tính toán bảo vệ quá dòng cắt nhanh, quá dòng có thời gian và quá dòng thứ tự không cho đường dây cung cấp hình tia d1, d2.

Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện
LờI NóI ĐầU
in nng l mt dng nng lng ph bin nht hin nay. Trong bt kỡ lnh vc no
nh sn xut, sinh hot,an ninh u cn s dng in nng. Vic m bo sn xut in
nng phc v cho nhu cu s dng nng lng l mt vn quan trng hin nay. Bờn
cnh vic sn xut l vic truyn ti v vn hnh h thng in cng úng vai trũ rt quan
trng trong h thng in. Do nhu cu v in nng ngy cng tng, h thng in ngy cng
c m rng, ph ti tiờu th tng thờm cng ng ngha vi vic kh nng xy ra s c
nh chm chp, ngn mch cng tng theo. Chớnh vỡ vy ta cn thit k nhng thit b cú
kh nng gim thiu, ngn chn cỏc hu qu ca s c cú th gõy ra. Mt trong nhng thit
b ph bin thc hin chc nng ú l rle.
Qua b mụn bo v rle chỳng ta cú th xõy dng cho mỡnh nhng kin thc cú th
bo v c h thng in trc cỏc hu qu do s c trong h thng gõy ra v m bo cho
h thng lm vic an ton, phỏt trin liờn tc bn vng
Trong quỏ trỡnh lm ỏn ny, em ó nhn c s giỳp nhit tỡnh ca cỏc thy cụ
b mụn, c bit l ca thy giỏo T Tun Hu. Dự ó rt c gng nhng do kin thc ca
em cũn hn ch, kinh nghim tớch ly cũn ớt nờn bn ỏn khú trỏnh khi nhng sai sút. Em
rt mong nhn c s ỏnh giỏ, nhn xột, gúp ý ca cỏc thy cụ bn ỏn cng nh kin
thc ca bn thõn em c hon thin hn.
Em xin chõn thnh cm n cỏc thy cụ, c bit l thy giỏo T Tun Hu ó giỳp
em hon thnh bn ỏn ny.
H Ni ,8 thỏng 10 nm 2009
Sinh viờn thc hin
inh Quang Hng
ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 1
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
TÍNH TOÁN BẢO VỆ QUÁ DÒNG CẮT NHANH, QUÁ DÒNG
CÓ THỜI GIAN VÀ QUÁ DÒNG THỨ TỰ KHÔNG CHO
ĐƯỜNG DÂY CUNG CẤP HÌNH TIA D
1
, D

2
.
Sơ đồ như hình vẽ
Các thông số.
+ Hệ thống điện: S
Nmax
= 2000 MVA
S
Nmin
= 0,7.2000 = 1400 MVA
X
0HT
= 0,9 X
1HT

+ Máy biến áp B
1
, B
2
: S
dđ
= 2*30 MVA
Cấp điện áp: U
1
/ U
2
= 115/24 kV
U
K
% = 12,5%

+ Đường dây: D
1
: L
1
= 15km ; AC-100
D
2
: L
2
= 15km ; AC-100
AC-100: Z
1
= 0,27 + j 0,39 Ω/km ; Z
0
= 0,48 + j 0,98 Ω/km
+ Phụ tải: P
1
= 4 MW; cosϕ
1
= 0,85; t
pt1
= 0,75s
P
2
= 3 MW; cosϕ
2
= 0,85; t
pt2
= 0,5s
+ Đặc tính thời gian của rơle:

Tp
1I
5,13
t
−
=
∗
(s)
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 2
t
pt1
t
pt2
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
CHƯƠNG I: NHIỆM VỤ VÀ CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN
CỦA BẢO VỆ RƠLE
I – KHÁI NIỆM VÀ NHIỆM VỤ RƠLE
- Rơle là một trong những thiết bị có thể bảo vệ được máy phát, máy biến áp, đường dây,
thanh góp và toàn bộ hệ thống điện làm việc an toàn, phát triển liên tục, bền vững.
- Nó là một thiết bị có nhiệm vụ phát hiện và loại trừ càng nhanh càng tốt phần tử bị sự
cố ra khỏi hệ thống điện để hạn chế đến mức thấp nhất có thể của các hậu quả do sự cố gây
ra. Các nguyên nhân gây sự cố hư hỏng có thể do các hiện tượng thiên nhiên như giông bão,
dộng đất, lũ lụt do các thiết bị hao mòn, già cỗi gây chạm chập, đôi khi do công nhân vận
hành thao tác sai.
- Tuy nhiên trong hệ thống có nhiều loại máy móc thiết bị khác nhau, tính chất làm việc
và yêu cầu bảo vệ khác nhau nên không thể chỉ dùng rơle để bảo vệ. Ngày nay khái niệm
rơle có thể hiểu là một tổ hợp các thiết bị thực hiện một hoặc một nhóm chức năng bảo vệ và
tự động hóa hệ thống điện, thỏa mãn các nhu cầu kỹ thuật đề ra đối với nhiệm vụ bảo vệ cho
từng phần tử cụ thể cũng như cho toàn hệ thống điện.
II – CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BẢO VỆ RƠLE

1. Tính cắt nhanh.
- Khi có sự cố xảy ra thì yêu cầu rơle phải phát hiện và xử lý cắt cách ly phần tử bị sự
cố càng nhanh càng tốt.
t
csc
= t
bv
+ t
mc
(ms)
Thời gian cắt sự cố bằng tổng thời gian tác động bảo vệ và thời gian làm việc máy cắt.
2. Tính chọn lọc.
- Khả năng cắt đúng phần tử bị sự cố hư hỏng.
- Theo nguyên lý làm việc các bảo vệ phân ra 2 loại là bảo vệ chọn lọc tương đối và
tuyệt đối.
+ Chọn lọc tuyệt đối: Là những bảo vệ chỉ làm việc khi có sự cố xảy ra trong một
phạm vi xác định, không làm việc dự phòng cho các bảo vệ ở các phần tử lân cận.
+ Chọn lọc tương đối: Là bảo vệ ngoài chức năng bảo vệ cho phần tử chính đặt bảo vệ
còn có thể thực hiện nhiệm vụ bảo vệ dự phòng cho các bảo vệ ở các phần tử lân cận.

