Thiết kế, tính toán hệ thống bảo vệ cho đường đây truyền tải 110 kV và trạm biến áp 1102210 kV.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Phần thứ nhất
tính toán bảo vệ trạm biến áp
Chơng 1
Tính toán ngắn mạch bảo vệ trạm biến áp
1.1. Mô tả đối tợng đợc bảo vệ
Đối tợng bảo vệ là trạm biến áp 110 kV gồm 2 máy biến áp ba cuộn dây giống
nhau, đợc cấp điện từ hai hệ thống (hệ thống 1 và hệ thống 2) qua hai đờng dây
D
1
và D
2
. Cuộn cao (110 kV) và cuộn hạ (10 kV) đấu sao, trung tính nối đất trực
tiếp; cuộn trung (22 kV) đấu tam giác.
Các thông số chính của máy biến áp nh sau:
Công suất máy biến áp: 40 MVA
Điện áp cao: 110 kV
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Điện áp trung: 22 kV
Điện áp hạ: 10 kV
Điện áp ngắn mạch % của cuộn cao - trung: 10,5%
Điện áp ngắn mạch % của cuộn cao - hạ: 17%
Điện áp ngắn mạch % của cuộn trung - hạ: 6,5%
Tổ đấu dây Y
0
/Y
0
/.
Để tính toán dòng điện ngắn mạch chạy qua các BI phục vụ hệ thống bảo vệ
ta xét các trờng hợp sau:

Hệ thống điện max, trạm biến áp có một máy biến áp làm việc hoặc trạm
biến áp có hai máy biến áp làm việc.
Mục đích:
Tính thông số đặt cho các chức năng bảo vệ quá dòng.
Kiểm tra độ an toàn của bảo vệ so lệch máy biến áp.
Hệ thống điện min, trạm biến áp có một máy biến áp làm việc.
Mục đích:
Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch máy biến áp.
Hệ thống điện min, trạm biến áp vận hành hai máy biến áp.
Mục đích:
Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ quá dòng dự phòng cho bảo vệ so lệch.
Máy biến áp là phần tử đứng yên nên điện kháng thứ tự thuận (TTT) bằng
điện kháng thứ tự nghịch (TTN), X
2
= X
1
.
1.2. Tính điện kháng của các phần tử
Để thuận tiện cho việc tính toán các thông số cài đặt cho các bảo vệ của máy
biến áp ta tính điện kháng của các phần tử trong hệ đơn vị tơng đối định mức
của máy biến áp.
Nguồn sức điện động đẳng trị của hệ thống:
1E
HT
*
=
Điện áp cơ bản: U
cb
= 115 kV
Công suất cơ bản: S

cb
= S
đmBA
= 40 MVA
1.2.1. Điện kháng của hệ thống điện 1
Chế độ cực đại:
Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch <TTT, TTN>
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
02667,0=
1500
40
=
S
S
=X=X=X
1HT
maxN
MBA
mđ
1HT
max
1HT
2
1HT
1
Điện kháng thứ tự không <TTK>

03200,0=02667,0.2,1=X.2,1=X
1HT

1
1HT
0
Chế độ cực tiểu:
Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch <TTT, TTN>

03809,0=
1500.7,0
40
=
S
S
=X=X=X
1HT
minN
MBA
mđ
1HT
min
1HT
min2
1HT
min1
Điện kháng thứ tự không <TTK>

04571,003809,0.2,1X.2,1X
1HT
min1
1HT
min0

===
1.2.2. Điện kháng của hệ thống điện 2
Chế độ cực đại:
Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch <TTT, TTN>
02353,0=
1700
40
=
S
S
=X=X=X
2HT
maxN
MBA
mđ
2HT
max
2HT
2
2HT
1
Điện kháng thứ tự không <TTK>
02823,0=02353,0.2,1=X.2,1=X
2HT
1
2HT
0
Chế độ cực tiểu:
Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch <TTT, TTN>

03361,0=
1700.7,0
40
=
S
S
=X=X=X
2HT
minN
MBA
mđ
2HT
min
2HT
min2
2HT
min1
Điện kháng thứ tự không <TTK>

04033,003361,0.2,1X.2,1X
2HT
min1
2HT
min0
===
1.2.3. Điện kháng của các cuộn dây máy biến áp
Điện áp ngắn mạch của các cuộn dây máy biến áp:

%17%U
HC

N
=

;
%5,10%U
TC
N
=

;
%5,6%U
HT
N
=

3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
( )
( )
( )
( )
( )
( )
%5,65,105,617
2
1
UUU
2
1
%U

%0175,105,6
2
1
UUU
2
1
%U
%5,105,65,1017
2
1
UUU
2
1
%U
TC
N
HT
N
HC
N
H
N
HC
N
TC
N
HT
N
T
N

HT
N
TC
N
HC
N
C
N
=+=+=
=+=+=
=+=+=



Điện kháng của các cuộn dây máy biến áp trong hệ đơn vị tơng đối định
mức đợc xác định nh sau:

065,0=
115
40
.
40
115
.
100
5,6
=
U
S
.

