Đánh giá chức năng bảo vệ chạm đất hạn chế của rơle bảo vệ kỹ thuật số

 ISSN: 1859-2171 
e-ISSN: 2615-9562 
TNU Journal of Science and Technology 208(15): 153 - 160 
 Email: jst@tnu.edu.vn 153 
ĐÁNH GIÁ CHỨC NĂNG BẢO VỆ CHẠM ĐẤT HẠN CHẾ 
CỦA RƠLE BẢO VỆ KỸ THUẬT SỐ 
Lê Kim Hùng
1, Vũ Phan Huấn2* 
1Trường ĐH Bách Khoa, Đại học Đà Nẵng 
2Công ty TNHH MTV Thí nghiệm điện Miền Trung 
TÓM TẮT 
Đối với các sự cố chạm đất gần điểm trung tính cuộn dây sao của máy biến áp nối đất, chức năng 
bảo vệ so lệch máy biến áp (F87T) không đủ độ nhạy để phát hiện dòng điện sự cố có giá trị nhỏ. 
Vì vậy, nhiều nhà sản xuất rơle đã tăng cường tìm kiếm chức năng phát hiện sự cố chạm đất hạn 
chế (REF) khác nhau để giải quyết vấn đề này với yêu cầu không làm việc sai và tin cậy. Bài báo 
phân tích và so sánh độ nhạy phát hiện sự cố chạm đất của F87T và REF, phát hiện sai sót điển 
hình trong việc đấu nối mạch dòng nhị thứ tại Trạm biến áp 110kV Đăk Nông. Sau đó, bài báo 
trình bày đặc tính làm việc của năm nhà sản xuất rơle như Abb RET670, Schneider P633, Ge T60, 
Siemens 7UT6 và Sel 387. Những đặc tính này cũng được mô phỏng để đánh giá sự làm việc của 
rơle khi xảy ra sự cố một pha nằm bên trong cuộn dây (từ 10% đến 100%) của máy biến áp 
25MVA 115/24kV Yy0, sự cố ngoài vùng và điều kiện bình thường bằng phần mềm 
Matlab/Simulink. Kết quả các tính toán và giải thích điểm kiểm tra cần thiết của REF cho thấy tính 
chính xác của việc phân tích đánh giá. 
Từ khóa: Rơle bảo vệ so lệch; Bảo vệ chạm đất hạn chế; Dòng điện so lệch; Dòng điện hãm; 
Phần mềm Matlab/Simulink. 
Ngày nhận bài: 01/9/2019; Ngày hoàn thiện: 11/11/2019; Ngày đăng: 27/11/2019 
EVALUATION OF THE RESTRICTED EARTH FAULT PROTECTION 
FUNCTION IN NUMERICAL PROTECTION RELAY 
Le Kim Hung
1
, Vu Phan Huan
2*, 
1University of Science and Technology Da Nang 
2Center Electrical Testing Company Limited 
ABSTRACT 
For earth fault near-neutral point of a grounded wye-connected transformer winding, the 
transformer different protection function (F87T) may not sensitive enough to detect this condition 
due to small fault current value. Therefore, many relay manufactories have diligently searched for 
different kinds of a restricted earth fault function (REF) which is requested to solve misoperation. 
So that it can be reliably operated. The paper explains and compares the sensitive detection 
between ground faults of F87T and REF, detects a typical miss connect secondary current 
transformer wiring in a 110kV Dak Nong substation. Then the paper presents the tripping 
characteristic of five relay manufactories such as Abb RET670, Schneider P633, Ge T60, Siemens 
7UT6, and Sel 387. These characteristics are also simulated to evaluate the performance of relay 
when a single phase to earth internal fault from 10% to 100% winding in a transformer 25MVA 
115/24kV Yy0, or external fault occurs and normal condition by using Matlab/Simulink software. 
REF with the required test point calculations and explanations is included for clarity of evaluation. 
Keywords: Different protection relay; Restricted earth fault protection; Differential current; Bias 
current; Matlab/Simulink software. 
