1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Nguyễn Hoàng Việt

BẢO VỆ RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HÓA
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
(Tái bản lần thứ hai, có sửa chữa bổ sung)
NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA
TP HỒ CHÍ MINH – 2005
điện, tự động điều chỉnh điện áp, tần số
Trong lần in này chúng tôi có sửa chữa và bổ sung cũng như thay đổi một số chương mục so
với đợt in đầu tiên.
Để bổ trợ giúp cho sinh viên nắm vững phần lý thuyết đã được trình bày trong cuốn sách này,
chúng tôi đã biên soạn và xuất bản cuốn bài tập CÁC BÀI TOÁN TÍNH NGẮN MẠCH BẢO VỆ
RƠLE VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN trình bày tóm tắt lý thuyết phần ngắn mạch,
các bài tập ngắn mạch, bảo vệ rơle và tự động hóa trong hệ thống điện.
Thành thật cám ơn sự đóng góp ý kiến quý báu của Thầy Phan Kế Phúc và Cô Phan Thò Thu Vân.
Rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của quý đồng nghiệp và độc giả. Mọi ý kiến đóng
góp xin gửi về Bộ môn Hệ thống điện, Khoa Điện - Điện tử - Trường Đại học Bách khoa - Đại học
Quốc qia TP Hồ Chí Minh - 268 Lý Thường Kiệt, Quận 10, TP Hồ Chí Minh.
Điện thoại: 8.651801.
Xin chân thành cám ơn.

TS Nguyễn Hoàng Việt
2

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 6
PHẦN MỘT: CÁC NGUYÊN LÝ THỰC HIỆN BẢO VỆ RƠLE 7
Chương 1 CÁC VẤN ĐỀ CHUNG CỦA BẢO VỆ 8

R
, I
R
đưa vào bộ phận khoảng cách để phản ánh

ngắn mạch giữa các pha 103
3
6.5 Cách chọn U
R
, I
R
đưa vào bộ phận khoảng cách để phản ánh
chạm đất một pha 111
6.6 Chọn các tham số của bảo vệ 114
6.7 Những yếu tố làm sai lệch sự làm việc của rơle khoảng cách 119
6.8 Đánh giá lónh vực ứng dụng của bảo vệ khoảng cách 127
Chương 7 BẢO VỆ SO LỆCH 129
7.1 Nguyên tắc thực hiện 131
7.2 Dòng không cân bằng trong bảo vệ so lệch dòng điện 131
7.3 Dòng điện khởi động của bảo vệ so lệch dòng điện 132
7.4 Những biện pháp thường dùng để nâng cao độ nhạy và tính đảm
bảo của bảo vệ 132
7.5 Bảo vệ so lệch ngang 138
7.6 Đánh giá bảo vệ so lệch 142
PHẦN HAI: BẢO VỆ CÁC PHẦN TỬ HỆ THỐNG ĐIỆN 143
Chương 8 BẢO VỆ ĐƯỜNG DÂY 144
8.1 Tổng quát 144

Chương 12 BẢO VỆ HỆ THỐNG ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 274
12.1 Phân loại các bảo vệ 274
12.2 Phối hợp bảo vệ 293
12.3 Phân bố dòng sự cố từ các động cơ cảm ứng 298
12.4 Bảo vệ mạng hạ thế 299
12.5 Nâng cao hệ số cosϕ và bảo vệ tụ điện 309
Chương 13 BẢO VỆ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 312
13.1 Dòng khởi động và dòng hãm của động cơ 312
13.2 Những tình trạng làm việc không bình thường của động cơ 313
13.3 Các sơ đồ bảo vệ động cơ điện 319
PHẦN BA: TỰ ĐỘNG HÓA TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 320
Chương 14 TỰ ĐỘNG ĐÓNG LẠI ĐƯỜNG DÂY 326
14.1 Tổng quát 326
14.2 Tự đóng lại bằng cách kết hợp MC với hệ thống tự đóng lại (ARS) 330
14.3 Máy cắt tự động đóng lại 345
14.4 Thiết bò phân đoạn tự động 356
14.5 Phối hợp ACR với các thiết bò bảo vệ khác 358
14.6 Tự động vận hành mạng kín (LA) 372
Chương 15 TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT ĐIỆN
VÀ PHÂN PHỐI CÔNG SUẤT KHÁNG 375
15.1 Tổng quát về hệ thống kích từ 375
15.2 Chức năng điều khiển và bảo vệ 385
15.3 Các bộ hạn chế và bảo vệ 394
15.4 Điều chỉnh điện áp và phân phối công suất kháng giữa các
tổ máy làm việc song song 400
Chương 16 TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ VÀ CÔNG SUẤT THỰC
TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN 404
16.1 Tổng quát 404
16.2 Ảnh hưởng của tần số lên tổ turbine - máy phát 406
16.3 Điều chỉnh tốc độ turbine sơ cấp 409