S
U
.
100
%U
=X
0=X
105,0=
115
40
.
40
115
.
100
5,10
=
U
S
.
S
U
.
100
%U
=X
2
2
2
cb

cb
mđ
2
mđ
H
N
H
T
2
2
2
cb
cb
mđ
2
mđ
C
N
C
1.2.4. Điện kháng của đờng dây
Đờng dây D
1
Đờng dây D
1
sử dụng loại dây AC - 150 có chiều dài l
1
= 25 km
Tra bảng ta có: z = 0,21 + j.0,42 /km
Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch <TTT, TTN>

03176,0
115
40
.25.42,0
U
S
l.xXX
22
cb
cb
1
1D
2
1D
1
====
Điện kháng thứ tự không <TTK>
Việc tính toán điện kháng thứ tự không của đờng dây rất phức tạp, phụ
thuộc vào: Điều kiện khí hậu, thời tiết, loại đất, chiều cao cột, khoảng
cách các phaDo đó ta tính gần đúng theo tỉ số: x
0
/x
1
=3
x
0
= 1,26 /km
Do đó ta có:
09528,0=
115

40
.25.26,1=X
2
1D
0
Đờng dây D
2
Đờng dây D
2
sử dụng loại dây AC - 185 có chiều dài l
2
= 35 km
4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Tra bảng ta có: z = 0,17 + j.0,414 /km
Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch <TTT, TTN>

04382,0=
115
40
.35.414,0=
U
S
.l.x=X=X
22
cb
cb
2
2D
2

2D
1
Điện kháng thứ tự không <TTK>
x
0
=1,242 /km

13146,0=
115
40
.35.242,1=X
2
2D
0
1.3. Xét chế độ ngắn mạch max - một máy biến áp làm việc
Điều kiện:
Cả hai đờng dây làm việc.
Trạm vận hành một máy biến áp.
Điện kháng tổng tính từ hệ thống 1 đến thanh góp 110 kV trạm biến áp:

12728,009528,003200,0XXX
05843,003176,002667,0XXX
1D
0
1HT
0
1HT
0
1D
1

1HT
1
1HT
1
=+=+=
=+=+=


Điện kháng tổng tính từ hệ thống 2 đến thanh góp 110 kV trạm biến áp:

15969,013146,002823,0XXX
06735,004382,002353,0XXX
2D
0
2HT
0
2HT
0
2D
1
2HT
1
2HT
1
=+=+=
=+=+=


Điện kháng tổng (khi hai đờng dây làm việc) tính đến thanh góp 110 kV
trạm biến áp:

07084,0
15969,012728,0
15969,0.12728,0
XX
X.X
X
03129,0
06735,005843,0
06735,0.05843,0
XX
X.X
X
2HT
0
1HT
0
2HT
0
1HT
0
HT
0
2HT
1
1HT
1
2HT
1
1HT

1
HT
1
=
+
=
+
=
=
+
=
+
=




Ta có sơ đồ tổng quát và các điểm ngắn mạch cần phải tính nh sau:
1.3.1. Xét điểm ngắn mạch ngoài N
1
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch:

03129,0XX
HT
11
==


5
HT1

HT2
11
BI
4
BI
3
N
5
BI
2
BI
3
BI
1
BI
12
BI
22
BI
21
BI
2
N

1
N
1
N

3

N

22 kV
110 kV
2
N
10 kV
D1-AC150-25 km
D2-AC185-35 km
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Sơ đồ thứ tự không:

04230,0X//XX
CHT
00
==

1.3.1.1. Xét dạng ngắn mạch ba pha N
(3)
Khi ngắn mạch N
(3)
tại N
1
không có dòng chạy qua các BI phục vụ bảo vệ trạm
biến áp.
1.3.1.2. Xét dạng ngắn mạch một pha N
(1)
Dòng chạy qua BI
1
chính là dòng thứ tự không từ trung tính của máy biến áp.

Dòng điện tại điểm ngắn mạch:
53470,9=
04230,0+03129,0+03129,0
1
=
X+X+X
E
=I=I=I
021
HT
*
0Na2Na1Na

Dòng điện chạy qua BI phục vụ bảo vệ:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI
1
:

3,84120
105,007084,0
07084,0
.53470,9
XX
X
.I)BI(I
CHT
0
HT
0
0Na10

=
+
=
+
=
I
f
(BI
1
) = I
0
(BI
1
) = 3,84120
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI
4
:
I
0
(BI
4
) = 3.3,84120 = 11,52363
Không có dòng chạy qua các BI
2
, BI
3
và BI
5
1.3.1.3. Xét dạng ngắn mạch hai pha chạm đất N
(1,1)

Dòng điện tại điểm ngắn mạch:
6
N
1
105,0
X
C
07084,0
X
HT
0
0423,0
X
0
N
1
E
HT
03129,0
X
1
N
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
62890,8III
66512,11
04230,003129,0
04230,0
.29400,20
XX

X
.II
29400,20
04230,003129,0
04230,0.03129,0
03129,0
1
XX
X.X
X
E
I
2Na1Na0Na
02
0
1Na2Na
02
02
1
HT
*
1Na
==
=
+
=
+
=
=
+

+
=
+
+
=





Dòng điện chạy qua BI phục vụ bảo vệ:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI
1
47629,3
105,007084,0
07084,0
.62890,8
XX
X
.I)BI(I
CHT
0
HT
0
0Na10
=
+
=
+
=