Received: 01/9/2019; Revised: 11/11/2019; Published: 27/11/2019 
* Corresponding author. Email: vuphanhuan@gmail.com 
Lê Kim Hùng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 153 - 160 
 Email: jst@tnu.edu.vn 154 
1. Giới thiệu 
Đối với sự cố chạm đất bên trong cuộn dây 
gần điểm trung tính nối đất ở cuộn sao (Ví dụ 
Y/y0, Y0/d11) của máy biến áp (MBA) thì 
bảo vệ so lệch MBA (F87T) có độ lớn dòng 
so lệch IDIFF đo lường phụ thuộc vào vị trí 
điểm sự cố nằm trên cuộn dây, hiện tượng từ 
hóa MBA, vị trí nấc phân áp, sai số biến dòng 
điện (CT) và thuật toán loại bỏ thành phần 
thứ tự không (TTK). Các yếu tố này là 
nguyên nhân làm giảm độ nhạy của bảo vệ. 
Giả sử vị trí điểm chạm đất nằm gần điểm 
trung tính cuộn sao của MBA thì dòng điện 
sự cố pha A, B, C phía cao và phía hạ sẽ có 
giá trị nhỏ, dẫn đến F87T không tác động. 
Chính vì vậy, bảo vệ chạm đất hạn chế (REF) 
hay so lệch thứ tự không (F87N) được sử 
dụng song song với F87T nhằm khắc phục 
nhược điểm này [1]. Đối với MBA hai hoặc 
ba cuộn dây, REF chỉ làm việc trong phạm vi 
vùng bảo vệ được giới hạn bởi tín hiệu được 
lấy từ 4 CT ở cùng một phía cao áp (HV) 
hoặc hạ áp (LV) có trung tính nối đất của 
MBA (3 CT đặt ở 3 pha A, B, C và 1 CT lắp 
tại dây trung tính). 
Hình 1. Hướng dòng sự cố chạm đất phía HV: 
 a). Sự cố trong vùng, b). Sự cố ngoài vùng 
Xét bảo vệ REF1 dùng cho phía HV của 
MBA được trình bày trên hình 1, REF1 làm 
việc theo nguyên tắc so sánh dòng điện đi qua 
điểm trung tính (IN) và dòng thứ tự không 
tổng ở các pha phía HV (3I0_HV = IA_HV + 
IB_HV + IC_HV). Vì vậy, dòng so lệch TTK phía 
HV: IREF1 = |3I0_ HV + IN|. REF1 tác động nếu 
sự cố chạm đất xảy ra tại F1 nằm trong vùng 
bảo vệ (hướng dòng sự IA và dòng trung tính 
IN có chiều mũi tên chạy về phía MBA). 
REF1 không tác động nếu sự cố chạm đất xảy 
ra tại F2 nằm ngoài vùng này (dòng trung tinh 
IN có chiều mũi tên chạy về phía MBA, còn 
dòng IA có chiều mũi tên hướng ra MBA). Do 
vậy mỗi REF chỉ bảo vệ được một phía MBA. 
Đối với MBA tự ngẫu có trung tính nối đất 
chung nằm giữa HV và MV như ở hình 2, ta 
phải sử dụng 7 CT (3 CT đặt ở ba pha phía 
HV, 3 CT đặt ở ba pha phía MV và 1 CT 
trung tính). Dòng so lệch TTK được tính theo 
công thức: IREF = |3I0_ HV + 3I0_LV + IN|. Khi 
xảy ra sự cố trong vùng bảo vệ, hướng dòng 
điện trung tính chạy ra/vào MBA phụ thuộc 
vào giá trị tổng trở nguồn HV và MV là nhỏ 
hay lớn [1]. 
Hình 2. Vùng bảo vệ REF phía HV của MBA tự 
ngẫu: a). Sự cố trong vùng, b). Sự cố ngoài vùng 
Câu hỏi đặt ra đối với cán bộ kỹ thuật gồm có 
hai vấn đề cần giải đáp là làm rõ con số thể 
hiện REF bảo vệ được bao nhiêu phần trăm 
cuộn dây sao nối đất so với F87T mà các tài 
liệu [2-4] chưa đưa ra. Tiếp đến, là cần giải 
thích đúng nguyên nhân điển hình thường gây 
tác động nhầm của REF khi đóng điện xung 
kích MBA hoặc xảy ra ngắn mạch ngoài vùng 
bảo vệ. Để giải quyết vấn đề này, bài báo dựa 
trên phiếu chỉnh định rơle bảo vệ (RLBV) của 
Trung tâm điều độ hệ thống điện cài đặt cho 
05 rơle bảo vệ MBA 25MVA 110/24kV của 
các hãng sản xuất Abb, Schneider, Siemens, 
Sel và Ge làm cơ sở để mô phỏng và đánh giá 
tính năng làm việc của chúng khi áp dụng vào 
trong thực tế. 
