5- Hãy nêu nguyên lý làm việc của bảo vệ so sánh pha dòng điện để bảo vệ cho 
thanh góp? 
6- Trình bày bảo vệ so lệch không hoàn toàn trên thanh góp? 
 129