Dòng điện thứ tự không chạy qua BI
4
:
I
0
(BI
4
) = 3.(-3,47629) = -10,42889
Không có dòng chạy qua các BI
2
, BI
3
và BI
5
Quy ớc:
Dòng đi vào máy biến áp thì mang dấu (+)
Dòng đi ra khỏi máy biến áp thì mang dấu (-)
Để tránh tác động nhầm, rơle tự tính toán và loại bỏ thành phần thứ tự không.
Dòng đem ra so sánh là dòng điện so lệch ( I
f
- I
0
)
1.3.2. Xét điểm ngắn mạch N
1
/
trong vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch
Sơ đồ thay thế giống nh trờng hợp ngắn mạch tại điểm N
1
1.3.2.1. Xét dạng ngắn mạch ba pha N

(3)
Dòng pha chạy qua BI
1
:

95909,31
03129,0
1
X
E
)BI(I
1
HT
*
1f
===

Không có dòng chạy qua các BI
2
, BI
3
, BI
4
và BI
5

1.3.2.2. Xét dạng ngắn mạch một pha N
(1)
Dòng điện tại điểm ngắn mạch:

05347,9=
X+X+X
E
=I=I=I
021
HT
*
0Na2Na1Na

Dòng điện chạy qua BI phục vụ bảo vệ:
7
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ b¶o vÖ hÖ thèng ®iÖn
 Dßng ®iÖn ch¹y qua BI
1
:

69349,5=
105,0+07084,0
105,0
.53470,9=
X+X
X
.I=)BI(I
53470,9=)BI(I=)BI(I
CHT
0
C
0Na10
1211
− Dßng ®iÖn pha qua BI

1
:
I
f
(BI
1
) = I
1
+ I
2
+ I
0
= 9,53470 + 9,53470 + 5,69349 = 24,76289
− Dßng ®iÖn so lÖch:

06940,19II
0f
=−
 Dßng ®iÖn ch¹y qua BI
4
:

( )
52363,11)69349,553470,9.(3)BI(II.3)BI(I
100Na40
=−=−=
 Kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c BI
2
, BI
3

vµ BI
5
1.3.2.3. XÐt d¹ng ng¾n m¹ch hai pha ch¹m ®Êt N(1,1)
• Dßng ®iÖn t¹i ®iÓm ng¾n m¹ch:

62890,8I
66512,11I
29400,20I
0Na
2Na
1Na
−=
−=
=
• Dßng ®iÖn ch¹y qua BI phôc vô b¶o vÖ:
 Dßng ch¹y qua BI
1
:

15261,5
XX
X
.I)BI(I
66512,11I)BI(I
29400,20I)BI(I
C
B
HT
0
C

B
0Na10
2Na12
1Na11
−=
+
=
−==
==
− Dßng ®iÖn pha qua BI
1
:
0
00
1
f
101211
2
1
f
10925173,29
15261,512066512,1124029400,20)BI(I
)BI(I)BI(I.a)BI(I.a)BI(I
−∠=
−∠−∠=
++=
•
•
− Dßng ®iÖn so lÖch:
8

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
=
0f
II
28,01166
Dòng chạy qua BI
4
:
I
0
(BI
4
) = 3.(- 8,62890 + 5,15261) = - 10,42887
Không có dòng chạy qua các BI
2
, BI
3
và BI
5
1.3.3. Xét điểm ngắn mạch ngoài N
3
(10 kV)
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch:
Sơ đồ thay thế thứ tự không:
1.3.3.1. Xét dạng ngắn mạch ba pha N
(3)
Dòng điện pha chạy qua BI
1
và BI
3

tới điểm ngắn mạch:

96796,4
20129,0
1
X
E
)BI(I)BI(I
1
3f1f
====

Không có dòng chạy qua các BI
2
, BI
4
và BI
5
1.3.3.2. Xét dạng ngắn mạch một pha N
(1)
Dòng điện tại điểm ngắn mạch:

13867,2
065,020129,020129,0
1
XXX
E
III
021
HT

*
0Na2Na1Na
=
++
=
++
===

Dòng điện chạy qua BI phục vụ bảo vệ:
Dòng điện chạy qua BI
1
:

0)BI(I
13867,2)BI(I)BI(I
10
1211
=
==
Dòng điện pha:

27734,4III)BI(I
0211f
=++=
Dòng điện so lệch:
I
f
- I
0
= 4,27734

Dòng điện chạy qua BI
3
:

13867,2)BI(I)BI(I)BI(I
303231
===
9
105,0
X
C
07084,0
X
HT
1
065,0
X
B
H
N
3
E
HT
20129,0
1
X

N
3
E

HT
065,0
X
0
N
3
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ b¶o vÖ hÖ thèng ®iÖn
− Dßng ®iÖn pha:
I
f
(BI
3
) = I
1
+ I
2
+ I
0
= 6,41601
− Dßng ®iÖn so lÖch:
I
f
- I
0
= 4,27734
 Dßng ®iÖn thø tù kh«ng ch¹y qua BI
5
:
I
0

(BI
5
) = 3.2,13867 =6,41601
 Kh«ng cã dßng ch¹y qua c¸c BI
2
vµ BI
4
1.3.3.3. XÐt d¹ng ng¾n m¹ch hai pha ch¹m ®Êt N
(1,1)
• Dßng ®iÖn t¹i ®iÓm ng¾n m¹ch:

01850,3III
97473,0
065,020129,0
065,0
.99323,3
XX
X
.II
99323,3
065,020129,0
065,0.20129,0
20129,0
1
XX
X.X
X
E
I
2Na1Na0Na

02
0
1Na2Na
02
02
1
HT
*
1Na
−=−−=
−=
+
−=
+
−=
=
+
+
=
+
+
=
ΣΣ
Σ
ΣΣ
ΣΣ
Σ
• Dßng ®iÖn ch¹y qua BI phôc vô b¶o vÖ:
 Dßng ®iÖn ch¹y qua BI
1

