Đồ án thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35 22kv

Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV

Đồ án
Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm
biến áp 110/35/22kV
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
1
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
MỤC LỤC

Trang
Lời nói đầu 1
Chương 1: Mô tả đối tượng được bảo vệ và các thông số chính 2
1.1. Mô tả đối tượng 2
1.2. Thông số chính 2
1.2.1.Hệ thống điện 2
1.2.2.Đường dây 3
1.2.3.Máy biến áp 3
1.3.Chọn máy cắt ,máy biến dòng điện ,máy biến điện áp 3
1.3.1.Máy cắt điện 3
1.3.2.Máy biến dòng điện 5
1.3.3.Máy biến điện áp 6
Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le 7
2.1. Các giả thiết cơ bản 7
2.2.Chọn các đại lượng cơ bản và tính thông số các phần tử 8
2.3.Sơ đồ thay thế tính ngắn mạch 9
2.4.Các phương án( sơ đồ ) tính toán ngắn mạch 10
2.4.1.Sơ đồ 1:S
Nmax
,1 máy biến áp làm việc 10
Bảng tổng kết sơ đồ 2.4.1 19

2.4.2.Sơ đồ 2:S
Nmax
,2máy biến áp làm việc song song 20
Bảng tổng kết sơ đồ 2.4.2 28
2.4.3.Sơ đồ 3:S
Nmin
,1 máy biến áp làm việc 29
Bảng tổng kết sơ đồ 2.4.3 37
2.4.4.Sơ đồ4:S
Nmin
, 2 máy biến áp làm việc song song 38
Bảng tổng kết sơ đồ 2.4.4 47
Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ 48
3.1.Các dạng hư hỏng và chế độ làm việc
không bình thường của máy biến áp 48
3.2.Các loại bảo vệ đặt cho máy biến áp 49
3.2.1. Những yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ hệ thống điện 49
3.2.2. Bảo vệ chính máy biến áp B1 và B2 50
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
2
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
3.2.3.Bảo vệ dự phòng 53
3.3.Sơ đồ phương thức bảo vệ 56
Chương4: Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơle sử dụng 57
4.1.Hợp bộ bảo vệ so lệch 7UT613 57
4.1.1.Giới thiệu tổng quan về rơ le 7UT613 57
4.1.2.Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7UT613 59
4.1.3.Một số thông số kỹ thuật của rơle7UT613 61
4.1.4.Các chỉnh định và cài đăt thông số cho rơle 7UT613 63
4.1.5.Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp 64

4.1.6.Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế của 7UT613 68
4.1.7. Chức năng bảo vệ quá dòng của rơle 7UT613 71
4.1.8.Chức năng bảo vệ chống quá tải 71
4.2.Hợp bộ bảo vệ quá dòng 7SJ621 72
4.2.1.Giới thiệu tổng quát về rơle 7SJ621 72
4.2.2.Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7SJ621 73
4.2.3.Các chức năng bảo vệ trong rơle 7SJ621 75
4.2.4.Một số thông số kỹ thuật của rơle 7SJ621 78
Chương 5: Chỉnh định và kiểm tra sự làm việc của rơle 81
5.1.Tính toán các thông số của bảo vệ 81
5.1.1.Các số liệu cần thiết cho việc tính toán bảo vệ rơle 81
5.1.2.Tính toán các thông số của bảo vệ 81
5.2.Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ 85
5.2.1. Bảo vệ so lệch dòng có hãm 85
5.2.2. Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không 90
5.2.3. Bảo vệ quá dòng có thời gian 91
5.2.4.Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian 92
Tài liệu tham khảo 94

Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
3
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
L I NÓI UỜ ĐẦ
Ngày nay, điện năng là một phần thiết yếu trong mọi hoạt động sản xuất
cũng như trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày của con người. Để đảm bảo sản
lượng và chất lượng điện năng cần thiết, tăng cường độ tin cậy cung cấp điện cho
các hộ tiêu thụ, đảm bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định trong toàn hệ
thống; cần phải sử dụng một cách rộng rãi và có hiệu quả những phương tiện bảo
vệ,thông tin ,đo lường ,điều khiển và điều chỉnh tự động trong hệ thống điện.
Trong số các phương tiện này, rơle và thiết bị bảo vệ bằng rơle đóng một

vai trò hết sức quan trọng. Trong quá trình vận hành hệ thống điện, không phải
lúc nào hệ thống cũng hoạt động ổn định, thực tế chúng ta luôn gặp tình trạng làm
việc không bình thường hoặc sự cố như ngắn mạch, quá tải v.v. . mà nguyên nhân
có thể do chủ quan hoặc khách quan. Hệ thống Rơle sẽ phát hiện và tự động loại
trừ các sự cố, xử lý tình trạng làm việc bất thường của hệ thống.
Hiện nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thiết bị bảo vệ rơle ngày
càng hiện đại, nhiều chức năng và tác động chính xác hơn. Ở nước ta ngày nay,
xu hướng sử dụng rơle kỹ thuật số để dần thay thế cho các rơle điện cơ đang được
xúc tiến mạnh mẽ.
Bản “ Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22kV” gồm có 5
chương :
- Chương 1 : Mô tả đối tượng được bảo vệ và các thông số chính.
- Chương 2 : Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le
- Chương 3 : Lựa chọn phương thức bảo vệ
- Chương 4 : Giới thiệu tính năng và thông số rơle được chọn
- Chương 5 : Tính toán các thông số và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ
Tuy nhiên, do thời gian thực hiện đề tài có hạn cũng như kiến thức kinh
nghiệm về lĩnh vực bảo vệ rơle trong hệ thống điện chưa nhiều, nên tập đề án tốt
nghiệp này còn có những sai sót là điều không thể tránh được. Em rất mong được
sự nhận xét và đóng góp của quí Thầy Cô.
Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của GS.VS.TSKH TRẦN
ĐÌNH LONG.
CHƯƠNG 1
MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ – THÔNG SỐ CHÍNH
1.1. MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG
Trạm biến áp được bảo vệ gồm hai máy biến áp ba dây quấn B1 và B2
được mắc song song với nhau. Hai máy biến áp này được cung cấp từ hai nguồn
của HTĐ1 và HTĐ2. Hệ thống điện HTĐ1 cung cấp đến thanh góp 110kV của
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
4

Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
trạm biến áp qua đường dây D1, hệ thống điện HTĐ2 cung cấp đến thanh góp
110kV của trạm biến áp qua đường dây D2. Phía trung và hạ áp của trạm có điện
áp 35kV và 22kV để đưa đến các phụ tải.

Hình 1.1. Sơ đồ nguyên lý và các vị trí đặt máy biến dòng dùng cho bảo vệ của
trạm biến áp
1.2. THÔNG SỐ CHÍNH
1.2.1. Hệ thống điện HTĐ1, HTĐ2: có trung tính nối đất
1) Hệ thống điện HTĐ1:
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: S
1Nmax
= 2500 MVA
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: S
1Nmin
= 0,7S
1Nmax
Điện kháng thứ tự không: X
0H1
= 1,2X
1H1
2) Hệ thống điện HTĐ2:
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: S
2Nmax
= 1900 MVA
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: S
2Nmin
= 0,75S
2Nmax
Điện kháng thứ tự không: X

0H2
= 1,35X
1H2

1.2.2 Đường dây D1, D2:
1) Đường dây D1:
Chiều dài đường dây: L
1
= 60 km
Điện kháng trên một kilômét đường dây: X
11
= 0,423 Ω/km
Điện kháng thứ tự không: X
0D1
= 2X
1D1
2) Đường dây D2:
Chiều dài đường dây: L
2
= 45 km
Điện kháng trên một kilômét đường dây: X
12
= 0,392 Ω/km
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
HTĐ1
HTĐ2
110kV
35kV
22kV
BI1

BI2
BI3
BI4
BI5
N1
N1’
N2
N2’
N3
N3’
D1
D2
B1
B2
5
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
Điện kháng thứ tự không: X
0D2
= 2X
1D2

1.2.3. Máy biến áp
Công suất danh định của mỗi máy biến áp: S
dđ
= S
dđ1
= S
dđ2
= 63 MVA
Cấp điện áp 121/38,5/24 kV

Điện áp ngắn mạch phần trăm của các cuộn dây
I – II = 10,5
U
k
% I-III= 17
II – III = 6
Tổ đấu dây YN – d11 – yn12
Giới hạn điều chỉnh điện áp:
∆
U
đc
=
±
10%
1.3. CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP
1.3.1. Máy cắt điện:
- Điện áp định mức (U
đmMC
): Điện áp định mức của máy cắt được chọn phải
lớn hơn hoặc bằng điện áp của lưới điện: U
đmMC
≥
U
đmlưới

- Dòng điện định mức (I
đmMC
): Dòng điện định mức của máy cắt được chọn
phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện làm việc cưỡng bức của mạch: I
đmMC

≥
I
lvcb
- Điều kiện cắt: Dòng điện cắt định mức của máy cắt phải lớn hơn hoặc
bằng dòng điện ngắn mạch của mạch: I
Cđm
≥
I”
N
- Điều kiện ổn định lực động điện khi ngắn mạch: Dòng điện ổn định lực
động điện của máy cắt phải lớn hơn dòng ngắn mạch xung kích qua nó: i
đđmMC
≥
i
xk

- Điều kiện ổn định nhiệt: Các máy cắt nói chung thỏa mãn điều kiện ổn
định nhiệt, đặc biệt với những loại máy cắt có dòng định mức lớn hơn 1000A.
Do đó với các máy cắt có dòng định mức lớn hơn 1000A không cần kiểm tra điều
kiện này: I
2
nhđm
.t
nhđm

≥
B
N
(B
N

: là xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch).
Dựa vào cấp điện áp và dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất của các
mạch kết hợp với các giá trị dòng điện ngắn mạch đã tính được ở chương II ta
chọn máy cắt của từng mạch cho từng cấp điện áp như ở bảng 1.1.
1) Phía điện áp 110kV:
I
lvcb
=k
qtsc
.I
đmB
= k
qtsc
.
ñmB
ñmB
S
3.U
= 1,4 I
lvcb
=1,4.
63
3.115
= 0,443kA = 443A
I”
N
= I
BI1max
I
cb1

= 15,8913 . 0,3163 = 5,0264 kA ( trang 28 )
I
xk
=
2
.1,8.I”
N
=
2
.1,8.5,0264 = 12,7951 kA
Chọn máy cắt có thông số:
+ Điện áp định mức: U
đmMC
≥
110kV
+ Dòng điện định mức: I
đmMC
≥
I
lvcb
= 443A
+ Dòng cắt định mức: I
Cđm
≥
5,0264kA
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
6
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
+ Điều kiện ổn định lực động điện: i
đđmMC