2. So sánh độ nhạy của bảo vệ REF và F87T 
Hiện nay, việc ứng dụng chức năng REF tổng 
trở cao trên lưới điện là khá ít, còn chức năng 
REF tổng trở thấp thì được sử dụng phổ biến. 
Cho nên bài báo chỉ tập trung vào trình bày 
chức năng này. 
Để giải đáp vấn đề thứ nhất về % cuộn dây 
sao nối đất được bảo vệ, hình 3 trình bày sơ 
đồ nguyên lý làm việc của chức năng REF 
dùng cho MBA 25MVA, 115/38,5/24kV có 
tổ nối dây Yd11y0, trung tính cuộn sao nối 
đất qua điện trở RE = 10Ω. Vùng bảo vệ của 
REF được tính từ điểm trung tính cuộn sao 
(0% cuộn dây) đến CT đầu cực MBA (100% 
cuộn dây). Giả sử hệ thống có nguồn cung 
Lê Kim Hùng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 153 - 160 
 Email: jst@tnu.edu.vn 155 
cấp từ phía HV, MC phía LV mở (dòng 3I0_LV 
= 0). Phía LV chỉ có pha A bị sự cố. Khoảng 
cách điểm sự cố (d = 0 ÷ 100%) cuộn dây 
phía LV được tính từ điểm trung tính. Giá trị 
độ lớn dòng điện chạm đất phụ thuộc vào 
phương pháp nối đất trực tiếp hoặc qua điện 
trở (RE dùng để hạn chế dòng sự cố). 
Hình 3. Sơ đồ bảo vệ REF phía LV của MBA 3 
cuộn dây có điểm trung tính nối đất qua điện trở 
Đối với trường hợp d = 100% thì dòng sự cố 
chạm đất có giá trị lớn nhất: 
24 1000
1387
3 3 10
LV
FLC
E
U
I A
R
Dòng điện sự cố trung tính MBA phụ thuộc 
tuyến tính với vị trí sự cố: IN = d×IFLC. Cho 
nên, dòng so lệch TTK của phía LV [5]: 
IREF = |IN + 0| = d×IFLC (1) 
Theo tài liệu [5], lực từ cảm ứng điện từ cân 
bằng trong MBA tạo ra dòng sự cố của d×NLV 
cuộn dây phía LV được cấp bởi 2/3 dòng điện 
chạy trong cuộn dây phía HV cùng pha và 1/3 
dòng điện chạy trong cuộn MV. Để so sách độ 
nhạy của F87T và REF, ta giả định UHV = 
ULV. Suy ra: 
/ 3
1
/ 3
HV HV
LV LV
N U
N U
Lúc này, dòng so lệch của F87T: 
IDIFF_A = |IA_HV – IA_LV| = |IA_HV – 0| =|IA_HV| 
2
_
2 2
3 3
LV
DIFF A FLC FLC
HV
d N
I d I d I
N
 (2) 
IDIFF_B = |IB_HV – IB_LV| = |IB_HV – 0| =|IB_HV| 
2
_
1 1
3 3
LV
DIFF B FLC FLC
HV
d N
I d I d I
N
 (3) 
IDIFF_C = |IC_HV – IC_LV| = |IC_HV – 0| =|IC_HV| 
2
_
1 1
3 3
LV
DIFF C FLC FLC
HV
d N
I d I d I
N
 (4) 
Trong đó: 
- d: Khoảng cách từ điểm sự cố F1 đến trung 
tính cuộn sao. 
- UHV, ULV lần lượt là điện áp định mức phía 
cao và phía hạ. 
- NHV, NLV lần lượt là số vòng dây định mức 
phía cao và phía hạ. 
Từ công thức (1), (2) chúng ta tính được số 
liệu ở bảng 1 và vẽ đồ thị trên hình 3. Nếu 
phiếu chỉnh định ngưỡng tác động của F87T 
và REF là 0,2 thì quan sát thấy vị trí sự cố nằm 
trong khoảng từ 0,2 đến 0,55 không phát hiện 
bởi F87T nhưng có thể phát hiện bằng REF. 