:

0)BI(I
97473,0I)BI(I
99323,3I)BI(I
10
2Na12
1Na11
=
−==
==
− Dßng ®iÖn pha:

000
1f
101211
2
1f
4,10955942,4012097473,024099323,3)BI(I
)BI(I)BI(I.a)BI(I.a)BI(I
−∠=+∠−∠=
++=
− Dßng ®iÖn so lÖch:
I
f
- I
0
= 4,55942
 Dßng ®iÖn ch¹y qua BI
3

:

01850,3I)BI(I
97473,0)BI(I)BI(I
99323,3)BI(I)BI(I
0Na30
1232
1131
−==
−==
==
10
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Dòng điện pha:

000
f
021
2
f
6,1362459,601850,312097473,024099323,3I
II.aI.aI
==
++=
Dòng điện so lệch:
I
f
- I
0
= 4,55942

Dòng điện chạy qua BI
5
:
I
0
(BI
5
) = 3.(-3,01850) = -9,05550
Không có dòng chạy qua các BI
2
và BI
4
1.3.4. Xét điểm ngắn mạch N
3
/
trong vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch
Sơ đồ thay thế và quá trình tính toán ngắn mạch giống nh trờng hợp ngắn mạch
ở điểm N
3
1.3.5. Xét điểm ngắn mạch ngoài N
2
(22 kV)
Ta thấy cuộn dây phía 22 kV của máy biến áp nối tam giác cho nên không có
dòng thành phần thứ tự không chạy tới điểm ngắn mạch N
2
do đó ta chỉ tính
toán dạng ngắn mạch ba pha N
(3)
.
Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch:

Dòng điện tại điểm ngắn mạch cũng chính là dòng điện chạy qua các BI
1
và
BI
2
:

33729,7
13629,0
1
X
E
)BI(I)BI(I
HT
*
2f1f
====

Không có dòng chạy qua các BI
3
, BI
4
và BI
5
1.3.6. Xét điểm ngắn mạch N
2
/
trong vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch máy
biến áp
Tại điểm ngắn mạch này chỉ có dòng điện chạy qua BI

1
. Dòng điện này cũng
chính là dòng điện pha chạy qua BI
1
. Không có dòng chạy qua các BI
2
,BI
3
, BI
4
và BI
5
.
Sơ đồ thay thế và quá trình tính toán ngắn mạch giống nh trờng hợp ngắn
mạch ở điểm N
2
Dòng điện ngắn mạch chạy qua BI
1
là:
I
f
(BI
1
) = 7,33129
11
E
HT
03129,0
X
HT

1
105,0
X
C
N
2
E
HT
13629,0
X
1
N
2
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ b¶o vÖ hÖ thèng ®iÖn
Ta cã b¶ng tæng kÕt vÒ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch (NN) ®i qua c¸c b¶o vÖ trong trêng
hîp chÕ ®é max 1 m¸y biÕn ¸p lµm viÖc.
B¶ng 1.3
§iÓm
NN

BI
D¹ng NN
BI
1
BI
2
BI
3
BI
4

BI
5
N
1
N
(3)
I
f
0 0 0 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
– I
0
0 0 0 - -
N
(1)
I
f
-3,84121 0 0 0 0
I
0
-3,84121 0 0 -11,5236 0
I
f
– I
0
0 0 0 - -

N
(1,1)
I
f
-3,47629 0 0 0 0
I
0
-3,47629 0 0 -10,4289 0
I
f
– I
0
0 0 0 - -
N
1
/
N
(3)
I
f
31,95909 0 0 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
– I
0
31,95909 0 0 - -
N

(1)
I
f
24,76289 0 0 0 0
I
0
5,69349 0 0 -10,4289 0
I
f
– I
0
19,06940 0 0 - -
N
(1,1)
I
f
29,25173 0 0 0 0
I
0
5,15261 0 0 -11,5236 0
I
f
– I
0
28,01166 0 0 - -
N
3
N
(3)
I

f
4,9680 0 -4,9680 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
– I
0
4,9680 0 -4,9680 - -
N
(1)
I
f
4,2773 0 -6,4160 0 0
I
0
0 0 -2,1386 0 -6,41601
I
f
– I
0
4,2773 0 -4,2773 - -
N
(1,1)
I
f
4,5594 0 -6,2459 0 0
I
0

0 0 -3,0185 0 -9,0555
I
f
– I
0
4,5594 0 -4,5594 - -
§iÓm
NN

BI
D¹ng NN
BI
1
BI
2
BI
3
BI
4
BI
5
N
3
/
N
(3)
I
f
4,9680 0 0 0 0
I

0
0 0 0 0 0
I
f
– I
0
4,9680 0 0 - -
N
(1)
I
f
4,2773 0 0 0 0
I
0
0 0 0 0 -6,41601
I
f
– I
0
4,2773 0 0 - -
N
(1,1)
I
f
4,5594 0 0 0 0
I
0
0 0 0 0 -9,0555
I
f

– I
0
4,5594 0 0 - -
N
2
N
(3)
I
f
7,33729 -7,33729 0 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
– I
0
7,33729 -7,33729 0 - -
I
f
7,33729 0 0 0 0
12
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
N
2
/
N
(3)
I
0