TÀI LIỆU THAM KHẢO 490 7
PHẦN I

CÁC NGUYÊN LÝ
THỰC HIỆN BẢO VỆ RƠLE


Chế độ làm việc không bình thường có nguy cơ xuất hiện sự cố làm giảm tuổi thọ của máy móc.
Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và của các hộ tiêu thụ thì khi xuất hiện sự
cố cần phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố để cách ly nó khỏi phần tử không bò hư hỏng, có
như vậy phần tử còn lại mới duy trì được hoạt động bình thường, đồng thời giảm mức độ hư hại
của phần bò sự cố. Như vậy, chỉ có các thiết bò tự động bảo vệ (BV) mới có thể thực hiện tốt được
yêu cầu nêu trên. Các thiết bò này hợp thành hệ thống bảo vệ (HTBV).
Các mạng điện hiện đại không thể làm việc thiếu các HTBV, vì chúng theo dõi liên tục tình
trạng và chế độ làm việc của tất cả các phần tử của HTĐ.
Khi xuất hiện sự cố, BV phát hiện và cho tín hiệu đi cắt các phần tử hư hỏng thông qua các
máy cắt điện (MC). Khi xuất hiện chế độ làm việc không bình thường, BV sẽ phát hiện và tùy
thuộc theo yêu cầu có thể tác động để khôi phục chế độ làm việc bình thường hoặc báo tín hiệu
cho nhân viên trực.
Hệ thống BV là tổ hợp của các phần tử cơ bản là các rơle, nên còn được gọi là BV rơle.
1.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG BẢO VỆ
1.2.1 Yêu cầu đối với bảo vệ chống ngắn mạch
1- Tính chọn lọc
Khả năng của BV chỉ cắt phần hư hỏng khi NM được gọi là tính chọn lọc.
9
Đối với ví dụ trên hình 1.1, yêu cầu này được thực hiện như sau: khi NM (NM) tại điểm N
1
,
máy cắt MC3 là máy cắt ở gần chỗ sự cố nhất được cắt ra, nhờ vậy các phụ tải không nối vào
đường dây hư hỏng vẫn được nhận điện. Khi NM tại điểm N
2
, đường dây sự cố II được cắt ra từ hai
phía nhờ MC1 và MC2, còn đường dây I vẫn làm việc, vì vậy toàn bộ các hộ tiêu thụ vẫn nhận
được điện. Yêu cầu tác động chọn lọc là yêu cầu cơ bản nhất để đảm bảo cung cấp điện an toàn


- Giảm tác hại dòng NM tới các thiết bò

- Giảm xác suất dẫn đến hư hỏng nặng hơn

- Nâng cao hiệu quả thiết bò tự đóng lại.
Thời gian cắt hư hỏng t bao gồm thời gian tác động của (BV) t
bv
và thời gian cắt của MC t
MC
:
t = t
bv
+ t
MC

Đối với các HTĐ hiện đại, thời gian cắt NM lớn nhất cho phép theo yêu cầu đảm bảo tính
ổn đònh rất nhỏ. Ví dụ đối với đường dây tải điện 300 ÷

500kV, cần phải cắt sự cố trong vòng 0,1

÷

0,12 giây (s) sau khi NM xuất hiện, còn trong mạng 110 ÷

220kV thì trong vòng 0,15
÷
0,3s. Trong
các mạng phân phối 6,


thiết để dự phòng trường hợp NM trên đoạn BC mà BV3 hoặc MC3 này không làm việc. Tác động
của BV đối với đoạn kế tiếp được gọi là dự phòng xa. Mỗi BV cần tác động không chỉ với trường
hợp NM trực tiếp mà cả khi NM qua điện trở trung gian của hồ quang. Ngoài ra, nó cần tác động
khi NM xảy ra trong lúc hệ thống làm việc ở chế độ cực tiểu (ở chế độ này một số nguồn được cắt
ra và do đó dòng NM có giá trò nhỏ).
Độ nhạy của BV thường được đánh giá bằng hệ số nhạy k
nh
. Đối với BV cực đại tác động,
đại lượng theo dõi tăng khi có hư hỏng (ví dụ quá dòng điện) thì k
nh
được xác đònh
k
nh
=
bv
kđ
N
I
I
min