§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 3
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
3. Độ nhạy
- Đặc trưng cho khả năng cảm nhận sự cố.
- Hệ số độ nhạy:
kđ
minngan
n
I
I

K
=
Bảo vệ chính K
n
≥ 2
Bảo vệ dự phòng K
n
≥ 1,5
4. Độ tin cậy
- Là tính năng bảo đảm cho thiết bị làm việc đúng và chắc chắn.
- Độ tin cậy tác động và độ tin cậy không tác động
+ Độ tin cậy tác động là mức độ đảm bảo rơle hay hệ thống rơle có tác động khi có sự
cố, và chỉ được tác động trong khu vực đặt bảo vệ đã định trước.
+ Độ tin cậy không tác động là mức độ đảm bảo rơle hay hệ thống rơle không làm việc
sai, tức là tránh tác động nhầm khi đang làm việc bình thường hoặc có sự cố xảy ra ở ngoài
phạm vi muốn bảo vệ.
5. Tính kinh tế.
Các thiết bị bảo vệ được lắp đặt trong hệ thống điện không phải để làm việc thường
xuyên trong chế độ vận hành bình thường, luôn luôn sẵn sàng chờ đón những bất thường và
sự cố có thể xảy ra và có những tác động chuẩn xác.
Đối với các trang thiết bị điện áp cao và siêu cao áp, chi phí để mua sắm, lắp đặt thiết
bị bảo vệ thường chỉ chiếm một vài phần trăm giá trị công trình. Vì vậy yêu cầu về kinh tế
không đề ra , mà bốn yêu cầu về kĩ thuật trên đóng vai trò quyết định, vì nếu không thỏa
mãn được các yêu này sẽ dẫn đến hậu quả tai hại cho hệ thống điện.
Đối với lưới điện trung áp và hạ áp, số lượng các phần tử cần được bảo vệ rất lớn, và
yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ không cao bằng thiết bị bảo vệ ở nhà máy điện hoặc lưới
chuyển tải cao áp. Vì vậy cần phải cân nhắc tính kinh tế trong lựa chọn thiết bị bảo vệ sao
cho có thể đảm bảo được các yêu cầu kĩ thuật mà chi phí thấp nhất.
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 4
Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện

III - PHN TCH HOT NG CA CC BO V S DNG
1 - Nguyờn tc tỏc ng ca cỏc bo v c s dng.
Nguyờn tc tỏc ng ca cỏc bo v c s dng:
Thi gian lm vic ca bo v cú c tớnh thi gian c lp khụng ph thuc vo tr s
dũng ngn mch hay v trớ ngn mch, cũn i vi bo v cú c tớnh thi gian ph thuc thỡ
thi gian tỏc ng t l nghch vi dũng in chy qua bo v, dũng ngn mch cng ln thỡ
thi gian tỏc ng cng bộ.
- Khi lm vic bỡnh thng hoc khi cú ngn mch ngoi khi ú
R kdR
I I<
v bo v
khụng tỏc ng.
- Khi cú ngn mch bờn trong thỡ dũng in qua bo v vt quỏ 1 giỏ tr nh trc
(I
kd
, I
t
)
R kdR
I I
>
thỡ bo v s tỏc ng ct mỏy ct.
2 - Nhim v, s , nguyờn lý lm vic, thụng s khi ng v vựng tỏc
ng ca tng bo v t cho ng dõy.
ng dõy cn bo v l ng dõy 24kV,l ng dõy trung ỏp, bo v ta dựng cỏc
loi bo v:
- Quỏ dũng in ct nhanh hoc quỏ thi gian
- Quỏ dũng in cú hng
- So lch dựng cp th cp chuyờn dựng
- Khong cỏch.

Trong nhim v thit k bo v ca ỏn ta xột bo v quỏ dũng in ct nhanh v quỏ
dũng in cú thi gian.
a. Bo v quỏ dũng cú thi gian.
* Quỏ dũng ct nhanh vi c tớnh thi gian c lp.
u im ca dng bo v ny l cỏch tớnh toỏn v ci t ca bo v khỏ n gin v d
ỏp dng. Thi gian t ca cỏc bo v phi c phi hp vi nhau sao cho cú th ct ngn
mch mt cỏch nhanh nht m vn m bo c tớnh chn lc ca cỏc bo v.
Giỏ tr dũng in khi ng ca bo v I
kd
trong trng hp ny c xỏc nh bi:

tv
maxlvmmat
kd
k
I.k.k
I
=
ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 5
Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện
Trong ú:
K
at
: h s an ton m bo cho bo v khụng ct nhm khi cú ngn mch
ngoi do sai s khi tớnh dũng ngn mch (k n ng cong sai s 10% ca BI v 20% do
tng tr ngun b bin ng).
K
mm
: h s m mỏy, cú th ly Kmm= (1.5 ữ 2,5).
K