0 0 0 0 0
I
f
I
0
7,33729 0 0 - -
1.4. chế độ ngắn mạch Max -hai máy biến áp làm việc
Điều kiện:
Trạm vận hành hai máy biến áp.
Cả hai đờng dây l m việc.
Ta có sơ đồ tổng quát và các điểm ngắn mạch cần phải tính toán nh sau:
1.4.1. Xét điểm ngắn mạch ngoài N
1
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận(TTT) và thứ tự nghịch(TTN):
Sơ đồ thay thế thứ tự không(TTK):

03015,0
105,00423,0
105,0.0423,0
X//)
X
//X(X
03129,0XX
C
C
HT
00
HT
11
=

+
==
==


1.4.1.1. Xét dạng ngắn mạch ba pha N
(3)
Khi ngắn mạch N
(3)
tại N
1
không có dòng chạy qua các BI phục vụ bảo vệ trạm
biến áp.
1.4.1.2. Xét dạng ngắn mạch một pha N
(1)
Dòng chạy qua BI
1
chính là dòng thứ tự không từ trung tính của máy biến áp.
Dòng điện tại điểm ngắn mạch:
78399,10
03951,003129,003129,0
1
XXX
E
III
021
HT
*
0Na2Na1Na
=

++
=
++
===

Dòng điện chạy qua BI phục vụ bảo vệ:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI
1
:
13
07084,0
X
HT
0
N
1
105,0
X
C
105,0
X
C
0423,0
X
//
X
C
HT
0
105,0

X
C
N
1
03015,0
X
0
N
1
E
HT
03129,0
X
1
N
1
HT1
HT2
11
BI
4
BI
5
BI
2
BI
3
BI
1
BI

12
BI
22
BI
21
BI
110 kV
10 kV
D1-AC150-25 km
D1-AC185-35 km
22 kV
'
1
N
'
2
N
1
N
3
N
'
3
N
2
N
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện

09688,3
105,00423,0

0423,0
.78399,10
X
)
X
//X(
X
//X
.I)BI(I
CC
HT
0
C
HT
0
0Na10
=
+
=
+
=
Dòng điện pha qua BI
1
:
I
f
(BI
1
) = I
0

(BI
1
) = 3,09688
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI
4
:
I
0
(BI
4
) = 3. 3,09688 = 9,29064
Không có dòng chạy qua các BI
2
, BI
3
và BI
5
.
1.4.1.3. Xét dạng ngắn mạch hai pha chạm đất N
(1,1)
Dòng điện tại điểm ngắn mạch:

91823,10III
52043,10
03015,003129,0
03015,0
.43865,21
XX
X
.II

43865,21
03015,003129,0
03015,0.03129,0
03129,0
1
XX
X.X
X
E
I
2Na1Na0Na
02
0
1Na2Na
02
02
1
HT
*
1Na
==
=
+
=
+
=
=
+
+
=

+
+
=





Dòng điện chạy qua BI phục vụ bảo vệ:
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI
1
:

13543,3
105,00423,0
0423,0
.91828,10
X
)
X
//X(
X
//X
.I)BI(I
CC
HT
0
C
HT
0

0Na10
=
+
=
+
=
Dòng điện thứ tự không chạy qua BI
4
:
I
0
(BI
4
) = 3.(-3,13543) = -9,40629
Không có dòng chạy qua các BI
2
, BI
3
và BI
5
1.4.2. Xét điểm ngắn mạch N
1
/
trong vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch
Sơ đồ thay thế giống nh trờng hợp ngắn mạch ở điểm N
1
.
1.4.2.1. Xét dạng ngắn mạch ba pha N
(3)

Tại điểm ngắn mạch N
3
chỉ có dòng điện ngắn mạch chạy qua BI
1
và BI
3

Dòng pha chạy qua BI
1
:
14
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ b¶o vÖ hÖ thèng ®iÖn

5910,31
03129,0
1
X
E
)BI(I
1
HT
*
1f
===
Σ
• Kh«ng cã dßng ch¹y qua c¸c BI
2
, BI
3
, BI

4
vµ BI
5
1.4.2.2. XÐt d¹ng ng¾n m¹ch mét pha N
(1)
• Dßng ®iÖn t¹i ®iÓm ng¾n m¹ch:
78399,10
XXX
E
III
021
HT
*
0Na2Na1Na
=
++
===
ΣΣΣ
• Dßng ®iÖn ch¹y qua BI phôc vô b¶o vÖ:
 Dßng ®iÖn ch¹y qua BI
1
:

68716,7
105,004230,0
105,0
.78399,10
X)X//X(
X
.I)BI(I

78399,10)BI(I)BI(I
CCHT
0
C
0Na10
2211
=
+
=
+
=
==
− Dßng ®iÖn pha qua BI
1
:
I
f
(BI
1
) = I
1
+ I
2
+ I
0
= 10,78399 + 10,78399 + 7,68716 = 29,25514
− Dßng ®iÖn so lÖch:

56798,21II
0f

=−
 Dßng ®iÖn ch¹yqua BI
4
:
I
0
(BI
4
) = 3.(10,78399 – 7,68716) = 9,29064
 Kh«ng cã dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c BI
2
, BI
3
vµ BI
5
1.4.2.3. XÐt d¹ng ng¾n m¹ch hai pha ch¹m ®Êt N
(1,1)
• Dßng ®iÖn t¹i ®iÓm ng¾n m¹ch:

91823,10I
52043,10I
43865,21I
0Na
2Na
1Na
−=
−=
=
• Dßng ®iÖn ch¹y qua BI phôc vô b¶o vÖ:
 Dßng ch¹y qua BI

1
:
15
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
78285,7
105,004230,0
105,0
.91823,10
X)X//X(
X
.I)BI(I
52043,10I)BI(I
43865,21I)BI(I
C
B
C
B
HT
0
C
B
0Na10
2Na12
1Na11
=
+
=
+
=
==

==
Dòng điện pha qua BI1:
0
00
1
f
102211
2
1
f
5,11568189,30
78285,712052043,1024043865,21)BI(I
)BI(I)BI(I.a)BI(I.a)BI(I
=
=
++=


Dòng điện so lệch:

=
0f
II
28,21060
Dòng chạy qua BI
4
:
I
0
(BI

4
) = 3.(- 10,91823 + 7,78285) = - 9,40629
Không có dòng chạy qua các BI
2
, BI
3
và BI
5
1.4.3. Xét điểm ngắn mạch ngoài N
3
(10 kV)
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch:
Sơ đồ thay thế thứ tự không:
1.4.3.1. Xét dạng ngắn mạch ba pha N
(3)
Dòng điện pha chạy qua BI
1
và BI
3
tới điểm ngắn mạch:

29959,4
11629,0
1
.
2
1
X
E
.

2
1
)BI(I)BI(I
1
3f1f
====

Không có dòng chạy qua các BI
2
, BI
4
và BI
5
1.4.3.2. Xét dạng ngắn mạch một pha N
(1)
Dòng điện tại điểm ngắn mạch:
16
0325,0
X
0
N
3
E
HT
03015,0
X
HT
1
105,0
X

B
C
N
3
065,0
X
B
H
105,0
X
B
C
E
HT
11629,0
X
1
N
3
065,0
X
B
H
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ b¶o vÖ hÖ thèng ®iÖn
77245,3
0325,011629,011629,0
1
XXX
E
III

021
HT
*
0Na2Na1Na
=
++
=
++
===
ΣΣΣ
• Dßng ®iÖn ch¹y qua BI phôc vô b¶o vÖ:
 Dßng ®iÖn ch¹y qua BI
1
:

0)BI(I
88622,177245,3.
2
1
I.
2
1
)BI(I)BI(I
10
1Na1211
=
====
− Dßng ®iÖn pha:

77245,3)BI(I)BI(I)BI(I)BI(I

1012111f
=++=
− Dßng ®iÖn so lÖch BI
1
:
I
f
- I
0
= 3,77244
 Dßng ®iÖn ch¹y qua BI
3
:
88622,1I.
2
1
)BI(I)BI(I)BI(I
1Na303231
====
− Dßng ®iÖn pha qua BI
3
:
I
f
(BI
3
) = I
1
(BI
3

) + I
2
(BI
3
)+ I
0
(BI
3
) = 5,65867
− Dßng ®iÖn so lÖch BI
3
:
I
f
- I
0
= 3,77244
 Dßng ®iÖn thø tù kh«ng ch¹y qua BI
5
:
I
0
(BI
5
) = 3.1,88622 = 5,65867
 Kh«ng cã dßng ch¹y qua c¸c BI
2
vµ BI
4
1.4.3.3. XÐt d¹ng ng¾n m¹ch hai pha ch¹m ®Êt N

(1,1)
• Dßng ®iÖn t¹i ®iÓm ng¾n m¹ch:

51601,5III
54159,1
0325,011629,0
0325,0
.05760,7
XX
X
.II
05760,7
0325,011629,0
0325,0.11629,0
11629,0
1
XX
X.X
X
E
I
2Na1Na0Na
02
0
1Na2Na
02
02
1
HT
*

1Na
−=−−=
−=
+
−=
+
−=
=
+
+
=
+
+
=
ΣΣ
Σ
ΣΣ
ΣΣ
Σ
17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Dòng điện chạy qua BI phục vụ bảo vệ:
Dòng điện chạy qua BI
1
:

0)BI(I
77079,0I.
2
1

)BI(I
52880,3I.
2
1
)BI(I
10
2Na12
1Na11
=
==
==
Dòng điện pha BI
1
:

000
1f
101211
2
1f
3,11097070,3012077079,024052880,3)BI(I
)BI(I)BI(I.a)BI(I.a)BI(I
=+=
++=
Dòng điện so lệch:
I
f
- I
0
=3,97070

Dòng điện chạy qua BI
3
:

758801,2I)BI(I
77079,0)BI(I)BI(I
52880,3)BI(I)BI(I
0Na30
1232
1131
==
==
==
Dòng điện pha BI
3
:

000
f
303231
2
f
0,13756594,575801,212077079,024052880,3I
)BI(I)BI(I.a)BI(I.aI
==
++=
Dòng điện so lệch BI
3
:
I

f
- I
0
= 3,97070
Dòng điện chạy qua BI
5
:
I
0
(BI
5
) = 3.(-2,75801) = -8,27403
Không có dòng chạy qua các BI
2
và BI
4
1.4.4. Xét điểm ngắn mạch N
3
/
trong vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch
Sơ đồ thay thế và quá trình tính toán ngắn mạch giống nh trờng hợp ngắn mạch
ở điểm N
3
.
1.4.5. Xét điểm ngắn mạch ngoài N
2
(22 kV)
18
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Phía trung áp của máy biến áp nối tam giác nên trong trờng hợp ngắn mạch tại

