Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN
ĐỀ BÀI
Cho Hệ thống điện như hình vẽ
I. Các thông số
Hệ thống
S
Nmax
(MVA) 2000
S
Nmin
(MVA) 1750
X
0HT
/X
1HT
1
Máy biến áp
S
Bđm
(MVA) 40
U
1
/U
2
: 115/24kV, tổ dấu dây Y
N
/y
n
- 12

3. Trình bày các nguyên lí bảo vệ rơ le sử dụng trong phương thưc bảo vệ cho
các đối tượng trên
4. Tính toán ngắn mạch
5. Tính toán các thông số bảo vệ so lệch dòng điện, quá dòng cắt nhanh, quá
dòng cực đại và bảo vệ chống chạm đất cho máy biến áp
6. Tính toán bảo vệ quá dòng cắt nhanh, quá dòng cực đại, quá dòng thứ tự
không đặt cho đoạn đường dây L
7. Kiểm tra sự làm việc của các bảo vệ cho các đối tượng nói trên.
Page | 1
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
MỤC LỤC
Page | 2
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
CHƯƠNG I : CHỌN CÁC BI.
Máy biến dòng điện (BI): có nhiệm vụ biến đổi dòng điện sơ cấp bất kì về dòng
điện thứ cấp tiêu chuẩn (1A hoặc 5A) và cách ly mạch thứ cấp của bảo vệ với điện
áp cao và dòng điện lớn ở phía sơ cấp.
Điều kiện chọn BI:
+ Dòng điện định mức:
dmTI dmm
I I≥
.
+ Điện áp định mức:
.
dmTI dmm
U U≥

+ Phụ tải thứ cấp
2 2dmTI tt
S S≥

I t
k
I I
∞
≥
.
Trong đó:
-
:
odd
k
hệ số dòng điện ổn định động, thông số này do nhà chế tạo quy định.
-
:a
là khoảng cách giữa các pha.
-
:l
khoảng cách từ máy biến dòng đến sứ đỡ gần nhất.
-
:
odn
k
là hệ số dòng ổn định nhiệt, thông số này do nhà chế tạo quy định.
Ta thấy trên sơ đồ lưới đã cho ta cần sử dụng 5 BI dùng để bảo vệ trong đó có 4
BI dùng để bảo vệ máy biến áp B1, B2 và 1 BI dùng để bảo vệ cho đường dây L.
Tuy nhiên ta thấy hai máy biến áp giông nhau, đấu song song với nhau nên BI ở
hai đầu sơ cấp và thứ cấp của 2 máy đều như nhau.
- Ta có công thức xác định tỷ số biến đổi của máy biến dòng như sau:
Page | 3
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.

lv qt
I k I= ×
Với k
qt
: Là hệ số quá tải của máy biến áp (k
qt
= 1,4)
1
max
1.4 200.82 281.15
BI
lv qt
I k AI = × == ×
Vậy ta chọn BI có có I
S
=300A, I
T
=5A và điện áp danh định 115 kV
Khi đó ta có
1
300
60
5
s
T
BI
n
I
I
= = =

2
1500
300
5
s
T
BI
n
I
I
= = =
- Chọn BI3
Do máy biến áp B2 xét đến khi vận hành song song hai MBA hoặc xảy ra sự
cố cắt 1 MBA và không xét đến sự cố xếp chồng nên ta không xét đến trường
Page | 4
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
hợp quá tải mà chỉ tính toán dòng điện làm việc chạy qua máy biến ap (B2) khi
phụ tải cực đại.
Dòng điện lớn nhất chạy qua BI3 là:
3
3
max
max
9 10
51,35
3 cos 3 115 0,88
BI
lv
Cdm
P

max
9 10
246,03
3 cos 3 24 0,88
BI
lv
Cdm
P
I A
U
ϕ
×
= = =
× × ×
Vậy ta chọn BI
4
có I
S
=250A, I
T
=5A và điện áp danh định 24kV.
Khi đó:
4
250
50
5
s
T
BI
n