với: I
Nmin
- dòng NM nhỏ nhất; I
kđbv
- giá trò dòng nhỏ nhất mà BV có thể tác động.
Đối với BV cực tiểu tác động khi đại lượng theo dõi giảm khi hư hỏng (ví dụ điện áp cực
tiểu), hệ số k
nh
được xác đònh ngược lại bằng trò số điện áp khởi động chia cho điện áp dư còn lại

1.3 CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG BẢO VỆ
Trong trường hợp tổng quát, sơ đồ BV gồm hai phần chính: phần đo lường và phần lôgic (H.1.2).
BU
MC
ĐO LƯỜNG
ĐL
MẠCH LOGIC
LG
THỰC HIỆN
NGUỒN THAO
TÁC
TÍN HIỆU
TH
HIỂN THỊ
Phần đo lường Phần logic
Tín hiệu từ
BV khác
BI
I
R

Hình 1.2 Sơ đồ tổng quát của hệ thống BV một phần tử hệ thống điện
- Phần đo lường (PĐL) liên tục thu nhận tin tức về tình trạng của phần tử được BV, ghi nhận sự
xuất hiện sự cố và tình trạng làm việc không bình thường, đồng thời truyền tín hiệu đến phần lôgic.
Phần đo lường nhận những thông tin của đối tượng được BV qua các bộ biến đổi đo lường sơ cấp máy
biến dòng (BI) và các máy biến điện áp (BU).
- Phần lôgic tiếp nhận tín hiệu từ PĐL. Nếu giá trò, thứ tự và tổng hợp các tín hiệu phù hợp
với chương trình đònh trước nó sẽ phát tín hiệu điều khiển cần thiết (cắt MC hoặc báo tín hiệu) qua
bộ phận thực hiện.
Ngoài phần chính trên, để cung cấp nguồn một chiều DC cho PĐL, phần lôgic, mạch báo

C
1
L
1
C
2
U
2
U
T
U - điện thế hệ thống
C , C - điện dung của
bộ phận thế
L - kháng trở
U - điện thế thứ cấp của BU
ht
1 2
1
T
U
T
U .C
1ht
C
1
C
2
=
+


bé. Ví dụ, khi phụ
tải 30VA và dòng điện đònh mức 5A, ta có điện thế thứ cấp U
T
= 6V. Khi điện trở của phụ tải thay đổi
trong một phạm vi giới hạn, dòng điện thứ cấp I
T
thực tế hầu như không biến đổi vì I
µ
rất bé so với dòng
điện sơ cấp I
S
. Vì thế phụ tải của BI luôn luôn nối tiếp, khác với phụ tải của BU luôn luôn ghép song
song. Nối tắt thứ cấp là trường hợp làm việc bình thường của BI. Không cho phép máy biến dòng làm
việc ở tình trạng hở mạch thứ cấp khi dòng điện sơ cấp đònh mức. Đặc biệt khi NM, dòng sơ cấp lớn,
sức điện động phía thứ cấp (nếu hở mạch) có thể đạt đến hàng chục kilô volt. Cũng cần chú ý rằng, nếu
điện trở của phụ tải ở mạch thứ cấp lớn cũng có thể gây quá điện áp nguy hiểm. Độ chính xác của BI
được tính bằng tỷ số
% sai số =
100.








−
s
sTI

T
T
=
.

Đối với dòng điện thứ cấp đã cho, điện áp đầu ra ở cuộn thứ cấp của
BI phụ thuộc vào sơ đồ nối giữa BI và phần đo lường, dạng NM và sự phối
hợp các pha hư hỏng.
Hình 1.4
Nối tiếp
hai máy biến dòng

I
13
Trong một số trường hợp để giảm phụ tải của BI người ta giảm U
T
bằng cách nối tiếp hai
(hay đôi khi ba, bốn) máy biến dòng có hệ số biến đổi giống nhau (H.1.4). Lúc đó

.
pt
Z

=
)2(5,0
.
ddR

của cuộn thứ cấp được xác đònh theo đầu S
1
của
cuộn sơ cấp với quy ước là khi giá trò tức thời của dòng điện sơ
cấp I
s
đi từ đầu S
1
đến S
2
dòng điện thứ cấp I
T
sẽ đi từ T
2
đến T
1