Bảng 1. Phần trăm cuộn dây phía LV của MBA 
được bảo vệ bằng F87T 
d 
[%] 
IREF 
[%] 
IDIFF [%] 
MBA 3 cuộn dây 
Yd11y0 
MBA 2 cuộn 
dây D1y0 
10 10 0,66 0,58 
20 20 2,67 2,31 
30 30 6 5,2 
40 40 10,67 9,24 
50 50 16,67 14,43 
60 60 24 20 
70 70 32,67 28,29 
80 80 42,67 36,95 
90 90 54 46,77 
100 100 66,67 57,74 
Tương tự, ta xét MBA D1y0 cho ở hình 4, khi 
sự cố 1 pha chạm đất phía LV thì phía HV xuất 
hiện dòng trên hai pha. Giả định UHV = ULV, 
dòng điện HV quy đổi từ phía LV theo tỷ số 
định mức: 
3
/ 3
HV HV
LV LV
N U
N U
Dòng so lệch của F87T và dòng so lệch của 
REF được tính theo công thức [5]: 
2
_ _| |
3
LV
DIFF A A HV FLC FLC
HV
d N d
I I d I I
N
 (5) 
IDIFF_B = |IB_HV| = 0 (6) 
2
_ _| |
3
LV
DIFF C C HV FLC FLC
HV
d N d
I I d I I
N
 (7) 
Từ công thức (1), (5) chúng ta tính được số 
liệu ở bảng 1 và vẽ đồ thị trên hình 4. Nếu 
phiếu chỉnh định ngưỡng tác động của F87T 
và REF là 0,2 thì quan sát thấy vị trí sự cố nằm 
Lê Kim Hùng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 153 - 160 
 Email: jst@tnu.edu.vn 156 
trong khoảng từ 20% đến 59% cuộn dây không 
được bảo vệ bởi F87T. 
Hình 4. Sơ đồ bảo vệ REF cho MBA 2 cuộn dây 
có điểm trung tính nối đất quả điện trở 
Nhận xét: Hai kết quả trên cho thấy độ nhạy 
của REF tốt hơn F87T trong trường hợp tỷ số 
định mức NLV/NHV =1. Trong đó, độ nhạy của 
REF không phụ thuộc vào tỷ số này còn F87T 
sẽ có độ nhạy kém hơn nếu NHV > NLV. Nếu 
MBA có trung tính trực tiếp nối đất thì mối 
quan hệ giữa d và IREF không còn là tuyến tính 
bởi vì nó phụ thuộc tổng trở cuộn dây sự cố 
MBA và điện sự cố RF [5] nên chúng ta sẽ xét 
kỹ hơn ở mục 3. 
Để giải đáp vấn đề thứ hai về nguyên nhân 
gây tác động nhầm, ta phân tích số liệu bản 
tin sự cố điển hình của rơle RET670 bảo vệ 
so lệch MBA T1 115/24kV tại TBA 110kV 
Đăk Nông. Giá trị chỉnh định rơle: Idmin = 
150A, ROA = 75
0
, End of Zone1 = 1000A, 
End of Zone2 = 2000A, First Slope = 70%, 
Second Slope = 100%. Khi xảy ra sự cố BCG 
nằm ngoài vùng bảo vệ phía 24kV của MBA 
(ngăn lộ phụ tải 483) nhưng rơle tác động với 
tín hiệu W2 REF TRIP. 
Hình 5. Bản ghi dạng sóng sự cố REF phía 22kV 
của MBA tác động 
Qua số liệu thu thập từ bảo vệ nội bộ (rơle 
hơi, nhiệt độ cuộn dây, nhiệt dầu) của MBA 
và F87T không làm việc. Từ bản ghi sự cố 
trên hình 5, ta nhận thấy góc lệch hướng sự cố 
của hai véc tơ (W2 CT IN và W2 CT 
NEUT4) là 69,63
0
 < ROA, dòng hãm TTK 
W2 REF IBIAS = 328,222A < End of Zone1, 
dòng so lệch TTK W2 REF IDIFF = 
152,034A > Idmin. Như vậy, ta kết luận rằng 
REF phía 24kV của MBA tác động nhầm do 
đấu nối ngược cực tính biến dòng trung tính 
phía 24kV. 
