PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA RƠLE SỐ BẢO VỆ SO LỆCH MBA 9e057233

1. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRƯƠNG QUỐC TRUNG
PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG VÀ CÁC YẾU TỐ
ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA
RƠLE SỐ BẢO VỆ SO LỆCH MBA
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN
Đà Nẵng - Năm 2017

2. ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRƯƠNG QUỐC TRUNG
PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG VÀ CÁC YẾU TỐ
ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA
RƠLE SỐ BẢO VỆ SO LỆCH MBA
Chuyên ngành: Kỹ thuật điện
Mã số: 60.52.02.02
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. LÊ KIM HÙNG
Đà Nẵng - Năm 2017

3. LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Trong luận văn có
sử dụng những kết quả nghiên cứu thực nghiệm của các đồng nghiệp tại Công ty TNHH
MTV Thí nghiệm điện miền Trung, trích dẫn một số tài liệu chuyên ngành điện của Việt
Nam và của một số tổ chức khoa học trên thế giới.
Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được
ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tác giả luận văn
Trương Quốc Trung

4. PHÂN TÍCH CHỨC NĂNG VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍNH
LÀM VIỆC CỦA RƠLE SỐ BẢO VỆ SO LỆCH MBA
Học viên: Trương Quốc Trung. Chuyên ngành: Kỹ thuật điện.
Mã số: 60520202. Khóa: 31. Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN
Tóm tắt – Trong hệ thống rơle bảo vệ máy biến áp thì rơle bảo vệ so lệch giữ vai trò
chính hết sức quan trọng, nó góp phần cô lập sự cố trong MBA một cách nhanh chóng, đồng
thời đảm bảo an toàn cho hệ thống. Ngày nay, rơle so lệch MBA đã dần được hoàn thiện, với
nhiều tính năng vượt trội, tuy nhiên có nhiều yếu tố tác động bên ngoài, làm cho rơle tác động
sai. Vì vậy cần có sự nghiên cứu sâu sắc về rơle so lệch MBA và các yếu tố ảnh hưởng tác động
đến đặc tính làm việc của rơle trong nhiều trường hợp khác nhau. Luận văn đã trình bày tổng
quan về hệ thống rơle bảo vệ MBA, các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của rơ le đồng
thời đưa ra các phân tích và so sánh giữa các giải pháp mà các hãng sản xuất rơ le đang sử dụng
hiện nay nhằm đảm bảo rơle làm việc một cách chắc chắn. Mô hình mô phỏng rơ le bảo vệ so
lệch MBA trong một trạm thực tế được xây dựng bằng phần mềm Matlab – Simulink. Thông
qua phần mềm, luận văn đã trình bày một số kết quả thu được khi mô phỏng rơ le bảo vệ so
lệch MBA trong các trường hợp sự cố và khi có các yếu tố bên ngoài tác động đến sự làm việc
của rơ le.
Từ khóa – sự cố MBA; rơ le bảo vệ so lệch MBA; các yếu tố ảnh hưởng; hãng sản xuất
rơle; Matlab-Simulink.
ANALYSING FUNCTIONS AND FACTORS AFFECTING THE
TRANSFORMER DIFFERENTIAL PROTECTION RELAY ‘S
PERFORMANCE CHARACTERISTICS
Abstract – In the transformer protection relay system, the differential protection relay
plays a very important role, it contributes to the problem isolation in the transformer quickly as
well as ensuring the safety of the system. Nowadays, transformer differential protection relay
have been perfected with many outstanding features, however there are many external factors
which can cause the relay to malfunction. Therefore, there is a need for specialized research
into transformer differential protection relay and factors affecting the performance
characteristics of the relay in various cases. This thesis presents an overview of the transformer
protection relay system, factors affecting the relay's performance characteristics, and provides
analysis, compares the solutions that relay manufacturers are applying today to ensure the relay
to operate reliably. The model that simulates the transformer differential protection relay in a
real station is built with Matlab-Simulink Software. By the software, the thesis presents some
results obtained when simulating the operation of the relay in cases of faults and when there are
external factors affecting the operation of the relay.
Key words – transformer faults; transformer differential protection relay; affecting
factors; relay manufacturers; Matlab-Simulink.

5. MỤC LỤC
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................1
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................1
3. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài.........................................................................2
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài............................................................2
5. Bố cục luận văn...................................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ MBA ...........................3
1.1. MỞ ĐẦU..................................................................................................................3
1.2. CÁC DẠNG SỰ CỐ THƯỜNG GẶP ĐỐI VỚI MBA...........................................3
1.2.1. Sự cố bên trong MBA...................................................................................3
1.2.2. Sự cố bên ngoài MBA ..................................................................................4
1.3. CÁC LOẠI BẢO VỆ THƯỜNG DÙNG CHO MBA. ............................................5
1.3.1. Bảo vệ nội bộ MBA......................................................................................5
1.3.2. Bảo vệ điện chính trong MBA......................................................................5
1.3.3. Sơ đồ phương thức bảo vệ MBA..................................................................6
1.3.4. Nguyên lý làm việc của chức năng so lệch MBA ........................................6
1.4. TỔNG QUAN VỀ RƠLE SỐ BẢO VỆ SO LỆCH MBA.......................................8
1.4.1. Các loại rơ le số bảo vệ so lệch MBA thường dùng.....................................8
1.4.2. Cấu trúc phần cứng và nguyên lý làm việc của rơ le số ...............................9
1.4.3. Cài đặt, cấu hình đưa rơle vào vận hành.....................................................10
1.5. KẾT LUẬN ............................................................................................................11
CHƯƠNG 2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA
RƠLE SỐ BẢO VỆ SO LỆCH MBA ........................................................................13
2.1. MỞ ĐẦU................................................................................................................13
2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG TỪ HÓA QUÁ ĐỘ KHI ĐÓNG XUNG KÍCH MBA..13
2.2.1. Dòng từ hóa quá độ.....................................................................................13
2.2.2. Ảnh hưởng của dòng từ hóa đến chức năng bảo vệ so lệch MBA .............15
2.2.3. Nhận xét......................................................................................................16
2.3. ẢNH HƯỞNG CỦA SAI SỐ TI ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA RƠLE SO
LỆCH MBA...................................................................................................................17
2.3.1. Sai số TI......................................................................................................17
2.3.2. Ứng dụng TI công nghệ mới (MOCT–Magneto Optical Current Transducer) ....18
2.4. ẢNH HƯỞNG CỦA BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC
CỦA RƠ LE SO LỆCH MBA.......................................................................................20

6. 2.4.1. Bộ điều áp dưới tải (OLTC)........................................................................20
2.4.2. Ảnh hưởng của bộ điều áp dưới tải đến đặc tính bảo vệ so lệch MBA......20
2.4.3. Nhận xét......................................................................................................22
2.5. ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG THỨ TỰ KHÔNG ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC
CỦA RƠ LE SO LỆCH MBA.......................................................................................23
2.5.1. Dòng thứ tự không......................................................................................23
2.5.2. Ảnh hưởng của dòng thứ tự không đến đặc tính bảo vệ so lệch MBA. .....24
2.5.3. Nhận xét......................................................................................................24
2.6. KẾT LUẬN ............................................................................................................25
CHƯƠNG 3. CÁC GIẢI PHÁP NHẰM ĐẢM BẢO ĐỘ TIN CẬY LÀM VIỆC
RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH MBA...............................................................................26
3.1. MỞ ĐẦU................................................................................................................26
3.2. GIẢI PHÁP HẠN CHẾ ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG TỪ HÓA QUÁ ĐỘ MBA.....26
3.2.1. Phát hiện dòng từ hóa bằng cách phân tích các thành phần sóng hài trong
dòng so lệch MBA.........................................................................................................26
3.2.2. Phân tích dạng sóng của dòng so lệch MBA..............................................27
3.2.3. Tăng giá trị khởi động của chức năng bảo vệ so lệch khi đóng điện trở lại
MBA. .............................................................................................................................28
3.2.4. Nhận xét......................................................................................................29
3.3. GIẢI PHÁP ĐỂ CẢI THIỆN SAI SỐ TI VÀ BÃO HÒA TI ................................29
3.3.1. Giải pháp nhằm hạn chế các lỗi trong mạch dòng nhị thứ vào rơ le ..........29
3.3.2. Sử dụng đặc tính hãm .................................................................................31
3.3.3. Giải pháp hạn chế bão hòa TI.....................................................................32
3.4. GIẢI PHÁP CẢI THIỆN ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG THỨ TỰ KHÔNG
TRONG DÒNG SO LỆCH MBA. ................................................................................37
3.5. GIẢI PHÁP HẠN CHẾ ẢNH HƯỞNG CỦA BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI ĐẾN
ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA RƠ LE BẢO VỆ SO LỆCH MBA ..............................38
3.5.1. Giải pháp hạn chế ảnh hưởng của bộ điều áp mà hãng ABB sử dụng .......38
3.5.2. Hãng sản xuất rơ le bảo vệ Siemens và các hãng khác ..............................39
3.5.3. Nhận xét......................................................................................................39
3.6. KẾT LUẬN ............................................................................................................40
CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG RƠLE SỐ BẢO VỆ SO LỆCH MBA .........................41
4.1. MỞ ĐẦU................................................................................................................41
4.2. TỔNG QUAN VỀ MATLAB - SIMULINK ........................................................41
4.2.1. Matlab .........................................................................................................41
4.2.2. Simulink......................................................................................................41

7. 4.3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG RƠ LE SỐ BẢO VỆ SO LỆCH
MBAVỚI CÔNG CỤ MÔ PHỎNG SIMULINK/SIMPOWERSYSTEM...................42
4.3.1. Xây dựng mô hình mô phỏng bảo vệ so lệch MBA ...................................42
4.3.2. Xây dựng khối nguyên lý làm việc của rơ le so lệch máy biến áp.............43
4.3.3. Phân tích sự làm việc của sơ đồ ở các dạng sự cố......................................49
4.4. KẾT LUẬN ............................................................................................................66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................................................67
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (Bản sao)
PHỤ LỤC

8. DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
87N Bảo vệ so lệch chạm đất hạn chế máy biến áp
87T Bảo vệ so lệch máy biến áp
CTS Chức năng giám sát mạch dòng điện nhị thứ vào role
IKCB Dòng điện không cân bằng
ITTK Dòng điện thứ tự không
ITTN Dòng điện thứ tự nghịch
ITTT Dòng điện thứ tự thuận
MC Máy cắt
OLTC Bộ điều áp dưới tải
TI Máy biến dòng điện (Current Transfomer)
TU Máy biến điện áp (Voltage Transfomer)

9. DANH MỤC CÁC BẢNG
Số hiệu
bảng
Tên bảng Trang
1.1. Các loại phần mềm giao diện rơ le thông dụng 11
2.1.
Rơ le bảo vệ so lệch MBA được sử dụng phổ biến ở lưới Miền
Trung hiện nay
13

10. DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu
hình
Tên hình Trang
1.1. Các sự cố bên trong MBA 3
1.2. Sơ đồ phương thức bảo vệ của một MBA thường dùng 6
1.3. Nguyên lý bảo vệ so lệch MBA 7
1.4. Bảo vệ so lệch MBA 3 cuộn dây 8
1.5. Đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch MBA 8
1.6. Các chức năng trong rơ le so lệch MBA SEL 487E 9
1.7. Cấu trúc phần cứng của rơ le số 10
1.8. Các rơ le bảo vệ so lệch MBA thường dùng 10
1.9. Các phần mềm rơ le đang sử dụng phổ biến hiện nay 11
2.1. Sơ đồ đóng điện không tải MBA 14
2.2.
Dòng từ hóa khi đóng điện không tải MBA tại thời điểm dạng
sóng điện áp trùng với mật độ từ thông trong cuộn dây
14
2.3.
Dòng từ hóa khi đóng điện không tải MBA tại thời điểm mật độ
từ thông trong cuộn dây có giá trị âm -max
14
2.4. Dạng sóng dòng từ hóa khi đóng điện xung kích MBA 15
2.5. Sự cố 87 trip khi đóng xung kích MBA 15
2.6. Dòng từ hóa khi đóng điện song song vào MBA đang vận hành 16
2.7. Sự cố bên ngoài vùng bảo vệ với bão hòa TI 17
2.8. Đặc tính từ hóa của TI 18
2.9. Dòng nhị thứ TI trong TH bão hòa TI 18
2.10. TI làm việc theo nguyên tắc quang – từ 19
2.11. Sơ đồ khối của MOCT 19
2.12. Ứng dụng MOCT trong các trạm tự động hóa 20
2.13. Cấu tạo của bộ điều chỉnh điện áp 20
2.14. Phản hồi vị trí nấc phân áp đến rơ le bảo vệ so lệch MBA 21
2.15. Sự cố chạm đất ngoài tại cuộn dây đấu Y 24
2.16. Sự cố chạm đất ngoài 1 pha tại phía cuộn dây nối ∆ 24
3.1. Thành phần sóng hài khi đóng điện xung kích MBA 27
3.2. Dạng sóng của dòng từ hóa quá độ 28
3.3. Tăng giá trị khởi động khi đóng điện MBA 29
3.4. Đặc tính của hãng Areva phát hiện lỗi trong mạch nhị thứ TI 30
3.5. Đặc tính phát hiện lỗi trong mạch nhị thứ TI của hãng ABB 30
3.6. Giám sát mạch nhị thứ TI trong rơ le hãng Nari 30
3.7. Đặc tính giám sát dòng so lệch của hãng Toshiba 31
3.8. Đặc tính hãm của rơ le so lệch MBA 32
3.9. Sử dụng vùng hãm bổ sung để phát hiện hiện tượng bão hòa TI 33

