LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, điện năng là một phần thiết yếu trong sản xuất công nghiệp cũng như
trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày của con người. Để đảm bảo sản lượng và chất
lượng điện năng cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, đảm
bảo an toàn cho thiết bò và sự làm việc ổn đònh trong toàn hệ thống; cần phải sử dụng
một cách rộng rãi và có hiệu quả những phương tiện bảo vệ,thông tin ,đo lường ,điều
khiển và điều chỉnh tự động trong hệ thống điện.
Trong số các phương tiện này, rơle và thiết bò bảo vệ bằng rơle đóng một vai trò
hết sức quan trọng. Trong quá trình vận hành hệ thống điện, không phải lúc nào hệ
thống cũng hoạt động ổn đònh, thực tế chúng ta luôn gặp tình trạng làm việc không bình
thường hoặc sự cố như ngắn mạch, quá tải v.v. . mà nguyên nhân có thể do chủ quan
hoặc khách quan. Hệ thống Rơle sẽ phát hiện và tự động bảo vệ các sự cố ,tình trạng
làm việc bất thường của hệ thống ,để từ đó con người có biện pháp xử lý kòp thời.
Hiện nay dưới sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thiết bò bảo vệ rơle ngày càng
hiện đại, nhiều chức năng và tác động chính xác hơn. Ở nước ta ngày nay, xu hướng sử
dụng rơle không tiếp điểm để dần thay thế cho các rơle điện cơ dùng tiếp điểm đã quá
cũ kỷ, hoạt động không an toàn và thiếu chính xác .
Đề tài “ Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc “
nhằm mục đích tìm hiểu và giới thiệu một số thiết bò về rơle bảo vệ kỹ thuật số mà hiện
nay đang sử dụng rộng rãi trong hệ thống cung cấp điện.
Đề tài gồm có 2 phần :
- Phần 1 : Tổng quan về rơle .
Trong phần này gồm có 2 chương giới thiệu nguyên lý bảo vệ của một số loại rơle
cơ bản và các chỉ danh vận hành của thiết bò bảo vệ rơle thông dụng hiện đang được sử
dụng trong hệ thống điện ở Việt Nam.
- Phần 2 : Khảo sát thực tế hệ thống rơle bảo vệ trạm biến áp 110/15KV
Thủ Đức Bắc.
Phần này gồm 2 chương :
+ Chương I : Giới thiệu các thiết bò nhất thứ của trạm 110/15KV Thủ Đức Bắc.
+ Chương II : Hệ thống rơle bảo vệ của trạm biến áp 110/15KV Thủ Đức Bắc.

Chương 2 : Nguyên lý hoạt động của các loại rơle bảo vệ
trong trạm biến áp 8
Phần 2 : KHẢO SÁT THỰC TẾ HỆ THỐNG RƠLE
BẢO VỆ TRONG TRẠM 110/15KV THỦ ĐỨC BẮC
Chương 1 : Giới thiệu trạm Thủ Đức Bắc 27
Chương 2 : Giới thiệu thiết bò nhất thứ
I. Máy biến áp lực 28
II. Máy cắt 29
III. Cầu dao cách ly 31
IV. Máy biến dòng điện 32
V. Máy biến điện áp 32
Chương 3 : Khảo sát hệ thống rơle bảo vệ trạm biến điện
110/15KV Thủ Đức Bắc
I. Sơ đồ nhất thứ 33
II. Sơ đồ hệ thống rơle bảo vệ nhất thứ
A. Sơ đồ và kết lưới hệ thống 33
B. Phân tích sơ đồ 35
III. Khảo sát rơle bảo vệ đường dây
1. Bảo vệ đường dây phía 110KV 40
2. Bảo vệ đường dây phía 15KV 52
IV. Khảo sát rơle bảo vệ máy biến thế
1. Rơle tác động có dòng điện 55
2. Rơle tác động không có dòng điện 82
V. Các rơle bảo vệ khác
1. Rơle sa thải phụ tải 86
2. Rơle khóa trung gian 90
Phần 3 : KẾT LUẬN 92
Tài liệu tham khảo 93
Phụ lục 94
**


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT :

DẪN NHẬP
I. ĐẶT VẤN ĐỀ :
Ngày nay, hầu như hoạt động của con người trong mọi lónh vực đều không thể tách
khỏi nguồn năng lượng điện . Ở nước ta, điện năng hầu hết được sản xuất ở những nhà
máy nhiệt điện , thủy điện có công suất lớn như : Thủy điện Hòa Bình , thủy điện Đa
Nhim , thủy điện Trò An , nhiệt điện Phú Mỹ , nhiệt điện Phả Lại
Các nhà máy thủy điện thì được xây dựng ở những vùng có vò trí đòa lý thuận lợi
cho việc xây dựng nhà máy thủy điện , còn các nhà máy nhiệt điện thì được xây dựng ở
những nơi gần nguồn nhiên liệu, nhưng hộ tiêu thụ thì không chỉ là những hộ ở xung
quanh nhà máy.Vấn đề đặt ra là làm sao truyền tải được điện năng từ các nhà máy điện
đến các hộ tiêu thụ một cách liên tục, an toàn và kinh tế nhất.
Để đảm bảo sản lượng và chất lượng điện năng cần thiết, tăng cường độ tin cậy
cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bò và sự làm việc ổn đònh
trong toàn hệ thống cần phải sử dụng một cách rộng rãi và có hiệu lực những phương
tiện bảo vệ , thông tin , đo lường, điều khiển và điều chỉnh tự động trong hệ thống.
Trong số các phương tiện này rơle và thiết bò bảo vệ bằng rơle đóng một vai trò hết sức
quan trọng.
Cùng với sự phát triển kỹ thuật điện nói chung và các hệ thống điện lực nói riêng,
kỹ thuật bảo vệ rơle trong mấy mươi năm gần đây đã có những biến đổi và tiến bộ rất to
lớn. Những thành tựu của kỹ thuật bảo vệ rơle hiện đại cho phép chế tạo những loại bảo
vệ phức tạp với những đặc tính kỹ thuật khá hoàn hảo nhằm nâng cao độ nhạy của các
bảo vệ và tránh không cho các bảo vệ làm việc nhầm lẫn khi có những đột biến của phụ
tải, khi có hư hỏng trong mạch điện áp hoặc khi có dao động điện , nhằm hoàn thiện các
phương pháp dự phòng trong các hệ thống khi có hư hỏng trong các sơ đồ bảo vệ và sơ
đồ điều khiển máy cắt điện cũng như khi bản thân máy cắt điện bò trục trặc . . . Hiện
nay,người ta đã chế tạo được các thiết bò bảo vệ rơle ngày càng gọn nhẹ ,hoạt động
chính xác , tác động nhanh , độ an toàn cao.

- Thu thập tài liệu.
- Xử lý tài liệu.
- Viết công trình nghiên cứu.
* Đối tượng nghiên cứu :
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống rơle bảo vệ của trạm THỦ ĐỨC BẮC .
* Phương pháp nghiên cứu :
Sử dụng phương pháp quan sát và tham khảo tài liệu là chính.
* Kế hoạch nghiên cứu:
Đề tài được thực hiện trong thời gian 6 tuần .
Kế hoạch nghiên cứu của nhóm như sau :
- Tuần 1 và 2 : Soạn đề cương , thu thập tài liệu và đi thực tế tại trạm .
- Tuần 3 đến 5: Viết công trình nghiên cứu .
- Tuần 6 : Hoàn chỉnh và nộp đề tài.
**
PHẦN 1
TỔNG QUÁT VỀ RƠLE BẢO VỆ
CHƯƠNG 1

KHÁI NIỆM VỀ RƠLE
1. Khái niệm về rơle bảo vệ:
Đối với các trạm biến điện áp cao thế, cũng như trong quá trình vận hành hệ thống
điện nói chung; có thể xuất hiện tình trạng sự cố thiết bò,đường dây hoặc do chế độ làm
việc bất thường của các phần tử trong hệ thống. Các sự cố này thường kèm theo hiện
tượng dòng điện tăng lên khá cao và điện áp giảm thấp, gây hư hỏng thiết bò và có thể
làm mất ổn đònh hệ thống. Các chế độ làm việc không bình thường làm cho điện áp,
dòng điện và tần số lệch khỏi giới hạn cho phép. Nếu để tình trạng này kéo dài, thì có
thể sẽ xuất hiện sự cố lan rộng.
Muốn duy trì hoạt động bình thường của hệ thống và các hộ tiêu thụ khi xuất hiện
sự cố, cần phải phát hiện càng nhanh càng tốt chỗ sự cố và cách ly nó ra khỏi phần tử bò
hư hỏng. Nhờ vậy các phần còn lại sẽ duy trì được hoạt động bình thường, đồng thời