tv
: h s tr v ca chc nng bo v quỏ dũng, cú th ly trong khong (0,85 ữ
0,95). S d phi s dng h s Ktv õy xut phỏt t yờu cu m bo s lm vic n nh
ca bo v khi cú cỏc nhiu lon ngn (hin tng t m mỏy ca cỏc ng c sau khi TL
úng thnh cụng) trong h thng m bo v khụng c tỏc ng.
- Giỏ tr dũng khi ng ca bo v cn phi tho món iu kin:
minNkdmaxlv
III
<<
Vi:
I
lv max
: dũng in cc i qua i tng c bo v, thng xỏc nh trong ch
cc i ca h thng, thụng thng: I = (1,05 ữ 1,2).I
lvmax m
. Trong trng hp khụng
tho món iu kin thỡ phi s dng bo v quỏ dũng cú kim tra ỏp.
I
N min
: dũng ngn mch nh nht khi ngn mch trong vựng bo v.
+ Phi hp cỏc bo v theo thi gian:
õy l phng phỏp ph bin nht thng c cp trong cỏc ti liu bo v rle
hin hnh. Nguyờn tc phi hp ny l nguyờn tc bc thang, ngha l chn thi gian ca bo
v sao cho ln hn mt khong thi gian an ton t so vi thi gian tỏc ng ln nht
ca cp bo v lin k trc nú (tớnh t phớa ph ti v ngun).
t
n
= t
(n-1)max
+ t

Trong ú:
t
n
: thi gian t ca cp bo v th n ang xột.
t
(n-1)max
: thi gian tỏc ng cc i ca cỏc bo v ca cp bo v ng trc nú (th n).
t: bc chn lc v thi gian.
* Bo v quỏ dũng vi c tớnh thi gian ph thuc.
Bo v quỏ dũng cú c tuyn thi gian c lp trong nhiu trng hp khú thc
hin c kh nng phi hp vi cỏc bo v lin k m vn m bo c tớnh tỏc ng
nhanh ca bo v. Mt trong nhng phng phỏp khc phc l ngi ta s dng bo v quỏ
dũng vi c tuyn thi gian ph thuc. Hin nay cỏc phng thc tớnh toỏn chnh nh rle
quỏ dũng s vi c tớnh thi gian ph thuc do a dng v chng loi v tiờu chun nờn trờn
thc t vn cha c thng nht v mt lý thuyt iu ny gõy khú khn cho vic thm k
v kim nh cỏc giỏ tr t
ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 6
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
Phối hợp đặc tuyến thời gian của bảo vệ quá dòng trong
lưới điện hình tia cho trường hợp đặc tuyến phụ thuộc và đặc tính độc lập
Rơle quá dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc được sử dụng cho các đường dây có
dòng sự cố biến thiên mạnh khi thay đổi vị trí ngắn mạch. Trong trường hợp này nếu sử
dụng đặc tuyến độc lập thì nhiều khi không đam bảo các điều kiện kỹ thuật: thời gian cắt sự
cố, ổn định của hệ thống Hiện nay người ta có xu hướng áp dụng chức năng bảo vệ quá
dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc như một bảo vệ thông thường thay thế cho các rơle
có đặc tuyến độc lập.
Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng có thời gian được tính theo công thức:
I
kđ51
= k.I

lvmax
Trong đó: k – hệ số chỉnh định ( k=1,6 )
b - Bảo vệ quá dòng cắt nhanh.
Chúng ta nhận thấy rằng đối với bảo vệ quá dòng thông thường càng gần nguồn thời
gian cắt ngắn mạch càng lớn, thực tế cho thấy ngắn mạch gần nguồn thường thì mức độ
nguy hiểm cao hơn và cần loại trừ càng nhanh càng tốt. Để bảo vệ các đường dây trong
trường hợp này người ta dùng bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50), bảo vệ cắt nhanh có khả năng
làm việc chọn lọc trong lưới có cấu hình bất kì với một nguồn hay nhiều nguồn cung cấp.
Ưu điểm của nó là có thể cách ly nhanh sự cố với công suất ngắn mạch lớn ở gần
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 7
t∆
t∆
t∆
3
t
4
t
2
t
1
t
6
t
Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện
ngun. Tuy nhiờn vựng bo v khụng bao trựm c hon ton ng dõy cn bo v, õy
chớnh l nhc im ln nht ca loi bo v ny.
m bo tớnh chn lc, giỏ tr t ca bo v quỏ dũng ct nhanh phi c chn
sao cho ln hn dũng ngn mch cc i ( õy l dũng ngn mch 3 pha trc tip) i qua
ch t rle khi cú ngn mch ngoi vựng bo v. Sau õy chỳng ta s i tớnh toỏn giỏ tr
t ca bo v cho mng in trong ỏn.

i vi mng in hỡnh tia mt ngun cung cp giỏ tr dũng in khi ng ca bo v
t ti thanh gúp A c xỏc nh theo cụng thc:
I
kd
=k
at
.I
Nngoai max
Trong ú:
K
at
: h s an ton, tớnh n nh hng ca cỏc sai s do tớnh toỏn ngn mch, do
cu to ca rle, thnh phn khụng chu kỡ trong dũng ngn mch v ca cỏc bin dũng. Vi
rle in c K
at
= (1,2 ữ 1,3), cũn vi rle s K
at
= 1,15.
I
Nngoi max:
dũng ngn mch 3 pha trc tip ln nht qua bo v khi ngn ngoi vựng
bo v. õy l dũng ngn mch 3 pha trc tip ti thanh gúp B.
u im:
Lm vic khụng giõy i vi ngn mch gn thanh gúp.
Nhc im:
Ch bo v c 1 phn ng dõy 70 80%
Phm vi bo v khụng c nh ph thuc vo ch ngn mch v ch lm
vic h thng. Chớnh vỡ vy bo v quỏ dũng ct nhanh khụng th l bo v chớnh ca
1 phn t no ú m ch cú th kt hp vi bo v khỏc.