3. Đặc tính làm việc của REF 
Hình 6. Đặc tính làm việc REF: a). Siemens 7UT8 
và GE T60, b). Schneider P633, c). Schneider 
P633 cải tiến, d). ABB RET 670 
Nội dung mục này trình bày đặc tính làm việc 
của chức năng REF phía 24kV của MBA 
25MVA 115/24kV có tổ nối dây Yy0 cho 5 
nhà sản xuất ứng dụng phổ biến trên lưới điện 
Việt Nam. Các thông số theo đặc trưng của 
từng hãng được Trung tâm điều độ Miền 
Trung chỉnh định. 
3.1. Hãng sản xuất Siemens 
Rơle Siemens 7UT8 sử dụng đặc tính 1 độ 
dốc cho trên hình 6a. Dòng so lệch TTK đo 
lường [6]: IREF = |IN| (8) 
Dòng hãm TTK đo lường: 
IREST = k×(|IN – 3I0| - |IN + 3I0|) (9) 
Trong trường hợp tổng quát giả thiết k = 1. 
Thông số chỉnh định rơle [7]: REF = 0,25, 
Slope = 0,07. 
Dưới đây ta xét một số trường hợp làm việc 
của rơle: 
Trong điều kiện làm việc bình thường: IN = 3I0 
= 0; IREF = 0; IREST = 0, rơle không tác động. 
Lê Kim Hùng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 153 - 160 
 Email: jst@tnu.edu.vn 157 
Khi có sự cố ngoài vùng bảo vệ: IN = -3I0, IREF 
= |IN|, IREST = |IN + 3I0| - |IN - 3I0| = 2×|3I0| 
Suy ra, IREF < IREST. Rơle không tác động. 
Khi xảy ra sự cố trong vùng bảo vệ: 
+ Trong trường hợp MBA không có trung tính 
nối đất: 3I0 = 0, IREF = |IN|, IREST = 0 
+ Trong trường hợp MBA có nối đất điểm 
trung tính: IN = 3I0, IREF = |IN|, IREST = - 2×|3I0| 
Ở cả hai trường hợp IREF > IREST nên rơle tác 
động cho đi cắt MC. Tuy nhiên, việc giả thiết 
IN và 3I0 trùng pha nhau ở trường hợp sự cố 
chạm đất trong vùng bảo vệ và ngược pha 
nhau khi xảy ra sự cố chạm đất ngoài vùng 
bảo vệ, điều này chỉ có được khi CT là lý 
tưởng. Do đó, trong thực tế dòng IN và 3I0 ở 
các phía lệch pha nhau góc φ(IN, 3I0), nên 
trong rơle 7UT84 trang bị thêm chức năng hãm 
theo góc pha. Dòng điện hãm phụ thuộc trực 
tiếp vào hệ số k, hệ số này lại phụ thuộc vào 
góc lệch pha được cho ở hình 7. 
Hình 7. Hướng bảo vệ REF 
Khi sự cố trong vùng bảo vệ: -900 ≤ φ ≤ 900 
và IREF = |IN| > Iset 
Khi sự cố ngoài vùng bảo vệ: 900 ≤ φ ≤ 2700 
và IREF = |IN| - k×IREST > IREST 
Ví dụ cho k = 2 thì góc φ = 1100, có nghĩa là 
với φ nằm trong khoảng từ 1100 đến 2400 thì 
rơle sẽ không tác động cắt MC. Tuy nhiên, 
khi CT bị bão hòa giá trị này có thể thay đổi, 
ví dụ góc lệch pha φ = 900 (IN = 1∠0
0
, 3I0 = 
1∠900), IREST = |IN - 3I0| - |IN + 3I0| = 0. Suy ra 
IREF > IREST nên rơle cắt khi sự cố ngoài vùng. 
3.2. Hãng sản xuất GE 
Tương tự như rơle Siemens, T60 sử dụng đặc 
tính hãm có 1 độ dốc [8]. Dòng so lệch tính 
theo công thức: IREF = |IN + 3I0| (10) 
Dòng hãm lớn nhất được sử dụng theo công 
thức: IREST = max(|IR0|, |IR1|, |IR2|) (11) 
Dòng hãm TTK: IR0 = |IN - 3I0| (12) 
Dòng hãm TTN giúp ổn định sự cố pha – pha 
được tính toán: IR2 = 3×|I2| hoặc IR2 = |I2| (13) 
Dòng hãm TTT được tính như sau: 
If |I1|>1.5 pu then 
If |I1|>|I0| then |IR1| = 3×(|I1| - |I0|) 
Else |IR1| = 0 
Else |IR1| = |I1|/8 
Thông số chỉnh định rơle: Ngưỡng dòng so 
lệch REF = 0,25, Slope = 50%. 