(H.1.5). Ở các đầu S
1
và T
1
đôi khi người ta đánh dấu bằng ngôi
sao (*). Nếu chọn đầu dây theo quy ước vừa nêu ra thì hầu như là
dòng điện đi thẳng từ mạch sơ cấp qua rơle không bò đổi chiều.
Vì thế, trên các bản vẽ thường người ta không đánh dấu đầu các
cuộn dây mà chỉ hiểu ngầm rằng các đầu cùng tên S
1
và T
1
nằm

2
*
14

a)

b)

1 : n
a
b
c
d
a
b
c
d
e
f
e
f
1 : n
I
s
/ n
R
m

n
/I
s
&
X
L
I
T
j
&
I
c
&
Z
L
I
T
&&
I
e
&
R
L
I
T
&
I
T
&
I


.
L
Z
) =
.
T
I
.
B
Z
(1.1)
trong đó:
.
T
V
- điện thế thứ cấp (V);
.
T
I
- dòng thứ cấp cực đại (A)

.
L
Z
- tổng trở tải (
Ω
);
.
T

20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
5
10 20
30
40 50
60
70
80
90
100
110
V
Điện thế thứ cấp
800
700
600
500
400
300

Đường cong tỷ số quá dòng
mẫu của BI loại T

Ví dụ, tải BI là 4
Ω
, đường cong chỉ rằng sai số tỷ số của cấp C400 sẽ không vượt quá (10%)
giữa 1 và 20 lần dòng điện thứ cấp bình thường. Điều này được kiểm tra như sau

(
)
V
A
V
T
400
5
100
4
=×Ω=

Cấp chính xác BI cho rơle có thể được cung cấp từ nhà sản xuất. Đối với BI loại T, nhà sản xuất
cung cấp đường cong tỷ số quá dòng mẫu, như hình 1.8.
a- Phương pháp đường cong từ hóa
Phương pháp này yêu cầu phải dùng đường cong từ hóa của biến dòng cần chọn, các đường cong
như thế được cung cấp từ nhà sản xuất. Họ đường cong tiêu biểu cho ở hình 1.9. Đường cong này có thể
được dùng rất đơn giản. Từ (1.1) với dòng chạm và tỷ số BI đã cho, ta có thể xác đònh điện thế thứ cấp.
Từ hình 1.8 đối với điện thế đã tính, ta có thể kiểm tra điểm làm việc của BI, việc chọn sẽ rõ hơn trong
ví dụ quyển bài tập “Tính toán NM và BVRL trong HTĐ”, tác giả Nguyễn Hoàng Việt.

t
h
e
á

t
ư
ø

h
o
ù
a

t
h
ư
ù

c
a
á
p
,

V
s
600-5
450-5

(Ω)
Điện thế đònh mức (2)
(V)
C100 1 100 C400 4 400
C200 2 200 C800 8 800

(1) - giả thiết góc tổng trở là 60
o
; (2) - được tính khi 20 × 5A dòng thứ cấp
Điện thế thứ cấp là hàm của dòng điện NM thứ cấp BI I
N
và tổng tải phía thứ cấp Z
B)(V
dt
nd
v
φ
=

với: n - số vòng dây phía thứ cấp;
φ
- từ thông lõi thép (webers).
hay
∫ ∫




L
Rt
NB
L
Rt
NB
te
R
L
iZdtteiZvdtn sin1cos

Lấy trò số cực đại trong dấu ngoặc biểu thức trên ta được







+=ωΦ 1
L
X
iZn
NB

Điện thế đònh mức thứ cấp BI là điện thứ cấp cung cấp cho một tải chuẩn 20 lần dòng đònh
mức mà không gây sai số tỷ số quá 10%. Từ điều kiện này ta có thể viết




Khi có NM xảy ra, dòng điện NM được xác đònh:

( ) ( )






φ−ψ+φ−ψ+ω=
−
t
L
R
NM
etIi sinsin
max

Số hạng đầu của i
NM
là thành phần chu kỳ đối xứng và số hạng sau là thành phần không chu
kỳ mà bắt đầu có trò số cực đại và giảm dần theo hàm mũ (H.1.10).
17