≥
12,7951kA
2) Phía điện áp 35kV:
I
lvcb
= k
qtsc
.I
đmB
= k
qtsc
.
ñmB
ñmB
S
3.U
= 1,4.
63
3.37,5
= 1,358kA = 1358A
I”
N
= I
BI2max
I
cb2
=5,7971 . 0,9699 = 5,6226kA (trang 19 )
I
xk
=

2
.1,8.I”
N
=
2
.1,8.5,6226 = 14,3128kA
Chọn máy cắt có thông số:
+ Điện áp định mức: U
đmMC
≥
35kV
+ Dòng điện định mức: I
đmMC
≥
I
lvcb
= 1358A
+ Dòng cắt định mức: I
Cđm
≥
5,6226 kA
+ Điều kiện ổn định lực động điện: i
đđmMC
≥
14,3128kA
3) Phía điện áp 22kV:
I
lvcb
= k
qtsc

.I
đmB
= k
qtsc
.
ñmB
ñmB
S
3.U
= 1,4.
63
3.24
= 2,122kA = 2122A
I”
N
= I
BI3max
I
cb3
=5,6337 . 1,5155 = 8,5379kA (trang 19 )
I
xk
=
2
.1,8.I”
N
=
2
.1,8.8,5379 = 21,7339kA
Chọn máy cắt có thông số:

+ Điện áp định mức: U
đmMC
≥
22kV
+ Dòng điện định mức: I
đmMC
≥
I
lvcb
= 2122A
+ Dòng cắt định mức: I
Cđm
≥
8,5379kA
+ Điều kiện ổn định lực động điện: i
đđmMC
≥
21,7339kA
Bảng 1.1
Điện áp
Loại máy
cắt
U
đmMC
kV
I
đmMC
A
I
CđmMC

kA
i
đđmMC
kA
Ghi chú
110kV 3AQ1-FE 123 3150 31,5 80
MC SF6
Siemens
35kV 8DB10 36 2500 31,5 80
MC SF6
Siemens
22kV 8DB10 24 2500 31,5 80
MC SF6
Siemens
1.3.2. Máy biến dòng điện:
- Điện áp định mức (U
đmBI
): Điện áp định mức của máy biến dòng được
chọn phải lớn hơn hoặc bằng điện áp định mức của lưới điện: U
đmBI
≥
U
đmlưới
- Dòng điện định mức (I
đmBI
): Dòng điện định mức của máy biến dòng được
chọn phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện làm việc cưỡng bức qua BI: I
1đmBI
≥
I

lvcb
- Phụ tải định mức (Z
2đmBI
): Phụ tải thứ cấp định mức của máy biến dòng
phải lớn hơn hay bằng tổng trở thứ cấp của BI: Z
2đmBI
≥
Z
2
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
7
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
-Điều kiện ổn định lực động điện: dòng điện ổn định lực động điện của máy
biến dòng phải lớn hơn dòng ngắn mạch xung kích qua nó:
2
k
đđm
I
1đm
≥
i
xk
- Điều kiện ổn định nhiệt: Dòng ổn định nhiệt của máy biến dòng phải thỏa
mãn điều kiện: (I
1đm
k
nh
)
2
≥

B
N
(B
N
: là xung lượng nhiệt của dòng ngắn mạch).
Dựa vào cấp điện áp và dòng điện làm việc cưỡng bức lớn nhất của các
mạch đã được xác định ở phần trên, kết hợp với các giá trị dòng điện ngắn mạch
đã tính được ở chương II ta chọn máy biến dòng của từøng mạch cho từng cấp
điện áp như ở bảng 1.2.
Bảng 1.2
Thông số Phía 110kV Phía 35kV Phía 22kV
Kiểu IBM 123 ASS 36-01 IWR20W1
U
đmBI
, kV 123 38,5 24
Tỷ số biến 300-600/1/1/1/1 1000-2000/1/1/1 1000-2000/1/1/1
Số cuộn thứ cấp 4 3 3
Công suất, VA 30/30/30/30 15/15/15 20/20/20
Cấp chính xác 0,5/5P20/5P20/5P20 0,5/5P20/5P20 0,5/5P20/5P20
Nhà chế tạo ABB WANLER-UND ABB
1.3.3. Máy biến điện áp:
- Điện áp định mức (U
đmBU
): Điện áp định mức của máy biến điện áp được
chọn phải lớn hơn hoặc bằng điện áp của lưới điện: U
đmBU
≥
U
đmlưới

- Cấp chính xác: Phù hợp với yêu cầu của các dụng cụ đo.
- Công suất định mức (S
2đmBU
): Công suất định mức của máy biến điện áp
phải lớn hơn hay bằng tổng công suất mạch thứ cấp của BU: S
2đmBU
≥
S
2

Dựa vào các điều kiện trên, ta chọn máy biến điện áp của từng mạch cho
từng cấp điện áp như ở bảng 1.3.
Bảng 1.3
Thông số Phía 110kV Phía 35kV Phía 22kV
Kiểu CPA 123 VEN 36-14 EPR20F
U
đmBU
, kV 123 36 24
Tỷ số biến
110000:
3
/110:
3
/110
35000:
3
/110:
3
/110:3
22000:

3
/110:
3
/110
Số cuộn thứ
cấp
2 2 2
Công suất,
VA
200/100 100/100 50/50
Cấp chính
xác
0,5/3P 0,5/6P 0,5/3P
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
8
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
Nhà chế tạo ABB GERMANY WATTSUD
CHƯƠNG 2
TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE
Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau, pha chập đất (hay chập dây
trung tính). Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định
các trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua đối tượng được bảo vệ để cài đặt
và chỉnh định các thông số của bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ nhất để kiểm
tra độ nhạy của chúng.
Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc vào công suất ngắn mạch, cấu hình của hệ
thống, vị trí điểm ngắn mạch và dạng ngắn mạch.
Trong chế độ cực đại, xét các dạng ngắn mạch ba pha đối xứng, ngắn mạch
một pha, ngắn mạch hai pha chạm đất. Chế độ cực tiểu xét ngắn mạch hai pha,
ngắn mạch hai pha chạm đất và ngắn mạch một pha.
2.1. CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN.

+ Các máy phát điện đồng bộ không có dao động công suất: nghĩa là góc
lệch pha giữa sức từ động của các máy phát điện giữ nguyên không đổi trong quá
trình ngắn mạch. Nếu góc lệch pha giữa sức điện động của các máy phát điện tăng
lên thì dòng trong nhánh sự cố giảm xuống, sử dụng giả thiết này sẽ làm cho việc
tính toán đơn giản hơn và trị số dòng điện tại chỗ ngắn mạch là lớn nhất. Giả thiết
này không gây sai số lớn, nhất là khi tính toán trong giai đoạn đầu của quá trình
quá độ (0,1
÷
0,2 sec).
+ Bỏ qua các phụ tải.
+ Mạch từ không bão hòa, nghĩa là mạch có quan hệ tuyến tính: giả thiết
này sẽ làm cho phương pháp phân tích và tính toán ngắn mạch đơn giản hơn rất
nhiều, vì mạch điện trở thành tuyến tính và có thể dùng nguyên lý xếp chồng để
phân tích quá trình.
+ Bỏ qua điện trở tác dụng: nghĩa là sơ đồ tính toán có tính chất thuần
kháng. Giả thiết này dùng được khi ngắn mạch xảy ra ở các bộ phận điện áp cao,
ngoại trừ khi bắt buộc phải xét đến điện trở của hồ quang điện tại chỗ ngắn mạch
hoặc khi tính toán ngắn mạch trên đường dây cáp dài hay đường dây trên không
tiết diện bé. Ngoài ra lúc tính hằng số thời gian tắt dần của dòng điện không chu
kỳ cũng cần phải tính đến điện trở tác dụng.
+ Bỏ qua thành phần điện dung dây dẫn – đất: giả thiết này không gây sai
số lớn, ngoại trừ trường hợp tính toán đường dây cao áp tải điện đi cực xa thì mới
xét đến dung dẫn của đường dây.
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
9
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
+ Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp.
+ Hệ thống điện ba pha lúc bình thường là đối xứng: sự mất đối xứng chỉ
xảy ra đối với từng phần tử riêng biệt khi nó bị hư hỏng.Việc tính toán ngắn mạch
được thực hiện trong hệ đơn vị tương đối.

2.2. CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN VÀ TÍNH THÔNG SỐ CÁC PHẦN
TỬ.
Chọn S
cb
= S
dđB
= 63 MVA
U
cb
= U
tb
(115/37,5/24) kV
Cấp điện áp 110 kV có U
tb1
= 115 kV
I
cb1
=
cb
cb1
S
3 U×
=
63
3 115×
= 0,3163 kA
Cấp điện áp 35 kV có U
tb2
= 37,5 kV
I

cb2
=
cb
cb2
S
3 U×
=
63
3 37,5×
= 0,9699kA
Cấp điện áp 22 kV có U
tb3
= 24 kV
I
cb3
=
cb
cb3
S
3 U×
=
63
3 24×
= 1,5155 kA
Thông số các phần tử:
• Hệ thống điện 1:
Chế độ MAX:
S
1Nmax
= 2500 MVA

X
1H1max
= X
2H1max
=
cb
1N max
S
S
=
63
2500
= 0,0252
X
0H1max
= 1,2X
1H1max
= 1,2.0,0252= 0,0302
Chế độ MIN:
S
1Nmin
= 0,7S
1Nmax
= 0,7.2500 = 1750 MVA
X
1H1min
= X
2H1min
=
cb

1N min
S
S
=
63
1750
= 0,036
X
0H1min
= 1,2X
1H1min
= 1,2.0,036= 0,0432
• Hệ thống điện 2:
Chế độ MAX:
S
2Nmax
= 1900 MVA
X
1H2max
= X
2H2max
=
cb
2N max
S
S
=
63
1900
= 0,0332

X
0H2max
= 1,35X
1H2max
= 1,35.0,0332= 0,0448
Chế độ MIN:
S
2Nmin
= 0,75S
2Nmax
= 0,75.1900 = 1425 MVA
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
10
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
X
1H2min
= X
2H2min
=
cb
2N min
S
S
=
63
1425
= 0,0442
X
0H2min
= 1,35X