* Tác động nhanh :
Yêu cầu này chỉ cần đáp ứng đối với sự cố ngắn mạch.
Bảo vệ phải tác động nhanh để kòp thời cô lập các phần tử hư hỏng thuộc phạm vi
bảo vệ nhằm :
- Đảm bảo tính ổn đònh của hệ thống.
- Giảm tác hại của dòng điện ngắn mạch đối với thiết bò.
- Giảm ảnh hưởng của điện áp thấp (khi ngắn mạch) lên các phụ tải.
Bảo vệ tác động nhanh phải có thời gian tác động nhỏ hơn 0,1giây.
* Độ nhạy :

Bảo vệ cần tác động không chỉ với các trường hợp ngắn mạch trực tiếp mà cả khi
ngắn mạch qua điện trở trung gian. Ngoài ra bảo vệ phải tác động khi ngắn mạch xảy ra
trong lúc hệ thống làm việc ở chế độ cực tiểu, tức là một số nguồn được cắt ra nên dòng
ngắn mạch nhỏ.
Độ nhạy được đánh giá bằng hệ số nhạy :
I
Nmin
: dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất.
I
kđbv
: giá trò dòng điện nhỏ nhất mà bảo vệ có thể tác động.
Đối với các bảo vệ tác động theo giá trò cực tiểu (ví dụ như bảo vệ thiếu điện áp),
hệ số nhạy được xác đònh ngược lại : trò số khởi động chia cho trò số cực tiểu.
* Độ tin cậy : Bảo vệ phải tác động chắc chắn khi xảy ra sự cố trong vùng được giao và không
được tác động sai đối với các trường hợp mà nó không có nhiệm vụ tác động.
Một bảo vệ không tác động hoặc tác động sai có thể sẽ dẫn đến hậu quả là một số
lớn phụ tải bò mất điện hoặc sự cố lan rộng trong hệ thống.

- 21,44 : Rơle khoảng cách.
- 25 : Rơle đồng bộ.
- 26 : Rơle nhiệt độ.
- 27 : Rơle điện áp thấp.
- 32 : Rơle đònh hướng công suất.
- 33 : Rơle mức dầu.
- 49 : Rơle quá tải.
- 50,51 : Rơle quá dòng tức thì, đònh thì.
- 55 : Rơle hệ số công suất.
- 59 : Rơle quá áp.
- 62 : Rơle thời gian.
- 63 : Rơle áp suất.
- 64 : Rơle chạm đất.
- 67 : Rơle quá dòng có hướng.
- 79 : Rơle tự đóng lại (máy cắt điện).
- 81 : Rơle tần số.
- 85 : Rơle so lệch cao tần.
- 87 : Rơle so lệch dọc.
- 96 : Rơle hơi (máy biến áp).
Tuỳ theo phạm vi , mức độ và đối tượng được bảo vệ, chỉ danh rơle có thể có phần
mở rộng. Sau đây là một số chỉ danh rơle có phần mở rộng thông dụng :
- 26.W : Rơle nhiệt độ cuộn dây máy biến áp.
- 26.O : Rơle nhiệt độ dầu (máy biến áp, bộ đổi nấc máy biến áp).
- 51P,51S : Rơle quá dòng điện đònh thì phía sơ cấp, thứ cấp MBA.
- 50REF : Rơle quá dòng tức thì chống chạm đất trong thiết bò (MBA).
- 67N : Rơle quá dòng chạm đất có hướng.
- 87B : Rơle so lệch dọc bảo vệ thanh cái.
- 87T : Rơle so lệch dọc bảo vệ máy biến áp.
- 96-1 : Rơle hơi cấp 1(chỉ báo tín hiệu).
- 96-2 : Rơle hơi cấp 2 (tác động cắt máy cắt điện).

Khi sự cố nhẹ hoặc quá tải, hơi sinh ra tập trung ở phía trên, đẩy phao 1 về vò trí nằm
ngang làm đóng tiếp điểm thủy ngân. Tiếp điểm này được nối vào mạch điện báo hiệu
sự cố của máy biến áp (96-1).
- Một phao dưới (phao 2) có cấu tạo tượng tự như phao 1 và được liên kết với một
cánh chặn. Cánh chặn là một tấm kim loại mỏng được treo tại vò trí phía lỗ mặt bích của
rơle hơi phía nối vào thùng chính máy biến áp. Do được treo để bề mặt tấm kim loại
thẳng góc với hướng dòng chảy của dầu nên cánh chặn tác động theo lưu lượng của
dòng chảy của dầu. Cánh chặn có thể điều chỉnh theo ba trò số lưu lượng dầu là 65, 100
và 150 cm/giây (rơle thường được nhà chế tạo đặt sẵn trò số 100cm/giây). Khi máy biến
áp vận hành bình thường, dầu chuyển động do giãn nở theo nhiệt độ không đủ để tác
động cánh chặn. Khi có sự cố bên trong máy biến áp, luồng dầu và hơi sinh ra phụt
mạnh từ thùng chính qua rơle hơi đến thùng giãn nở. Lưu lượng dầu lớn hơn trò số đã
điều chỉnh sẵn sẽ đẩy cho cánh chặn quay, làm cho phao 2 chìmï xuống, đóng tiếp điểm
thủy ngân, cắt máy cắt (96-2).
Phao 1
Phao 2
Tới bình
dầu phụ
Tới thùng dầu
thân máy
Cắt máy cắt
Báo tín hiệu
Van xả khí
Hình 3: Nguyên lý cấu tạo rơle hơi.
Dựa
vào thành phần và khối lượng hơi sinh ra người ta có thể xác đònh được tính chất và mức
độ sự cố. Do đó trên rơle hơi còn có thêm van để lấy hỗn hợp khí sinh ra nhằm phục vụ
cho việc phân tích sự cố.
2. RƠLE NHIỆT ĐỘ (26) :
Rơle nhiệt độ đặt tại máy biến áp.