11. Số hiệu
hình
Tên hình Trang
3.10. Đặc tính hướng phân biệt sự cố bên trong và bên ngoài 34
3.11. Dòng thứ tự nghịch khi sự cố bên trong (A) và sự cố bên ngoài (B) 35
3.12. Đặc tính làm việc hãng SEL khi sự cố bên ngoài gây bão hòa TI 35
3.13. Dạng sóng của dòng so lệch trong trường hợp bão hòa TI 36
3.14. Dòng thứ tự không khi có sự cố chạm đất bên ngoài vùng bảo vệ 37
3.15.
Đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch MBA trước (a) và sau (b)
khi bù sai lệch OLTC
39
4.1. Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp 43
4.2. Mô phỏng rơle bảo vệ so lệch 7UT633 44
4.3. Các thông số cài đặt cho rơ le bảo vệ so lệch MBA 45
4.4. Khối xử lý dòng điện 3 phía 46
4.5. Khối tính toán giá trị dòng so lệch và dòng hãm 47
4.6. Sơ đồ tổng thể mô phỏng rơle bảo vệ so lệch máy biến áp 48
4.7. Mô phỏng sự cố bên trong MBA 49
4.8.
Dòng đo lường ở TI 3 phía khi sự cố chạm đất pha A bên trong
vùng bảo vệ
49
4.9. Đặc tính sự cố và lệnh Trip từ rơ le so lệch khi sự cố pha A MBA 50
4.10. Dòng đo lường ở TI 3 phía khi sự cố 3 pha trong vùng bảo vệ 51
4.11. Đặc tính dòng sự cố và lệnh cắt từ rơ le so lệch 51
4.12. Mô phỏng sự cố bên ngoài vùng bảo vệ 52
4.13.
Dòng đo lường ở TI 3 phía khi sự cố chạm đất pha A phía thanh
cái 110kV
52
4.14. Đặc tính dòng sự cố và lệnh trip khi sự cố bên ngoài vùng bảo vệ 53
4.15.
Dạng sóng dòng điện 3 phía, dòng so lệch, dòng hãm, vùng làm
việc của bảo vệ trong trường hợp ngắn mạch 3 pha ngoài vùng
bảo vệ của rơ le bảo vệ so lệch
54
4.16.
Đặc tính sự cố, dòng so lệch, dòng hãm trong trường hợp không
bù dòng thứ tự không
56
4.17.
Dòng so lệch, dòng hãm, đặc tính sự cố, đặc tính trip trong
trường hợp chạm đất pha A ngoài vùng bảo vệ phía 22kV khi
không bù dòng thứ tự không
57
4.18.
Dòng so lệch, dòng hãm, đặc tính sự cố, đặc tính cắt khi sự cố
chạm đất pha A ngoài vùng bảo vệ phía thanh cái 35kV
58
4.19.
Dòng so lệch, dòng hãm, đặc tính sự cố trong trường hợp không
bù tổ đấu dây MBA khi MBA vận hành bình thường
59
4.20.
Dòng so lệch, dòng hãm, đặc tính sự cố khi MBA vận hành với
phía 110kV cấp nguồn cho phía 35kV
60
4.21.
Dòng so lệch, dòng hãm, đặc tính sự cố khi MBA vận hành với
phía 110kV cấp nguồn cho phía 35kV
61

12. Số hiệu
hình
Tên hình Trang
4.22.
Dòng so lệch, dòng hãm, đặc tính sự cố, đặc tính cắt từ bảo vệ so
lệch khi MBA vận hành ở vị trí nấc 9 trong trường hợp không có
phản hồi nấc phân áp MBA
62
4.23.
Dòng hãm, dòng so lệch, đặc tính bảo vệ rơ le so lệch khi MBA vận
hành ở vị trí biên trong trường hợp máy cắt 332 cắt ra do sự cố
63
4.24.
Dòng so lệch, dòng hãm, đặc tính sự cố của rơ le khi MBA vận
hành ở vị trí biên, MC 432 cắt ra do thanh cái 22kV bị sự cố
64
4.25. Xác lập sơ đồ đóng xung kích MBA 64
4.26.
Dạng sóng của dòng từ hóa phía 110kV khi đóng xung kích
MBA
64
4.27.
Đặc tính sự cố trong trường hợp đóng xung kích MBA với dòng
từ hóa lớn
65
4.28. Lệnh Trip từ rơle khi không hãm sóng hài (A) và hãm sóng hài (B) 65

13. 1
MỞ ĐẦU
1.Lý do chọn đề tài
Trong hệ thống điện, máy biến áp và hệ thống bảo vệ đóng một vai trò cực kỳ quan
trọng, nó đóng góp một phần rất lớn trong việc đảm bảo an toàn cung cấp điện, trong đó
bảo vệ so lệch MBA là một trong những bảo vệ chính. Sự làm việc tin cậy của bảo vệ
so lệch MBA giúp phát hiện sớm và cô lập các sự cố một cách nhanh chóng, giúp duy
trì tình trạng vận hành an toàn cho hệ thống.
Với vai trò quan trọng truyền tải công suất giữa nguồn và phụ tải, các hư hỏng
trong máy biến áp lực sẽ làm ảnh hưởng đến việc cung cấp điện năng đến hộ tiêu thụ.
Vì vậy việc nghiên cứu chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp và các tình trạng làm việc
không bình thường, sự cố xảy ra với máy biến áp là rất cần thiết. Để bảo vệ cho máy
biến áp làm việc an toàn, cần phải tính toán đầy đủ các yếu tố gây hư hỏng bên trong và
các yếu tố bên ngoài gây ảnh hưởng đến đặc tính làm việc bình thường của bảo vệ so
lệch máy biến áp. Từ đó đề ra phương án bảo vệ, loại trừ các hư hỏng và sự cố không
mong muốn.
Hiện nay, sự phát triển trong lĩnh vực công nghệ số đã cho phép chế tạo các loại
rơle so lệch máy biến áp kỹ thuật số với nhiều tính năng vượt trội so với các loại rơle
trước đây. Các nhà sản xuất đã cho phép tích hợp nhiều chức năng bảo vệ và nhiều giải
pháp nhằm giảm sự tác động không mong muốn. Tuy nhiên, nhiều sự cố tác động không
đúng của bảo vệ so lệch máy biến áp và bảo vệ so lệch hạn chế REF như khi sự cố ngắn
mạch ngoài, đóng điện xung kích máy biến áp, hoặc do lỗi cài đặt cấu hình, các lỗi TU,
TI đã gây nên mất điện hệ thống, ảnh hưởng đến công tác vận hành và thời gian khôi
phục sự cố.
Với yêu cầu đặt ra như trên nên cần có sự nghiên cứu sâu sắc về rơle bảo vệ so
lệch kỹ thuật số MBA. Đây cũng chính là lý do để học viên chọn đề tài “Phân tích
chức năng và các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của rơ le số bảo vệ so lệch
MBA”.
2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp của các hãng ABB, SEL, SIEMENS,
AREVA, TOSHIBA… được sử dụng phổ biến trên các lưới truyền tải cao áp có cấp
điện áp từ 110kV đến 500kV thuộc khu vực miền Trung và Tây Nguyên.
2.2. Phạm vi nghiên cứu
- Hệ thống hóa về lý thuyết và các nghiên cứu, đánh giá chức năng bảo vệ so lệch
máy biến áp.
- Phân tích các sự cố thường gặp trong máy biến áp.

14. 2
- Mô phỏng rơ le số bảo vệ so lệch máy biến áp.
- Mô hình hóa các thành phần trong máy biến áp, các loại sự cố của các phần tử
trong máy biến áp và phân tích sự làm việc của rơle bảo vệ so lệch máy biến áp.
- Áp dụng, đánh giá các kết quả và đưa ra nhận xét.
3.Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
- Mục tiêu: Phân tích và mô phỏng các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của
chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp.
- Nhiệm vụ chính:
+ Tìm hiểu các dạng sự cố thường xảy ra đối với MBA và hệ thống bảo vệ đi kèm.
+ Nghiên cứu cấu hình và đặc tính làm việc rơle số bảo vệ so lệch MBA của một
số hãng thông dụng hiện nay như AREVA, SEL, ABB, SIEMENS...
+ Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng, tác động đến đặc tính làm việc của chức năng
bảo vệ so lệch MBA và các giải pháp mà các hãng sản xuất rơ le hiện nay đang áp dụng.
+ Mô phỏng rơ le bảo vệ so lệch MBA và các dạng sự cố để phân tích sự làm việc
của rơ le (Matlab-Simulink).
+ Thí nghiệm, mô phỏng áp dụng cho trạm biến áp 110kV Phù Cát và đưa ra ý
kiến áp dụng cho các trạm khác.
4.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Đề tài thuộc dạng nghiên cứu ứng dụng, mặc dù trạm biến áp với hệ thống bảo vệ
so lệch đã được đưa vào vận hành trong hệ thống điện từ nhiều năm qua nhưng với việc
nghiên cứu một cách cụ thể, có hệ thống sẽ giúp người vận hành đánh giá, phân tích sự
cố và các hư hỏng trong máy biến áp một cách chính xác hơn.
Về ý nghĩa thực tiễn, đề tài đã giải quyết được một khối lượng lớn công việc cho
nhân viên thí nghiệm khi kiểm định, phân tích sự cố rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp,
giúp rút ngắn thời gian và tiến độ theo yêu cầu cung cấp điện liên tục. Đồng thời cung
cấp kiến thức trong công tác vận hành, xử lý sự cố, nâng cao hiệu quả sử dụng rơle.
5. Bố cục luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm có 4 chương
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan hệ thống rơ le bảo vệ MBA
Chương 2: Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính làm việc của rơle số bảo vệ so lệch MBA
Chương 3: Các giải pháp nhằm đảm bảo độ tin cậy làm việc rơ le bảo vệ so lệch MBA
Chương 4: Mô phỏng rơ le số bảo vệ so lệch MBA
Kết luận và kiến nghị

15. 3
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG RƠLE BẢO VỆ MBA
1.1. MỞ ĐẦU
Trước khi đi vào nghiên cứu vấn đề bảo vệ rơ le MBA, ta cần có những hiểu biết
về đối tượng bảo vệ là MBA, các chế độ làm việc bình thường, không bình thường, các
dạng sự cố thường xảy ra trong MBA. Đồng thời khái quát các loại rơ le chính bảo vệ
MBA thường dùng hiện nay. Đó là cơ sở để nghiên cứu thử nghiệm, mô phỏng và ứng
dụng rơ le số cho các chương sau.
1.2. CÁC DẠNG SỰ CỐ THƯỜNG GẶP ĐỐI VỚI MBA
Các nguyên nhân chính gây nên hư hỏng trong máy biến áp thường được thống kê
theo các nguyên nhân do:
+ Điểm yếu về tính năng kỹ thuật, thiết kế, chế tạo kém hiệu quả
+ Lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng kém
+ Các điều kiện vận hành bất lợi
+ Quá trình lão hóa.
Các sự cố MBA thường được chia vào 2 loại đó là sự cố bên trong MBA và sự cố
bên ngoài MBA.
1.2.1. Sự cố bên trong MBA
Trong quá trình vận hành, các cuộn dây và lõi sắt từ trong MBA có thể chịu các
lực cơ học như sự giản nở do nhiệt, sự rung động, phát nóng cục bộ do mật độ từ thông
lớn hoặc do các ứng suất ngắn mạch. Các lực cơ học này có thể làm suy giảm cách điện
cuộn dây MBA và theo thời gian, nó sẽ gây ra ngắn mạch và các sự cố trong cuộn dây.
Sự cố bên trong MBA có thể chia vào các trường hợp như trong hình 1.1.
+ Ngắn mạch giữa cuộn dây
với đất 1, 4, 8.
+ Ngắn mạch giữa các cuộn
dây với nhau 2, 5.
+ Ngắn mạch giữa các vòng
dây trong cùng một pha MBA 3, 6,
7.
+ Ngoài ra còn có các sự cố do
quá nhiệt, quá áp lực và do dầu.
Đối với sự cố ngắn mạch giữa
cuộn dây với đất, dòng sự cố phụ thuộc vào nguồn, trở kháng và điện áp giữa điểm trung
Hình 1.1. Các sự cố bên trong MBA