268,40
BI
lv
I =
Vậy ta chọn BI
5
có I
S
=300A, I
T
=5A và điện áp danh định 24kV.
Khi đó ta có
5
300
60
5
s
T
BI
n
I
I
= = =
Page | 5
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
CHƯƠNG II : XÂY DỰNG CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO ĐƯỜNG
DÂY VÀ MÁY BIẾN ÁP.
1. Các phương thức bảo vệ cho máy biến áp B1 và B2
- Bảo vệ chính:
Bảo vệ chống lại sự cố trong MBA dùng: bảo vệ so lêch và rơ le khí

dòng điện để so sánh.
Hình 1.3 : Sơ đồ nguyên lí bảo vệ so lệch có hãm
Dòng điện so lệch: I
SL
= I
T1
– I
T2
Dòng điện hãm : I
H
= I
T1
+ I
T2
Khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ
1 2
–
SL T T
H SL
I I
I I I
>
=

⇒


bảo vệ không tác động.
Khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ
1 2

3
, cấp 2 tác động cắt máy biến áp khi tốc độ di chuyển của dầu
qua rơ le.
3. Nguyên lí quá dòng điện.
Nguyên tắc tác động: Nguyên lý quá dòng điện là loại bảo vệ tác động khi
dòng điện đi qua phần tử bảo vệ vượt quá giá trị dòng điện lâu dài cho phép. Quá
dòng điện có thể do ngắn mạch hoặc quá tải.
Theo phương pháp đảm bảo tính chọn lọc bảo vệ quá dòng chia làm hai loại:
- Bảo vệ quá dòng cực đại – kí hiệu 51,51N hoặc I
>
, I
0>
.
- Bảo vệ quá dòng cắt nhanh – kí hiệu 50, 50N hoặc I
>>
, I
0>>
.
 Bảo vệ quá dòng cực đại:
I>
t
1
t
0
t t
K
t
I
I
I

đi qua phần tử bảo vệ:
max
.
.
at mm
kd lv
tv
k k
I I
k
=
Trong đó:
k
at
: là hệ số an toàn , thường lấy k
at
= 1,1 ÷ 1,2.
k
mm
: là hệ số mở máy, thường lấy k
mm
= 2 ÷ 5.
k
tv
: là hệ số trở về, thường lấy k
v
= 0,85÷0,9 với rơle điện cơ,k
tv
=1
đối với rơ le số.

Đặc tính thời gian phụ thuộc : thời gian làm việc của bảo vệ tỉ lệ nghịch với
dòng điện chạy qua bảo vệ. Tức là dòng càng lớn thì thời gian tác động càng ngắn.
(hình b)
t=f(I
t)
với I
t
=
N
kđ
I
I
với I
t
là dòng điện phụ thuộc
Page | 10
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
I
( a )
( b )
t
I
t
-
I>,t
A B D
t
pt
1
I>,t


t
t = t +
3 pt

t
( a )
( b )
 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh.
Page | 11
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.

I>>
D2
I>>
D1
max
min
a)
b)
I
L
I
kd
Nng.max
I
max
L
L
CN

Trong đó:
k
at
: Là hế số an toàn (k
at
= 0,2-0,4).
I
đm
: Là dòng điện định mức.
Page | 12
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
Hình 1.6: Sơ đồ nguyên lí của bảo vệ chống chạm đất
- Thời gian làm việc chọn theo nguyên tắc bậc thang phối hợp với thời
gian bảo vệ chống chạm đất đặt ở các phần tử lân cận.
- Đối với máy biến áp có công suất lớn.
Trong chế độ làm việc bình thường và ngắn mạch chạm đất ngoài vùng bảo vệ,
ta có:
0
3 0
d R
I I I∆ = − =
Trong đó :
I0 : Dòng điện thứ tự không chạy trong cuộn dây máy biến áp.
IR : Là dòng điện dò ( dòng điện chạy trong cuộn dây trung tính của máy
biến áp )
- Ngắn mạch trong vùng bảo vệ thì toàn bộ dòng chạm đất chạy qua rơ le
tạo ra dòng so lệch lớn làm cho rơ le tác động.
5. Nguyên lí bảo vệ chống quá tải máy biến áp.
a. Sử dụng rơ le quá tải dòng điện,
- Là loại bảo vệ tác động khi dòng điện đi qua phần tử được bảo vệ vượt