U
t
2
2
I
k
=
2
2
I
’
’
k
2
2
I
k
A
g
T
Hình 1.10.
Dạng sóng dòng điện ngắn mạch
Đường bao trên
Đường bao dưới
Hình 1.10
Dạng sóng dòng điện NM
18

Hình 1.12
Dạng sóng của dòng điện sơ cấp
và thứ cấp của BI khi có NM
a) Theo lý thuyết; b) Chụp được bằng dao động
3- Bộ biến đổi dòng điện quang
Để khắc phục hiện tượng bão hòa của lõi thép BI, ta có thể dùng bộ biến đổi dòng điện
quang. Nguyên tắc làm việc của các bộ biến đổi này là đo lường vùng từ trường lân cận của dây
dẫn mang dòng điện. Ưu điểm của phương pháp này là:
- Khoảng làm việc của bộ phận quang lớn hơn nhiều so với loại BI điện từ
- Bộ biến đổi quang gọn nhẹ.

Hình 1.13 Các loại bộ biến đổi dòng điện quang

Khuyết điểm của loại này là tín hiệu đầu ra nhỏ khoảng vài microwatt so với vài watt của
loại cổ điển. Phần cứng của bộ biến đổi dòng điện quang ngày càng phát triển và có năm dạng
khác nhau như:
Loại 1: BI cổ điển kết hợp với bộ biến đổi quang cách điện

Bộ biến đổi
điện
-

quang


4)
5)
19
Loại 2: dùng mạch từ quanh dây dẫn kết hợp và đo từ trường bên trong lõi thép qua khe hở
không khí
Loại 3: dùng đường đi ánh sáng bên trong khỏi vật liệu quang bao bọc dây dẫn điện
Loại 4: dùng một dây quang quấn quanh dây dẫn
Loại 5: đo từ trường ở tại một điểm gần dây dẫn.
Máy biến điện áp (BU, TU, PT)
Máy biến điện áp được chế tạo chuẩn hóa hơn máy biến dòng điện. Điện thế thứ cấp giữa
các pha thường là 100V (115V). Thường có hai loại là từ và điện dung. Khi điện thế hệ thống lớn
500kV, máy biến áp điện dung hình 1.13 được dùng.
BU khác với máy biến áp điện lực ở chỗ làm nguội, cỡ dây dẫn và độ yêu cầu làm việc
chính xác. Trò số sai số của BU được đònh theo hệ số
% sai số =
100.
S
STU
U
U
U
N
−

với: N
U
- hệ số biến đổi điện áp; U

Phần đo lường của BV nhận thông tin của đối tượng BV từ cuộn dây thứ cấp của BI, BU.
Trạng thái, chế độ đầy đủ của đối tượng BV được xác đònh bằng dòng và áp ba pha tại chỗ đặt
BV. Trong vài trường hợp, để cho BV tác động chỉ cần dòng hai pha hay chỉ cần điện áp giữa các
pha (điện áp dây), trong trường hợp như thế chỉ cần đặt BI ở hai pha và hai biến áp một pha.
Thành phần thứ tự không có thể nhận được bằng cách nối thích hợp giữa các cuộn dây thứ
cấp BI hay BU. Thành phần này cũng có thể nhận được qua bộ lọc của các thành phần thứ tự từ
phần đo lường của BV.
20

Đối với BV được thực hiện bằng bán dẫn, vi mạch, các thành phần thứ tự của dòng sơ cấp
được tạo bằng phần đo lường của BV, sau khi phần này nhận U
T
, I
T
từ BU, BI. Vấn đề kế tiếp được
đặt ra là cần dùng thêm những BI, BU, bộ phận thế, phần dòng trung gian để chuyển dòng và áp
đònh mức từ BI, BU (5A hay 1A và 100V) xuống dòng và áp thích hợp cho phần đo lường bằng bán
dẫn hay vi mạch.
Đối với BV thực hiện bằng vi xử lý, các thành phần và họa tần có thể nhận được bằng cách
tính toán khi đã biết dòng và áp pha.
a- Sơ đồ nối các BI với phần đo lường của BV
I
a
I
c
I
v

v
= i
a
+ i
b
+ i
c
≠ 0 khi NM một pha
(N
1
), nghóa là nhận được thành phần thứ tự không 3i
o
= i
a
+ i
b
+ i
c

Hình 1.15c: sơ đồ số 8; Hình 1.15d: sơ đồ hình tam giác.
Trong sơ đồ hình 1.15c,d, dòng điện chạy vào phần đo lường của BV là i
R
= i
a
– i
c
. Trong tình trạng
đối xứng thì
caR
III 33