16. 4
tính và vị trí điểm sự cố trên cuộn dây bị sự cố. Các sự cố giữa cuộn dây với đất mà xa
điểm trung tính thường có dòng sự cố chạm đất thấp, do điện áp và điện kháng giữa
điểm sự cố và trung tính lớn nhưng lại sinh ra các dòng pha lớn trong các cuộn dây đặt
trên cùng lõi thép với cuộn dây sự cố. Các sự cố này sẽ được bảo vệ so lệch phát hiện
kịp thời và cô lập MBA ngay lập tức. Với các sự cố giữa cuộn dây với đất mà gần điểm
trung tính thì điện áp và trở kháng sẽ thấp [9]. Kết quả là dòng sự cố chạm đất lớn và sẽ
được phát hiện tin cậy qua bảo vệ so lệch chạm đất hạn chế.
Còn khi xảy ra sự cố ngắn mạch giữa các vòng dây trong cùng 1 pha MBA. Điều
này sẽ dẫn đến 1 sự thay đổi nhỏ trong các dòng pha nhưng dòng sự cố giữa các vòng dây
lại lớn sẽ dẫn đến phá hủy nghiêm trọng MBA nếu không được cách ly kịp thời. Sự cố
này sẽ được phát hiện thông qua chức năng bảo vệ so lệch thứ tự nghịch MBA [9].
Đối với sự cố ngắn mạch giữa các pha MBA với nhau, dòng pha trong các cuộn
dây MBA sẽ tăng lên, dòng so lệch sinh ra và được bảo vệ so lệch pha MBA phát hiện
kịp thời.
1.2.2. Sự cố bên ngoài MBA
Sự cố bên ngoài là các sự cố và nhiễu loạn xuất hiện bên ngoài MBA. Các nhiễu
loạn này gây nên các ứng suất trong MBA và làm giảm tuổi thọ của MBA. Các sự cố
này thường là:
+ Quá tải: quá tải làm cho MBA trở nên quá nhiệt và gây nên các hư hỏng vĩnh
viễn và giảm tuổi thọ của MBA. Nếu thời gian quá tải lớn có thể dẫn tới các hư hỏng
trầm trọng. Trong tất cả các trường hợp, không có bảo vệ nào được sử dụng để cô lập
đối với sự cố quá tải mà chỉ là một cảnh báo cho nhân viên vận hành được biết và xử lý.
Các nguyên nhân gây ra tình trạng quá tải là do sự phân chia tải không đều trong các
MBA vận hành song song hoặc sự không cân bằng tải trong hệ thống mạch ba pha.
+ Quá áp: quá áp xuất hiện trên hệ thống khi điện áp vượt quá điện áp định mức
cho phép. Quá áp có thể xuất hiện do một số nguyên nhân như mất tải đột ngột, thao tác
đóng cắt đường dây, các sự cố ngắn mạch chạm đất kèm theo hồ quang, sét đánh trên
đường dây, các lỗi trong bộ điều chỉnh điện áp, sự cố mở cuối đường dây dài. Các điều
kiện này có thể dẫn tới quá kích thích MBA và tăng áp lực lên cách điện cuộn dây. Quá
kích thích làm tăng tổn thất sắt từ và dẫn đến sự tăng cao trong dòng từ hóa MBA. Điều
này sẽ dẫn đến sự tăng nhiệt nhanh trong mạch từ MBA và dẫn đến phá hủy cách điện
trong cuộn dây MBA.
+ Kém tần số: kém tần số được sinh ra do nhiễu loạn hệ thống mà nguyên nhân là
sự mất cân bằng giữa nguồn và tải. Tình trạng này tương tự như quá áp mà trong đó
dòng từ hóa tăng lên rất lớn ở tần số thấp, gây ra quá kích thích trong mạch sắt từ MBA.
MBA có thể hoạt động tiếp tục trong hai trường hợp quá áp hoặc kém tần số, tuy nhiên

17. 5
khi hai sự cố này cùng xảy ra một lúc thì sẽ dẫn đến hiện tượng quá kích thích và làm
cho MBA trở nên bão hòa.
+ Ngắn mạch ngoài MBA: là các sự cố hệ thống mà xuất hiện ngoài vùng bảo vệ
của MBA nhưng lại sinh ra các dòng sự cố lớn làm ảnh hưởng đến cuộn dây MBA. Các
dòng sự cố này có thể sinh ra các lực cơ học lớn, gây nên phát nóng và tổn hao đồng
trong các cuộn dây của MBA. Các lực cơ học lớn nhất sẽ xuất hiện trong chu kỳ đầu
tiên của dòng sự cố đối xứng và nó sẽ gây khó khăn trong việc cô lập nhanh đối với các
dạng sự cố này.
1.3. CÁC LOẠI BẢO VỆ THƯỜNG DÙNG CHO MBA.
Như đã trình bày ở phần trên, các sự cố xảy ra đối với MBA sẽ dẫn đến phá hủy
nghiêm trọng cách điện và dẫn đến phá vỡ MBA, vì vậy MBA phải được bảo vệ ngay
lập tức từ sự cố. Tùy theo công suất và vai trò của MBA trong hệ thống điện mà lựa
chọn phương thức bảo vệ thích hợp. Với yêu cầu đảm bảo về độ tin cậy, mức độ dự
phòng, độ nhạy mà người ta lựa chọn số lượng và chủng loại rơ le bảo vệ thích hợp trong
hệ thống bảo vệ. Đối với MBA công suất lớn trong hệ thống truyền tải quan trọng, xu
thế hiện nay là lắp đặt hai hệ thống bảo vệ độc lập với nguồn điện thao tác riêng, mỗi hệ
thống bảo vệ gồm một bảo vệ chính và một số bảo vệ dự phòng có thể thực hiện đầy đủ
chức năng bảo vệ cho MBA. Một MBA tổng quát có thể được bảo vệ bằng các chức
năng như hình 1.2.
1.3.1. Bảo vệ nội bộ MBA
- Rơle hơi MBA (96B), rơ le hơi OLTC (96P)
- Bảo vệ quá nhiệt cuộn dây MBA (26W)
- Bảo vệ quá nhiệt dầu MBA (26Q)
- Bảo vệ áp lực tăng đột biến trong MBA (66)
- Bảo vệ áp lực tăng đột biến trong bộ OLTC (66 OLTC)
- Bảo vệ dòng dầu và mức dầu MBA (33)
1.3.2. Bảo vệ điện chính trong MBA
- Bảo vệ so lệch MBA (87T)
- Bảo vệ chạm đất hạn chế MBA (87N)
- Bảo vệ quá dòng pha (50/51), quá dòng chạm đất (50/51N)
- Bảo vệ quá tải (49)
- Bảo vệ quá, kém áp (27/59)
- Bảo vệ quá kích thích MBA (24)
- Bảo vệ tần số (81)
- Bảo vệ chống hư hỏng máy cắt 50BF.

18. 6
1.3.3. Sơ đồ phương thức bảo vệ MBA.
Hình 1.2. Sơ đồ phương thức bảo vệ của một MBA thường dùng
1.3.4. Nguyên lý làm việc của chức năng so lệch MBA
Đối với MBA, người ta sử dụng chức năng bảo vệ so lệch MBA (87T) làm bảo vệ
chính, còn các bảo vệ như bảo vệ quá dòng, bảo vệ điện áp… làm bảo vệ dự phòng.
Trong phạm vi của đề tài, tác giả chỉ tập trung nghiên cứu chức năng chính là bảo vệ so
lệch MBA.
+ Bảo vệ so lệch MBA
Là loại bảo vệ dùng nguyên tắc so sánh sự khác nhau giữa chiều dòng điện đi vào
và dòng điện ra khỏi vùng bảo vệ. Vùng bảo vệ được giới hạn bởi các biến dòng mắc
vào mạch so lệch. Thứ cấp của biến dòng được đấu theo nguyên tắc là các cực phía trong
vùng bảo vệ đấu với nhau, các cực phía ngoài đấu vào rơle so lệch dòng điện [2] (xem

19. 7
hình 1.3). Dòng điện so lệch vào rơle được xác định bởi biểu thức: 2
*
1
*
*
I
I
I 

 . Khi
phần tử được bảo vệ ở chế độ làm việc bình thường cũng như ngắn mạch ngoài thì góc
lệch pha   0
2
1 180
, 
I
I
 , dòng so lệch 0
2
*
1
*
*



 I
I
I . Còn khi ngắn mạch trong vùng
bảo vệ, dòng điện thứ cấp đổi chiều   0
2
1 0
, 
I
I
 làm cho 0
2
*
1
*
*



 I
I
I và lớn hơn giá
trị chỉnh định, rơle tác động đi cắt MC.
Sự cố trong vùng bảo vệ Sự cố ngoài vùng bảo vệ
1
*
I
2
*
I
2
*
1
*
*
I
I
I 


2
*
1
*
*
I
I
I 


Hình 1.3. Nguyên lý bảo vệ so lệch MBA
Đối với bảo vệ so lệch MBA, người ta thường dùng bảo vệ so lệch có cuộn hãm.
Hình 1.4 trình bày sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch MBA 3 cuộn dây có nguồn cung cấp
từ phía cao.
Dòng so lệch được xác định: 3
2
1
•
•
•


 I
I
I
Idiff
Dòng hãm xác định: 3
2
1
•
•
•


 I
I
I
Ibias
Trong đó: 3
2
1 ,
,
•
•
•
I
I
I là dòng điện phía cao, trung và hạ của MBA.
Xét trường hợp ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ, khi đó I1 ngược chiều với I2 và I3:
3
2
1
•
•
•

 I
I
I

20. 8
0
3
2
1 



•
•
•
I
I
I
Idiff
1
3
2
1 .
2
•
•
•
•



 I
I
I
I
Ibias
Trong trường hợp ngắn mạch này, bảo vệ không
tác động vì dòng so lệch Idiff bằng không trong khi dòng
hãm Ibias lớn, đặc tính sự cố nằm trong vùng hãm của
đặc tính làm việc bảo vệ so lệch MBA (hình 1.5).
Trường hợp ngắn mạch trong vùng bảo vệ, MBA
được cấp nguồn từ phía cao áp nên ( 0
3
2 

•
•
I
I ), do đó:
1
3
2
1
•
•
•
•



 I
I
I
I
Idiff
Hình 1.4. Bảo vệ so lệch
MBA 3 cuộn dây
1
3
2
1
•
•
•
•



 I
I
I
I
Ibias
Trường hợp ngắn mạch này, bảo vệ tác động vì dòng so lệch Idiff và dòng hãm Ibias
bằng nhau, điểm sự cố nằm trong vùng cắt của đặc tính làm việc bảo vệ so lệch MBA
(hình 1.5).
Hình 1.5. Đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch MBA
1.4. TỔNG QUAN VỀ RƠLE SỐ BẢO VỆ SO LỆCH MBA
1.4.1. Các loại rơ le số bảo vệ so lệch MBA thường dùng
Hiện nay, hệ thống điện khu vực miền Trung thường sử dụng rơ le số bảo vệ so
lệch MBA của các hãng như 7UTx của hãng Siemens, RET6x của hãng ABB, P63x
của hãng Schneider, Sel387, 487, 787 của hãng Sel và GRT của hãng Toshiba, ngoài
ra còn có một số rơ le khác của các hãng GE và Trung Quốc. Đây là các rơ le số hiện
đại nhất của các hãng này với đầy đủ các chức năng được tích hợp. Ưu điểm lớn nhất

21. 9
của các loại rơ le số này so với các loại rơ le truyền thống trước đây là khả năng tích
hợp được nhiều chức năng bảo vệ, trao đổi và xử lý thông tin với khối lượng lớn, tốc
độ xử lý cao, làm tăng độ nhạy, độ chính xác, độ tin cậy cũng như mở rộng được các
tính năng bảo vệ. Ngoài ra rơ le còn hạn chế được nhiễu và sai số, có khả năng tự lập
trình với độ linh hoạt và dễ dàng sử dụng cho nhiều đối tượng khác nhau. Ngoài các
chức năng chính như so lệch, bảo vệ quá dòng, bảo vệ điện áp, bảo vệ quá tải… rơ le
còn được trang bị các chức năng phụ khác như chức năng đo lường (MET), kiểm tra
đồng bộ (25), ghi sự cố (DFR, SER), giám sát cấu hình phần cứng và phần mềm (SBM,
TRM), giám sát lỗi TU, TI, giám sát máy cắt (BMR), điều khiển (HMI), tự động hóa
(RTU, PMU, LGC) …. Các chức năng của rơ le được thể hiện như trên hình 1.6.
Hình 1.6. Các chức năng trong rơ le so lệch MBA SEL 487E
1.4.2. Cấu trúc phần cứng và nguyên lý làm việc của rơ le số
Cấu trúc phần cứng của rơ le số (hình 1.7) bao gồm các phần tử đầu vào, bộ vi xử
lý CPU, các phần tử đầu ra. Phần tử đầu vào gồm có: đầu vào digital, đầu vào ảo, đầu
vào analog, đầu vào dòng, đầu vào áp, đầu vào từ xa, đầu vào trực tiếp. Các phần tử đầu
ra gồm có: đầu ra digital, đầu ra ảo, đầu ra analog, đầu ra qua truyền thông, đầu ra trực
tiếp.
Rơ le làm việc theo nguyên tắc các phần tử đầu vào tiếp nhận và xử lý các thông
tin rồi đưa vào bộ xử lý trung tâm CPU Module. Tại đây, bộ CPU Module sẽ xử lý thông
tin đầu vào qua các cổng logic, các phần tử bảo vệ rồi đưa các tín hiệu đầu ra tương ứng.
Ngoài ra, các rơ le đều có cổng giao tiếp truyền thông dùng để kết nối với hệ thống giám
sát điều khiển hoặc giao diện với người sử dụng thông qua các cổng như RS485, RS232,