điểm N
2
ta chỉ xét dạng ngắn mạch hai pha N
(3)
.
Trong trờng hợp này chỉ có dòng điện ngắn mạch đi qua BI
1
và BI
2
, không có
dòng điện chạy qua BI
3
, BI
4
và BI
5
.
Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch N
2
:
Dòng điện tại điểm ngắn mạch cũng chính là dòng điện chạy qua các BI
1
và
BI
2
:

96729,5
08379,0
1

.
2
1
X
E
.
2
1
)BI(I)BI(I
1
HT
*
2f1f
====

Không có dòng chạy qua các BI
3
, BI
4
và BI
5
1.4.6. Xét điểm ngắn mạch N
2
/
trong vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch máy
biến áp
Tại điểm ngắn mạch này chỉ có dòng điện chạy qua BI
1,
BI
2

. Dòng điện này cũng
chính là dòng điện pha chạy qua BI
1,
BI
2
. Không có dòng chạy qua các BI
3
, BI
4
và BI
5
.
Sơ đồ thay thế và quá trình tính toán ngắn mạch giống nh trờng hợp ngắn mạch
ở điểm N
2
.
Dòng điện ngắn mạch chạy qua BI
1
là:
I
f
(BI
1
) = 5,96729
Ta có bảng tổng kết về dòng điện đi qua các bảo vệ trong trờng hợp chế độ max
2 máy biến áp làm việc.
Bảng 1.4
Điểm
NN

BI
Dạng NN
BI
1
BI
2
BI
3
BI
4
BI
5
N
1
N
(3)
I
f
0 0 0 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
I
0
0 0 0 - -
N
(1)
I

f
-3,09688 0 0 0 0
I
0
-3,09688 0 0 -9,29064 0
I
f
I
0
0 0 0 - -
19
E
HT
0708,0
X
HT
1
105,0
X
B
C
105,0
X
B
C
E
HT
08379,0
X
1

N
2
N
2
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ b¶o vÖ hÖ thèng ®iÖn
N
(1,1)
I
f
-3,13543 0 0 0 0
I
0
-3,13543 0 0 -9,40629 0
I
f
– I
0
0 0 0 - -
N
1
/
N
(3)
I
f
31,5910 0 0 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I

f
– I
0
31,5910 0 0 - -
N
(1)
I
f
29,25514 0 0 0 0
I
0
7,68716 0 0 -9,29064 0
I
f
– I
0
21,56789 0 0 - -
N
(1,1)
I
f
30,68189 0 0 0 0
I
0
7,78285 0 0 -9,40629 0
I
f
– I
0
28,2106 0 0 - -

§iÓm
NN

BI
D¹ng NN
BI
1
BI
2
BI
3
BI
4
BI
5
N
3
N
(3)
I
f
4,29959 0 -4,29959 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
– I
0
4,29959 0 -4,29959 - -

N
(1)
I
f
3,77295 0 -5,65867 0 0
I
0
0 0 -1,88622 0 -5,65867
I
f
– I
0
3,77295 0 -3,77295 - -
N
(1,1)
I
f
3,97070 0 -5,56594 0 0
I
0
0 0 -2,75801 0 -8,27403
I
f
– I
0
3,97070 0 -3,97070 - -
N
3
/
N

(3)
I
f
4,29959 0 4,29959 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
– I
0
4,29959 0 4,29959 - -
N
(1)
I
f
3,77295 0 5,65867 0 0
I
0
0 0 1,88622 0 -5,65867
20
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
I
f
I
0
3,77295 0 3,77295 - -
N
(1,1)
I

f
3,97070 0 5,56594 0 0
I
0
0 0 2,75801 0 -8,27403
I
f
I
0
3,97070 0 3,97070 - -
N
2
N
(3)
I
f
5,96729 -5,96729 0 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
I
0
5,96729 -5,96729 0 - -
N
2
/
N
(3)

I
f
5,96729 5,96729 0 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
I
0
5,96729 5,96729 0 - -
1.5. Chế độ ngắn mạch min - một máy biến áp làm việc
Điều kiện:
Chỉ có đờng dây D
2
làm việc.
Trạm vận hành một máy biến áp.
Điện kháng tổng tính từ hệ thống 1 đến thanh góp 110kV trạm biến áp:

14099,009528,004571,0XXX
06985,003176,003809,0XXX
1D
0
1HT
0
1HT
0
1D
1
1HT

1
1HT
1
=+=+=
=+=+=


Điện kháng tổng tính từ hệ thống 2 đến thanh góp 110kV trạm biến áp:

17179,013146,004033,0XXX
07743,004382,003361,0XXX
2D
0
2HT
0
2HT
0
2D
1
2HT
1
2HT
1
=+=+=
=+=+=


Điện kháng tổng (khi hai đờng dây làm việc) tính đến thanh góp 110kV
trạm biến áp:

07744,0
1597,01273,0
1597,0.1273,0
XX
X.X
X
03672,0
07743,006985,0
07743,0.06985,0
XX
X.X
X
2HT
0
1HT
0
2HT
0
1HT
0
HT
0
2HT
1
1HT
1
2HT
1
1HT
1