I
a
I
c
-
I
a
I
b
-
I
a
I
b
I
c
I
b
I
c
-
I
c
I
a
I
b
b)
I
a

b
I
b
I
c
I
c
-
I
b
I
a
I
c
-
I
b
I
a
I
c
-

Hình 1.16 Sơ đồ BI hình tam giác
Sơ đồ đấu BI hình tam giác có thể thực hiện theo hai phương án khác nhau. Hình 1.16 cho
hai cách đấu hình tam giác và giản đồ vectơ tương ứng nhận thấy rằng dòng điện ra thứ cấp của sơ
đồ này không có thành phần thứ tự không. Cách đấu của sơ đồ hình 1.16.a ngược với sơ đồ hình
1.16b. Sơ đồ đấu BI hình tam giác thường được dùng cho BV khoảng cách.
a
+
I
&
b
+
I
&
c
;
I
o
I
CBA
R
N
I
N
III
I
&&&&
&
3
=
++
=

với:
I
&

đó
I
&
A
+
I
&
B
+

I
&
C
= 0 và do đó
I
&
o
= 0.
Trong thực tế, cần tính đến sai số do BI gây nên bởi dòng từ hóa của chúng. Như vậy ngay
cả khi I
A
+ I
B
+ I
C
= 0, ta vẫn có I
a
+ I
b
+ I

N
II
I
µµµµµµ
++
−
++
=








−
+








−
+



I
B
I
A
kc
N
I
N
I
N
I
I
µµµ
++=
&&&
&

Tổng các dòng từ hóa thường khác không, vì chúng không có dạng hình sin. Ngoài ra, chúng
khác nhau cả suất lẫn pha gây nên bởi các đặc tuyến từ hóa không tuyến tính không như nhau và
phụ tải thứ cấp các BI không bằng nhau. Giá trò lớn nhất của dòng không cân bằng I
kcmax
được tính
ứng với trường hợp NM ba pha. Để hạn chế dòng không cân bằng các BI cần làm việc ở phần
không bão hòa của đặc tuyến từ hóa và cần có dòng từ hóa như nhau, muốn vậy các BI cung cấp
cho BV cần phải:
- Thỏa mãn điều kiện sai số < 10% đối với giá trò dòng NM ba pha
- Có các đặc tuyến từ hóa như nhau ở cả ba pha
- Có phụ tải thứ cấp ở các pha như nhau.
BV tác động với dòng sơ cấp 3

÷

5A.
Nếu dùng BI
o
kết hợp với rơle có độ nhạy cao có thể tạo nên BV tác động với dòng sơ cấp 1

÷

2A.

ĐL
ĐL
A
B
C
x
x
x
1
2
a)
b)
i
A
i
B
i

. Từ thông tổng của cuộn sơ cấp
φ
Σ
=

φ
A
+
φ
B
+
φ
c

Nếu
φ
Σ

≠
0: trong cuộn thứ cấp có sức điện động e
2
tạo nên dòng trong ĐL. Giá trò từ thông
và dòng tạo ra nó liên hệ qua
φ
=
ω
I/R = kI. Khi các dây dẫn các pha có vò trí như nhau đối với
khung từ và cuộn thứ cấp, có thể coi hệ số k của các pha như nhau, khi đó
φ
Σ

I
&
B
+

I
&
C
= 3I
o
nên có thể nói là từ thông tổng tạo nên bởi dòng sơ cấp
của BI
o
tỷ lệ với thành phần thứ tự không
φ
Σ
= k3I
o

Từ thông tổng
φ
Σ
và các đại lượng mà nó tạo nên là SĐĐ thứ cấp e
2
và dòng thứ cấp I
R
chỉ
có thể có khi tổng dòng các pha khác không, hay nói cách khác khi mà trong các dòng pha đi qua
BI
o

chạy vòng qua đất. Các dòng này xuất hiện khi chạm đất gần chỗ đặt cáp. Dòng I
v
chạy
theo vỏ cáp của đường dây không hư hỏng chạy qua BI
o
và do đó BV tác động sai.
Để loại trừ điều nêu trên, triệt tiêu ảnh hưởng của dòng đó như sau: vỏ đoạn cáp từ phễu
cho đến BI
o
đặt cách điện với đất, dây nối đất nối phễu cáp luồn qua lỗ BI
o
(H.1.19b). Nhờ vậy,
khi có I
v
chạy theo vỏ cáp, dòng này qua dây nối đất chạy ngược trở về. Từ thông trong khung từ
của BI
o
do dòng chạy trong vỏ và dòng nối đất triệt tiêu nhau, nên bằng không. Khung từ của BI
o