22. 10
Ethernet… bằng các giao thức IEC 60870-5-101/104, IEC61850, Modbus, DNP3 ….
Hình 1.7. Cấu trúc phần cứng của rơ le số
Hình 1.8. Các rơ le bảo vệ so lệch MBA thường dùng
Mặt trước của các rơ le có giao diện như hình 1.8, chúng đều có màn hình chính để
hiển thị các thông tin (giá trị cài đặt, vận hành, tác động, cảnh báo...), các phím bấm, các
đèn LED cảnh báo và cổng giao diện với máy tính (cổng RS232, Ethernet). Người sử dụng
có thể giao điện với rơ le qua cổng RS232 hoặc cổng Ethernet, cổng quang.
1.4.3. Cài đặt, cấu hình đưa rơle vào vận hành.
Bước đầu tiên trước khi đưa rơ le vào vận hành là cài đặt và cấu hình cho rơ le phù
hợp với phương thức bảo vệ. Để giao tiếp với rơ le số mỗi hãng, ta thường phải dùng

23. 11
phần mềm chuyên dùng cho hãng đó. Các loại rơ le đều có phần mềm giao diện riêng
(hình 1.9) dùng để cài đặt thông số, cấu hình, thiết kế logic đầu ra, đầu vào. Mỗi chương
trình thường có hai phần riêng biệt, phần cài đặt thông số dùng để thay đổi các thông số
cho các chức năng bảo vệ cho phù hợp, phần vẽ logic dùng để cấu hình đầu vào (input),
đầu ra (output) và phối hợp làm việc giữa các chức năng trong rơ le cho phù hợp. Các
loại phần mềm chuyên dùng cho các hãng SCHNEIDER, ABB, SEL, SIEMENS, GE
multilin được trình bày trong bảng 1.1.
Hình 1.9. Các phần mềm rơ le đang sử dụng phổ biến hiện nay
Sử dụng các phần mềm này cộng với sự hiểu biết về rơ le số, người sử dụng có thể
cài đặt và cấu hình cho rơ le dễ dàng hơn.
Bảng 1.1. Các loại phần mềm giao diện rơ le thông dụng
STT Loại rơle Tên phầnmềm Phiên bản
01 P63x/ Schneider Easergy studio Ver. 7.0
02 387,487,787/ SEL AcSELeratoQuickSet Ver. 5031
03 7UTx/SIEMENS Digsi 5 Ver. 5.8
04 RET6x/ABB PCM600 Ver. 2.7
1.5. KẾT LUẬN
Qua các mục đã nêu ở trên, nhận thấy rằng để ứng dụng hiệu quả hệ thống rơ le
bảo vệ MBA, yêu cầu cần có sự hiểu biết sâu sắc về các chế độ làm việc bình thường

24. 12
cũng như các chế độ làm việc không bình thường và các dạng sự cố xảy ra trong MBA.
Từ đó giúp ta có thể ứng dụng đúng và đầy đủ các loại bảo vệ cần thiết cho hệ thống
bảo vệ MBA.
Hiện nay, rơ le so lệch kỹ thuật số MBA đang ngày càng hoàn thiện với nhiều
chủng loại của các hãng khác nhau cộng với sự phức tạp trong phối hợp cài đặt làm việc,
vì vậy đòi hỏi cần có sự nghiên cứu thật kỹ lưỡng để đáp ứng yêu cầu vận hành hệ thống
được an toàn.

25. 13
CHƯƠNG 2
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC
CỦA RƠLE SỐ BẢO VỆ SO LỆCH MBA
2.1. MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế đất nước, hệ thống điện Việt Nam
đã trải qua nhiều giai đoạn hình thành và phát triển với sơ đồ hệ thống bảo vệ rơle phức
tạp, rơle đang vận hành trên lưới của nhiều hãng khác nhau, từ những thiết bị của Liên
Xô cũ cho đến các nước Châu Âu và Bắc Mỹ. Đến nay, hệ thống điện đã hoàn thiện hơn,
tuy nhiên xác suất xảy ra sự cố trong hệ thống vẫn lớn, đặc biệt với các thiết bị truyền
tải quan trọng như MBA. Vì vậy việc nghiên cứu, phân tích một cách cụ thể các yếu tố
ảnh hưởng đến rơle bảo vệ so lệch MBA là rất cần thiết.
Bảng 2.1. Rơ le bảo vệ so lệch MBA được sử dụng phổ biến
ở lưới Miền Trung hiện nay
Hãng sản xuất Rơle bảo vệ
ABB RET670, RET650, RET521 …
AREVA P631, P632, P633, P634, P641, P642, P643, P645, KBCH …
SEL SEL387, SEL387E, SEL487E, SEL587, SEL787
SIEMENS 7UT512, 7UT513, 7UT61, 7UT63, 7UT85….
TOSHIBA GRT100, GRT200
NARI RCS9679C1, PCS978
Với các rơle bảo vệ so lệch MBA (bảng 2.1), yêu cầu rơle phải làm việc tin cậy,
chính xác nhằm cô lập sự cố một cách nhanh chóng, đảm bảo an toàn cho MBA và thiết
bị trong trạm. Tuy nhiên, trong thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác và
sự làm việc tin cậy của rơle như sai số TI, ảnh hưởng của bộ điều áp dưới tải, dòng thứ
tự không khi chạm đất 1 pha, dòng từ hóa quá độ khi đóng xung kích MBA, tổ đấu dây
MBA làm cho rơ le trong nhiều trường hợp không còn đảm bảo được sự tin cậy và chắc
chắn nữa. Chương này sẽ phân tích các yếu tố trên một cách rõ ràng và được trình bày
cụ thể trong các phần dưới đây.
2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG TỪ HÓA QUÁ ĐỘ KHI ĐÓNG XUNG KÍCH MBA
2.2.1. Dòng từ hóa quá độ
Dòng từ hóa quá độ là dòng điện sinh ra trong các quá trình quá độ điện từ có liên
quan đến MBA như ngắn mạch ngoài, các thao tác đóng cắt đường dây hoặc khi đóng
xung kích MBA. Trong thời gian rất ngắn, dòng từ hóa này có thể tăng lên rất cao làm
hư hỏng dây quấn MBA đồng thời là một trong những nguyên nhân ảnh hưởng đến độ

26. 14
nhạy của các bảo vệ MBA.
Trong trường hợp đóng xung kích, giả sử điện áp đặt vào MBA có dạng hình sin
U1 = Umsin(t + φ) (2.1)
Từ thông khi đóng điện xung kích MBA được xác định theo công thức (2.2) [1]
 = -maxcos(t + φ) + (maxcosφ ± R).𝑒−
𝑟1.𝑡
𝐿1 (2.2)
Với L1 : là hệ số tự cảm của dây quấn
sơ cấp
r1 : điện trở của dây quấn sơ cấp
φ : góc pha của điện áp lúc đóng không
tải MBA vào lưới
Trong thực tế, thời điểm đóng cắt MBA
là không điều khiển được nên thời điểm xảy ra
quá trình quá độ là không tránh khỏi.
Khi MBA được cắt điện, dòng từ hóa
sẽ giảm về không và từ thông sẽ giảm
về giá trị từ dư là R (hình 2.2).
Theo công thức (2.2) khi MBA
được đóng điện trở lại tại thời điểm φ =
Π/2, từ thông lúc này sẽ bằng:
 = maxsint ± R.e-r1t/L1
= maxsint ± R (2.3)
Dạng sóng của điện áp lúc này sẽ
trùng với mật độ từ thông trong cuộn
dây như hình 2.2 và sẽ không có quá trình quá độ xảy ra.
Khi MBA được đóng điện tại
thời điểm từ thông có giá trị âm -
max tương ứng với góc φ = 0 như
hình 2.3. Tại thời điểm này từ dư sẽ
có giá trị dương và nó sẽ bắt đầu tăng
cùng với từ thông trong MBA (thể
hiện bằng đường t như hình 2.3).
Đường cong t sẽ có dạng hình sin
và không phụ thuộc vào đặc tính bão
hòa mạch từ và có giá trị cực đại
tmax = 2max + R. Kết quả là sẽ có
Hình 2.1. Sơ đồ đóng điện
không tải MBA
Hình 2.3. Dòng từ hóa khi đóng điện không
tải MBA tại thời điểm mật độ từ thông trong cuộn
dây có giá trị âm -max
Hình 2.2. Dòng từ hóa khi đóng điện không
tải MBA tại thời điểm dạng sóng điện áp
trùng với mật độ từ thông trong cuộn dây

27. 15
một dòng từ hóa rất lớn chạy trong mạch từ.
Bởi vì từ dư sẽ có trong 3 pha và lệch nhau 1200
, nên sẽ có 1 pha dương và 2 pha
âm. Kết quả là từ thông tổng sẽ tăng hoặc giảm trong mỗi pha và dòng từ hóa cũng sẽ
tăng hoặc giảm tương ứng. Trong 3 pha phía được cấp điện, dòng từ hóa trong mỗi pha
sẽ khác nhau đáng kể. Một dòng từ hóa điển hình như trong hình 2.4, trong một vài chu
kỳ đầu dòng từ hóa sẽ tăng rất nhanh, sau đó dòng sẽ giảm xún rất chậm đôi khi mất một
vài dây nếu điện trở mạch từ là thấp [4].
Hình 2.4. Dạng sóng dòng từ hóa khi đóng điện xung kích MBA
Điện trở từ nguồn đến MBA sẽ xác định độ giảm của dòng từ hóa. Các MBA càng
gần máy phát sẽ có dòng từ hóa cao hơn bởi vì điện trở hệ thống thấp. Còn đối với các
MBA ở xa, ảnh hưởng của dòng từ hóa sẽ không lớn do điện trở của hệ thống lớn. Tương
tự các MBA lớn sẽ có dòng từ hóa lớn do có điện kháng L lớn [4].
2.2.2. Ảnh hưởng của dòng từ hóa đến chức năng bảo vệ so lệch MBA
Dòng từ hóa sinh ra trong các điều kiện quá độ khi MBA được đóng xung kích.
Dòng từ hóa này không phải là dòng sự cố, vì vậy yêu cầu bảo vệ không được khởi động
và phải giữ ổn định trong các điều kiện quá độ, đó là một trong những yêu cầu cần phải
có đối với bảo vệ so lệch MBA.
Trong thành phần của dòng từ
hóa chứa một lượng nhỏ thành phần
DC mà là nguyên nhân dẫn đến bão
hòa TI đồng thời hình thành sự mất cân
bằng trong các dòng của bảo vệ (ABC
+ N) [4]. Khi đóng MBA không tải
dòng điện từ hoá nhảy vọt phía nguồn,
tổng các dòng này sẽ không được phân
biệt với dòng ngắn mạch bên trong MBA và kết quả làm cho rơ le tác động sai như hình
2.5. Trong hình 2.5, dòng từ hóa I1 tăng lên tại thời điểm MC1 đóng, trong khi MC2
vẫn đang mở, lúc này Id = Ih = I1 và bảo vệ F87T tác động sai.
Khi MBA được cấp điện, dòng từ hóa có thể xuất hiện lên tới vài chục lần dòng
Yd11
I1
F87T
Id = I1
Ih = I1
MC1 MC2
Hình 2.5. Sự cố 87 trip khi đóng xung kích
MBA

28. 16
định mức và kết thúc tương đối chậm. Hằng số thời gian của quá trình quá độ trong
trường hợp này là tương đối dài và có thể lên tới vài giây đối với các MBA lớn [4].
Dòng từ hóa cũng xuất hiện khi điện áp hệ thống được thiết lập trở lại sau một sự
cố ngắn mạch ngoài mà đã được giải quyết bởi hệ thống bảo vệ tương ứng (ví dụ như
bảo vệ khoảng cách tác động và sau đó đóng lặp lại). Dòng từ hóa sinh ra trong trường
hợp này có giá trị dòng thấp hơn khi đóng điện xung kích MBA nhưng có thể làm cho
rơ le so lệch tác động sai. Vì vậy yêu cầu rơ le phải phát hiện tốt dòng từ hóa sự cố.
Hình 2.6. Dòng từ hóa khi đóng điện song song vào một MBA đang vận hành
Ngoài ra, khi một MBA mới được đóng điện xung kích vào song song với một
máy đang vận hành, dòng từ hóa hỗ cảm sẽ xuất hiện. Dòng này có giá trị nhỏ hơn dòng
từ hóa khi đóng xung kích MBA như hình 2.6 và kết quả là bảo vệ cũng có thể hoạt động
sai.
- Ta thấy dòng từ hóa hỗ cảm xuất hiện rất muộn trái với dòng từ hóa khi đóng
xung kích MBA.
- Dòng từ hóa hỗ cảm có thể xấp xỉ giá trị định mức hoặc cao hơn.
Ngoài ra, dòng từ hóa quá độ còn có thể sinh ra khi MBA bị quá kích thích. Quá
kích thích xuất hiện khi có quá điện áp cùng lúc với sự giảm tần số trong hệ thống. Quá
kích thích thường không yêu cầu cô lập ngay lập tức MBA, tuy nhiên dòng từ hóa cao
lại là nguyên nhân làm cho bảo vệ so lệch hiểu sai dòng sự cố và đưa lệnh cắt, cô lập
MBA.
2.2.3. Nhận xét
Qua phân tích ở trên ta thấy dòng từ hóa ảnh hưởng nghiêm trọng đến đặc tính làm
việc của bảo vệ so lệch MBA. Dòng từ hóa lớn có thể xuất hiện trong lúc đóng xung
kích MBA, khôi phục MBA trở lại sau sự cố ngắn mạch hoặc đóng MBA vào song song
với một MBA đang vận hành và khi MBA bị quá kích thích. Kết quả của dòng từ hóa
lớn có thể gây nên vấn đề bão hòa TI và sự làm việc không chọn lọc của chức năng bảo
vệ so lệch MBA. Việc xem xét ảnh hưởng của dòng từ hóa khi đóng điện xung kích