Rơle tác động khi thỏa mãn điều kiện: 
 IREF > REF nếu IREST ≤ REF/Slope 
 IREF > REF + Slope×IREST nếu IREST > 
REF/slope 
3.3. Hãng sản xuất Schneider 
Hãng Schneider sử dụng đặc tính hai độ dốc 
[9]. Dòng so lệch TTK xác định theo công 
thức (10). Dòng hãm TTK: 
IREST = 0.5×(max{|IA|, |IB|, |IC|} + |IN|) (14) 
Thông số chỉnh định rơle [10]: Idiff> = 0.25Iref, Idiff>>> 
= 11Iref, IR,m2 = 1Iref, m1 = 20% và m2 = 150%. 
Rơle tác động theo điều kiện sau: 
 IREF = Idiff> + m1×IREST nếu IREST ≤ IR,G,m2 
 IREF = Idiff> + m2×IREST – (m2 – m1)×IR,G,m2 
nếu IREST > IR,G,m2 
Trong một số trường hợp thuật toán làm việc 
sai bởi CT bão hòa và dòng xung kích MBA 
nên Schneider đã cải tiến để sử dụng với 1 độ 
dốc như hình 6c. 
Dòng so lệch TTK xác định theo công thức 
(10). Dòng hãm TTK: IREST = |3I0| (15) 
Để đảm bảo rơle làm việc ổn định khi dòng 
ba pha không cân bằng IN/3I0 > 0,5, rơle sử 
dụng độ dốc m1 = 1,005 và tác động khi IREF 
≥ IREST với IREF = Idiff> + m×IREST 
3.4. Hãng sản xuất Abb 
Chức năng REF được sử dụng đặc tính 2 độ 
dốc [11]. Dòng so lệch TTK xác định theo 
công thức (10). Dòng hãm TTK: 
 IREST = max(|IA|, |IB|, |IC|, |IN|) (16) 
Giá trị chỉnh định rơle [12]: Idmin = 0,3, ROA = 
75
0
, End of Zone1 = 1,25, End of Zone2 = 2,5, 
First Slope = 70%, Second Slope = 100%. 
Lê Kim Hùng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 153 - 160 
 Email: jst@tnu.edu.vn 158 
Điều kiện rơle làm việc nếu thỏa mãn điều kiện: 
 Giá trị đo lường: IN > 50%Idmin, 3I0 > 
3%IREST 
 Góc lệch pha dòng (IN và 3I0) ≤ ± 74
0
Hình 8. Hướng tác động của REF: a). Sự cố trong 
vùng bảo vệ, b). Sự cố ngoài vùng bảo vệ 
 IDIFF vượt ngưỡng Idmin và độ dốc đặc tính: 
- Nếu End of Zone1 ≤ IREST ≤ End of Zone2: 
IREF > [Idmin + Second Slope×( IREST - End of 
Zone1)] 
- Nếu IREST ≥ End of Zone2: IREF > [Idmin + 
First Slope×(End of Zone2 - End of 
Zone1) + Second Slope×(IREST - End of 
Zone2)] 
3.5. Hãng sản xuất SEL 
Hãng Sel có chức năng REF làm việc dựa trên 
sơ đồ logic ở hình 9. Thông số chỉnh định 
50REF = 0,3 [13, 14]. 
Rơle làm việc nếu thỏa mãn điều kiện: 
 Giá trị dòng cuộn trung tính: INWPU1 > 
50REF 
 Giá trị dòng điện TTK phía 24kV: IGWPU1 
> 0,8×50REF1P 
 Xác định hướng tác động: góc lệch pha 
(INWPU1, IGWPU1) ≤ ± 800. 
Hình 9. Sơ đồ logic REF của SEL787: a). Sơ đồ 
logic làm việc, b). Hướng bảo vệ 
3. Mô phỏng sự cố bằng Matlab/Simulink 
Bài báo mô phỏng mô hình hệ thống bảo vệ 
REF phía 24kV cho MBA 25MVA, Yy0, 
115/24kV, có trung tính trực tiếp nối đất được 
bằng phần mềm Matlab/Simulink cho ở hình 
10. MBA được cấp nguồn từ phía 115kV, còn 
phía 24kV là phụ tải. Pha A của MBA có 10 
vị trí (từ 2.1 đến 2.10), cho phép chúng ta sử 
dụng để mô phỏng sự cố chạm đất tại F2 (RF 
= 5Ω) nằm bên trong MBA tương ứng với d 
từ 100% xuống còn 10% cuộn dây phía 24kV. 