Bo v dũng in ct nhanh ng dõy mt ngun cung cp
ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 8
I
Nmax
I
Nmin
I
kd
L
CNmax
L
CNmin
I
Nngoaimax
Đồ án môn rơle Khoa hệthốngđiện
CHNG II: CHN BI V TNH TON NGN MCH
I LA CHN MY BIN DềNG BI
1,
BI
2
1. Chn t s bin dũng ca BI
1,
BI
2
dựng cho bo v ng dõy.
- T s bin i ca cỏc mỏy bin dũng c chn theo cụng thc :

tdd
sdd
I

I
I
n =
Chn I
tdd
= 5 A
- Dũng I
sdd
c chn theo cụng thc
I
sdd
= I
lvmax
= k
qt
.I
pt

Trong ú k
qt
= 1,4
a. Chn t s bin ca BI
2
- Tớnh dũng in ph ti

A21,90
8,0.24.3
10.3
cos.U.3
P

I
3
2
2
2pt
==

=
I
lvmax2
= 1,4.90,21= 126,3 A
- Nh vy ta chn I
sdd2
= 150 A
Vy t s bin ca BI
2
l n
BI2
= 30
b. Chn t s bin ca BI
1
Ta cú
A86,228
85,0.24.3
10.4
21,90
cos.U.3
P
II
3

1
1
2pt1pt
=+=

+=
Vy I
lvmax1
= 1,4.228,86 = 320,40 A
Ta chn I
sdd1
= 400 A
T s bin ca BI
1
l : n
BI1
= 80
II TNH TON NGN MCH
1. Tớnh toỏn c bn cỏc thụng s ban u
Chn S
cb
= 100 MVA
U
cb
= U
tb
tng cp.
- H thng
N
cb

HT1
S
S
X
=
ĐINH QUANG HƯNG - Lớp Đ1-H3 Trang 9
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
+ Tính trong chế độ phụ tải cực đại
S
N
= S
Nmax
= 2000 MVA
Hai máy biến áp làm việc song song

05,0
2000
100
S
S
X
maxN
cb
HT1
===
X
2HT
= X
1HT
= 0,05

X
0HT
= 0,9 X
1HT
= 0,9.0,05 = 0,45
+ Tính trong chế độ phụ tải min
S
Nmin
= 1400 MVA
Một máy biến áp làm việc

0714,0
1400
100
S
S
X
minN
cb
HT1
===
X
2HT
= X
1HT
= 0,0714
X
0HT
= 0,9 X
1HT

= 0,9.0,0714 = 0,064
- Máy biến áp B
1
và B
2

417,0
30
100
.
100
5,12
S
S
.
100
%U
X
dm
cb
k
B
===
- Đường dâyD1:

068,1
24
100
.15.41,0
U

S
.l.xX
22
cb
101D
===

66,2
24
100
.15.02,1X
2
1D0
==
Đường dây D2

068,1
24
100
.15.41,0
U
S
.l.xX
22
cb
202D
===

66,2
24

100
.15.02,1X
2
2D0
==
2. Chọn vị trí các điểm tính ngắn mạch
Ta chia mỗi đoạn đường dây thành 4 đoạn bằng nhau .Ta cần tính dòng ngắn mạch tại 9
điểm như hình vẽ sau:
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 10
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
Có X
D1
'
= X
D2
'
=
267,0068,1
4
1
X
4
1
1D
==
X
0D1'

= X
0D1'

=
665,066,2
4
1
X
4
1
1D0
==
3. Chế độ phụ tải cực đại với 2 máy biến áp làm việc song song
Sơ đồ thay thế và thông số của các phần tử được cho trên sơ đồ sau đây
Sơ đồ thay thế chế độ phụ tải max.
Trong chế độ cực đại các thông số được chọn như đã trình bày ở phần trên
Các dạng ngắn mạch cần tính
+ Ngắn mạch 3 pha đối xứng N
(3)
+ Ngắn mạch 1 pha N
(1)
* Xét chế độ ngắn mạch không đối xứng:
Để tính toán chế độ ngắn mạch không đối xứng ta sử dụng phương pháp các thành
phần đối xứng.Điện áp và dòng điện được chia thành 3 thành phần:thành phần thứ tự
thuận,thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không.
Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch đều có tính theo công thức :

)XX(j
E
I
)n(
1
*

a
)n(
1Na
*
∆Σ
Σ
+
=

Trong đó
)n(
X
∆
là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n
Trị số dòng điện ngắn mạch tổng hợp tại các pha có thể tính theo công thức:

Na
)n()n(
N
I.mI
=

§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 11
E
X
Ht
X
B1
X
B2

X
D1
'
X
D1
'
X
D1
'
X
D1
'
X
D2
'
X
D2
'
X
D2
'
X
D2
'
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
- Ta có bảng tóm tắt sau:
Dạng ngắn mạch n X
∆
(n)
m

(n)
N
(1)
1 X
2∑
+ X
0∑
3
N
(2)
2 X
2∑
3
N
(3)
3 0 1
a. Tính ngắn mạch tại điểm N1
* Ngắn mạch 3 pha đối xứng N
(3)
X
1
Σ
=

X
HT
+
259,0
2
417,0

05,0
2
X
B
=+=
- Trong hệ đơn vị tương đối

87,3
259,0
1
X
1
I
1
)3(
1N
*
===
Σ
- Trong hệ đơn vị có tên

31,9
24.3
100
.87,3
U.3
S
.II
tb
cb

)3(
1N
*
)3(
1N
===
(kA)
* Ngắn mạch 1 pha N
(1)
X
2
Σ
(1)
= X
HT
+
259,0
2
417,0
05,0
2
X
B
=+=
X
0
Σ
(1)
= X
0HT