0 1
2
ax
0 1
40
0,02
2000
1 1 0,02 0,02
% 10 4
0,1
40
0,394 10 0,298
23
2
0
,5 2,5 0,298 0,
100
745
100 40
cb
HT HT
N
HT HT
N cb
B
cb
L L
B
cb
d

- Sơ đồ thay thế thứ tự không.
4.1.2. Trong chế độ phụ tải cực tiểu.
, ,
1 2 0
, ,
1
2 2
1
,
2
min
, ,
0 1
,
0 1
,
40
0,023
1 1 0,023 0,023
% 10 40
100 100
1750
0,1
40
0,394 10 0,298
23
2,5 2,5 0,298 0 5
40
,74
cb

Page | 16
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
- Sơ đồ thay thế thứ tự không.
4.2. Tính toán dòng ngắn mạch
Các điểm ngắn mạch cần tính là:
Các dạng ngắn mạch mà chúng ta cần xét là N
(3)
; N
(1)
; N
(1,1)
; N
(2)
- Dòng ngắn mạch thứ tự thuận của pha A được tính bởi công thức sau:
( )
1
1
n
HT
a
n
E
I
X X
∑ ∆
=
+
Với X(n)Δ : là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n.
(1)
2 0


-
Giá trị của dòng ngăn mạch được xác định theo công thức:
( ) ( )
* 1
n n
N a
I m I
= ×
Page | 17
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
(1)
( ) (2)
(1,1)
2 0
2
2 0
: 3
: 3
.
: 3 1
( )
n
N
m N
X X
N
X X
Σ Σ
Σ Σ

.
 Tính ngắn mạch tại điểm N1:
Page | 18
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
Điện kháng tổng của sơ đồ thay thế thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự không.

1 1
,
2 1
,,
0 1
0,02
0,02
0,02
X X
X X
X X
Σ
Σ
Σ
= =


= =


= =

- Với dạng ngắn mạch N
(3)

= × =
×
- Với dạng ngắn mạch 1 pha N
(1)
Dòng ngắn mạch pha a thứ tự thuận tại điểm ngắn mạch là:

(1)
a1 1
1 2 0
N
E
I
X X X
Σ Σ Σ
=
+ +
1
16,667
0,02 0,02 0,02
= =
+ +
Giá trị dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị tương đối là:
(1) (1) (1) (1)
* 1 1 1 1 1
3 3 16,667 50
N a N a N
I m I I
= × = × = × =
Giá trị dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên là:


= × =
Đổi sang đơn vị có tên là:
(1) (1)
0 1 *0 1 2
10,0. 4
N N cb
I I I kA= =
- Với dạng ngắn mạch N
(2)
Dòng ngắn mạch pha a thứ tự thuận tại điểm ngắn mạch là:
Page | 19
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.

(2)
a1 1
1 2
N
E
I
X X
Σ Σ
=
+
1
25
0,02 0,02
= =
+
Giá trị dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị tương đối là:


2 0
1
2 0
N
E
I
X X
X
X X
Σ Σ
Σ
Σ Σ
=
×
+
+
1
33,33
0,02 0,02
0,02
0,02 0,02
= =
×
+
+
Giá trị dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị tương đối là:

(1,1) (1,1) (1,1)
* 1 1 1N a N
I m I= ×

Giá trị dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên là:

(1,1) (1,1)
1 * 1
2
3
cb
N N
cb
S
I I
U
= ×
×
40
50 10,04(kA)
3 115
= × =
×
Dòng điện ngắn mạch pha A thành phần thứ tự không là:
(1,1) (1,1)
2
0 1 1 1
2 0
0,02
33,33 16,67
0,02 0,02
a N a N
X
I I

