mẫu bài đò án bảo vệ rơ le

Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
LỜI NÓI ĐẦU
rong nền kinh tế hiện đại ngày nay năng lượng điện năng là nguồn năng lượng vô
cùng quan trọng, việc xây dựng các nhà máy điện và hệ thống truyền tải đang trở
thành gánh nặng của quốc gia. Trong các phụ tải điện còn có những phụ tải quan trọng
không thể mất điện trong thời gian lâu dài, các thiết bị điện đắt tiền cố thể bị hư hỏng
nếu xảy ra sự cố và không được loại bỏ ngay phần tử bị sự cố. Để thực hiện nhiệm vụ
loại bỏ một cách nhanh nhất phần tử bị hư hỏng ra khỏi hệ thống cần có hệ thống bảo
vệ rơ le làm việc an toàn.
T
Là một sinh viên chuyên ngành hệ thống điện không thể không nghiên cứu tìm hiểu
bộ môn “ Bảo vệ rơle trong hệ thống điện”. Môn học đã mang lại cho sinh viên những
kiến thức cơ bản nhất của kỹ tuật bảo vệ hệ thống điện bằng rơle, các nguyên tắc tác
động, cách thực hiện các bảo vệ thường gặp cũng như các chế độ hư hỏng và làm việc
không bình thường điển hình nhất của hệ thống điện và các loại bảo vệ chính đặt cho
nó.
Đồ án “Bảo vệ rơle” giúp sinh viên hệ thống lại toàn bộ kiến thức được học và tiếp
cận với một số loại rơle trong thực tế. Những kiến thức này sẽ là nền tảng cho quá trình
tiếp cận thực tế sau này.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thấy cô giáo trong bộ môn đặc biệt là
sự hướng dẫn tận tình của cô Nguyễn Thị Thanh Loan đã giúp em hoàn thành đồ án
này. Do thời gian làm bài không nhiều, kiến thức còn hạn chế nên bài làm của em
không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vậy em kính mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý
của các thầy cô cho bài làm của mình hoàn thiện hơn.
Hà nội, ngày 9tháng 3 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Duy Cường – Đ7LTH1
SVTH :Nguyễn Duy Cường

1
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

MỤC LỤC
A. LÝ THUYẾT 4
a. Các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơle: 4
i. Độ tin cậy 4
ii. Tính chọn lọc 4
iii. Tính tác động nhanh 4
iv. Độ nhạy 5
v. Tính kinh tế 5
b. Nguyên lý làm việc của bảo vệ: 5
1. Bảo vệ quá dòng điện 5
ii. Bảo vệ so lệch dòng điện 5
iii. Bảo vệ khoảng cách 5
iv. Bảo vệ dòng điện có hướng 5
v. Bảo vệ dòng thứ tự không 6
c. Nhiệm vụ, sơ đồ nguyên lý, thông số khởi động và vùng tác động của từng bảo vệ 6
1. Bảo vệ quá dòng điện 6
ii. Bảo vệ so lệch dòng điện 9
iii. Bảo vệ khoảng cách 11
iv. Bảo vệ dòng thứ tự không 11
B. TÍNH TOÁN 13
I. Chọn máy biến dòng 14
II. Tính toán ngắn mạch 14
1. Vị trí các điểm ngắn mạch 14
2. Tính dòng ngắn mạch của mạng điện ở chế độ cực đại 16
3. Tính dòng ngắn mạch của mạng điện ở chế độ cực tiểu 22
SVTH :Nguyễn Duy Cường

2
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
III. Tính toán thông số khởi động và xác định vùng bảo vệ cho các bảo vệ đường dây 27

1. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh(50) 27
2. Bảo vệ quá dòng có thời gian(51) 30
3. Bảo vệ quá dòng thứ tự không cho đoạn đường dây L1, L2(51N) 35
SVTH :Nguyễn Duy Cường

3
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
A. LÝ THUYẾT
Rơle là tổ hợp thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm chức năng bảo vệ và tự động
hóa hệ thống điện(HTĐ), thỏa mãn những yêu cầu kỹ thuật đề ra đối với nhiệm
vụ bảo vệ cho từng phần tử cụ thể cũng như cho toàn bộ hệ thống.
a. Các yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơle:
i. Độ tin cậy
Là tính năng đảm bảo cho thiết bị bảo vệ làm việc đúng, chắc chắn
+ Độ tin cậy khi tác động: là mức độ chắc chắn rơle hay hệ thống bảo vệ
rơle(BVRL) sẽ tác động đúng khi có sự cố xảy ra trong phạm vi đã xác định trong
nhiệm vụ bảo vệ. Kiểm tra tương đối dễ dàng.
+ Độ tin cậy không tác động: là mức độ chắc chắn rằng rơle sẽ không làm việc sai
ở chế độ vận hành bình thường hay sự cố xảy ra ngoài phạm vi bảo vệ đã được
quy định. Rất khó để kiểm tra vì tập hợp những trạng thái vận hành, tình huống
bất thường có thể dẫn đến tác động sai, không thể lường trước được.
 Để nâng cao độ tin cậy, nên sử dụng hệ thống role có kết cấu đơn giản, chắc chắn,
được thử thách qua thực tế sử dụng và cũng cần tăng cường mức độ dự phòng
trong hệ thống bảo vệ.
ii. Tính chọn lọc
Là khả năng của bảo vệ có thể phát hiện và loại trừ đúng phần tử bị sự cố ra khỏi
HTĐ.
+ Bảo vệ có tính chọn lọc tuyệt đối: là những bảo vệ chỉ làm nhiệm vụ khi sự cố
xảy ra trong một phạm vi hoàn toàn xác định không làm nhiệm vụ dự phòng cho
bảo vệ đặt ở các phần tử lân cận.