+
254,0
2
417,0
045,0
2
X
B
=+=
X
∆
(1)
= X
2
Σ
(1)

+ X
0
Σ
(1)
= 0,259 + 0,254 = 0,513

295,1
)513,0259,0(
1
XX
E
I
)1(

1
)1(
a1N1
*
=
+
=
+
=
∆Σ
- Dòng điện ngắn mạch tổng hợp

886,3295,1.3I.3I
)1(
a1N1
*
)1(
1N
*
===
- Tính trong hệ đơn vị có tên

kA348,9
24.3
100
.886,3
U.3
S
.II
tb

cb
)1(
1N
*
)1(
1N
===
- Ta có thành phần dòng điện thứ tự không:
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 12
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn

295,1II
)1(
1N1
*
)1(
1N0
*
==
- Trong hệ đơn vị có tên:

kA115,3
24.3
100
.295,1
U.3
S
.II
tb
cb

)1(
1N0
*
)1(
1N0
===

b. Xét ngắn mạch tại điểm N5
* Ngắn mạch 3 pha đối xứng N
(3)
X
1
Σ
=

X
HT
+
326,1068,1
2
417,0
05,0X
2
X
1D
B
=++=+
Dòng ngắn mạch trong hệ đơn vị tương đối

754,0

326,1
1
X
1
I
1
)3(
5N
*
===
Σ
Trong hệ đơn vị có tên
kA814,1
24.3
100
.754,0
U.3
S
.II
tb
cb
)3(
5N
*
)3(
5N
===
* Ngắn mạch 1 pha N
(1)
X

2
Σ
(1)
= X
HT
+
326,1068,1
2
417,0
05,0X
2
X
1D1
B
=++=+
X
0
Σ
(1)
= X
0HT
+
914,266,2
2
417,0
045,0X
2
X
1D0
B

=++=
X
∆
(1)
= X
2
Σ
(1)

+ X
0
Σ
(1)
= 1,326 + 2,914 = 4,24

18,0
)24,4326,1(
1
XX
E
I
)1(
1
)1(
a5N1
*
=
+
=
+

=
∆Σ
- Dòng điện ngắn mạch tổng hợp

54,018,0.3I.3I
)1(
a5N1
*
)1(
5N
*
===
- Tính trong hệ đơn vị có tên

kA3,1
24.3
100
.54,0I
)1(
5N
==
- Ta có thành phần dòng điện thứ tự không:
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 13
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn

18,0II
)1(
5N1
*
)1(

5N0
*
==
- Trong hệ đơn vị có tên:

kA433,0
24.3
100
.18,0I
)1(
5N0
==
c. Ngắn mạch tại điểm N9
* Ngắn mạch 3 pha đối xứng N
(3)
X
1
Σ
=

X
HT
+
395,2068,1068,1
2
417,0
05,0XX
2
X
2D1D

B
=+++=++
- Trong hệ đơn vị tương đối

418,0
395,2
1
X
1
I
1
)3(
9N
*
===
Σ
- Trong hệ đơn vị có tên

005,1
24.3
100
.418,0
U.3
S
.II
tb
cb
)3(
9N
*

)3(
9N
===
(kA)
* Ngắn mạch 1 pha N
(1)
X
2
Σ
(1)
= X
HT
+
395,2068,1068,1
2
417,0
05,0XX
2
X
2D1D
B
=+++=++
X
0
Σ
(1)
= X
0HT
+
574,566,266,2

2
417,0
045,0X
2
X
1D0
B
=+++=
X
∆
(1)
= X
2
Σ
(1)

+ X
0
Σ
(1)
= 2,395 + 5,574 = 7,969

096,0
)969,7395,2(
1
XX
E
I
)1(
1

)1(
a9N1
*
=
+
=
+
=
∆Σ
- Dòng điện ngắn mạch tổng hợp

289,0096,0.3I.3I
)1(
a9N1
*
)1(
9N
*
===
- Tính trong hệ đơn vị có tên

kA696,0
24.3
100
.289,0I
)1(
9N
==
- Ta có thành phần dòng điện thứ tự không:
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 14

§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn

096,0II
)1(
9N1
*
)1(
9N0
*
==
- Trong hệ đơn vị có tên:

kA231,0
24.3
100
.096,0I
)1(
9N0
==
Các điểm ngắn mạch khác tính tương tự như các điểm ngắn mạch trên.
* Chú ý khi tính các điểm ngắn mạch
Với ngắn mạch tại N
2,
N
3,
N
4 ,
N
6,
N

7,
N
8
thì có điện kháng thứ tự thuận và nghịch trên
đường dây là X
1i
= X
2i
= 0,05 + (0,417/2) + (i-1).0,267.
Còn thứ tự không thì có điện kháng là X
0i
= 0,045 + ( 0,417/2) + (i-1).0,665
Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại ta có bảng kết quả sau:
Bảng tổng hợp kết quả tính toán ngắn mạch tại các điểm chế độ phụ tải max.
N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9
X
1∑
0.259 0.526 0.793 1.060 1.326 1.594 1.861 2.128 2.395
X
2∑
0.259 0.526 0.793 1.060 1.326 1.594 1.861 2.128 2.395
X
0∑
0.254 0.919 1.584 2.249 2.914 3.579 4.244 4.909 5.574
)3(
Ni
*
I
3.861 1.901 1.261 0.943 0.754 0.627 0.537 0.470 0.418
)3(