1H2min
= 1,35.0.0442 = 0,0597
• Đường dây D1:
X
1D1
= X
2D1
= X
1
.L
1
.
cb
2
cb
S
U
= 0,423 . 60 .
2
63
115
= 0,1209
X
0D1
= 2X
1D1
= 2 . 0,1209 = 0,2418
• Đường dây D2:
X
1D2

= X
2D2
= X
2
.L
2
.
cb
2
cb
S
U
= 0,392 . 45.
2
63
115
= 0,084
X
0D2
= 2X
1D2
= 2 . 0,084 = 0,168
• Máy biến áp:
U
N
C-T
= 10,5%
U
N
C-H

= 17%
U
N
T-H
= 6%
Điện kháng của các cuộn dây máy biến áp
X
C
=
( )
− − −
× + − ×
C T C H T H
cb
N N N
ñm
S
1
U U U
200 S
=
×
1
200
(10,5 + 17 – 6)
×
63
63
=0,1075
X

T
=
( )
− − −
× + − ×
C T T H C H
cb
N N N
ñm
S
1
U U U
200 S
=
×
1
200
(10,5 + 6 – 17)
×
63
63
= 0
X
H
=
( )
− − −
× + − ×
C H T H C T
cb

N N N
ñm
S
1
U U U
200 S
=
×
1
200
(17 + 6 – 10,5)
×
63
63
=0,0625
2.3. SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH.
1) Sơ đồ thứ tự thuận (nghịch E = 0)
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
11
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
2) Sơ đồ thứ tự không.

2.4. CÁC SƠ ĐỒ (PHƯƠNG ÁN) TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH.
• Sơ đồ 1: S
Nmax
; 1 máy biến áp làm việc.
• Sơ đồ 2: S
Nmax
; 2 máy biến áp làm việc.
Dạng ngắn mạch cần tính toán: N

(3)
, N
(1,1)
, N
(1)
• Sơ đồ 3: S
Mmin
; 1 máy biến áp làm việc.
• Sơ đồ 4: S
Nmin
; 2 máy biến áp làm việc.
Dạng ngắn mạch cần tính toán: N
(2)
; N
(1,1)
, N
(1)
2.4.1. Sơ đồ 1: S
Nmax
, 1 máy biến áp làm việc.
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
E
E
1H1max
X
0,0252
1H2max
X
0,0332
 

 ÷
 
1H1min
X
0,036
 
 ÷
 
1H2min
X
0,0442
1D1
X
0,1209
1D2
X
0,084
C
X
0,1075
C
X
0,1075
T
X
0
T
X
0
H

X
0,0625
H
X
0,0625
110kV
35kV
22kV
H
X
0,0625
0H1max
X
0,0302
0H2max
X
0,0448
 
 ÷
 
0H1min
X
0,0432
 
 ÷
 
0H2min
X
0,0597
0D1

X
0,2418
0D2
X
0,168
C
X
0,1075
C
X
0,1075
T
X
0
T
X
0
H
X
0,0625
110kV
22kV
12
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
Các dạng ngắn mạch cần tính toán: N
(3)
, N
(1,1)
, N
(1)

1)Ngắn mạch phía 110 kV (điểm ngắn mạch N
1
):
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghịch E=0)
( ) ( )
1H1max 1D1 1H2max 1D2
1 2
1H1max 1D1 1H2max 1D2
X X X X
X X
X X X X
∑ ∑
+ +
= =
+ + +

=
( ) ( )
+ +
+ + +
0,0252 0,1209 0,0332 0,084
0,0252 0,1209 0,0332 0,084
= 0,0650
Sơ đồ thay thế thứ tự không:


Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
E
E
1H1max

X
0,0252
1H2max
X
0,0332
1D1
X
0,1209
1D2
X
0,084
110kV
BI1
N
1
N
1
’
E
∑
1
X
0,0650
N
1
U
1N
1
I
∑

13
N
1
’
0H1max
X
0,0302
0H2max
X
0,0448
0D1
X
0,2418
0D2
X
0,168
110kV
N
1
BI
C
X
0,1075
T
X
0
∆
U
0N
N

1
’
OH
X
0,1194
110kV
N
1
BI
U
0N
OB
X
0,1075
I
OH
I
OB
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
( ) ( )
+ +
=
+ + +
0H1max 0D1 0H2max 0D2
OH
0H1max 0D1 0H2max 0D2
X X X X
X
X X X X
=

( ) ( )
+ +
+ + +
0,0302 0,2418 0,0448 0,168
0,0302 0,2418 0,0448 0,168
= 0,1194
X
OB
= X
C
+ X
T
= 0,1075 + 0 = 0,1075



OH OB
0
OH OB
X X
X
X X
∑
×
=
+
=
×
+
0,1194 0,1075

0,1194 0,1075
= 0,0566
a) Ngắn mạch 3 pha N
(3)
:
∑
∑
= = = =
1 N
1
E 1
I I 15,3846
X 0,0650
Điểm N
1
: Không có dòng qua các BI.
Điểm N
1
’: I
BI1
= I
N
=15,3846
Dòng qua các BI khác bằng không.
b) Ngắn mạch 2 pha chạm đất N
(1,1)
:
Điện kháng phụ:
∑ ∑
∆

∑ ∑
×
×
= = =
+ +
2 0
2 0
X X
0,0566 0,0650
X 0,0303
X X 0,0566 0,0650
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
∑
∆
∑
= = =
+ +
1
1
E 1
I 10,4932
X X 0,0650 0,0303
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
14
U
0N
∑
0
X
0,0566