29. 17
MBA tạo điều kiện lựa chọn thông số thích hợp để cài đặt chỉnh định cho rơ le bảo vệ
đồng thời phân tích sự cố trong rơ le một cách chính xác.
2.3. ẢNH HƯỞNG CỦA SAI SỐ TI ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA RƠLE SO
LỆCH MBA.
2.3.1. Sai số TI
Để phục vụ cho mục đích đo lường và kiểm tra dòng sự cố trong rơ le bảo vệ so
lệch MBA, người ta thường sử dụng máy biến dòng điện. Máy biến dòng điện gọi tắt là
TI là những dụng cụ biến đổi dòng điện cần đo có trị số lớn thành những dòng điện có
giá trị tương ứng được tiêu chuẩn hoá 1A hoặc 5A, đồng thời làm nhiệm vụ cách ly về
điện giữa điện áp cao của hệ thống và điện áp thấp của mạch nhị thứ cần đo nhằm đảm
bảo an toàn cho người sử dụng và các trang thiết bị khác.
Các rơ le bảo vệ phải thực hiện đo lường trong các giai đoạn quá độ sau sự cố nên
độ chính xác và khả năng đáp ứng quá độ của TI có vai trò rất quan trọng. Khi TI bị sai
số sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sự làm việc chính xác của các chức năng bảo vệ và có thể
bảo vệ sẽ tác động sai. Sai số TI có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân như sai số từ
chính bản thân cấu tạo TI, các yếu tố từ dư, tổn hao sắt từ lõi thép, tổn hao dây đồng do
công nghệ hay vật liệu chế tạo và một nguyên nhân quan trọng nữa là vấn đề bão hòa TI
khi có sự cố dòng lớn [3].
Xét hệ thống bảo vệ so lệch MBA như hình 2.7. Khi sự cố xuất hiện tại vị trí N1
ngoài vùng bảo vệ của rơ le bảo vệ so lệch MBA F87T, rơ le bảo vệ quá dòng phía cao
500kV sẽ tác động cắt MC1 và tải 110kV sẽ nhận điện từ phía 220kV qua MBA T1 nếu
như không có lỗi trong TI và các giá trị chỉnh định rơ le thực hiện đúng theo yêu cầu
của hệ thống.
Tuy nhiên nếu một dòng sự cố lớn tại vị trí
N1 gần TI500, TI500 có thể sẽ trở nên bão hòa.
Kết quả bão hòa TI500 là dòng nhị thứ của
TI500 không còn tỉ lệ với dòng nhất thứ nữa,
dòng 3 phía vào rơ le so lệch sẽ trở nên mất cân
bằng và sẽ sinh ra một dòng so lệch trong rơ le
bảo vệ. Rơ le sẽ gửi lệnh đi cắt MC 3 phía MC1,
MC2, MC3 và tải phía 110kV sẽ bị mất điện
hoàn toàn.
Bão hòa TI có thể do các dòng sự cố lớn
gần vị trí đặt TI hoặc do dòng xung kích MBA, do thay đổi đột ngột ở tải. Trong vùng
tuyến tính, dòng nhị thứ TI sẽ tỷ lệ với dòng nhất thứ (hình 2.8), tuy nhiên khi TI bị bão
hòa, sự tăng của dòng từ hóa làm cho lõi thép bị bão hòa quá mức và lúc này dòng nhị
Hình 2.7. Sự cố bên ngoài vùng bảo
vệ với bão hòa TI

30. 18
thứ TI vào rơ le không còn tỉ lệ với dòng nhất thứ TI nữa [10], dòng các phía vào rơ le
so lệch sẽ trở nên mất cân bằng và rơ le có thể gửi lệnh cắt sai đến MC gây mất tải hệ
thống.
Hình 2.8. Đặc tính từ hóa của TI Hình 2.9. Dòng nhị thứ TI trong TH bão hòa TI
Nhận xét: Đối với chức năng bảo vệ so lệch MBA, TI đóng một vai trò rất quan
trọng, sai số TI và ảnh hưởng của hiện tượng bão hòa TI sẽ làm bảo vệ tác động sai. Vì
vậy, cần phải sử dụng các vật liệu sắt từ chất lượng tốt để cải thiện đặc tính từ hóa TI.
Ngoài công tác kiểm tra sai số TI trong mạch đo đếm bảo vệ và kiểm tra mạch nhị thứ
đảm bảo theo yêu cầu thiết kế thì chúng ta cần phải chú ý đến sai số chúng làm việc ở
tải thực tế, yêu cầu công tác kiểm định, kiểm tra sai số TI định kỳ hằng năm cần được
chú trọng hơn và cần có những giải pháp để giảm thiểu sai số hiệu quả hơn nữa. Muốn
vậy cần phải tăng chi phí để chế tạo và sử dụng các giải pháp mới như trình bày trong
mục 2.3.2 dưới đây.
2.3.2. Ứng dụng TI công nghệ mới (MOCT–Magneto Optical Current Transducer)
Ngày nay, với công nghệ kỹ thuật ngày càng phát triển các hãng sản xuất thiết bị
đã đưa ra các loại TI mới (hình 2.10) không sử dụng lõi thép và làm việc theo nguyên
tắc quang – từ giúp hạn chế được những vấn đề liên quan tới sai số biến dòng. Các thiết
bị này sử dụng các hiệu ứng của luật Faraday để đưa ra các giá trị dòng chính xác cao
mà không bị ảnh hưởng của bão hòa biến dòng [3]. Nhờ kỹ thuật này mà trong tương lai
rơ le sẽ không cần các card đầu vào tương tự, các tín hiệu từ TI sau khi được thu thập
thông qua các sensor quang từ sẽ được gửi qua bộ chuyển đổi và xử lý tín hiệu số, sau
đó được gửi tới rơ le bảo vệ theo các chuẩn giao thức truyền thông với tốc độ xử lý cao
(hình 2.11). Rơ le chỉ làm nhiệm vụ phối hợp các chức năng bảo vệ trong các trạm biến
áp tự động hóa như hình 2.12.

31. 19
Hình 2.10. TI làm việc theo nguyên tắc quang – từ
Ưu điểm của các loại TI mới này là:
- TI có cấp chính xác cao, có khả năng chịu dòng sự cố lớn và không bị bão hòa sớm
- Ít bị ảnh hưởng của nguy cơ cháy nổ và an toàn hơn so với các TI truyền thống
- Có khả năng làm việc ở tần số lớn (tần số định mức và sóng hài), có thể xuất đầu ra
tín hiệu dạng số nên hỗ trợ rất tốt trong các ứng dụng tự động hóa trạm hiện nay [3].
Hình 2.11. Sơ đồ khối của MOCT

32. 20
Hình 2.12. Ứng dụng MOCT trong các trạm tự động hóa
Nhận xét: Sự phát triển của các thiết bị MOCT được triển khai tại các trạm tự động
hóa đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong thời gian gần đây. Đặc điểm nổi bật của
công nghệ mới này đã mang lại những đóng góp quan trọng và ưu điểm hơn hẳn so với
các loại TI truyền thống. Vì thế MOCT nên được đề nghị áp dụng với các rơ le kỹ thuật
số, hệ thống đo lường kỹ thuật số hoặc thiết bị đo lường điện năng nhằm thu thập thông
tin đo lường một cách chính xác. Tuy nhiên do giá thành thiết bị quá cao nên các thiết
bị này vẫn chưa được áp dụng nhiều.
2.4.ẢNH HƯỞNG CỦA BỘ ĐIỀU ÁP DƯỚI TẢI ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC
CỦA RƠ LE SO LỆCH MBA
2.4.1. Bộ điều áp dưới tải (OLTC)
Để giữ điện áp không đổi khi
phân phối tới hộ tiêu thụ người ta
thường sử dụng MBA có bộ điều áp
dưới tải. Ở đầu dây cao áp của
MBA thường đặt bộ điều áp dưới
tải, ngoài đầu ra chính còn có các
đầu ra phụ gọi là đầu phân áp, các
đầu phân áp này cho phép thay đổi
số vòng dây của cuộn cao MBA
thông qua bộ điều áp và qua đó giữ
điện áp phía hạ không đổi.
2.4.2. Ảnh hưởng của bộ điều áp dưới tải đến đặc tính bảo vệ so lệch MBA
Trong thực tế, hầu như các tính toán cho dòng hãm và dòng so lệch trong chức
năng bảo vệ so lệch MBA đều không xét đến ảnh hưởng của vị trí đầu phân áp. Khi bộ
điều áp làm việc sẽ có thời điểm bảo vệ so lệch MBA có dòng không cân bằng lớn. Vì
vậy để tránh tác động nhầm đối với rơ le bảo vệ so lệch cho MBA điều áp dưới tải, các
Hình 2.13. Cấu tạo của bộ điều chỉnh điện áp

33. 21
thông số nấc phân áp nên cần được
đưa vào tính toán trong rơ le (đặc biệt
tại các vị trí biên). Sự làm việc chính
xác của bảo vệ so lệch yêu cầu các
dòng vào rơ le phía sơ cấp và thứ cấp
phải tương ứng với điều kiện vận
hành bình thường cũng như sự cố
trong thực tế.
Giả sử xét MBA 3 pha 2 cuộn
dây có bộ điều áp dưới tải như hình
2.14
với I1, I2 là dòng nhất thứ của phía cao và phía hạ MBA
I1
’
, I2
’
là dòng nhị thứ TI tương ứng 2 phía
n1, n2 là tỉ số TI tương ứng 2 phía
N1, N2 là số vòng dây của cuộn cao và cuộn hạ
Giả sử bỏ qua dòng từ hóa TI, dòng so lệch trong rơ le được tính theo công thức
sau:
Id = |I1
'
- I2
'
|= |
I1
n1
-
I2
n2
| =|I1 (
1
n1
−
N1
N2n2
) | (2.4)
Bây giờ nếu ta di chuyển nấc phân áp, N1 được tăng giảm ±N, ta có :
Id
'
= |𝐼1 (
1
𝑛1
−
𝑁1
𝑁2𝑛2
∓
𝑁
𝑁2𝑛2
)| (2.5)
Thay (2.4) vào (2.5) ta có:
Id
'
=|Id ∓
I1.N
N2n2
| = |I1
'
-I2
'
(1∓
N
N1
)| (2.6)
Nhận xét: Dựa vào công thức (2.6), ta thấy dòng so lệch trong rơ le sẽ bị lệch 1 giá
trị tương ứng với sự thay đổi
N
N1
, biểu diễn vị trí của nấc phân áp ở mỗi lần thay đổi.
Xét bài toán tính toán cài đặt cho bảo vệ so lệch đối với MBA 3 pha hai cuộn dây
có trang bị bộ điều áp dưới tải theo số liệu sau:
Máy biến áp có S =40 MVA, 115kV/23kV, dãy điều chỉnh điện áp ± 10%, TI1 =
400/1 A, TI2 = 1600/1 A.
Ta có điện áp lớn nhất Umax = 126,5 kV
Điện áp nhỏ nhất Umin = 103,5 kV
Dòng định mức của phía điều chỉnh
IN1 =
SN
√3.UN1
=
40.1000
√3.115
= 200,82 A
Hình 2.14. Phản hồi vị trí nấc phân áp đến
rơ le bảo vệ so lệch MBA

34. 22
Dòng nhị thứ định mức trên cuộn thứ cấp TI1
IN1 =
IN1
CT1
=
200,82
400
= 0,5 A
Dòng định mức của phía không điều chỉnh
IN2 =
SN
√3.UN2
=
40.1000
√3.23
= 1004 A
Dòng nhị thứ định mức trên cuộn thứ cấp TI2
IN2 =
IN2
CT2
=
1004
1600
= 0,627 A
Tính toán dòng so lệch và dòng hãm trên các vị trí biên của đầu phân áp
a. Vị trí đầu phân áp có sai số +10%
Dòng điện tại vị trí đầu phân áp lớn nhất
IN1(+10%) =
SN
√3.Umax
=
40.1000
√3.126,5
= 182,56 A
Dòng nhị thứ trên cuộn thứ cấp TI1
IN1(+10%) =
IN1(+10%)
CT1
=
182,56
400
= 0,456 A=
0,456
0,5
=0,912 pu
Dòng so lệch tại vị trí đầu phân áp lớn nhất
Idiff = |IN1(+10%) – IN2| = |0,912–1| = 0,088 pu
Dòng hãm tại vị trí đầu phân áp lớn nhất
Ibias = |IN1(+10%)| + |IN2| = | 0,912 + 1| = 1,912 pu
b. Vị trí đầu phân áp có sai số -10%
Dòng điện tại vị trí đầu phân áp nhỏ nhất
IN1(-10%) =
SN
√3.Umin
=
40.1000
√3.103,5
= 223,13 A
Dòng nhị thứ trên cuộn thứ cấp TI1
IN1(-10%) =
IN1(-10%)
CT1
=
223,13
400
=0,557 A =
0,557
0,5
=1,114 pu
Dòng so lệch tại vị trí đầu phân áp nhỏ nhất
Idiff = |IN1(-10%) – IN2| = |1,114–1| = 0,114 pu
Dòng hãm tại vị trí đầu phân áp nhỏ nhất
Ibias = |IN1(-10%)| + |IN2| = | 1,114 + 1| = 2,114 pu
Nhận xét : Từ kết quả tính toán dòng so lệch ở trên, ta nhận thấy rằng dòng so lệch
trong bảo vệ so lệch MBA sẽ bị lệch trong tình trạng vận hành bình thường khi nấc phân
áp thay đổi lệch ra khỏi vị trí nấc tại giá trị điện áp định mức.
2.4.3. Nhận xét
Qua kết quả được trình bày ở phần trên cho thấy:
- Dòng so lệch khác không khi vị trí nấc phân áp bị lệch ra khỏi vị trí chính giữa