+ Bảo vệ có tính chọn lọc tuơng đối: ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng
được bảo vệ thì còn làm nhiệm vụ bảo vệ dự phòng.
 Để thực hiện yêu cầu về chọn lọc với các bảo vệ có tính chọn lọc tương đối, cần
phải có sự phối hợp giữa đặc tính làm việc của các bảo vệ lân cận nhau trong toàn
hệ thống nhằm đảm bảo mức độ liên tục cung cấp điện cao nhất.
iii. Tính tác động nhanh
Việc cách ly càng nhanh chóng phần tử bị sự cố sẽ càng hạn chế được mức độ
phá hoại các thiết bị, càng giảm được thời gian sụt áp ở các hộ dung điện, giảm
xác suất dẫn đến hư hỏng nặng hơn và nâng cao khả năng duy trì ổn định sự làm
việc của các máy phát điện và toàn HTĐ.
Khi kết hợp với yêu cầu chọn lọc, để thỏa mãn yêu cầu tác động nhanh cần phải
sự dụng những loại bảo vệ đắt tiền và phức tạp. Vậy nên yêu cầu tác động nhanh
SVTH :Nguyễn Duy Cường

4
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
tùy thuộc vào điều kiện cụ thể của HTĐ và tình trạng làm việc của phần tử được
bảo vệ trong HTĐ.
iv. Độ nhạy
Đặc trưng cho khả năng “cảm nhận” sự cố của role hay hệ thống BVRL. Phụ
thuộc vào nhiều yếu tố: chế độ làm việc của HTĐ, cấu hình của lưới điện, dạng
ngắn mạch, vị trí của điểm ngắn mạch…
Đối với các bảo vệ chính thường yêu cầu phải có hệ số độ nhạy từ 1,2÷1,5.
v. Tính kinh tế
Tùy thuộc vào thiết bị được bảo vệ là đặc tính bảo vệ mà ta cần cân nhắc kĩ tính
kinh tế trong lựa chọn thiết bị sao cho có thể đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật
mà chi phí là nhỏ nhất.
b. Nguyên lý làm việc của bảo vệ:
1. Bảo vệ quá dòng điện
Là loại bảo vệ tác động khi dòng điện đi qua phần tử được bảo vệ vượt quá một

giá trị định mức. Theo nguyên tắc đảm bảo tính chọn lọc, bảo vệ được chia thành
2 loại:
+ Bảo vệ dòng điện cực đại, kí hiệu 51, 51N hay I
>
, I
0>
: là loại bảo vệ đảm bảo
tính chọn lọc bằng cách chọn thời gian làm việc theo nguyên tắc từng cấp, bảo vệ
càng gần nguồn cung cấp thì thời gian tác động càng lớn.
+ Bảo vệ dòng điện cắt nhanh, kí hiệu 50, 50N hay I
>>
, I
0>>
: là loại bảo vệ đảm
bảo tính chọn lọc bằng cách chọn giá trị dòng điện tác động lớn hơn giá trị dòng
điện ngắn mạch ngoài lớn nhất.
ii. Bảo vệ so lệch dòng điện
Là loại bảo vệ làm việc theo nguyên tắc so sánh trực tiếp biên độ dòng điện ở 2
đầu phần từ được bảo vệ. Nếu như sai lệch vượt quá trị số cho trước thì bảo vệ sẽ
tác động.
iii. Bảo vệ khoảng cách
Là loại bảo vệ dùng role tổng trở có thời gian làm việc phụ thuộc vào quan hệ
điện áp U
R
và dòng điện I
R
đưa vào role và góc pha giữa chúng
R
R
R

U
t = f ,φ
I
 
 ÷
 
Bảo vệ đặt gần chỗ hư hỏng nhất có thời gian làm việc nhỏ nhất.
iv. Bảo vệ dòng điện có hướng.
Là loại bảo vệ làm việc theo giá trị dòng điện tại chỗ nối rơle và góc pha giữa
dòng điện ấy với điện áp trên thanh góp có đặt bảo vệ cung cấp cho rơle. Bảo vệ
SVTH :Nguyễn Duy Cường

5
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
sẽ tác động khi dòng điện vào rơle vượt quá giá trị chỉnh định trước và góc pha
phù hợp với trường hợp ngắn mạch trên đường dây được bảo vệ.
 Ta thấy bảo vệ dòng điện có hướng chính là bảo vệ dòng điện cực đại cộng thêm
bộ định hướng công suất.
v. Bảo vệ dòng thứ tự không
Thực chất là bảo vệ quá dòng sử dụng bộ lọc thứ tự không để lấy thành phần thứ
tự không của dòng 3 pha. Khi có ngắn mạch 1 pha chạm đất sẽ xuất hiện dòng
vào rơle gồm 3 lần thành phần dòng thứ tự không và thành phần dòng không cân
bằng.
c. Nhiệm vụ, sơ đồ nguyên lý, thông số khởi động và vùng tác động của từng
bảo vệ
1. Bảo vệ quá dòng điện
• Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (50)
• Nhiệm vụ: cắt nhanh (tức thời hoặc cỡ 0,1s) phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống
đảm bảo cho hệ thống an toàn và vẫn làm việc bình thường.
• Nguyên lý làm việc: là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn dòng