N
1
0
I
∑
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
∑
∑ ∑
∑ ∑
= − = − = −
+ +
0
2 1
2 0
X
0,0566
I I . 10,4932. 4,8842
X X 0,0650 0,0566
∑
∑ ∑
∑ ∑
= − = − = −
+ +
2
0 0
2 0
X
0,0650
I I . 10,4932. 5,6090
X X 0,0650 0,0566

Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
ON 0 0
U I .X
∑ ∑
=
= - (- 5,6090).0,0566 = 0,3175
Phân bố dòng I
0
:
= − = − = −
ON
OH
OH
U
0,3175
I 2,6591
X 0,1194
= − = − = −
ON
OB
OB
U
0,3175
I 2,9535
X 0,1075
Điểm N
1
:
I
BI1

= I
OB
= -2,9535
I
BI4
= 3.I
OB
= 3.(-2,9535) = -8,8605
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N
1
’:
• • • •
= + +
2
BI1 1(BI1) 2(BI1) 0(BI1)
I a .I a.I I
∑ ∑
   
= − − + − + +
 ÷  ÷
   
& & &
BI1
1 2 OH
1 3 1 3
I j .I j .I I
2 2 2 2
( ) ( )
   

= − − + − + − + −
 ÷  ÷
   
BI1
1 3 1 3
I j .10,4932 j . 4,8842 2,6591
2 2 2 2

= − −5,4636 j13,3172
I
BI1
=
+
2 2
5,4636 13,3172
= 14,3944
I
BI4
= 3.I
OB
= 3.(-2,9535) = -8,8605
Dòng qua các BI khác bằng không.
c)Ngắn mạch 1 pha N
(

1)

Điện kháng phụ:
∆
∑ ∑

= +
2 0
X X X
= 0,0650 + 0,0566= 0,1216
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
∑ ∑ ∑
∆
∑
= = = =
+ +
1 2 0
1
E 1
I I I
X X 0,0650 0,1216
= 5,3591
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
15
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
∑ ∑
= −
ON 0 0
U I .X
= -5,3591. 0,0566 = -0,3033
Phân bố dòng I
0
:
= − =
ON

OH
OH
U
0,3033
I
X 0,1194
= 2,5402
= − =
ON
OB
OB
U
0,3033
I
X 0,1075
= 2,8214
Điểm N
1
:
I
BI1
= I
OB
= 2,8214
I
BI4
= 3.I
OB
= 3 . 2,8214 = 8,4642
Dòng qua các BI khác bằng không.

Điểm N
1
’:
I
BI1
= I
1BI1
+ I
2BI1
+ I
0BI1
=
∑
+
1 OH
2.I I
= 2.5,3591 + 2,5402=13,2584
I
BI4
= 3 . I
OB
= 3 . 2,8214 = 8,4642
Dòng qua các BI khác bằng không.
2) Ngắn mạch phía 35 kV
Trung điểm không nối đất, chỉ tính N
(3)
:
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:
1 1 (N1) C T
X X X X

∑ ∑
= + +
= 0,0650+ 0,1075 + 0 = 0,1725
Điểm N
2
:
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
E
∑
1 (N1)
X
0,0650
C
X
0,1075
BI1
N
1
N
2
’
N
2
T
X
0
BI2
E
∑
1

X
0,1725
N
2
U
1N
1
I
∑
16
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
∑
= = =
BI1 BI2
1
E 1
I I
X 0,1725
= 5,7971
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N
2
’:
I
BI1
= 5,7971
Dòng qua các BI khác bằng không.
3)Ngắn mạch phía 22 kV:
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghịch E = 0):
∑ ∑ ∑

= = + +
1 2 1 (N1) C H
X X X X X
= 0,0650 + 0,1075 + 0,0625 =0,235
Sơ đồ thay thế thứ tự không:




0 H
X X 0,0625
∑
= =
a) Ngắn mạch 3 pha N
(3)
:
∑
∑
= = = =
N 1
1
E 1
I I 4,2553
X 0,235
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
E
∑
1 (N1)
X
0,0650

C
X
0,1075
N
1
N
3
H
X
0,0625
22kV
E
∑
1
X
0,235
N
3
U
1N
1
I
∑
17
H
X
0,0625
N
3
U

0N
0
I
∑
T
X
0
∆
U
0N
0
X
0,0625
∑
N
3
0
I
∑
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
Điểm N
3
:
I
BI1
= I
BI3
= I
N
= 4,2553

Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N
3
’: I
BI1
= I
N
= 4,2553
Dòng qua các BI khác bằng không.
b) Ngắn mạch hai pha chạm đất N
(1,1)
:
Điện kháng phụ:
∑ ∑
∆
∑ ∑
×
×
= = =
+ +
2 0
2 0
X X
0,235 0,0625
X 0,0494
X X 0,235 0,0625
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
∑
∆
∑

= = =
+ +
1
1
E 1
I 3,5162
X X 0,235 0,0494
∑
∑ ∑
∑ ∑
= − = − = −
+ +
0
2 1
2 0
X
0,0625
I I . 3,5162. 0,7387
X X 0,0625 0,235
∑
∑ ∑
∑ ∑
= − = − = −
+ +
2
0 1
2 0
X
0,235
I I . 3,5162. 2,7775