cũng cần phải cách điện đối với vỏ cáp.
b- Sơ đồ nối BU với phần đo lường của bảo vệ
Sơ đồ cơ bản nối cuộn dây các BU là nối hình sao, tam giác, lọc áp thứ tự không.
Sơ đồ hình sao (có thể dùng ba BU một pha hay BU ba pha)

Sơ đồ ba máy biến áp thường dùng cho mạng từ 35kV trở lên. BU ba pha năm trụ thường
dùng cho mạng dưới 15kV, khi cùng một lúc cần lấy điện áp thứ tự không.

ĐL ĐL ĐL ĐL ĐL ĐL ĐL ĐL ĐL
A

U
U
U
+
=
+
=
+
=

Nếu trung tính của sơ cấp BU không nối đất thì điện
áp trong sơ đồ hình 1.20b sẽ như trong trường hợp c mà trung tính sơ cấp có nối đất.
Sơ đồ tam giác khuyết

Sơ đồ được thực hiện bằng hai biến áp dây (H.1.22). Bộ phận đo lường của BV có thể nối để
nhận điện áp dây và điện áp pha có trung tính giả. Sơ đồ này được dùng khi không cần nhận điện
thế pha với đất.
U
ca
U
ba
U
cb
N
Hình 1.21
Điện áp pha
của hệ thống có trung tính giả

U
CBA
cbaR
k
U
k
UUU
UUUU
&&&&
&&&&
3
=
++
≈++=

Điện áp nhận được tỷ lệ với điện áp thứ tự không, nên sơ đồ này được gọi là bộ lọc áp thứ tự
không.
Điện áp thứ tự không có thể nhận từ trung tính của hệ thống. Ví dụ, trung tính máy phát
(H.1.23b) nối đất qua một máy biến áp một pha. Khi có chạm đất một pha, trung tính có dòng I
o
và
do đó thứ cấp BU xuất hiện thứ tự không. Để cung cấp áp thứ tự không cho các rơle được cấu tạo
bằng bán dẫn hay vi mạch, người ta có thể nhận áp thứ tự không qua trung gian các bộ lọc thứ cấp
nối vào điện áp pha của cuộn thứ cấp BU (H.1.24). Bộ lọc dùng điện trở (H.1.24a) BU trung gian
tam giác hở (H.1.24b) hay tụ điện.

25

Ở những BV đơn giản, thực hiện bằng các rơle dòng điện sẽ so sánh dòng điện qua phần tử
BV với giá trò chuẩn không đổi được điều chỉnh bằng tay và rơle sẽ tác động khi dòng điện vượt
quá giá trò chuẩn. Rơle này chỉ có một đại lượng vào là dòng điện còn giá trò chuẩn được thiết lập
qua trung gian của một lò xo, nó còn có tên là giá trò ngưỡng hay mức tới hạn của thông số được
kiểm tra. Những rơle điện tử thỏa mãn một chức năng tương tự như vậy được gọi là bộ phận phát
hiện mức tới hạn, bộ phận phát hiện biên độ, hay bộ phận phân biệt biên độ. Giống như những rơle
dòng điện loại điện cơ, bộ phận phát hiện mức tới hạn chỉ có một đại lượng đi vào và giá trò của
nó sẽ so sánh với giá trò chuẩn và giá trò chuẩn này có thể thực hiện bằng nguồn ổn áp hay nhờ
điod ổn áp (Zener).
Do yêu cầu tính chọn lọc và tác động nhanh, đối với đối tượng được BV có điện áp cao,
công suất lớn, BV khó có thể tác động chọn lọc được nếu chỉ đo một đại lượng vào như dòng, áp
hay góc pha nếu không dùng thời gian trì hoãn, do đó trong những BV tác động nhanh cần phải đo
lường những đại lượng là tổ hợp của những tín hiệu đơn giản là dòng hay áp. Các đại lượng này
được so sánh với đại lượng không chỉ là hằng số mà còn thay đổi phụ thuộc vào chế độ làm việc
của trang thiết bò (ví dụ như BV có hướng khoảng cách ).