điện khởi động của bảo vệ lớn hơn trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua
chỗ đặt bảo vệ khi có hư hỏng ở phần tử tiếp theo
• Thông số khởi động:
Dòng điện khởi động: I
kđ50
= k
at
. I
Nngmax
Với k
at
: hệ số an toàn, lấy bằng 1,2÷1,3
I
Nngmax
: dòng ngắn mạch ngoài cực đại, thường lấy bằng giá trị dòng
ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái cuối đường dây.
• Vùng tác động: không bao trùm toàn bộ chiều dài đường dây được bảo vệ và thay
đổi theo dạng ngắn mạch, chế độ vận hành của hệ thống.
• Sơ đồ:
SVTH :Nguyễn Duy Cường

6
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
• Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh thứ tự không (50N)
• Nhiệm vụ: cắt nhanh (tức thời hay cỡ 0,1s) phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống đảm
bảo cho hệ thống an toàn và vẫn làm việc bình thường.
• Nguyên lý làm việc: tương tự như bảo vệ quá dòng cắt nhanh nhưng bảo vệ này
hoạt động dựa trên trị số dòng thứ tự không của đường dây được bảo vệ. Khi
dòng này lớn hơn dòng hỏi động của bảo vệ thì bảo vệ sẽ tác động.
• Thông số khởi động:

Dòng điện khởi động: I
kđ50N
= k
at
. I
0Nngmax
Với k
at
= 1,2 ÷ 1,3
I
0Nngmax
: dòng ngắn mạch thứ tự không ngoài cực đại
• Vùng tác động: cũng tương tự như vùng tác động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh,
nhưng vùng tác động ổn định hơn khi chế độ vận hành hệ thống thay đổi.
• Bảo vệ quá dòng điện có thời gian (51)
• Nhiệm vụ: loại bỏ phần tử bị sự cố sau thời gian t ra khỏi hệ thống nhằm loại bỏ
dòng điện sự cố đảm bảo hệ thống làm việc bình thường và an toàn.
• Nguyên lý làm việc: tính chọn lọc của bảo vệ quá dòng có thời gian được đảm
bảo bằng nguyên tắc phân cấp thời gian tác động. Bảo vệ càng gần nguồn cung
cấp thì thời gian tác động càng lớn.
• Thông số khởi động:
SVTH :Nguyễn Duy Cường

7
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
Dòng điện khởi động:
k .k
mm
at
I .I

kd lvmax
k
v
=
Với: k
mm
= 2÷3 là hệ số mở máy.
I
lvmax
: dòng làm việc cực đại.
k
v
= 0,85÷0,95 với rơle cơ; k
v
= 1 với rơle số.
Thời gian làm việc của bảo vệ: có 2 đặc tính thời gian làm việc của bảo vệ quá
dòng có thời gian:
(a): đặc tính độc lập
(b): đặc tính phụ thuộc
Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính độc lập không phụ thuộc vào trị số
dòng điện chạy qua bảo vệ, còn của bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thì tỉ
lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ(dòng càng lớn thì thời gian tác động
càng nhỏ).
SVTH :Nguyễn Duy Cường

8
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
(b): đặc tính thời gian độc lập.
(c): đặc tính thời gian phụ thuộc.
• Vùng tác động: toàn bộ đường dây.

• Bảo vệ quá dòng TTK có thời gian(51N)
• Nhiệm vụ và nguyên lý: cũng tương tự như bảo vệ quá dòng có thời gian nhưng
nó làm việc theo dòng TTK của đường dây được bảo vệ.
• Thông số khởi động:
Dòng khởi động của bảo vệ: I
kđ51N
= k . I
dđsBI
Với: k = 0,2
I
dđsBI
: dòng điện sơ cấp định mức BI.
Thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng TTK có thời gian: được chọn theo từng
cấp, thời gian làm việc của bảo vệ phía nguồn cấp hơn bảo vệ phía đường dây là
Δt.
• Vùng tác động: toàn bộ đường dây.
ii. Bảo vệ so lệch dòng điện
• Nhiệm vụ: làm bảo vệ chính cho các đường dây, đặc biệt là các đường dây quan
trọng, làm nhiệm vụ chống ngắn mạch.
• Sơ đồ nguyên lý làm việc:
SVTH :Nguyễn Duy Cường

9
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
Dòng vào rơle: I
R
= ΔI = I
T1
– I
T2

(dòng so lệch)
Xét tình trạng làm việc bình thường của bảo vệ.
Giả sử ngắn mạch tại N1, dòng ngắn mạch từ A đến. Ta có:
I
S1
= I
S2
I
T1
= I
T2
I
R
= 0 (lý tưởng) => rơle không tác động.
Khi ngắn mạch tại N2, có I
S1
≠ I
S2
, nên I
T1
≠ I
T2
, nên I
R
≠ 0
Nếu giá trị I
R
≥ I
kđ
thì bảo vệ sẽ tác động.

• Dòng khởi động:
Để bảo vệ làm việc đúng, ta phải đặt dòng khởi động của bảo vệ lớn hơn dòng
không cân bằng lớn nhất( I
kcbttmax
) khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ.
I
kđ
= k . I
kcbttmax
Trong đó: I
kcbttmax
= f
imax
. k
đn
. k
kck
. I
Nngmax
Với: k
đn
: hệ số kể tới sự đồng nhất của các BI, bằng 0 khi các BI cùng loại, cùng
đặc tính từ hóa, hoàn toàn giống nhau, có dòng I
SC
như nhau; bằng 1 khi các BI
khác nhau nhiều nhất, 1 bộ có sai số, 1 bộ không.
k
kck
: hệ số kể đến thành phần không chu kỳ của dòng ngắn mạch ngoài.
f

imax
= 0,1 sai số cực đại cho phép của BI làm việc trong tình trạng ổn định.
I
Nngmax
: dòng điện ngắn mạch ngoài lớn nhất.
• Vùng tác động: có vùng tác động giới hạn bởi vị trí đặt của 2 tổ BI ở đầu và cuối
đường dây được bảo vệ, là loại bảo vệ có tính chất chọn lọc tuyệt đối, không có
khả năng làm dự dòng cho các bảo vệ khác.
SVTH :Nguyễn Duy Cường