X X 0,235 0,0625
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
∑ ∑
= −
ON 0 0
U I .X
= 2,7775. 0,0625 = 0,1736
I
OH
= 0
Điểm N
3
:
• • • •
= + +
2
BI1 1(BI1) 2(BI1) 0(BI1)
I a .I a.I I
∑ ∑
   
= − − + − + +
 ÷  ÷
   
& & &
BI1
1 2 OH
1 3 1 3
I j .I j .I I
2 2 2 2
( )

   
= − − + − + − +
 ÷  ÷
   
BI1
1 3 1 3
I j .3,5162 j . 0,7387 0
2 2 2 2

= − −1,3887 j3,6848
I
BI1
=
+
2 2
1,3887 3,6848
= 3,9378
2
BI3 1(BI3) 2(BI3) 0(BI3)
I a .I a.I I
• • • •
= + +
∑ ∑ ∑
   
= − − + − + +
 ÷  ÷
   
& & &
BI3
1 2 0

1 3 1 3
I j .I j .I I
2 2 2 2
( ) ( )
   
= − − + − + − + −
 ÷  ÷
   
BI3
1 3 1 3
I j .3,5162 j . 0,7387 2,7775
2 2 2 2
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
18
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV

= − −4,1662 j3,6848
I
BI3
=
+
2 2
4,1662 3,6848
= 5,5619
I
BI4
= 0
I
BI5
=

0
3.I
∑
= 3 . (-2,7775) = -8,3325
I
BI2
= 0
Điểm N
3
’:
I
BI1
= 3,9378
I
BI4
= 0
I
BI5
= -8,3325
I
BI3
= 0
I
BI2
= 0
c) Ngắn mạch 1 pha N
(

1)

Điện kháng phụ:
∆
∑ ∑
= +
2 0
X X X
= 0,235 + 0,0625 = 0,2975
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
∑ ∑ ∑
∆
∑
= = = =
+ +
1 2 0
1
E 1
I I I
X X 0,235 0,2975
= 1,8779
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:

∑ ∑
= −
ON 0 0
U I .X
= -1,8779 . 0,0625 = -0,1174
I
OH
= 0
Điểm N

3
:
= + +
& & &
BI1 1BI1 2BI1 0BI1
I I I I
=
1 2 OH
I I I
∑ ∑
+ +
=2 . 1,8779 = 3,7558

BI3 1
I 3.I
∑
=
= 3 . 1,8779= 5,6337
I
BI4
=I
BI2
= 0
BI5 0
I 3.I
∑
=
= 3 . 1,8779= 5,6337
Điểm N
3

’:
I
BI1
=I
BI1(N3)
=3,7558
I
BI3
= 0
I
BI4
= 0
BI5 0
I 3.I
∑
=
= 3 . 1,8779= 5,6337
I
BI2
= 0
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
19
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
Bảng tổng kết sơ đồ 2.4.1. Dòng điện ngắn mạch qua các BI, trường hợp
một máy biến áp làm việc trong chế độ S
Nmax
:
Phía
ngắn
mạch

Điểm
ngắn
mạch
Dạng
ngắn
mạch
Dòng qua các BI
BI1 BI2 BI3 BI4 BI5
110kV
N
1
N
(3)
0 0 0 0 0
N
(1,1)
-2,9535 0 0 -8,8605 0
N
(1)
2,8214 0 0 8,4642 0
N
1
’
N
(3)
15,3846 0 0 0 0
N
(1,1)
14,3944 0 0 -8,8605 0
N

(1)
13,2584 0 0 8,4642 0
35kV
N
2
N
(3)
5,7971 5,7971 0 0 0
N
2
’ N
(3)
5,7971 0 0 0 0
N
(3)
4,2553 0 4,2553 0 0
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
20
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
N
(1,1)
3,9378 0 5,5619 0 -8,3325
N
(1)
3,7558 0 5,6337 0 5,6337
N
3
’
N
(3)

4,2553 0 0 0 0
N
(1,1)
3,9378 0 0 0 -8,3325
N
(1)
3,7558 0 0 0 5,6337
2.4.2. Sơ đồ 2: S
Nmax
, 2 máy biến áp làm việc song song.
Các dạng ngắn mạch tính toán: N
(3)
, N
(1,1)
, N
(1)
.
1)Ngắn mạch phía 110 kV (Điểm ngắn mạch N1):
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghịch E = 0):
∑
=
1
X 0,0650
Sơ đồ thay thế thứ tự không:
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
E
E
1H1max
X
0,0252

1H2max
X
0,0332
1D1
X
0,1209
1D2
X
0,084
110kV
N
1
E
∑
1
X
0,0650
N
1
U
1N
1
I
∑
21
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV



X

OH
=0,1194
X
OB
=
1
2
(X
C
+ X
T
) =
1
(0,1075 0)
2
+
= 0,0538

OH OB
0
OH OB
X X
X
X X
∑
×
=
+
=
×

+
0,1194 0,0538
0,1194 0,0538
= 0,0371
a) Ngắn mạch 3 pha N
(3)
:
∑
∑
= = = =
1 N
1
E 1
I I 15,3846
X 0,0650
Điểm N
1
: Không có dòng qua các BI.
Điểm N
1
’: I
BI1
= I
N
= 15,3846
Dòng qua các BI khác bằng không.
b) Ngắn mạch 2 pha chạm đất N
(1,1)
:
Điện kháng phụ:

∑ ∑
∆
∑ ∑
×
×
= = =
+ +
2 0
2 0
X X
0,0650 0,0371
X 0,0236
X X 0,0650 0,0371
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
0H1max
X
0,0302
0H2max
X
0,0448
0D1
X
0,2418
0D2
X
0,168
N
1
BI1

C
X
0,1075
BI1
C
X
0,1075
T
X
0
T
X
0
22
OH
X
0,1194
N
1
U
0N
OB
X
0,0538
I
OH
I
OB
∑
0

X
0,0371
N
1
U
0N
0
I
∑
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
∑
∆
∑
= = =
+ +
1
1
E 1
I 11,2867
X X 0,0650 0,0236
∑
∑ ∑
∑ ∑
= − = − = −
+ +
0
2 1
2 0
X
0,0371

I I . 11,2867. 4,1012
X X 0,0650 0,0371
∑
∑ ∑
∑ ∑
= − = − = −
+ +
2
0 0
2 0
X
0,0650
I I . 11,2867. 7,1855
X X 0,0650 0,0371
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
ON 0 0
U I .X
∑ ∑
=
= - (- 7,1855) . 0,0371 = 0,2666
Phân bố dòng I
0
:
= − = − = −
ON
OH
OH
U
0,2666
I 2,2328

X 0,1194
= − = − = −
ON
OB
OB
U
0,2666
I 4,9554
X 0,0538
Điểm N
1
:
I
BI1
=
1
2
I
OB
=
−
1
.( 4,9554)
2
= -2,4777
I
BI4
= 3.
1
2

.I
OB
= 3.
1
2
.(-4,9554) = -7,4331
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N
1
’:
• • • •
= + +
2
BI1 1(BI1) 2(BI1) 0(BI1)
I a .I a.I I
∑ ∑
   
 
= − − + − + + +
 ÷  ÷
 ÷
     
&
& & &
OB
BI1
1 2 OH
I
1 3 1 3
I j .I j .I I

2 2 2 2 2

( )
   
 
= − − + − + − + − −
 ÷  ÷
 ÷
     
BI1
1 3 1 3 4,9554
I j .11,2867 j . 4,1012 2,2328
2 2 2 2 2

= − −8,3093 j13,3263
I
BI1
=
+
2 2
8,3093 13,3263
= 15,7014
I
BI4
= 3.
1
2
.I
OB
= 3.

1
2
.(-4,9554) = -7,4331
Dòng qua các BI khác bằng không.
c) Ngắn mạch 1 pha N
(

1)

Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
23
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
Điện kháng phụ:
∆
∑ ∑
= +
2 0
X X X
= 0,0650 + 0,0371 = 0,1021
Các thành phần đối xứng của dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
∑ ∑ ∑
∆
∑
= = = =
+ +
1 2 0
1
E 1
I I I
X X 0,0650 0,1021

= 5,9844
Điện áp thứ tự không tại chỗ ngắn mạch:
∑ ∑
= −
ON 0 0
U I .X
= -5,9844 . 0,0371= -0,2220
Phân bố dòng I
0
:
= − =
ON
OH
OH
U
0,2220
I
X 0,1194
= 1,8593
= − =
ON
OB
OB
U
0,2220
I
X 0,0538
= 4,1264
Điểm N
1

:
I
BI1
=
1
2
. I
OB
=
1
2
. 4,1264= 2,0632
I
BI4
= 3.
1
2
.I
OB
= 3.
1
2
. 4,1264= 6,1896
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N
1
’:
I
BI1
= I

1BI1
+ I
2BI1
+
1
2
I
0BI1

∑
= + + = + +
BI1 1 OH OB
1 1
I 2.I I .I 2.5,9844 1,8593 .4,1264
2 2
=15,8913
I
BI4
= 3.
1
2
. I
OB
= 3.
1
2
. 4,1264 = 6,1896
Dòng qua các BI khác bằng không.
2) Ngắn mạch phía 35 kV:
Trung điểm không nối đất, chỉ tính N

(3)
;
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận:
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
24
Đềø án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110/35/22 kV
( )
∑ ∑
= + + = + +
1 1 (N1) C T
1 1
X X . X X 0,0650 .(0,1075 0)
2 2
= 0,1188
Điểm N
2
:
∑
= = =
BI1 BI2
1
1 E 1 1
I I . .
2 X 2 0,1188
= 4,2088
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N
2
’:
I

BI1
= 4,2088
I
BI2
= - I
BI1
= -4,2088
Dòng qua các BI khác bằng không.
3) Ngắn mạch phía 22 kV:
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (nghịch E = 0)
Phùng Tấn Hảo ĐKT-27 Đại học Quy Nhơn
E
C
X
0,1075
BI1
N
1
N
2
T
X
0
E
BI1
1H1max
X
0,0252
1H2max
X

0,0332
1D1
X
0,1209
1D2
X
0,084
C
X
0,1075
T
X
0
E
1H1max
X
0,0252
E
1H2max
X
0,0332
1D1
X
0,1209
1D2
X
0,084
C
X
0,1075

H
X
0,0625
C
X
0,1075
H
X
0,0625
N
3
25
E
∑
1
X
0,1188
N
2
U
1N
1
I
∑