35. 23
(tương ứng với giá trị điện áp định mức).
- Để khắc phục hiện tượng này, rơ le sẽ lấy các thông tin phản hồi nấc phân áp về
và bù sai lệch điện áp trong chính nội bộ rơ le. Bảo vệ so lệch sẽ cân bằng cho mọi vị trí
nấc phân áp và không có dòng không cân bằng xuất hiện nữa.
- Việc xem xét ảnh hưởng của bộ điều áp dưới tải tạo điều kiện cho việc tính toán
các giá trị cài đặt phù hợp cho đặc tính bảo vệ so lệch MBA và sẽ tránh hiện tượng tác
động nhầm của bảo vệ.
2.5. ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG THỨ TỰ KHÔNG ĐẾN ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC
CỦA RƠ LE SO LỆCH MBA.
2.5.1.Dòng thứ tự không
Đối với hệ thống điện 3 pha, việc phân tích các thành phần đối xứng giữ một vai
trò quan trọng trong việc phân tích sự cố và giải thích một số hiện tượng trong hệ thống
điện. Các thành phần đối xứng được sử dụng để thể hiện một hệ thống mất cân bằng 3
pha mà nguyên nhân là do các sự cố giữa pha và đất, pha và pha hoặc trong trường hợp
mở 1 pha ... Có 3 thành phần đối xứng trong hệ thống điện là thành phần thứ tự thuận,
thứ tự nghịch và thứ tự không [8].
Các thành phần đối xứng có thể được sử dụng để xác định dòng 3 pha A, B, C và
dòng thứ tự không I0 như sau:
Ia = I1 + I2 + I0
Ib = a2
I1 + aI2 + I0 (với a thể hiện độ lệch góc 1200
, a2
thể hiện độ lệch góc 2400
)
Ic = aI1 + a2
I2 + I0
 I0 = 1/3(Ia + Ib + Ic)
Dòng thứ tự không là dòng điện không cân bằng xuất hiện trong các sự cố chạm
đất và được ký hiệu là I0. Trong điều kiện bình thường, dòng thứ tự không bằng không.
Khi xảy ra sự cố chạm đất, dòng thứ tự không sẽ khác không và là một trong những yếu
tố để phát hiện sự cố chạm đất.
Nếu tải có sử dụng dây trung tính, dòng thứ tự không là dòng trung tính. Nếu
tải không sử dụng dây trung tính, dòng thứ tự không bằng không. Đối với hệ thống
sử dụng mạng trung tính trực tiếp nối đất, khi có sự cố chạm đất dòng thứ tự không
là dòng đi qua dây trung tính xuống đất. Đối với lưới trung tính cách đất, dòng thứ
tự không bằng không. Còn đối với lưới trung tính nối đất qua thiết bị bù hoặc thiết
bị có tổng trở cao, dòng thứ tự không phụ thuộc vào tổng trở nối đất, các điện dung
của hệ thống xem như một hệ nối đất qua tổng trở nên trong trường hợp này, dòng
thứ tự không còn phải tính thêm dòng điện dung. Dòng thứ tự không trong máy biến
áp phụ thuộc vào cấu trúc cuộn dây của máy biến áp và điều kiện nối đất của hệ
thống.

36. 24
2.5.2. Ảnh hưởng của dòng thứ tự không đến đặc tính bảo vệ so lệch MBA.
Xét trường hợp máy biến áp 2
cuộn dây nối Y0/∆, cuộn Y nối đất
như hình 2.15. Khi có sự cố ngắn
mạch chạm đất ngoài 1 pha tại vị trí
N1 ở phía cuộn dây đấu Y của máy
biến áp. Lúc này, hệ thống 3 pha phía
Y sẽ trở nên mất đối xứng và xuất
hiện dòng thứ tự không chảy trong
phía cuộn Y máy biến áp, đồng thời
dòng thứ tự không này cũng cảm ứng
trong cuộn ∆ và tự triệt tiêu trong cuộn này. Thành ra các dòng thứ tự không sẽ không
được đo lường trong các TI phía ∆ máy biến áp. Kết quả là dòng thứ tự không chỉ xuất
hiện trong cuộn Y và là nguyên nhân xuất hiện dòng so lệch. Bảo vệ rơ le hiểu sai sự cố
và đưa lệch đi cô lập MBA dù sự cố ngoài vùng bảo vệ MBA.
Xét trường hợp máy biến áp
2 cuộn dây nối Y/∆, cuộn ∆ nối
đất qua một máy biến áp tạo điểm
trung tính trong vùng bảo vệ như
hình 2.16.
Khi có sự cố ngắn mạch chạm
đất ngoài 1 pha tại vị trí N2 phía
cuộn dây đấu ∆ của máy biến áp,
dòng thứ tự không chỉ chảy trong
cuộn ∆ của máy biến áp và được đo
lường tại các TI phía ∆ máy biến áp, đồng thời dòng thứ tự không này sẽ không chạy
qua phía cuộn Y, kết quả là xuất hiện dòng so lệch trong rơ le so lệch, rơle sẽ tác động
sai.
2.5.3. Nhận xét
Như vậy trong cả 2 trường hợp, bảo vệ so lệch máy biến áp sẽ hoạt động không
đúng đối với các sự cố chạm đất bên ngoài vùng bảo vệ trong trường hợp dòng thứ tự
không chỉ chảy trong 1 phía của máy biến áp. Trường hợp này xảy ra khi dòng thứ tự
không không được biến đổi đúng đến phía còn lại như trong các máy biến áp có tổ đấu
dây Yd hoặc Dy và cuộn tam giác của máy biến áp được nối đất qua một máy biến áp
đất được đặt trong vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch máy biến áp. Vì vậy, để đảm bảo cho
bảo vệ so lệch máy biến áp làm việc đúng đối với các sự cố chạm đất trong các trường
Hình 2.15. Sự cố chạm đất ngoài tại cuộn dây
đấu Y
Hình 2.16. Sự cố chạm đất ngoài 1 pha tại
phía cuộn dây nối ∆

37. 25
hợp trên, yêu cầu phải khử dòng thứ tự không trước khi đưa vào tính toán dòng so lệch
của bảo vệ so lệch máy biến áp.
2.6. KẾT LUẬN
Với yêu cầu ngày càng phức tạp trong vận hành lưới điện hiện nay đặc biệt với
thiết bị truyền tải quan trọng như MBA thì khả năng đảm bảo vận hành liên tục, hạn chế
tối thiểu xác suất xảy ra sự cố luôn được quan tâm. Việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng
đến chức năng bảo vệ so lệch MBA như ảnh hưởng của dòng từ hóa quá độ khi đóng
điện xung kích MBA, ảnh hưởng của sai số TI, ảnh hưởng của bộ điều áp dưới tải, ảnh
hưởng của dòng thứ tự không sẽ giúp hiểu sâu hơn về chức năng bảo vệ so lệch MBA
và góp phần quan trọng trong công tác phân tích sự cố trên MBA và hệ thống điện. Đồng
thời làm cơ sở cho những đánh giá về các giải pháp nhằm đảm bảo độ tin cậy cho sự
làm việc của rơ le ở chương tiếp theo.

38. 26
CHƯƠNG 3
CÁC GIẢI PHÁP NHẰM ĐẢM BẢO ĐỘ TIN CẬY LÀM VIỆC
RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH MBA
3.1. MỞ ĐẦU
Một rơle bảo vệ phải đảm bảo các yêu cầu về tính chọn lọc, nhanh, nhạy và tin
cậy trong quá trình làm việc. Tuy nhiên, các yếu tố ảnh hưởng đến chức năng bảo vệ so
lệch MBA như đã trình bày trong chương hai làm cho bảo vệ khó đảm bảo các yêu cầu
trên. Chương này sẽ nêu lên và so sánh các giải pháp nhằm đảm bảo độ tin cậy làm việc
rơ le bảo vệ so lệch MBA mà các hãng sản xuất rơle hiện nay đang áp dụng, từ đó làm
cơ sở để cài đặt và phân tích sự cố trong rơle 1 cách chính xác hơn.
3.2. GIẢI PHÁP HẠN CHẾ ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG TỪ HÓA QUÁ ĐỘ MBA
Như đã trình bày trong phần 2.2, dòng từ hóa quá độ là không tránh khỏi khi đóng
xung kích MBA, đặc biệt khi đóng MBA vào thời điểm góc φ bằng 0 hoặc khi MBA bị
quá kích thích, giá trị tăng cao của dòng từ hóa sẽ ảnh hưởng đến sự làm việc chính xác
của rơ le bảo vệ. Vì vậy, để đảm bảo rơ le làm việc ổn định dưới tác động của dòng từ
hóa quá độ, các nhà sản xuất rơ le đã đưa ra các giải pháp cải thiện như được trình bày
dưới đây.
3.2.1. Phát hiện dòng từ hóa bằng cách phân tích các thành phần sóng hài
trong dòng so lệch MBA
Qua phân tích Fourier độ lớn của sóng hài trong một dòng từ hóa điển hình khi
đóng điện xung kích MBA thường có kết quả như sau: các thành phần DC có giá trị thay
đổi từ 40-60% thành phần cơ bản, thành phần sóng hài bậc 2 chiếm khoảng 70%, còn
sóng hài bậc 3 chiếm khoảng 10-30%, còn lại các thành phần khác là tương đối thấp.
Qua phân tích, thành phần sóng hài bậc 2 thường có giá trị lớn hơn cả so với các thành
phần còn lại trong dòng so lệch (hình 3.1) nên thành phần sóng hài bậc 2 thường được
sử dụng cho mục đích ổn định bảo vệ, chống lại hiện tượng quá dòng xung kích khi
đóng điện không tải MBA. Khi tỉ lệ của thành phần sóng hài bậc 2 trên thành phần cơ
bản trong dòng so lệch lớn hơn giá trị đặt, rơle sẽ khóa chức năng bảo vệ so lệch MBA.
Còn trong trường hợp quá kích thích MBA, phân tích các thành phần sóng hài trong
dòng so lệch ta thấy rằng, thành phần sóng hài bậc 3 và bậc 5 thường có giá trị lớn hơn
nhưng thành phần sóng hài bậc 3 sẽ bị triệt tiêu trong cuộn tam giác MBA, nên thành
phần sóng hài bậc 5 thường được sử dụng để khóa chức năng bảo vệ so lệch. Hãm sóng
hài không những thực hiện trên cả 3 pha mà còn được thực hiện trên từng pha riêng lẻ
nhằm đảm bảo ổn định khi đóng MBA vào sự cố chạm đất 1 pha, khi thành phần sóng

39. 27
hài trong dòng xung kích của 1 pha vượt quá, thì chức năng bảo vệ so lệch MBA trong
các pha khác cũng sẽ bị khóa. Đây là chức năng chính mà hầu như tất cả các hãng sản
xuất rơ le đều áp dụng để phân biệt hiện tượng quá độ với dòng từ hóa lớn trong MBA.
Hình 3.1. Thành phần sóng hài khi đóng điện xung kích MBA
3.2.2. Phân tích dạng sóng của dòng so lệch MBA
Ngoài phương pháp hãm sóng hài, hãng sản xuất rơ le ABB, Schneider, Nari lại
cũng cấp thêm một phương pháp nữa đó là phân tích dạng sóng của dòng so lệch. Mặc
dù hãm sóng hài bậc 2 ngăn chặn việc cắt sai của bảo vệ so lệch trong các điều kiện
đóng xung kích MBA nhưng nó thỉnh thoảng lại làm tăng thời gian cô lập sự cố đối với
các sự cố bên trong lớn mà dẫn đến bão hòa TI. Khi TI bị bão hòa, trong dòng nhị thứ
sẽ chứa một lượng lớn thành phần sóng hài bậc 2 và kết quả là làm cho chức năng bảo
vệ so lệch MBA bị khóa trong một vài chu kỳ. Ngoài ra, ngày nay do sự cải tiến của vật
liệu từ tính lõi thép MBA cũng làm giảm mức độ của thành phần sóng hài bậc 2 trong
dòng từ hóa [6]. Vì vậy cần kết hợp một phương pháp nữa để phân biệt chính xác dòng
từ hóa MBA bằng cách phân tích dạng sóng của dòng so lệch MBA.
Qua phân tích dạng sóng của dòng từ hóa quá độ khi đóng xung kích MBA như
hình 3.2, ta thấy rằng trong mỗi chu kỳ tần số hệ thống sẽ có một khoảng thời gian mà
dòng từ hóa có giá trị thấp nhất (đó là dòng từ hóa lúc bình thường khi mà lõi thép không
bị bão hòa). Vì vậy điều kiện để rơle nhận ra dòng từ hóa và phân biệt với dòng sự cố là
khoảng thời gian mà độ lớn của dòng so lệch tức thời có giá trị thấp nhất bằng với dòng
từ hóa lúc bình thường trong một chu kỳ. Độ lớn của dòng từ hóa lúc này gần bằng 0
hoặc dưới 0,5% và khoảng thời gian này ít nhất khoảng 1/4 chu kỳ hoặc 5 ms trong hệ