10
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
iii. Bảo vệ khoảng cách
• Bảo vệ khoảng cách là loại bảo vệ có bộ phận đo khoảng cách, làm nhiệm vụ xác
định tổng trở từ chỗ đặt bảo vệ tới điểm ngắn mạch. Thời gian làm việc của bảo
vệ phụ thuộc vào quan hệ giữa điện áp vào rơle, dòng vào rơle và góc lệch pha
giữa chúng. Thời gian này tăng lên khi khoảng cách từ chỗ hư hỏng đến chỗ đặt
bảo vệ tăng, bảo vệ gần chỗ hư hỏng nhất có thời gian làm việc bé nhất. Vì thế
bảo vệ khoảng cách về nguyên tắc đảm bảo cắt chọn lọc đoạn hư hỏng trong
mạng cấu hình bất kỳ với số nguồn cung cấp tùy ý và thời gian làm việc tương
đối bé.
• Nguyên lý làm việc: bảo vệ khoảng cách gồm các bộ phận chính có các nhiệm vụ
sau:
+ Bộ phận khởi động: có nhiệm vụ khởi động bảo vệ vào thời điểm phát sinh sự
cố, kết hợp với các bảo vệ khác làm bảo vệ cuối cùng. Bộ phận khởi động thường
được thực hiện nhờ rơle dòng điện cực đại hay rơle tổng trở cực tiểu.
+ Bộ phận khoảng cách: đo khoảng cách từ chỗ đặt bảo vệ đế điểm hư hỏng, thực
hiện nhờ rơle tổng trở.
+ Bộ phận tạo thời gian: tạo thời gian làm việc tương ứng với khoảng cách đến
điểm hư hỏng, được thực hiện bằng một số rơle thời gian khi bảo vệ có đặt tính

thời gian nhiều cấp.
+ Bộ phận định hướng công suất: để tránh bảo vệ tác động nhầm khi hướng công
suất ngắn mạch từ đường dây được bảo vệ đi vào thanh góp của trạm, được thực
hiện bằng các rơle định hướng công suất riêng biệt hoặc kết hợp trong bộ phận
khởi động và khoảng cách.
iv. Bảo vệ dòng thứ tự không
• Mạng điện có dòng chạm đất lớn: là những mạng có trung tính nối đất trực tiếp.
Những mạng này đòi hỏi bảo vệ phải tác động máy cắt khi có ngắn mạch 1 pha.
+ Sơ đồ nguyên lý:
SVTH :Nguyễn Duy Cường

11
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
Bảo vệ dùng 3 biến dòng đặt ở 3 pha làm đầu vào cho 1 rơle.
Dòng vào rơle: I
R
= I
a
+ I
b
+ I
c
Ta có:
(
)
W
S
I I I .
a
A A

W
T
= −
µ
Nên:
( )
(
)
W W
S S
I I I I I I I . I I I .
a c
R B B
A C A C
b
W W
T T
= + + = + + − + +
µ
µ µ
Hay:
3I
0
I I
R
kcb
n
i
= −
với

(
)
W
S
I I I I .
B
A C
kcb
W
T
= + +
µ
µ µ
: là thành phần dòng
không cần bằng, sinh ra do sự không đồng nhất các BI.
Sơ đồ chỉ làm việc khi có ngắn mạch 1 pha, khi ngắn mạch giữa các pha thì bảo
vệ không tác động do thành phần 3I
0
= 0.
+ Dòng khởi động:
Dòng khởi động được chọn: I
kđ
≥ I
kcbtt0
Tức là:
I
kcbtt
I k .
at
kd

n
i
=
với n
i
: thỉ số biến của BI.
+ Thời gian tác động : được chọn theo nguyên tắc từng cấp để đảm bảo tính chọn
lọc nhưng chỉ áp dụng trong mạng trung tính nối đất trực tiếp.
Bảo vệ chống ngắn mạch 1 pha có thời gian làm việc nhỏ hơn so với bảo vệ quá
dòng chống ngắn mạch giữa các pha và có độ nhạy cao hơn.
+ Áp dụng : trong các mạng có trung tính nối đất trực tiếp.
• Mạng điện có dòng chạm đất bé :
+ Nhiệm vụ : bảo vệ cho các mạng có trung tính cách đất, hoặc nối đất qua cuộn
dập hồ quang, thường áp dụng cho các đường dây cáp.
+ Sơ đồ nguyên lý : vì giá trị dòng chạm đắt bé, nên những bảo vệ nối pha rơle
toàn phần không thể làm việc với những dòng chạm đất nhỏ như vậy. Nên thực tế
người ta sử dụng bộ lọc thành phần thứ tự không.
SVTH :Nguyễn Duy Cường

12
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
Ở điều kiện bình thường, I
A
+ I
B
+ I
C
= 0, từ thông trong lõi thép bằng 0, mạch thứ
cấp không có dòng nên I
2