tiếp điểm sẽ tương ứng với nhiệt độ điểm nóng: nhiệt độ của cuộn dây.
Có 4 vít điều chỉnh nhiệt độ để đặt trò số tác động cho bốn bộ tiếp điểm. Tùy theo
thiết kế, các tiếp điểm rơle nhiệt độ có thể được nối vào các mạch: báo hiệu sự cố
“nhiệt độ cuộn dây cao”, mạch tự động mở máy cắt để cô lập máy biến áp, mạch tự
động khởi động và ngừng các quạt làm mát máy biến áp.
3. RƠLE MỨC DẦU (R.33) :
Rơle mức dầu gồm hai bộ tiếp điểm lắp bên trong thiết bò chỉ thò mức dầu. Đối với
máy biến áp có bộ đổi nấc điện áp có tải, thùng giãn nở dầu được chia làm hai ngăn.
Ngăn có thể tích chiếm phần lớn thùng giãn nở, được nối ống liên dầu thông qua rơle
hơi đến thùng chính máy biến áp (để có thể tích giãn nở dầu cho máy biến áp). Ngăn có
thể tích chiếm phần nhỏ hơn nhiều của thùng giãn nở, sẽ được nối ống liên dầu đến
thùng chứa bộ đổi nấc có tải. Thùng chính máy biến áp và thùng bộ đổi nấc được thiết
kế riêng rẽ, không có liên thông dầu với nhau. Vì vậy, có hai thiết bò chỉ thò mức dầu lắp
tại hai đầu thùng giãn nở để đo mức dầu của hai ngăn : thiết bò chỉ thò mức dầu máy biến
áp và thiết bò chỉ thò mức dầu bộ đổi nấc có tải.
Xem hình vẽ vò trí lắp rơle mức dầu tại máy biến thế sau :
Hình 6: Vò trí lắp rơle mức dầu tại máy biến áp.
Thiết bò
chỉ thò
mức dầu
thân máy
Thiết bò chỉ
thò mức dầu
bộ đổi nấc
Ống dầu nối
đến bộ đổi
nấc
Ống thở có
bình
silicagel

được chuyển thành chuyển động quay của trục (9) nhờ thanh quay (8). Khi quay, từ
trường do nam châm (4) sẽ điều khiển cho nam châm (5) quay sao cho hai cực khác tên
(N và S) của hai nam châm đối diện nhau (hai cực cùng tên có lực đẩy, hai cực cùng tên
có lực hút nhau). Do vậy kim chỉ thò quay theo nam châm (5), ghi được mức dầu trên mặt
chỉ thò.
Bộ phận chỉ thò cũng tác động đóng mở các tiếp điểm rơle mức dầu để đưa tín hiệu
vào mạch báo động hoặc mạch cắt tùy theo từng thiết kế.
4. RƠLE QUÁ DÒNG TỨC THÌ (50) :
Rơle quá dòng tức thì là rơle tác động khi dòng điện qua rơle vượt quá trò số đònh
trước và tác động cắt máy cắt ngay lập tức, không có thời gian trì hoãn.
Về nguyên lý rơle quá dòng tức thì gồm phần tónh là cuộn dây có lõi sắt, phần động
là tấm sắt non có mang tiếp điểm động. Khi dòng điện qua cuộn dây đủ lớn, tấm sắt non
sẽ bò hút vào lõi sắt của phần tónh và kéo theo tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tónh.
Để điều chỉnh dòng điện tác động theo ý muốn, thông thường phần động được gắn
với một lò xo với kết cấu có thể điều chỉnh được nhằm thay đổi lực tác động lên phần
động, có nghóa là thay đổi dòng điện tác động của rơle.
Một số trường hợp, để thay đổi dòng điện tác động trong phạm vi rộng, người ta
thường chế tạo cuộn dây phần tónh có nhiều đoạn với nhiều đầu dây ra để chọn tầm đặt
thích hợp.
Lò xo
cản
Tiếp điểm
Cuộn dây
Hình 8: Nguyên lý cấu tạo rơle quá dòng tức thì.
I
Nguyên tắc chỉnh đònh rơle quá dòng tức thì :
Chỉnh đònh rơle quá dòng tức thời là đặt trò số dòng điện khởi động của rơle.
Để đảm bảo tính chọn lọc, tránh tác động sai khi ngắn mạch ngoài vùng được bảo
vệ, dòng điện khởi động được chọn theo quy tắc sau:
I