40. 28
thống tần số 50 Hz.
Hình 3.2. Dạng sóng của dòng từ hóa quá độ
Tuy nhiên nhược điểm của phương pháp này là do các TI bị giới hạn khả năng
truyền tải các tín hiệu tần số thấp, ví dụ như tín hiệu DC. Điều này sẽ dẫn đến kết quả
trong dạng sóng của dòng nhị thứ TI vào rơ le sẽ bị bóp méo và độ lớn của dòng từ hóa
trong khoảng thời gian quan sát sẽ tương đối lớn và nó có thể làm cho điều kiện phát
hiện dòng từ hóa bị sai. Vì vậy rơ le sẽ khắc phục nhược điểm này bằng cách chuyển
sang tìm kiếm các khoảng thời gian mà tỉ lệ thay đổi của dòng từ hóa là thấp [6].
3.2.3. Tăng giá trị khởi động của chức năng bảo vệ so lệch khi đóng điện trở
lại MBA
Ngoài các phương pháp trên, một phương pháp bổ sung nữa được hãng Siemens
áp dụng đó là tăng giá trị khởi động của chức năng bảo vệ so lệch MBA khi đóng điện.
Khi cắt điện, trong MBA vẫn tồn tại một lượng từ dư, từ dư này là nguyên nhân làm cho
dòng khởi động của MBA tăng cao khi MBA được đóng điện trở lại, kết quả là bảo vệ
so lệch có thể tác động sai nếu giá trị đặt của dòng so lệch là thấp.Vì vậy, ngay sau khi
dòng trên mỗi pha dưới ngưỡng đặt khởi động (MBA không được cấp điện) rơle sẽ tăng
giá trị khởi động của bảo vệ bởi một hệ số nhân với giá trị đặt Idiff [13] (hình 3.3). Bảo
vệ vẫn đảm bảo làm việc an toàn cho dù dòng khởi động có tăng cao vào thời điểm đóng
MBA trở lại và giá trị này sẽ được reset về ban đầu sau một khoảng thời gian đặt từ lúc
đóng điện MBA. Trong quá trình khởi động nếu tỉ lệ của Idiff/Ibias nằm trên đặc tính
sự cố, bảo vệ so lệch sẽ tác động ngay lập tức.

41. 29
Vùng Trip
Vùng hãm
Đặc tính khởi động
Đặc tính làm việc
Tăng giá trị khởi động
Idiff>
I hãm
Idiff>>
Idiff
Hình 3.3. Tăng giá trị khởi động khi đóng điện MBA
3.2.4.Nhận xét
Qua các giải pháp đã nêu trên, ta thấy hầu như các hãng sản xuất rơ le đã hạn chế
được một cách hiệu quả các ảnh hưởng do dòng từ hóa quá độ sinh ra khi đóng MBA
gây nên. Tuy nhiên, các hãng ABB, Schneider, Nari, Siemens lại cho thấy sự chính xác
hơn khi kết hợp với một phương pháp nữa đó là phân tích dạng sóng trong dòng so lệch
và tăng giá trị khởi động khi đóng điện trở lại MBA.
3.3.GIẢI PHÁP ĐỂ CẢI THIỆN SAI SỐ TI VÀ BÃO HÒA TI
Khi một sự cố bên ngoài với dòng lớn chảy vào vùng bảo vệ, sai lệch trong đặc tính
từ hóa của TI các phía dưới điều kiện bão hòa sẽ dẫn đến một dòng không cân bằng chảy
vào mạch so lệch của bảo vệ. Nếu dòng này lớn hơn giá trị khởi động, bảo vệ sẽ tác động
dù không có sự cố trong vùng bảo vệ. Ngoài ra sai số trong các máy biến dòng, các lỗi
trong mạch dòng nhị thứ vào rơ le cũng là nguyên nhân làm bảo vệ so lệch tác động. Đây
là một trong những vấn đề quan trọng chính ảnh hưởng đến sự làm việc chính xác của bảo
vệ so lệch MBA nên các nhà sản xuất đã tập trung nhiều giải pháp nhằm khắc phục các
trường hợp sai xót như được trình bày ở các mục dưới đây.
3.3.1. Giải pháp nhằm hạn chế các lỗi trong mạch dòng nhị thứ vào rơ le
Lỗi trong mạch nhị thứ TI vào rơ le so lệch đa phần rơi vào trường hợp mạch dòng
bị hở, làm cho các dòng vào rơ le không còn cân bằng giữa các phía MBA trong tình
trạng vận hành bình thường. Kết quả là rơ le sẽ nhận ra một dòng so lệch trong chức
năng bảo vệ so lệch MBA và đưa lệnh tác động sai.
Để khắc phục hiện tượng này, hầu như các hãng đều tận dụng sự mất cân bằng
trong các pha bị sự cố để phát hiện các lỗi trong mạch nhị thứ TI bằng cách sử dụng các
dòng thứ tự thuận, thứ tự nghịch, thứ tự không.
Hãng Schneider sử dụng dòng thứ tự nghịch và thứ tự thuận để phát hiện lỗi trong
mạch nhị thứ TI với thuật toán sau:
+ Dòng thứ tự thuận ITTT trong các phía > ngưỡng làm việc của dòng tải nhỏ nhất.

42. 30
+ Tỉ lệ của dòng thứ tự nghịch trên dòng thứ tự thuận : ITTN/ITTT trong phía bị sự
cố sẽ lớn hơn ngưỡng ITTN/ITTT>>.
+ Tỉ lệ của dòng thứ tự nghịch trên dòng thứ tự thuận : ITTN/ITTT trong các phía còn
lại sẽ phải nhỏ hơn ngưỡng ITTN/ITTT>.
Nếu 3 điều kiện trên thõa mãn thì rơ le sẽ tăng ngưỡng làm việc của bảo vệ từ
Idiff> lên ngưỡng cao hơn Idiff(CTS)> [7] như hình 3.4.
Hình 3.4. Đặc tính của hãng Areva sau khi phát hiện lỗi trong mạch nhị thứ TI.
Hãng ABB lại sử dụng đặc tính
hãm giữa dòng dư từ tổng các dòng pha
∑ Ipha và dòng dư từ một cuộn khác
(Iref) trên cùng một TI như hình 3.5. Khi
có lỗi trong mạch nhị thứ TI như hở
mạch 1 pha, đặc tính làm việc của bảo vệ
sẽ rơi vào vùng hoạt động. Kết quả là rơ
le sẽ đưa lệnh khóa chức năng bảo vệ so
lệch ngay lập tức [6].
Hãng Siemens phát hiện các lỗi
trong mạch nhị thứ TI bằng cách liên tục
giám sát dòng trong các pha tại các vị trí đo lường, nếu có dòng trong một pha nào đó
giảm mạnh so với các pha khác, đồng thời dòng trong các pha còn lại không lớn hơn hai
lần giá trị dòng định mức. Bảo vệ sẽ nhận ra một lỗi trong mạch nhị thứ và đưa lệnh đi
khóa bảo vệ [13].
Hình 3.6. Giám sát mạch nhị thứ TI trong rơ le hãng Nari
Hình 3.5. Đặc tính phát hiện lỗi trong
mạch nhị thứ TI của hãng ABB

43. 31
Hãng Nari sử dụng thuật toán như hình 3.6 để phát hiện lỗi trong mạch nhị thứ.
Theo đó, dòng thứ tự không phải lớn hơn 0,06 lần dòng định mức và dòng thứ tự nghịch
phải lớn hơn 0,1 lần dòng định mức trong trường hợp hở mạch nhị thứ gây ra mất cân
bằng trong các pha. Khi rơ le phát hiện có lỗi trong mạch nhị thứ thì bảo vệ so lệch sẽ
bị khóa ngay lập tức [11].
Các nhà sản xuất rơ le của các
hãng SEL, Toshiba lại cung cấp một
chức năng giám sát dòng nhị thứ TI
vào rơ le bằng cách sử dụng một đặc
tính so lệch nhỏ (nhỏ hơn đặc tính làm
việc của rơ le bảo vệ so lệch MBA) để
giám sát sự làm việc tốt của mạch dòng
nhị thứ rơle. Yêu cầu của ngưỡng làm
việc này là phải lớn hơn các lỗi do sai
số TI và thấp hơn ngưỡng làm việc nhỏ
nhất của chức năng bảo vệ so lệch
MBA. Khi có lỗi trong mạch dòng nhị
thứ, dòng so lệch tăng lên và lớn hơn ngưỡng làm việc của đặc tính (hình 3.7), kết quả
là bảo vệ so lệch sẽ đưa ra lệnh khóa sau một thời gian đặt.
Nhận xét: Đa số giải pháp của các hãng đều phát hiện một cách tin cậy các lỗi
trong mạch nhị thứ TI vào rơ le. Tuy nhiên, các giải pháp của các hãng ABB, Schneider,
Siemens, Nari lại cho thấy được sự tin cậy hơn so với giải pháp của hãng SEL, Toshiba
do đặc tính của các hãng Sel, Toshiba chưa phân biệt được một cách rõ ràng giữa các
lỗi trong mạch TI và sự cố bên trong MBA khi dòng so lệch sinh ra do lỗi TI lớn hơn
ngưỡng so lệch Idiff>.
3.3.2. Sử dụng đặc tính hãm
Để bảo vệ so lệch MBA nhạy và làm việc ổn định nhất có thể, hầu như các hãng
sản xuất rơ le đều sử dụng đặc tính hãm trong chức năng bảo vệ so lệch MBA. Yêu cầu
của đặc tính hãm là giá trị hoạt động của dòng so lệch phải đảm bảo làm việc ổn định
(bảo vệ không tác động) dưới các điều kiện sự cố bên ngoài và làm việc tin cậy đối với
các sự cố bên trong vùng bảo vệ, đồng thời khắc phục các trường hợp do sai số TI, bão
hòa TI trong các phía MBA. Công thức để tính dòng so lệch và dòng hãm của đặc tính
hãm như sau:
Dòng so lệch: Idiff = | ∑ 𝐼|
Dòng hãm : Ibias = ∑ |𝐼|
Vùng Trip
Vùng hãm
Idiff>
I hãm
Idiff>>
Idiff
Độ dốc 1
Độ dốc 2
Ngưỡng giám sát
Lỗi mạch nhị thứ TI
Hình 3.7. Đặc tính giám sát dòng so lệch
của hãng Toshiba

44. 32
Với I là dòng các phía máy biến áp vào rơ le, các dòng này đã được lọc tần số cơ
bản và bù sai số do sai lệch trong tổ đấu dây và tỉ số MBA. Đặc tính hãm của bảo vệ
được thể hiện như hình 3.8.
Vùng Trip
Vùng hãm
Idiff>
I hãm
Idiff>>
Idiff
Vùng hãm
Hình 3.8. Đặc tính hãm của rơ le so lệch MBA
Trong đó:
Idiff>: Đây là ngưỡng cài đặt nhạy nhất của chức năng bảo vệ so lệch MBA nhằm
tránh các sai số TI trong điều kiện tải bình thường và các sai số do bộ điều áp khi không
được bù.
Độ dốc 1: Ngưỡng cài đặt này sẽ tính toán đến các ảnh hưởng do sai số TI, sai số
trong bộ điều chỉnh điện áp, đồng thời có kể đến sai số trong tính toán rơ le.
Độ dốc 2: Ngưỡng cài đặt được tính toán có xét đến bão hòa TI
Nhận xét: Trong quá trình tính toán các thông số cài đặt cho đặc tính hãm bảo vệ
so lệch MBA, ta thấy hầu như các sai số TI và các ảnh hưởng do hiện tượng bão hòa TI
đều được xét đến. Qua đó cho thấy bảo vệ sẽ luôn làm việc ổn định và nhạy dưới các
yếu tố ảnh hưởng từ các thông số đầu vào.
3.3.3. Giải pháp hạn chế bão hòa TI
Đối với chức năng bảo vệ so lệch thì chất lượng của máy biến dòng là quan trọng
nhất, nơi mà hiệu suất của máy biến dòng các phía phải đảm bảo tính chính xác không
chỉ ở dòng tải mà trong các trường hợp sự cố dòng lớn. Với các sự cố lớn, gần vị trí đặt
TI thì TI có thể sẽ bão hòa. Kết quả bão hòa TI sẽ làm cho dòng nhị thứ vào rơ le bị
giảm đáng kể trong 1 phía MBA và sinh ra một dòng so lệch trong rơ le bảo vệ. Để khắc
phục các ảnh hưởng do hiện tượng bão hòa TI gây ra, các nhà sản xuất rơ le đã đưa ra
các giải pháp nhằm đảm bảo độ tin cậy làm việc của rơ le như được trình bày ở phần
dưới đây:

45. 33
+ Hãng sản xuất rơ le Siemens, Nari.
Hãng Siemens và Nari
sử dụng một vùng hãm bổ
sung để phát hiện bão hòa TI
khi dòng sự cố ngắn mạch
ngoài lớn (hình 3.9) đồng thời
kết hợp quan sát sự thay đổi
trong dòng so lệch và dòng
hãm. Đường nét đứt trong
hình 3.9 thể hiện sự thay đổi
của dòng tức thời đối dòng
hãm và dòng so lệch trong
trường hợp bão hòa TI. Khi sự
cố bên ngoài bắt đầu xuất hiện với dòng lớn (tại A), lúc này dòng hãm sẽ tăng rất nhanh
(điểm làm việc sẽ di chuyển từ A->B). Khi TI bắt đầu bão hòa (B), dòng so lệch bắt đầu
tăng lên và dòng hãm giảm xuống làm cho điểm hoạt động của bảo vệ Idiff/Ibias di chuyển
vào vùng cắt tại C (bảo vệ có thể làm việc sai nếu như không có giải pháp phát hiện bão
hòa trong trường hợp này). Còn đối với các sự cố bên trong MBA, điểm sự cố sẽ di
chuyển nhanh vào vùng cắt ngay lập tức (D). Qua sự thay đổi của dòng trong hai trường
hợp trên, các hãng sản xuất rơ le sẽ phát hiện hiện tượng bão hòa TI bằng cách phát hiện
dòng hãm tăng nhanh và di chuyển vào vùng hãm bổ sung trong ¼ chu kỳ đầu tiên sau
khi sự cố xuất hiện, bảo vệ sẽ gửi lệnh khóa chức năng bảo vệ so lệch ngay lập tức. Còn
nếu điểm làm việc Idiff/Ibias cố định trong vùng sự cố ít nhất 1 chu kỳ thì lệch khóa sẽ bị
hủy bỏ và bảo vệ sẽ gửi lệnh cắt máy cắt [13].
Ngoài ra hãng Siemens còn cung cấp một tiêu chuẩn hãm nữa để phát hiện bão hòa
TI đó là phát hiện sự xuất hiện của thành phần DC trong dòng so lệch vào rơ le. Thành
phần DC lớn trong phía nhất thứ TI sẽ làm cho TI bị bão hòa và truyền vào phía nhị thứ
của máy biến dòng. Kết quả của thành phần DC trong dòng nhị thứ TI sẽ là một tiêu
chuẩn để rơ le phát hiện chính xác hiện tượng bão hòa TI và rơ le sẽ tăng đặc tính bảo
vệ lên bởi một hệ số cài đặt.
Trong khi đó hãng Nari lại kết hợp với sử dụng thành phần sóng hài bậc 2 và
bậc 3 để phát hiện bão hòa TI. Trong các trường hợp sự cố bên ngoài dòng lớn, trong
dòng nhị thứ TI sẽ chứa các thành phần cơ bản, thành phần DC và thành phần hài.
Qua phân tích, thành phần sóng hài bậc 2 và bậc 3 là lớn nhất. Vì vậy khi hai thành
phần sóng hài này lớn hơn ngưỡng phát hiện bão hòa TI, chức năng bảo vệ so lệch
sẽ bị khóa [11].
Hình 3.9: Sử dụng vùng hãm bổ sung để phát hiện
hiện tượng bão hòa TI

46. 34
+ Hãng sản xuất rơ le Schneider
Rơ le hãng Schneider theo dõi sự xuất hiện của dòng so lệch theo thời gian sau khi
dòng hãm đi qua điểm không để phát hiện hiện tượng bão hòa TI. Đối với các sự cố bên
trong, dòng so lệch sẽ xuất hiện ngay lập tức cùng lúc với dòng hãm sau khi dòng đi qua
điểm không. Còn trong trường hợp bão hòa TI, dòng so lệch sẽ không xuất hiện cho đến
khi quá trình bão hòa TI bắt đầu. Rơ le sẽ khóa chức năng bảo vệ so lệch dựa trên mức
so sánh của dòng so lệch và dòng hãm trong trường hợp bão hòa TI này [7].
+ Hãng sản xuất rơ le ABB
Còn hãng ABB sẽ theo dõi quá trình bão hòa TI bằng cách theo dõi sự thay đổi
của dòng hãm và dòng so lệch khi phát hiện dòng hãm cao hơn 1.25 lần dòng định
mức của phía tham chiếu MBA và cùng lúc đó không có lệnh cắt nào đưa ra. Đối với
sự cố bên trong thì dòng hãm và dòng so lệnh sẽ đưa ra rất nhanh, trong khi với sự
cố bên ngoài dòng lớn bão hòa TI, dòng so lệnh sẽ chỉ xuất hiện sau ít nhất 4-6 ms.
Dựa trên sự phân tích trên mà rơ le sẽ đưa ra lệnh khóa bảo vệ sau khi phát hiện bão
hòa TI [6].
Đồng thời rơ le sử dụng dòng thứ tự nghịch để phân biệt chính xác sự cố bên ngoài
và bên trong để khắc phục được các ảnh hưởng do bão hòa TI gây ra. Ưu điểm của dòng
thứ tự nghịch :
- Dòng TTN hầu như xuất hiện trong hầu hết các sự cố trong MBA như sự cố pha-
pha, sự cố pha- đất, sự cố giữa các vòng dây trong cùng một pha MBA.
- Dòng TTN không xuất hiện trong các sự cố 3 pha đối xứng và lúc tải bình thường
tuy nhiên nó lại xuất hiện trong lúc khởi động của sự cố cho một thời gian tương đối dài
đủ để rơ le có thể làm việc.
- Dòng TTN sẽ không bị khử bởi cuộn tam giác MBA.
- Dòng TTN sẽ xuất
hiện trong các phía của MBA
đối với sự cố bên ngoài.
Với những ưu điểm
trên, rơ le sẽ sử dụng dòng
thứ tự nghịch để phân biệt
chính xác sự cố bên trong và
bên ngoài vùng bảo vệ MBA
bằng cách so sánh hướng của
dòng TTN trong các phía của
MBA như hình 3.10.
Việc so sánh góc pha của dòng TTN từ các phía MBA như sau:
Hình 3.10. Đặc tính hướng phân biệt sự cố bên trong
và bên ngoài

47. 35
Nếu dòng TTN từ các phía MBA mà cùng pha và lệch nhau góc 00
thì đó là sự cố
bên trong. Nếu dòng TTN từ các phía mà lệch nhau 1800
thì đó là sự cố bên ngoài như
hình 3.11. Tuy nhiên trong trường hợp sự cố dòng lớn dẫn đến bão hòa TI thì góc pha
sẽ khác 1800
đối với sự cố bên ngoài và khác 00
đối với sự cố bên trong. Vì vậy một
thuật toán đo lường bổ sung để đảm bảo bảo vệ làm việc đúng đối với các sự cố bão hòa
TI là phát hiện sự cố sau 10ms trong khi TI sau 5ms là đã bão hòa.
(A) (B)
Hình 3.11. Dòng thứ tự nghịch khi sự cố bên trong (A) và sự cố bên ngoài (B)
Ngoài ra hãng ABB còn sử dụng tiêu chuẩn sóng hài bậc 2 để phát hiện bão hòa
TI và đưa ra lệnh khóa bảo vệ sau khi thành phần sóng hài bậc 2 này lớn hơn ngưỡng
đặt [6].
+ Hãng sản xuất rơ le SEL
Rơ le của hãng SEL lại so sánh sự thay đổi trong dòng hãm và dòng so lệch để
phân biệt giữa sự cố bên trong và bên ngoài đồng thời hạn chế hiện tượng bão hòa TI.
Nếu dòng hãm xuất hiện mà dòng so lệch chưa xuất hiện sau 2 ms thì đó là sự cố bên
ngoài. Còn trong trường hợp sự cố bên trong thì dòng hãm và dòng so lệch sẽ xuất hiện
đồng thời với nhau. Sau khi phát hiện sự cố bên ngoài, để tránh rơ le làm việc sai mà kết
quả do bão hòa TI, rơ le sẽ
thay đổi chế độ hoạt động lên
mức an toàn cao hơn bằng
cách:
- Thay đổi đặc tính làm
việc từ độ dốc 1 lên độ dốc 2
như hình 3.12.
- Tăng thời gian làm
việc của bảo vệ so lệch và sẽ
reset rơ le về chế độ ban đầu
Vùng hoạt động
Vùng hãm
Idiff
(dòng so lệch)
Ihãm
O87P
(ngưỡng làm
việc)
Hình 3.12. Đặc tính làm việc của hãng SEL đối với
sự cố bên ngoài gây bão hòa TI

48. 36
khi rơ le phát hiện một sự cố bên trong hoặc không có logic phát hiện bão hòa TI đưa
ra [12].
+ Hãng sản xuất rơ le Toshiba
Hình 3.13. Dạng sóng của dòng so lệch trong trường hợp bão hòa TI
Giải pháp của hãng Toshiba là phân tích dạng sóng của dòng so lệch trong quá
trình bão hòa TI. Dạng sóng của dòng so lệch trong trường hợp bão hòa TI sẽ có hai
khoảng thời gian khác nhau trong một chu kỳ, một khoảng không bão hòa và một
khoảng bão hòa như hình 3.13. Rơ le sẽ sử dụng các khoảng này để phát hiện bão hòa
TI.
Đồng thời rơ le sử dụng công thức sau để phát hiện bão hòa TI:
∆Id < 0,15.(∆Ip + ∆In) (3.1)
∆Id = |Id(m) - Id(m-1)| + |Id(m-1) - Id(m-2)|
(∆Ip + ∆In) = |Ip(m) - Ip(m-1)| + |Ip(m-1) - Ip(m-2)| + |In(m) - In(m-1)| + |In(m-1) - In(m-2)|
Trong đó : ∆Id : là sự thay đổi trong dòng so lệch
(∆Ip + ∆In) : sự thay đổi của dòng hãm trong chu kỳ dương và chu kỳ âm.
Ip : tổng dòng chu kỳ dương
In : tổng dòng chu kỳ âm
Id : dòng so lệch
m, m-1, m-2 : thời gian lấy mẫu
Theo công thức 3.1 thì rơ le sẽ làm việc bằng cách liên tục giám sát sự thay đổi
trong dòng so lệch và dòng hãm, mỗi khi có sự thay đổi lớn trong dòng hãm và dòng so
lệch thõa mãn công thức trên thì rơ le sẽ nhận ra bão hòa TI và đưa lệnh đi khóa chức
năng bảo vệ so lệch MBA [14].
Nhận xét: Qua phân tích các giải pháp mà các hãng sản xuất rơ le đã đưa ra ở
trên, ta thấy rằng hầu như các hãng đã tập trung phát triển rất kỹ các giải pháp nhằm
Tải bản FULL (90 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ

49. 37
đảm bảo rơ le làm việc ổn định trong hiện tượng bão hòa TI.
3.4.GIẢI PHÁP CẢI THIỆN ẢNH HƯỞNG CỦA DÒNG THỨ TỰ KHÔNG
TRONG DÒNG SO LỆCH MBA.
Như đã trình bày trong phần 2.4, dòng thứ tự không sinh ra do sự cố chạm đất
bên ngoài vùng bảo vệ và chỉ chạy trong một phía MBA đối với các sơ đồ đấu Y0/∆
hoặc ∆/Y0 làm cho bảo vệ so lệch tác động sai. Vì vậy yêu cầu cần phải khử dòng thứ
tự không này trước khi đưa vào tính toán bảo vệ. Việc khử dòng thứ tự không sẽ được
thực hiện tự động trong rơ le thông qua ma trận hệ số cùng với việc bù ảnh hưởng của
tổ đấu dây MBA và bù sự sai khác trong tỉ số MBA. Ma trận hệ số bù sẽ được tính như
sau :
(Im) = k.(K).(In)
Với (Im) : là ma trận dòng đã được chuyển đổi IA, IB, IC
k : hệ số cho chuyển đổi về độ lớn
(K) : là ma trận hệ số phụ thuộc trên tổ đấu dây MBA
(In) : Ma trận của các dòng pha IL1, IL2, IL3
Hình 3.14. Dòng thứ tự không sinh ra khi có sự cố chạm đất bên ngoài vùng bảo vệ
Đối với trường hợp có TI đặt ở phía trung tính cuộn dây đấu Y MBA như hình
3.14, dòng thứ tự không trong trường hợp sự cố chạm đất bên ngoài sẽ được bù bởi dòng
trung tính ISP (được đo lường thông qua TI trung tính), với ISP tương ứng với -3I0 trong
trường hợp dòng chảy vào vùng bảo vệ. Rơ le sẽ sử dụng ma trận bù dòng thứ tự không
cho phía cuộn Y0 như sau:
(3.2)
Trong trường hợp này, hầu như độ nhạy là đạt được cho sự cố chạm đất bên trong
và đảm bảo khử dòng thứ tự không cho sự cố chạm đất bên ngoài.
Trong trường hợp phía trung tính cuộn dây đấu Y0 MBA không có TI, dòng thứ
tự không sẽ được khử trực tiếp từ dòng đường dây thông qua ma trận hệ số như trình
IA 1 0 0 IL1 ISP
IB = 1. 0 1 0 . IL2 +1/3. ISP
IC 0 0 1 IL3 ISP
Tải bản FULL (90 trang): bit.ly/2Ywib4t
Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