Ni
I
,kA 9.288 4.573 3.034 2.269 1.814 1.509 1.293 1.130 1.004
X
∆
(1)
0.513 1.445 2.377 3.309 4.240 5.173 6.105 7.037 7.969
)1(
Nia1
*
I
1.295 0.507 0.315 0.229 0.180 0.148 0.126 0.109 0.096
)1(
Ni
*
I
3.886 1.522 0.946 0.687 0.539 0.443 0.377 0.327 0.289
)1(
Ni
I
,kA 9.348 3.662 2.277 1.652 1.297 1.066 0.906 0.787 0.696
)1(
Ni0
*
I
1.295 0.507 0.315 0.229 0.180 0.148 0.126 0.109 0.096
)1(
Ni0
I
,kA 3.116 1.221 0.759 0.551 0.432 0.355 0.302 0.262 0.232

Bảng dòng ngắn mạch cực đại tại từng điểm ngắn mạch chế độ phụ tải cực đại
N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9
I
Nmax
(kA) 9.348 4.573 3.034 2.269 1.814 1.509 1.293 1.130 1.004
I
0Nmax
(kA) 3.116 1.221 0.759 0.551 0.432 0.355 0.302 0.262 0.232
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 15
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
3.I
0Nmax
(kA) 9.348 3.662 2.277 1.652 1.297 1.066 0.906 0.787 0.696
Từ bảng số liệu trên ta có biều đồ quan hệ dòng ngắn mạch với chiều dài đường dây là


4. Chế độ phụ tải cực tiểu với 1 máy biến áp làm việc
Sơ đồ thay thế:
Để tính toán dòng điện ngắn mạch bé nhất tại các điểm ngắn mạch ,ta chọn các thông số của
hệ thống như sau:
+ Tính trong chế độ phụ tải min
S
Nmin
= 1400 MVA
Một máy biến áp làm việc

0714,0
1400
100

S
S
X
minN
cb
HT1
===
X
2HT
= X
1HT
= 0,0714
X
0HT
= 0,9 X
1HT
= 0,9.0,0714 = 0,064
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 16
I ,kA
I
Ni max
3I
0Ni max
I
0Ni max
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
a. Tính ngắn mạch tại điểm N1
* Ngắn mạch 1 pha
X
2

Σ
(1)
= X
HT
+ X
B
= 0,0714 + 0,417 = 0,488
X
0
Σ
(1)
= X
0HT
+ X
B
= 0,064 + 0,417 = 0,481
X
∆
(1)
= X
2
Σ
(1)

+ X
0
Σ
(1)
= 0,488 + 0,481 = 0,969

686,0
)9694,04884,0(
1
XX
E
I
)1(
1
)1(
a1N1
*
=
+
=
+
=
∆Σ
- Dòng điện ngắn mạch tổng hợp

058,2686,0.3I.3I
)1(
a1N1
*
)1(
1N
*
===
- Tính trong hệ đơn vị có tên

kA95,4

24.3
100
058,2
U.3
S
.II
tb
cb
)1(
1N
*
)1(
1N
===
- Ta có thành phần dòng điện thứ tự không:

686,0II
)1(
1N1
*
)1(
1N0
*
==
- Trong hệ đơn vị có tên:

kA65,1
24.3
100
.686,0

U.3
S
.II
tb
cb
)1(
1N0
*
)1(
1N0
===
* Ngắn mạch 2 pha
X
∆
(2)
= X
2
Σ

= 0,4884

024,1
)488,0488,0(
1
XX
E
I
)1(
1
)2(

a1N1
*
=
+
=
+
=
∆Σ

773,1024,1,0.3I.3I
)2(
a1N1
*
)2(
1N
*
===
- Dòng điện ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên là:

266,4
24.3
100
.773,1
U.3
S
.II
tb
cb
)2(
1N

*
)2(
1N
===
kA
b. Xét ngắn mạch tại điểm N5
* Ngắn mạch 1 pha
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 17
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
X
2
Σ
(1)
= X
HT
+ X
B
+ X
D1
= 0,0714 + 0,417 + 1,068 = 1,556
X
0
Σ
(1)
= X
0HT
+ X
B
= 0,064 + 0,417 + 2,66 = 3,141
X

∆
(1)
= X
2
Σ
(1)

+ X
0
Σ
(1)
= 1,5564 + 3,141 = 4,697

16,0
)697,45564,1(
1
XX
E
I
)1(
1
)1(
a5N1
*
=
+
=
+
=
∆Σ

- Dòng điện ngắn mạch tổng hợp

48,016,0.3I.3I
)1(
a5N1
*
)1(
5N
*
===
- Tính trong hệ đơn vị có tên

kA154,1
24.3
100
48,0
U.3
S
.II
tb
cb
)1(
5N
*
)1(
5N
===
- Ta có thành phần dòng điện thứ tự không:

16,0II

)1(
5N1
*
)1(
5N0
*
==
- Trong hệ đơn vị có tên:

kA385,0
24.3
100
.16,0
U.3
S
.II
tb
cb
)1(
5N0
*
)1(
5N0
===
* Ngắn mạch 2 pha
X
∆
(2)
= X
2

Σ

= 1,5564

321,0
)5564,15564,1(
1
XX
E
I
)1(
1
)2(
a5N1
*
=
+
=
+
=
∆Σ

556,0321,0.3I.3I
)2(
a5N1
*
)2(
5N
*
===

- Dòng điện ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên là:

339,1
24.3
100
.556,0
U.3
S
.II
tb
cb
)2(
5N
*
)2(
5N
===
kA
c. Ngắn mạch tại điểm N9
* Ngắn mạch 1 pha
X
2
Σ
(1)
= X
HT
+ X
B
+ X
D1

= 0,0714 + 0,417 + 1,068 + 1,068 = 2,624
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 18
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
X
0
Σ
(1)
= X
0HT
+ X
B
= 0,064 + 0,417 + 2,66 + 2,66 = 5,801
X
∆
(1)
= X
2
Σ
(1)