Trong đó: X
CN
- Vùng tác động của bảo vệ, tính bằng phần trăm của toàn bộ
đường dây được bảo vệ (%).
X
l
: trở kháng của đường dây được bảo vệ (%).
X
H
: trở kháng của hệ thống (%).
I
kđ
: dòng khởi động của bảo vệ (%).
5. RƠLE QUÁ DÒNG ĐỊNH THÌ (51) :
Rơle quá dòng đònh thì là rơle tác động khi dòng điện qua rơle vượt quá trò số đònh
trước nhưng không tác động cắt máy cắt ngay lập tức mà có thời gian trì hoãn. Rơle quá
dòng đònh thì có 2 loại cơ bản:
1- Rơle quá dòng đònh thì với đặc tuyến thời gian độc lập :
Bao gồm một rơle quá dòng tức thì và một rơle thời gian kết hợp lại. Khi phần tức
thì tác động sẽ đóng tiếp điểm cấp nguồn cho rơle thời gian. Sau một thời gian đònh
trước, rơle thời gian này sẽ đóng tiếp điểm và tác động cắt máy cắt hoặc báo tín hiệu.
Nếu trong thời gian trì hoãn mà dòng điện qua phần tử tức thì giảm thấp (sự cố đã tự
giải trừ), làm cho phần tử này không giữ tiếp điểm nữa thì rơle thời gian sẽ bò mất điện
và không khép tiếp điểm để cắt máy cắt hay báo sự cố.
Thời gian tác động của rơle loại này không phụ thuộc vào trò số dòng điện sự cố đi
qua rơle.
2- Rơle quá dòng đònh thì với đặc tuyến thời gian phụ thuộc :
Được chế tạo theo nguyên tắc cảm ứng. Dòng điện sự cố được đưa vào cuộn dây
tạo từ thông xuyên qua một đóa nhôm làm xuất hiện dòng điện xoáy trên đóa và làm
quay đóa. Đóa này mang tiếp điểm động đóng vào tiếp điểm tónh, đi cắt máy cắt. Thời

BI
Trong đó:
. I
lvmax
là dòng điện làm việc cực đại.
. K
kđ
= 2,5÷3 là hệ số tự khởi động của động cơ điện.
. K
tc
= 1,2÷1,5 là hệ số tin cậy khi kể đến việc tính toán sai số của rơle và
máy biến dòng.
. K
sđ
là hệ số của sơ đồ, phụ thuộc vào sơ đồ đấu nối rơle.
. K
tv
là hệ số trở về của rơle.
. K
BI
là hệ số biến đổi của máy biến dòng.
2- Thời gian tác động của bảo vệ:
Để đảm bảo tính chọn lọc, thời gian tác động của bảo vệ được chọn theo nguyên tắc
bậc thang, độ chênh lệch giữa thời gian tác động của các bảo vệ kề nhau được gọi là bậc
thời gian hay bậc chọn lọc:
∆t = t
1
- t
2
Giá trò của bậc thời gian ∆t được chọn sao cho khi ngắn mạch thuộc phạm vi của

Hình 9 : Nguyên lý rơle kém áp.
Nguyên tắc chỉnh đònh rơle kém áp:
Chỉnh đònh rơle kém áp là thiết đặt các giá trò điện áp làm việc của rơle :
Điện áp làm việc của rơle là điện áp cực tiểu được xác đònh theo công thức sau:
U
kđ
= U
lv min
/ (K
tc
. K
t v
. K
U)
Trong đó: U
lv min
: điện áp làm việc cực tiểu ở chế độ bình thường.
K
tc
: hệ số tin cậy.
K
U
: hệ số của máy biến điện áp
K
tv:
hệ số trở về của rơle.
Độ nhạy của bảo vệ :