HT
1
=
+
=
+
=
=
+
=
+
=




21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện
Ta có sơ đồ tổng quát và các điểm ngắn mạch cần phải tính nh sau:
Trong chế độ nay sơ đồ thay thế và tính toán các dạng ngắn mạch N
(1)
, N
(1,1)
t-
ơng tự nh chế độ max một máy biến áp làm việc.
Ta chỉ trình bày dạng ngắn mạch N
(2)
.
1.5.1. Xét điểm ngắn mạch N
1

nằm ngoài vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch
Ngắn mạch N
(2)
tại điểm N
1
, trờng hợp này không có dòng chạy qua các BI nên
ta không xét.
1.5.2. Xét điểm ngắn mạch N
1
/
trong vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch
Ngắn mạch N
(2)
tại điểm N
1
/
Dòng điện chạy qua BI
1
tới điểm ngắn mạch:
22
HT2
21
BI
4
BI
3
N
5
BI
2

BI
3
BI
1
BI
22
BI
2
N

1
N
1
N

3
N

22 kV
110 kV
2
N
10 kV
D2-AC185-35 km
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ hệ thống điện

18462,11
07743,007743,0
1
.3I.3)BI(I

0)BI(I
XX
E
)BI(I)BI(I
11f
10
21
HT
*
1211
=
+
==
=
+
==

Không có dòng chạy qua các BI
2
, BI
3
, BI
4
và BI
5
1.5.3. Xét điểm ngắn mạch N
3
nằm ngoài vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch
Ngắn mạch N
(2)

tại điểm N
3
Dòng điện tại điểm ngắn mạch cũng chính là dòng điện từ hệ thống chạy qua
BI
1
và BI
3
tới điểm ngắn mạch. Đó cũng chính là dòng điện pha tại điểm ngắn
mạch.
Dòng điện chạy qua BI
1
và BI
3
:
I
f
(BI
1
) = I
f
(BI
3
) =
3
.I
1
=
3
.
21

XX
E
+
=
3
.
500,3
24743,024743,0
1
=
+
I
0
(BI
1
) = I
0
( BI
3
) = 0
Không có dòng chạy qua BI
2
, BI
4
,

BI
5
:
1.5.4. Xét điểm ngắn mạch N

3
/

nằm trong vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch
máy biến áp
Sơ đồ thay thế va tính toán giống nh trờng hợp ngắn mạch ở điểm N
3.
1.5.5. Xét điểm ngắn mạch N
2
nằm ngoài vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch
máy biến áp (phía 22 kV)
Do cuộn dây phía 22 kV của máy biến áp nối tam giác nên không có dòng điện
thành phần thứ tự không chạy tới điểm ngắn mạch N
2
, do đó ta chỉ tính toán
dạng ngắn mạch hai pha N
(2)
.
Dòng điện pha chạy qua các BI
1
và BI
2
:
I
f
(BI
1
) = I
f
(BI

2
) =
3
.
21
XX
E
+
=
3
.
74716,4
18243,018243,0
1
=
+
23
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ b¶o vÖ hÖ thèng ®iÖn
• Kh«ng cã dßng chay qua c¸c BI
3
, BI
4
, BI
5
1.5.6. XÐt ®iÓm ng¾n m¹ch N
2
/
n»m trong vïng b¶o vÖ cña b¶o vÖ so lÖch
m¸y biÕn ¸p
TÝnh to¸n gièng nh trêng hîp ng¾n m¹ch ë ®iÓm N

2.
Ta cã b¶ng tæng kÕt vÒ dßng ®iÖn ®i qua c¸c b¶o vÖ trong trêng hîp chÕ ®é min
1 m¸y biÕn ¸p.
B¶ng 1.5
§iÓm
NN

BI
D¹ng NN
BI
1
BI
2
BI
3
BI
4
BI
5
N
1
N
(2)
I
f
0 0 0 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I

f
– I
0
0 0 0 - -
N
(1)
I
f
-2,820 0 0 0 0
I
0
-2,820 0 0 -8,46226 0
I
f
– I
0
0 0 0 - -
N
(1,1)
I
f
-2,987 0 0 0 0
I
0
-2,987 0 0 -8,96156 0
I
f
– I
0
0 0 0 - -

N
1
/
N
(2)
I
f
11,1846 0 0 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
– I
0
11,1846 0 0 - -
24
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ b¶o vÖ hÖ thèng ®iÖn
N
(1)
I
f
10,8137 0 0 0 0
I
0
1,7241 0 0 -5,17223 0
I
f
– I
0

9,0896 0 0 - -
N
(1,1)
I
f
11,9586 0 0 0 0
I
0
1,8258 0 0 -5,4768 0
I
f
– I
0
11,4406 0 0 - -
§iÓm
NN

BI
D¹ng NN
BI
1
BI
2
BI
3
BI
4
BI
5
N

3
N
(2)
I
f
3,5000 0 -3,5000 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
– I
0
3,5000 0 -3,5000 - -
N
(1)
I
f
3,5723 0 -5,3584 0 0
I
0
0 0 -1,7861 0 -5,35848
I
f
– I
0
3,5723 0 -3,5723 - -
N
(1,1)
I

f
3,7424 0 -5,2958 0 0
I
0
0 0 -2,6495 0 -7,9485
I
f
– I
0
3,7424 0 -3,7424 - -
N
3
/
N
(2)
I
f
3,5000 0 0 0 0
I
0
0 0 0 0 0
I
f
– I
0
3,5000 0 0 - -
N
(1)
I
f

3,5723 0 0 0 0
I
0
0 0 0 0 -5,35848
I
f
– I
0
3,5723 0 0 - -
N
(1,1)
I
f
3,7424 0 0 0 0
25