+ X
0
Σ
(1)
= 2,624 + 5,801= 8,425

09,0
)425,8624,2(
1
XX

E
I
)1(
1
)1(
a9N1
*
=
+
=
+
=
∆Σ
- Dòng điện ngắn mạch tổng hợp

27,009,0.3I.3I
)1(
a9N1
*
)1(
9N
*
===
- Tính trong hệ đơn vị có tên

kA65,0
24.3
100
27,0
U.3

S
.II
tb
cb
)1(
9N
*
)1(
9N
===
- Ta có thành phần dòng điện thứ tự không:

09,0II
)1(
9N1
*
)1(
9N0
*
==
- Trong hệ đơn vị có tên:

kA217,0
24.3
100
.09,0
U.3
S
.II
tb

cb
)1(
9N0
*
)1(
9N0
===
* Ngắn mạch 2 pha
X
∆
(2)
= X
2
Σ

= 2,624

191,0
)6244,26244,2(
1
XX
E
I
)1(
1
)2(
a9N1
*
=
+

=
+
=
∆Σ

33,0191,0.3I.3I
)2(
a9N1
*
)2(
9N
*
===
- Dòng điện ngắn mạch trong hệ đơn vị có tên là:

794,0
24.3
100
.33,0
U.3
S
.II
tb
cb
)2(
9N
*
)2(
9N
===

kA
Các điểm ngắn mạch khác tính tương tự như các điểm ngắn mạch trên.
* Chú ý khi tính các điểm ngắn mạch
Với ngắn mạch tại N
2,
N
3,
N
4 ,
N
6,
N
7,
N
8
thì có điện kháng thứ tự thuận và nghịch trên
đường dây là X
1i
= X
2i
= 0,0714 + 0,417 + (i-1).0,267.
Còn thứ tự không thì có điện kháng là X
0i
= 0,064 + 0,417 (i-1).0,665
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 19
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch còn lại ta có bảng kết quả sau:
Bảng tổng hợp kết quả tính toán ngắn mạch tại các điểm chế độ phụ tải min.
N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9
X

1∑
0.488 0.755 1.022 1.289 1.556 1.823 2.090 2.357 2.624
X
2∑
0.488 0.755 1.022 1.289 1.556 1.823 2.090 2.357 2.624
X
0∑
0.481 1.146 1.811 2.476 3.141 3.806 4.471 5.136 5.801
X
∆
(1)
0.969 1.901 2.833 3.765 4.697 5.629 6.561 7.493 8.425
)1(
Nia
*
I
0.686 0.376 0.259 0.198 0.160 0.134 0.116 0.102 0.090
)1(
Ni
*
I
2.058 1.129 0.778 0.593 0.480 0.403 0.347 0.305 0.271
kA,I
)1(
Ni
4.951 2.716 1.872 1.428 1.154 0.968 0.834 0.733 0.653
)1(
Ni0
*
I

0.686 0.376 0.259 0.198 0.160 0.134 0.116 0.102 0.090
kA,I
)1(
Ni0
1.650 0.905 0.623 0.476 0.385 0.322 0.279 0.245 0.217
X
∆
(2)
0.488 0.755 1.022 1.289 1.556 1.823 2.090 2.357 2.624
)2(
Nia
*
I
1.024 0.662 0.489 0.388 0.321 0.274 0.239 0.212 0.191
)2(
Ni
*
I
1.773 1.146 0.847 0.672 0.556 0.475 0.414 0.367 0.330
)2(
Ni
I
,kA 4.266 2.758 2.038 1.616 1.339 1.143 0.997 0.884 0.794
Bảng dòng ngắn mạch cực đại tại từng điểm ngắn mạch chế độ phụ tải cực tiểu
N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9
I
Nmin
(kA) 4.951 2.758 2.038 1.616 1.339 1.143 0.997 0.884 0.794
I
0Nmin

(kA) 1.650 0.905 0.623 0.476 0.385 0.322 0.279 0.245 0.217
3.I
0Nmin
(kA) 4.950 2.716 1.872 1.428 1.154 0.968 0.834 0.733 0.653
Từ bảng số liệu trên ta có biều đồ quan hệ dòng ngắn mạch với chiều dài đường dây
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 20
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn


CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG
XÁC ĐỊNH PHẠM VI BẢO VỆ VÀ ĐỘ NHẠY
I – TÍNH TOÁN THÔNG SỐ KHỞI ĐỘNG BẢO VỆ
1 - Bảo vệ quá dòng cắt nhanh
- Trị số dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh được chọn theo công thức
I
kđ
= K
at
. I
Nngmax

§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 21
I ,kA
I
Ni min
3I
0Ni min
I
0Ni min
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn

Trong đó : K
at
:Hệ số an toàn .Thường chọn K
at
= 1,2
I
Nngmax
: dòng ngắn mạch ngoài cực đại là dòng ngắn mạch lớn nhất
thường lấy bằng giá trị dòng ngắn mạch trên thanh cái cuối đường dây.
- Chọn dòng điện khởi động cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây D2 là:
I
kđ2
= k
at
. I
N9max
= 1,2 . 1,004 = 1,205 kA
- Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh trên đoạn đường dây D1 là:
I
kđ1
= k
at
. I
N5max
= 1,2 . 1,814 = 2,177 kA
2 - Bảo vệ quá dòng “thứ tự không” cắt nhanh
- Trị số dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng thứ tự không cắt nhanh được chọn
tương tự như trên
I
0kđ