Bên cạnh đó, bài báo xây dựng sơ đồ khối 
làm việc của các RLBV của 5 hãng sản xuất 
theo nội dung trình bày trong mục 2. Ví dụ 
đối với RLBV Schneider P634 cho ở hình 11. 
Ngoài ra, chúng tôi cũng sử dụng sơ đồ khối 
của RLBV so lệch F87T đã được công bố 
trong tài liệu [15] để làm cơ sở minh chứng 
và so sánh độ nhạy tác động của bảo vệ. 
Hình 10. Mô hình hệ thống REF MBA 115kV 
Hình 11. Sơ đồ khối RLBV Schneider P633 
Trường hợp MBA làm việc bình thường: hệ 
thống làm việc cân bằng tải, 3I0 ≈ 0, do không 
có sự cố chạm đất nên IN ≈ 0. Góc lệch pha của 
(IN và 3I0) = 180
0. Kết quả là IREF ≈ 0, rơle 
không tác động. Xem hình 12. 
Hình 12. Trường hợp mang tải bình thường 
Lê Kim Hùng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 153 - 160 
 Email: jst@tnu.edu.vn 159 
Trường hợp MBA sự cố ngắn mạch ngoài 
vùng bảo vệ ở điểm F1 tại thời điểm 0,1s: nếu 
không có hiện tượng CT bão hòa thì tính từ 
thời điểm 1,04s, cả hai dòng điện IN và 3I0 tăng 
cao đột ngột, bằng nhau về độ lớn nhưng lệch 
pha 180
0. Cho nên dòng so lệch IREF có giá trị 
nhỏ nằm dưới ngưỡng chỉnh định. Quỹ đạo 
điểm làm việc di chuyển trong vùng hãm. Cho 
nên rơle không tác động. 
Hình 13. Trường hợp ngắn mạch ngoài 
Trường hợp MBA sự cố ngắn mạch AG trong 
vùng bảo vệ taị thời điểm 0,1s ở vị trí (2.10) 
tương ứng với d = 10% cuộn dây (hình 14). 
Dòng điện sự cố IN = 0,3742A, 3I0 = 0,0364A 
và góc lệch của (IN và 3I0) = 0
0
. Dòng IREF 
tăng đột biến từ 0A lên 0,41A. Quỹ đạo điểm 
làm việc của 4 RLBV di chuyển vào trong 
vùng cắt và tác động cắt MC ở thời điểm là 
0,113s (Abb), 0,117s (Schneider), 0,1155s 
(Ge) và 0,1145s (Siemens). Còn lại, RLBV Sel 
(có 3I0 = 0,0364A < 0,32A) và F87T (có dòng 
so lệch 0,0813A < 0,25A) nên không tác động. 
Tương tự ta thực hiện mô phỏng sự cố cho 9 
vị trí còn lại và thu được kết quả cho ở bảng 2 
và hình 15. 
Hình 14. Sự cố pha AG nằm trong vùng bảo vệ
Bảng 2. Kết quả kiểm tra sự cố ngắn mạch AG trong vùng bảo vệ 
d [%] IDIFF = |IHV + ILV| IREF = |IN + 3I0| IN Abb Schneider Ge Siemens Sel F87T 
10 0,07202 0,3375 0,3076 1 1 1 1 0 0 
20 0,1773 0,6103 0,5023 1 1 1 1 0 0 
30 0,3204 0,8058 0,5918 1 1 1 1 1 1 
40 0,0477 0,9321 0,602 1 1 1 1 1 1 
50 0,6319 1,005 0,5602 1 1 1 1 1 1 
60 0,7767 1,04 0,4877 1 1 1 1 1 1 
70 0,9083 1,049 0,3992 1 1 1 1 1 1 
80 1,026 1,041 0,3042 1 1 1 1 1 1 
90 1,129 1,022 0,2086 1 1 1 1 1 1 
100 1,221 0,9965 0,1162 1 1 1 0 0 1 
Nhận xét: khi sự cố xảy ra gần điểm trung tính tại vị trí d = 10% và 20% thì F87T không tác 
động. Rơle Sel (vị trí d = 10%, 20%, và 100%) và Siemens (d = 100%) chỉ sử dụng dòng IN để 
kiểm tra ngưỡng khởi động nên chúng không tác động. Còn lại các rơle bảo vệ Abb, Ge và 
Schneider làm việc tin cậy trong mọi trường hợp. 