= 0, rơle không tác động.
Khi xảy ra chạm đất, có thành phần 3I
0
chạy vào rơle nên rơle tác động.
B. TÍNH TOÁN
Tính toán bảo vệ dòng điện cắt nhanh, bảo vệ dòng điện cực đại và bảo vệ dòng
điện thứ tự không cho đường dây cung cấp điện L1, L2 trong sơ đồ lưới điện dưới
đây.
Các thông số:
+ Hệ thống: S
Nmax
= 2500MVA; S
Nmin
= 2300MVA; X
0HT
/X
1HT
= 1
+ Máy biến áp: S
Bđm
= 63MVA; U
1
/U
2
= 115/24 kV; U
N
% = 12.5
+ Đường dây: L1 = 9km AC-120; L2 = 11km AC-95; X
0dây
/X

1dây
= 3
+ Phụ tải: P
1
= 6MW; cosφ
1
= 0,86; P
2
= 5MW; cosφ
2
= 0,85; t
pt1
= t
pt2
= 0,5 (s)
+ Đặc tính thời gian tác động:
0.14
t .T
p
0,02
I 1
*
=
−
; có
I
N
I
*
I

kd
=
;
st 5,0=∆
SVTH :Nguyễn Duy Cường

13
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
I. Chọn máy biến dòng
• Chọn tỉ số cho máy biến dòng(BI) : BI1 và BI2 dùng cho bảo vệ đường dây L1,
L2. Dòng điện sơ cấp của BI được chọn theo dòng công suất của phụ tải. Dòng
thứ cấp lấy bằng 5A.
Tỉ số biến đổi của BI:
I
Sdm
n
i
I
Tdm
=
Trong đó: I
Sđm
: dòng điện danh định phía sơ cấp BI, chọn I
Sđm
≥ I
lvmax
= I
cb
I
Tđm

: dòng điện danh định phía thứ cấp BI, lấy bằng 5A.
• Dòng làm việc trên đường dây L2 là:
)(12,216
85,0.22.3
10.5
.4,1
cos 3
.4,1max2.4,1
3
2
2
2max
A
U
P
IptI
đm
lv
====
ϕ
Chọn BI có tỉ số biến dòng
I
250
Sdm
n 50
1
I 5
Tdm
= = =
• Dòng làm việc trên đường dây L1 là:

A
U
P
III
dm
lvptlv
45,47212,216
86,0.22.3
10.6
.4,1
12,216
cos 3
.4,1.4,1
3
1
1
max2max1max1
=+=
+=+=
ϕ
Chọn BI có tỉ số biến dòng
100
5
500
2
===
Tdm
Sdm
I
I

n
II. Tính toán ngắn mạch
1. Vị trí các điểm ngắn mạch
Giả thiết trong quá trình tính toán ngắn mạch ta bỏ qua:
+ Bão hòa từ
+ Dung dẫn kí sinh trên đường dây, điện trở của cả MBA và đường dây
SVTH :Nguyễn Duy Cường

14
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
+ Ảnh hưởng của cả phụ tải tới ngắn mạch
a. Các đại lượng cơ bản
Tính toán trong hệ đơn vị tương đối ta chọn:
+ Công suất cơ bản S
cb
= 100MVA
+ Điện áp cơ bản U
cb
= U
tb các cấp
={23;115}kV ; E
HT
= 1
b. Điện kháng các phần tử
• Hệ thống:
S
Nmax
= 2500MVA; S
Nmin
= 2300MVA; X

0HT
/X
1HT
= 1
Giá trị điện kháng thứ tự thuận:
Chế độ max:
S
100
cb
X 0,04
1HTmax
S 2500
Nmax
= = =
Chế độ min:
043,0
2300
100
max
max1
===
N
cb
HT
S
S
X
Giá trị điện kháng thứ tự không:
Chế độ max:X
0HTmax

=1.X
1HTmax
=1.0,04=0,04
Chế độ min: X
0HTmin
=1.X
1HTmin
=1.0,043=0,043
Máy biến áp:
198,0
63
100
.
100
5.12
.
100
%
===
đmB
cbN
B
S
SU
X
• Đường dây:
Chia đường dây L1, L2 thành 4 đoạn bằng nhau:
Giá trị điện kháng thứ tự thuận:
1672,0
23

100
.9.393,0.
4
1
.1
4
1
22
0
1141131121111
======
cb
cb
LLLLL
U
S
LXXXXX
2084,0
23
100
.11.401,0.
4
1

4
1
22
2
0
2241231221211

======
cb
cb
LLLLL
U
S
LXXXXX
Giá trị điện kháng thứ tự không:

5016,01672,0.3.3
111140130120110
======
LLLLL
XXXXX
SVTH :Nguyễn Duy Cường

15
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan

6252,02084,0.3.3
211240230220210
======
LLLLL
XXXXX
2. Tính dòng ngắn mạch của mạng điện ở chế độ cực đại
Để tính toán dòng ngắn mạch trong chế độ ngắn mạch không đối xứng, ta sử
dụng phương pháp các thành phần đồi xứng. Điện áp và dòng điện được chia làm
ba phần: thành phần thứ tự thuận(TTT); thành phần thứ tự nghịch(TTN) và thành
phần thứ tự không(TTK). Ta có sơ đồ thay thế:
X

Ht
X
B1
X
D11
X
D12
X
D13
X
D14
X
D21
X
D22
X
D23
X
D24
P
1
P
2
N
1
N
2
N
3
N

4
N
5
N
6
N
7
N
8
N
9
Xét các điểm ngắn mạch:
• Dòng ngắn mạch TTT của mọi dạng ngắn mạch được tính theo công thức:
1
(n)
I
1N
(n)
X X
1
=
+
∑ ∆
Trị số dòng điện ngắn mạch tổng tại các pha bị sự cố được tính theo công thức:
(n) (n) (n)
I m .I
N
1N
=
Trong đó:

(n)
X
∆
: là điện kháng phụ của loại ngắn mạch (n)
Và ta có bảng tóm tắt sau:
Dạng ngắn mạch X
Δ
(n)
m
(n)
N
(1)
X
2Σ
+ X
0Σ
3
N
(2)
X
2Σ
N
(1,1)
X
2Σ
// X
0Σ
N
(3)
0 1

• Dòng ngắn mạch TTK tại điểm ngắn mạch là: I
0
= 3.I
a0
Với: Ngắn mạch N
(1)
: I
a0
= I
a1
Ngắn mạch N
(1,1)
:
X
2
I I .
a0 a1
X X
2 0
∑
=
+
∑ ∑
SVTH :Nguyễn Duy Cường

16
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
a. Xét ngắn mạch tại điểm N1
Ta có sơ đồ TTT, TTN, TTK lần lượt là:
E

Ht
X
Ht
X
B
N
1
X
Ht
X
B
N
1
X
Ht
X
B
N
1
Ta có:
241,0198,0043,0
238,0198,004,0
0
121
=+=+=
=+=+==
∑
∑∑
BOHT
BHT

XXX
XXXX
• Ngắn mạch N
(3)
+ Dòng ngắn mạch:
202,4
238.0
1
.1.
1
)3()3(
1
===
∑
X
E
mI
HT
N
+ Trong hệ đơn vị có tên:
kA
U
S
II
cb
cb
N
kA
N
548,10

23.3
100
.202,4
.3
.
)3(
1
)3(
1
===
• Ngắn mạch N
(1)
Có:
479,0241,0238,0
02
=+=+=
∑∑∆
XXX

717,0479,0238,0
1
=+=+=
∆∑
XXX
td
Sơ đồ phức hợp rút gọn:
E
Ht
X
td

N
1
+ Dòng ngắn mạch:
184,4
717,0
1
.3.
)1()1(
1
===
td
HT
N
X
E
mI
+ Trong hệ đơn vị có tên:
kA
U
s
II
cb
cb
N
kA
N
503,10
23.3
100
.184,4

.3
.
)1(
1
)1(
1
===
+ Dòng TTK trong hệ đơn vị có tên:
kA
U
S
X
E
III
cb
cb
td
HT
cbON
kA
ON
503,10
23.3
100
.
717,0
1
.3
.3
3 3

)1(
1
)1(
1
====
SVTH :Nguyễn Duy Cường

17
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
• Ngắn mạch N
(1,1)
Có:
1197,0
241.0238,0
241,0.238,0
.
02
02
=
+
=
+
=
∑∑
∑∑
∆
XX
XX
X
5,1

)241,0238,0(
241,0.238,0
1.3
)(
.
1.3
2
02
02
)1,1(
=
+
−=
+
−=
∑∑
∑∑
XX
XX
m
3577,01197,0238,0
1
=+=+=
∆∑
XXX
td
Sơ đồ phức hợp rút gọn:
E
Ht
X

td
N
1
+ Dòng ngắn mạch:
1934,4
3577,0
1
.5,1.
)1,1()1,1(
1
===
td
HT
N
X
E
mI
+ Trong hệ đơn vị có tên:
kA
U
S
II
cb
cb
N
kA
N
5263,10
23.3
100

.1934,4
.3
.
)1,1(
1
)1,1(
1
===
+ Dòng điện TTK trong hệ đơn vị có tên:
kA
U
S
XX
X
X
E
XX
X
III
cb
cb
td
HT
cbON
kA
ON
4605,10
241.0234.0
238.0
.

23.3
100
.
3577,0
1
.3
.3
3 3
02
2
02
2
)1,1(
1
)1,1(
1
=
+
=
=
+
=
+
=
∑∑
∑
∑∑
∑
b. Xét ngắn mạch tại điểm N2
Ta có sơ đồ TTT, TTN, TTK lần lượt là:

Ta có:
7426,05016,0198,0043,0
4052,01672,0198,004,0
11000
111121
=++=++=
=++=++==
∑
∑∑
LBHT
LBHT
XXXX
XXXXX
• Ngắn mạch N
(3)
SVTH :Nguyễn Duy Cường
E
HT
X
1Σ
X
2Σ
N
2
N
2
X
HT
N
2

18
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
+ Dòng ngắn mạch:
4679,2
4052,0
1
.1.
1
)3()3(
2
===
∑
X
E
mI
HT
N
+ Trong hệ đơn vị có tên:
kA
U
S
II
cb
cb
N
kA
N
1949,6
23.3

100
.4679,2
.3
.
)3(
2
)3(
2
===
Ngắn mạch N
(1)
Có:
1476,17426,04052,0
02
=+=+=
∑∑∆
XXX
553,11476,14052,0
1
=+=+=
∆∑
XXX
td
Sơ đồ phức hợp rút gọn:
+ Dòng ngắn mạch:
9317,1
553,1
1
.3.
)1()1(

2
===
td
HT
N
X
E
mI
+ Trong hệ đơn vị có tên:
kA
U
S
II
cb
cb
N
kA
N
8491,4
23.3
100
.9317,1
.3
.
)1(
2
)1(
2
===
+ Dòng TTK trong đơn vị có tên:

kA
U
S
X
E
III
cb
cb
td
HT
cbON
kA
ON
8491,4
23.3
100
.
553,1
1
.3
.3
3 3
)1(
2
)1(
2
====
• Ngắn mạch N
(1,1)
Có:

2622,0
7426.04052.0
7426,0.4052,0
.
02
02
=
+
=
+
=
∑∑
∑∑
∆
XX
XX
X

5214,1
)7426,04052,0(
7426,0.4052,0
1.3
)(
.
1.3
2
02
02
)1,1(
=

+
−=
+
−=
∑∑
∑∑
XX
XX
m
6674,02622,04052,0
1
=+=+=
∆∑
XXX
td
Sơ đồ phức hợp rút gọn:
SVTH :Nguyễn Duy Cường
E
HT
N
2
X
tđ

19
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
+ Dòng ngắn mạch:
2796,2
6674,0
1

.5214,1.
)1,1()1,1(
2
===
td
HT
N
X
E
mI
+ Trong hệ đơn vị có tên:
kA
U
S
II
cb
cb
N
kA
N
7223,5
23.3
100
.2796,2
.3
.
)1,1(
2
)1,1(
2

===
+ Dòng điện TTK trong hệ đơn vị có tên:
kA
XX
X
U
S
X
E
XX
X
III
cb
cb
td
HT
cbON
kA
ON
9834,3
7426,04052,0
4052,0
.
23.3
100
.
6674,0
1
.3
.

.3
3 3
02
2
02
2
)1,1(
2
)1,1(
2
=
+
=
=
+
=
+
=
∑∑
∑
∑∑
∑
c. Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại
Điện kháng khi ngắn mạch tại các điểm:
• Điểm N3

5724,01672,0.2198,004,0.2
111121
=++=++==
∑∑ LBHT

XXXXX

2442,15016,0.2198,0043,0.2
11000
=++=++=
∑ LBHT
XXXX
• Điểm N4

7396,01672,0.3198,004,0.3
111121
=++=++==
∑∑ LBHT
XXXXX

7458,15016,0.3198,0043,0.3
11000
=++=++=
∑ LBHT
XXXX
Điểm N5
9068,01672,0.4198,004,0.4
111121
=++=++==
∑∑ LBHT
XXXXX
2474,25016,0.4198,0043,0.4
11000
=++=++=
∑ LBHT

XXXX
• Điểm N6
1152,12084,01672,0.4198,004,0.4
211111121
=+++=+++==
∑∑ LLBHT
XXXXXX
SVTH :Nguyễn Duy Cường
E
HT
N
2
X
tđ

20
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
8726,26252,05016,0.4198,0043,0.4
21011000
=+++=+++=
∑ LLBHT
XXXXX
• Điểm N7
3236,12084,0.21672,0.4198,004,0.2.4
211111121
=+++=+++==
∑∑ LLBHT
XXXXXX
4978,36252,0.25016,0.4198,0043,0.2.4
21011000

=+++=+++=
∑ LLBHT
XXXXX
• Điểm N8
532,12084,0.31672,0.4198,004,0.3.4
211111121
=+++=+++==
∑∑ LLBHT
XXXXXX
123,46252,0.35016,0.4198,0043,0.3.4
21011000
=+++=+++=
∑ LLBHT
XXXXX
• Điểm N9
7404,12084,0.41672,0.4198,004,0.4.4
211111121
=+++=+++==
∑∑ LLBHT
XXXXXX
7482,46252,0.45016,0.4198,0043,0.4.4
21011000
=+++=+++=
∑ LLBHT
XXXXX
Tính toán dòng ngắn mạch tương tự như điểm N1, N2 ta có bảng kết quả:
X
1∑
X
0

∑
I
N
(3)kA
I
N
(1)kA
I
N
(1,1)kA
I
0N
(1)kA
I
0N
(1,1)kA
max I
N
max I
0N
N1
0.2380 0.2410 10.5480 10.5030 10.5252 10.5030 5.2297 10.5480 10.5030
N2
0.4052 0.7426 6.1949 4.8491 5.7228 4.8491 2.0203 6.1949 4.8491
N3
0.5724 1.2442 4.3854 3.1522 3.9922 3.1522 1.2579 4.3854 3.1522
N4
0.7396 1.7458 3.3940 2.3351 3.0711 2.3351 0.9139 3.3940 2.3351
N5
0.9068 2.2474 2.4682 1.8544 2.4966 1.8544 0.7178 2.4966 1.8544

N6
1.1152 2.8726 2.2509 1.4757 2.0251 1.4757 0.5663 2.2509 1.4757
N7
1.3236 3.4978 1.8965 1.2255 1.7036 1.2255 0.4677 1.8965 1.2255
N8
1.5320 4.1230 1.6385 1.0478 1.4703 1.0478 0.3983 1.6385 1.0478
N9
1.7404 4.7482 1.4423 0.9151 1.2933 0.9151 0.3469 1.4423 0.9151
Đồ thị dòng ngắn mạch ở chế độ phụ tải cực đại:
SVTH :Nguyễn Duy Cường

21
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
3. Tính dòng ngắn mạch của mạng điện ở chế độ cực tiểu
Sơ đồ thay thế:
X
Ht
X
B1
X
D11
X
D12
X
D13
X
D14
X
D21
X

D22
X
D23
X
D24
P
1
P
2
N
1
N
2
N
3
N
4
N
5
N
6
N
7
N
8
N
9
a. Xét ngắn mạch tại điểm N1
Ta có sơ đồ TTT, TTN, TTK lần lượt là:
E

Ht
X
Ht
X
B
N
1
X
Ht
X
B
N
1
X
Ht
X
B
N
1
Ta có:
241,0198,0043,0
121
=+=+==
∑∑ BHT
XXXX

241,0198.0043.0 =+=+=
∑ BOHTO
XXX
• Ngắn mạch N

(2)
+ Dòng ngắn mạch:
5935,3
241,0241.0
1
.3.
21
)2()2(
1
=
+
=
+
=
∑∑
XX
E
mI
HT
N
+ Trong hệ đơn vị có tên:
kA
U
S
II
cb
cb
N
kA
N