= k
at
. 3I
0Nmax
- Với bảo vệ trên đường dây D2
I
0kđ2
= k
at
. 3I
0N9max
= 1,2 . 0,696 = 0,835 kA
- Với bảo vệ trên đường dây D1
I
0kđ1
= k
at
. 3I
0N5max
= 1,2 . 1,297 = 1,556 kA
3 - Bảo vệ quá dòng có thời gian
a - Chọn dòng khởi động cho bảo vệ
Chọn dòng khởi động cho bảo vệ có thời gian theo công thức sau
I
kđ
= k.I
pt.
Với : k = 1,6 là hệ số chỉnh định
I
pt

là dòng làm việc của phụ tải.
- Dòng khởi động cho đường dây 2 là :
I
kdD2
= k.I
pt2
= 1,6 . 0,1263 = 0,202 kA
- Dòng khởi động cho đường dây 1 là :
I
kdD1
= k.I
pt1
= 1,6 . 0,3204 = 0,513 kA
b - Chọn thời gian cho bảo vệ
- Phương trình đặc tính thời gian của bảo vệ có dạng:

Tp
1I
5,13
t
−
=
∗
(s)
Trong đó
kd
*
I
I
I

=
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 22
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
* Chế độ phụ tải max cho bảo vệ 2
+ Tại điểm ngắn mạch N
9
ta có
Ta có
2kdD
max9N
9
*
I
I
I
=
=
202,0
004,1
= 4,970
Với
9
2
t
= t
pt2
+ ∆t ( với ∆t = 0,3 s ) nên

9
2

t
= 0,5 + 0,3 = 0,8 s
Suy ra T
P
=
5,13
)1I.(t
9
*
9
2
−
=
5,13
)1970,4.(8,0 −
= 0,235 s
+ Tại điểm ngắn mạch N
8
tính tương tự ta có

2kdD
max8N
8
*
I
I
I
=
=
202,0

130,1
= 5,594

8
2
t
=
235,0.
)1594,5(
5,13
−
= 0,696 s
Tương tự ta tính cho các điểm ngắn mạch N
5
, N
6
, N
7
ta có bảng tổng kết sau
Điểm Ni N
5
N
6
N
7
N
8
N
9
I

Nmax
(kA) 1.814 1.509 1.293 1.130 1.004
I
kdD2
0.202 0.202 0.202 0.202 0.202
i
*
I
8.980 7.470 6.401 5.594 4.970
i
2
t
max 0.398 0.490 0.587 0.691 0.8
* Chế độ phụ tải min cho bảo vệ 2
+ Tại điểm ngắn mạch N
9
ta có
Ta có
2kdD
min9N
9
*
I
I
I
=
=
202,0
794,0
= 3,931

8
2
t
=
235,0.
)1931,3(
5,13
−
= 1,082 s
+ Tại điểm ngắn mạch N
8
tính tương tự ta có

2kdD
min8N
8
*
I
I
I
=
=
202,0
884,0
= 4,376
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 23
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn

8

2
t
=
235,0.
)1376,4(
5,13
−
= 0,940 s
Tương tự ta tính cho các điểm ngắn mạch N
5
, N
6
, N
7
ta có bảng tổng kết sau
Điểm Ni N
5
N
6
N
7
N
8
N
9
I
Nmin
(kA) 1.339 1.143 0.997 0.884 0.794
I
kdD2

0.202 0.202 0.202 0.202 0.202
i
*
I
6.629 5.658 4.936 4.376 3.931
i
2
t
min 0.564 0.681 0.806 0.940 1.083
* Chế độ phụ tải max cho bảo vệ 1
+ Tại điểm ngắn mạch N
5
ta có
Ta có
1kdD
max5N
5
*
I
I
I
=
=
513,0
814,1
= 3,536
Với
5
1
t

= t
pt1
+ ∆t ( với ∆t = 0,3 s ) nên

5
1
t
= 0,75 + 0,3 = 1,05 s
Suy ra T
P
=
5,13
)1I.(t
5
*
5
1
−
=
5,13
)1536,3.(05,1 −
= 0,197 s
+ Tại điểm ngắn mạch N
4
tính tương tự ta có

1kdD
max4N
4
*

I
I
I
=
=
513,0
269,2
= 4,423

4
1
t
=
197,0.
)1423,4(
5,13
−
= 0,777s
Tương tự ta tính cho các điểm ngắn mạch N
1
, N
2
, N
3
ta có bảng tổng kết sau
Điểm Ni N
1
N
2
N

3
N
4
N
5
I
Nmax
(kA) 9.348 4.573 3.034 2.269 1.814
I
kdD1
0.513 0.513 0.513 0.513 0.513
i
*
I
18.222 8.914 5.914 4.423 3.536
i
1
t
max 0.154 0.336 0.541 0.777 1.05
* Chế độ phụ tải min cho bảo vệ 1
+ Tại điểm ngắn mạch N
5
ta có
§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 24
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖthèng®iÖn
Ta có
1kdD
max5N
5
*

I
I
I
=
=
513,0
339,1
= 2,610

4
1
t
=
197,0.
)1610,2(
5,13
−
= 1,652 s
+ Tại điểm ngắn mạch N
4
tính tương tự ta có

1kdD
max4N
4
*
I
I
I
=

=
513,0
616,1
= 3,150

4
1
t
=
197,0.
)1150,3(
5,13
−
= 1,237
Tương tự ta tính cho các điểm ngắn mạch N
1
, N
2
, N
3
ta có bảng tổng kết sau
Điểm Ni N
1
N
2
N
3
N
4
N

5
I
Nmin
(kA) 4.951 2.758 2.038 1.616 1.339
I
kdD1
0.513 0.513 0.513 0.513 0.513
i
*
I
9.651 5.376 3.973 3.150 2.610
i
1
t
min 0.307 0.608 0.895 1.237 1.652
Ta có biểu đồ thời gian bảo vệ theo chiều dài đường dây

§INH QUANG H¦NG - Líp §1-H3 Trang 25
t ,s
t max
t min