Lê Kim Hùng và Đtg Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ĐHTN 208(15): 153 - 160 
 Email: jst@tnu.edu.vn 160 
Hình 15. Kết quả đo lường dòng sự cố cuộn dây 
phía 24kV của MBA 
4. Kết luận 
Hiện nay chức năng REF dùng để bảo vệ hầu 
hết các MBA ở Việt Nam. Kết quả nghiên 
cứu của bài báo trong phân tích và đánh giá 
khả năng làm việc của chức năng REF của 5 
hãng RLBV so với F87T bằng phần mềm 
Matlab Simulink cho ta thấy ngoại trừ REF 
của hãng SEL thì REF của 4 hãng còn lại có 
khả năng phát hiện sự cố gần điểm trung tính 
nối đất của cuộn dây sao nối đất tốt hơn 
F87T. Từ đó chúng ta có thể sử dụng bài báo 
làm cơ sở đánh giá các chủng loại RLBV kỹ 
thuật số khác trong các TBA được nhanh hơn, 
đem lại kết quả chính xác hơn. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Anura Perera, Paul Keller, Shortcomings of 
the Low impedance Restricted Earth Fault 
function as applied to an Auto Transformer, EE 
Publishers, 2017. 
[2]. B. Nim Taj, A. Mahmoudi, S. Kahourzade, 
“Comparison of Low-Impedance Restricted Earth 
Fault Protection in Power Transformer Numerical 
Relays”, Aust. J. Basic & Appl. Sci., 5(12): 2458-
2474, 2011. 
[3]. Lê Kim Hùng, Bảo vệ các phần tử chính trong 
hệ thống điện, Nhà xuất bản Đà Nẵng, 2014. 
[4]. Nguyễn Hoàng Việt, Rơle bảo vệ và tự động 
hóa trong hệ thống điện. Nhà xuất bản Đại học 
Quốc Gia TP.HCM, 2005. 
[5]. Alstom, “MiCOM 30 Series Restricted Earth 
Fault Protection Application Guide”, Issue B1, 
March 2003. 
[6]. Siemens, “Siprotec 5 7UT82 Transformer 
Differential Protection – Manual”, 06/2019. 
[7]. Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Miền 
Trung, “Phiếu chỉnh định rơle bảo vệ so lệch 
MBA 7UT85 tại TBA 110kV Quảng Phú”, QĐ số 
1654/QĐ-ĐĐMT, 11/09/2017. 
[8]. GE Multilin, ”T60 Transformer Protection 
System UR Series - Instruction Manual”, 2015. 
[9]. Schneider, ”MiCOM P64x Transformer 
Protection Relay - Technical Manual”, 2015. 
[10]. Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Miền 
Trung, “Phiếu chỉnh định rơle bảo vệ so lệch 
MBA P633 tại TBA 110kV Đăk Mil”, QĐ số 
01/T110 ĐMIL- ĐĐMT, 15/03/2017. 
[11]. Abb, ”Transformer protection RET670, 
Technical manual”, 2017. 
[12]. Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Miền 
Trung, “Phiếu chỉnh định rơle bảo vệ so lệch 
MBA T2 RET650 tại TBA 110kV An Khê”, QĐ 
số 1286/QĐ-ĐĐMT, 03/12/2013. 
[13]. Sel, ”SEL-787 Relay Transformer Protection 
Relay - Instruction Manual”, 2015. 
[14]. Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Miền 
Trung, “Phiếu chỉnh định rơle bảo vệ so lệch 
MBA SEL787 tại TBA 110kV Bình Nguyên”, QĐ 
số 427/QĐ-ĐĐMT, 12/03/2019. 
[15]. Lê Kim Hùng, Vũ Phan Huấn, “Phân tích và 
đánh giá sự làm việc của rơle bảo vệ so lệch máy 
biến áp SEL387 tại Trạm biến áp 110kV Lăng 
Cô”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ Đại học Đà 
Nẵng, Số 6 (127), 2018.