*N
N
(3)
50 50 14,29 14,29 6,92 4,57 3,41 2,72
N
(1)
50 50 14,29 14,29 5,49 4,32 2,46 1,92
N
(2)
43,30 43,30 12,37 12,37 5,99 3,95 2,95 2,35
N
(1,1)
50 50 14,28 14,28 6,41 4,19 3,11 2,48
I
N
(kA)
N
(3)
10,04 10,04 14,34 14,34 6,95 4,58 3,42 2,73
N
(1)
10,04 10,04 14,34 14,34 5,51 4,33 2,47 1,93
N
(2)
8,70 8,70 12,42 12,42 6,02 3,97 2,96 2,36
N
(1,1)
10,04 10,04 14,34 14,34 6,44 4,21 3,12 2,49
I
*0N

10,04 10,04 14,34 14,34 4,59 2,74 1,96 1,51
- Từ bảng trên ta có bảng sau:
Page | 21
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
max
N
I
kA
max
ON
I
kA
N1 10,04 10,04
N2 10,04 10,04
N3 14,34 14,34
N4 14,34 14,34
N5 6,95 5,51
N6 4,58 4,33
N7 3,42 2,47
N8 2,73 1,93
- Phân bố dòng qua các BI.
Tại điểm ngắn mạch N1.
Các BI không có dòng ngắn mạch chạy qua ở tất cả các dạng ngắn mạch.
1 2 3 4 5
0
BI BI BI BI BI
I I I I I
= = = = =
Tại điểm ngắn mạch N2.
+ Ngắn mạch N

7,125
2
0
N
BI BI BI
N
BI
BI
I
I I I
I
I
I
= = = = =
= − = −
=
+ Ngắn mạch N
(1)
và N
(1,1)
Các dòng ngắn dòng ngắn mạch chạy qua BI tương tự như N
(3)
nhưng khac
nhau về trí số.
Tại điểm ngắn mạch N4.
+ Ngắn mạch N
(3)
Page | 22
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
* 4

nhau về trí số.
Tại điểm ngắn mạch N5.
+ Ngắn mạch N
(3)
* 5
1 3
* 5
2 4
5 * 5
3,46
2 2
3,46
2
6,9
6,92
2
N
BI BI
N
BI BI
BI N
I
I I
I
I I
I I
= = = =
= = − = −
= =
+ Ngắn mạch N

(3)
50 0 0 0 0
N
(1)
50 0 0 0 0
N
(1,1)
50 0 0 0 0
N3
N
(3)
7,145 7,145 7,14
5
-7,145 0
N
(1)
7,145 7,145 7,14
5
-7,145 0
N
(1,1)
7,14 7,14 7,14 -7,14 0
N
(3)
7,145 -7,145 7,14 -7,145 0
Page | 23
Đồ án môn học bảo vệ Rơ le. GVHD: TS.Vũ Thị Anh Thơ.
N4 5
N
(1)

(1,1)
2,095 -2,095 2,09
5
-2,095 4,19
N7
N
(3)
1,705 -1,705 1,70
5
-1,705 3,41
N
(1)
1,23 -1,23 1,23 -1,23 2,46
N
(1,1)
1,555 -1,555 1,55
5
-1,555 3,11
N8
N
(3)
1,36 -1,36 1,36 -1,36 2,72
N
(1)
0,96 -0,96 0,96 -0,96 1,92
N
(1,1)
1,24 -1,24 1,24 -1,24 2,48
4.2.2. Tính toán dòng ngắn mạch trong chế độ cực tiểu.
- Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:

(3)
Giá trị dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị tương đối là:
(3)
* 1
1 1
1 1
43,48
0,023
N
E
I
X X
Σ Σ
= = = =
Giá trị dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên là:

(3) (3)
1 * 1
2
3
cb
N N
cb
S
I I
U
= ×
×
40
43,48 8,73(kA)