0205,9
23.3
100
.5935,3
.3
.
)2(
1
)2(
1
===
SVTH :Nguyễn Duy Cường

22
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
• Ngắn mạch N
(1)
Có:
482,0241,0241,0
02
=+=+=
∑∑∆
XXX

723,0482,0241,0
1
=+=+=
∑∑ Otd
XXX
Sơ đồ phức hợp rút gọn:

E
Ht
X
td
N
1
+ Dòng ngắn mạch:
1494,4
723,0
1
.3.
)1()1(
1
===
td
Ht
N
X
E
mI

+ Trong hệ đơn vị có tên:
4159,10
23.3
100
.1494,4
.3
.
)1(
1

)1(
1
===
cb
cb
N
kA
N
U
S
II
kA
+ Dòng TTK trong hệ đơn vị có tên:
kA
U
S
X
E
III
cb
cb
td
HT
cbON
kA
ON
4158,10
23.3
100
.

723,0
1
.3
.3
3 3
)1(
1
)1(
1
====
• Ngắn mạch N
(1,1)
Có:
1205,0
241,0241,0
241,0241,0
.
02
02
=
+
=
+
=
∑∑
∑∑
∆
x
XX
XX

X
5,1
)241,0241,0(
241,0241,0
1.3
)(
.
1.3
22
02
02
)1,1(
=
+
−=
+
−=
∑∑
∑∑
x
XX
XX
m
3615,01205,0241,0
1
=+=+=
∆∑
XXX
td
Sơ đồ phức hợp rút gọn:

SVTH :Nguyễn Duy Cường

23
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
E
Ht
X
td
N
1
+ Dòng ngắn mạch:
1494,4
3615.0
1
.5,1.
)1,1()1,1(
1
===
td
HT
N
X
E
mI
+ Trong hệ đơn vị có tên:
kA
U
S
II
cb

cb
N
kA
N
4159,10
23.3
100
.1494,4
.3
.
)1,1(
1
)1,1(
1
===
+ Dòng điện TTK trong hệ đơn vị có tên:
kA
XX
X
U
S
X
E
XX
X
III
cb
cb
td
HT

cbN
kA
ON
4158,10
241,0241,0
241,0
.
23.3
100
.
3615,0
1
.3
.
.3
3 3
02
2
02
2
)1,1(
1)
)1,1(
1
=
+
=
=
+
=

+
=
∑∑
∑
∑∑
∑
b. Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại
Điện kháng khi ngắn mạch tại các điểm:
• Điểm N2

4082,01672,0198,0043,0
111121
=++=++==
∑∑ LBHT
XXXXX

7426.05016,0198,0043,0
11000
=++=++=
∑ LBHT
XXXX
• Điểm N3

5754,01672,0.2198,0043,0.2
111121
=++=++==
∑∑ LBHT
XXXXX

2442,15016,0.2198,0043,0.2

11000
=++=++=
∑ LBHT
XXXX
• Điểm N4

7426,01672,0.3198,0043,0.3
111121
=++=++==
∑∑ LBHT
XXXXX

7458,15016,0.3198,0043,0.3
11000
=++=++=
∑ LBHT
XXXX
Điểm N5

9098,01672,0.4198,0043,0.4
111121
=++=++==
∑∑ LBHT
XXXXX

2474,25016,0.4198,0043,0.4
11000
=++=++=
∑ LBHT
XXXX

SVTH :Nguyễn Duy Cường

24
Đồ án môn học Bảo Vệ Rơle GVHD:ThS.Nguyễn Thị Thanh Loan
• Điểm N6
1182,12084,01672,0.4198,0043,0.4
211111121
=+++=+++==
∑∑ LLBHT
XXXXXX
8726,26252,05016,0.4198,0043,0.4
21011000
=+++=+++=
∑ LLBHT
XXXXX
• Điểm N7
3266,12084,0.21672,0.4198,004,0.2.4
211111121
=+++=+++==
∑∑ LLBHT
XXXXXX
4978.36252,0.25016,0.4198,0043,0.2.4
21011000
=+++=+++=
∑ LLBHT
XXXXX
• Điểm N8
535,12084,0.31672,0.4198,004,0.3.4
211111121
=+++=+++==

∑∑ LLBHT
XXXXXX
123.46252,0.35016,0.4198,0043,0.3.4
21011000
=+++=+++=
∑ LLBHT
XXXXX
• Điểm N9
7434,12084,0.41672,0.4198,004,0.4.4
211111121
=+++=+++==
∑∑ LLBHT
XXXXXX
7482,46252,0.45016,0.4198,0043,0.4.4
21011000
=+++=+++=
∑ LLBHT
XXXXX
Tính toán dòng ngắn mạch tương tự như điểm N1 ta có bảng kết quả:
X
1∑
X
0
∑
I
N
(2)kA
I
N
(1)kA

I
N
(1,1)kA
I
0N
(1)kA
I
0N
(1,1)kA
min I
N
min I
0N
N1
0.2410 0.2410 9.0205 10.4158 10.4158 10.4158 10.4158 9.02 10.42
N2
0.4082 0.7426 5.3256 4.8304 5.6848 4.8304 3.9773 4.83 3.98
N3
0.5754 1.2442 3.7781 3.1443 3.9730 3.1443 2.4579 3.14 2.46
N4
0.7426 1.7458 2.9274 2.3308 3.0595 2.3308 1.7785 2.33 1.78
N5
0.9098 2.2474 2.3894 1.8516 2.4889 1.8516 1.3934 1.85 1.39
SVTH :Nguyễn Duy Cường

25