Đồ án môn học bảo vệ rơ le

§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu 1
Chương 1: Giới thiệu trạm biến áp 3
Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ cho bảo vệ rơle 8
Đ2.1. Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch 9
Đ2.2. Các đại lượng cơ bản 9
Đ2.3. Điện kháng các phân tử 9
Đ2.4. Tính dòng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ 11
Đ2.5. Tính dòng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ 19
Đ2.6. Chọn máy biến dòng điện 29
Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ 33
3.1. Các dạng hư hỏng thường xảy ra đối với máy biến áp. 33
3.2. Các tình trạng làm việc không bình thường của máy biến áp. 33
3.3. Yêu cầu đối với hệ thống bảo vệ 33

Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 1
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
LêI NãI §ÇU
Điện năng là một dạng năng lượng phổ biến nhất hiện nay. Trong bất kì lĩnh vực nào
như sản xuất, sinh hoạt,an ninh đều cần sử dụng điện năng. Việc đảm bảo sản xuất điện
năng để phục vụ cho nhu cầu sử dụng năng lượng là một vấn đề quan trọng hiện nay. Bên
cạnh việc sản xuất là việc truyền tải và vận hành hệ thống điện cũng đóng vai trò rất quan
trọng trong hệ thống điện. Do nhu cầu về điện năng ngày càng tăng, hệ thống điện ngày càng
được mở rộng, phụ tải tiêu thụ tăng thêm cũng đồng nghĩa với việc khả năng xảy ra sự cố
như chạm chập, ngắn mạch cũng tăng theo. Chính vì vậy ta cần thiết kế những thiết bị có
khả năng giảm thiểu, ngăn chặn các hậu quả của sự cố có thể gây ra. Một trong những thiết
bị phổ biến để thực hiện chức năng đó là rơle.
Qua bộ môn bảo vệ rơle chúng ta có thể xây dựng cho mình những kiến thức để có thể
bảo vệ được hệ thống điện trước các hậu quả do sự cố trong hệ thống gây ra và đảm bảo cho

hệ thống làm việc an toàn, phát triển liên tục bền vững
Trong quá trình làm đồ án này, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô
bộ môn, đặc biệt là của thầy giáo Nguyễn Văn Đạt. Dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức
của em còn hạn chế, kinh nghiệm tích lũy còn ít nên bản đồ án khó tránh khỏi những sai sót.
Em rất mong nhận được sự đánh giá, nhận xét, góp ý của các thầy cô để bản đồ án cũng như
kiến thức của bản thân em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Văn Đạt đã giúp
đỡ em hoàn thành bản đồ án này.
Hà Nội , 19 tháng 10 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Đinh Quang Hưng
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 2
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®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;1000MVA
S
Nmin
= 0,7;0,8.2000;1000= 1400;800 MVA
X
0HT

= 0,9;1,1 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
= 15;10km ; 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 ;3MW; cosϕ
1
= 0,85;0,8; t
pt1
= 0,75s
P
2
= 3;2 MW; cosϕ
2
= 0,85;0,9; t
pt2
= 0,5s
+ Đặc tính thời gian của rơle:
2
80
1
t Tp
I
∗
=
−
(s)
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 3
t
pt1

t
pt2
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®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.

Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 4
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®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.
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 5
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
III - PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC BẢO VỆ SỬ DỤNG
1 - Nguyên tắc tác động của các bảo vệ được sử dụng.
Nguyên tắc tác động của các bảo vệ được sử dụng:
Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính thời gian độc lập không phụ thuộc vào trị số
dòng ngắn mạch hay vị trí ngắn mạch, còn đối với bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thì
thời gian tác động tỉ lệ nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ, dòng ngắn mạch càng lớn thì
thời gian tác động càng bé.
- Khi làm việc bình thường hoặc khi có ngắn mạch ngoài khi đó
R kdR
I I<
và bảo vệ

không tác động.
- Khi có ngắn mạch bên trong thì dòng điện qua bảo vệ vượt quá 1 giá trị định trước
(I
kd
, I
đặt
)
R kdR
I I
>
thì bảo vệ sẽ tác động cắt máy cắt.
2 - Nhiệm vụ, sơ đồ, nguyên lý làm việc, thông số khởi động và vùng tác
động của từng bảo vệ đặt cho đường dây.
Đường dây cần bảo vệ là đường dây 24kV,là đường dây trung áp,để bảo vệ ta dùng các
loại bảo vệ:
- Quá dòng điện cắt nhanh hoặc quá thời gian
- Quá dòng điện có hướng
- So lệch dùng cấp thứ cấp chuyên dùng
- Khoảng cách.
Trong nhiệm vụ thiết kế bảo vệ của đồ án ta xét bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh và quá
dòng điện có thời gian.
a. Bảo vệ quá dòng có thời gian.
* Quá dòng cắt nhanh với đặc tính thời gian độc lập.
Ưu điểm của dạng bảo vệ này là cách tính toán và cài đặt của bảo vệ khá đơn giản và dễ
áp dụng. Thời gian đặt của các bảo vệ phải được phối hợp với nhau sao cho có thể cắt ngắn
mạch một cách nhanh nhất mà vẫn đảm bảo được tính chọn lọc của các bảo vệ.
Giá trị dòng điện khởi động của bảo vệ I
kd
trong trường hợp này được xác định bởi:

tv
maxlvmmat
kd
k
I.k.k
I
=
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 6
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
Trong đó:
K
at
: hệ số an toàn để đảm bảo cho bảo vệ không cắt nhầm khi có ngắn mạch
ngoài do sai số khi tính dòng ngắn mạch (kể đến đường cong sai số 10% của BI và 20% do
tổng trở nguồn bị biến động).
K
mm
: hệ số mở máy, có thể lấy Kmm= (1.5 ÷ 2,5).
K
tv
: hệ số trở về của chức năng bảo vệ quá dòng, có thể lấy trong khoảng (0,85 ÷
0,95). Sở dĩ phải sử dụng hệ số Ktv ở đây xuất phát từ yêu cầu đảm bảo sự làm việc ổn định
của bảo vệ khi có các nhiễu loạn ngắn (hiện tượng tự mở máy của các động cơ sau khi TĐL
đóng thành công) trong hệ thống mà bảo vệ không được tác động.
- Giá trị dòng khởi động của bảo vệ cần phải thoả mãn điều kiện:
minNkdmaxlv
III
<<
Với:
I

lv max
: dòng điện cực đại qua đối tượng được bảo vệ, thường xác định trong chế
độ cực đại của hệ thống, thông thường: I = (1,05 ÷ 1,2).I
lvmax đm
. Trong trường hợp không
thoả mãn điều kiện thì phải sử dụng bảo vệ quá dòng có kiểm tra áp.
I
N min
: dòng ngắn mạch nhỏ nhất khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ.
+ Phối hợp các bảo vệ theo thời gian:
Đây là phương pháp phổ biến nhất thường được đề cập trong các tài liệu bảo vệ rơle
hiện hành. Nguyên tắc phối hợp này là nguyên tắc bậc thang, nghĩa là chọn thời gian của bảo
vệ sao cho lớn hơn một khoảng thời gian an toàn Δt so với thời gian tác động lớn nhất
của cấp bảo vệ liền kề trước nó (tính từ phía phụ tải về nguồn).
t
n
= t
(n-1)max
+ ∆t
Trong đó:
t
n
: thời gian đặt của cấp bảo vệ thứ n đang xét.
t
(n-1)max
: thời gian tác động cực đại của các bảo vệ của cấp bảo vệ đứng trước nó (thứ n).
Δt: bậc chọn lọc về thời gian.
* Bảo vệ quá dòng với đặc tính thời gian phụ thuộc.
Bảo vệ quá dòng có đặc tuyến thời gian độc lập trong nhiều trường hợp khó thực
hiện được khả năng phối hợp với các bảo vệ liền kề mà vẫn đảm bảo được tính tác động

nhanh của bảo vệ. Một trong những phương pháp khắc phục là người ta sử dụng bảo vệ quá
dòng với đặc tuyến thời gian phụ thuộc. Hiện nay các phương thức tính toán chỉnh định rơle
quá dòng số với đặc tính thời gian phụ thuộc do đa dạng về chủng loại và tiêu chuẩn nên trên
thực tế vẫn chưa được thống nhất về mặt lý thuyết điều này gây khó khăn cho việc thẩm kế
và kiểm định các giá trị đặt
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 7
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®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
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 8
t

∆
t
∆
t
∆
3
t
4
t
2
t
1
t
6
t
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
nguồn. Tuy nhiên vùng bảo vệ không bao trùm được hoàn toàn đường dây cần bảo vệ, đây
chính là nhược điểm lớn nhất của loại bảo vệ này.
Để đảm bảo tính chọn lọc, giá trị đặt của bảo vệ quá dòng cắt nhanh phải được chọn
sao cho lớn hơn dòng ngắn mạch cực đại (ở đây là dòng ngắn mạch 3 pha trực tiếp) đi qua
chỗ đặt rơle khi có ngắn mạch ở ngoài vùng bảo vệ. Sau đây chúng ta sẽ đi tính toán giá trị
đặt của bảo vệ cho mạng điện trong đồ án.
Đối với mạng điện hình tia một nguồn cung cấp giá trị dòng điện khởi động của bảo vệ
đặt tại thanh góp A được xác định theo công thức:
I
kd
=k
at
.I
Nngoai max

Trong đó:
K
at
: hệ số an toàn, tính đến ảnh hưởng của các sai số do tính toán ngắn mạch, do
cấu tạo của rơle, thành phần không chu kì trong dòng ngắn mạch và của các biến dòng. Với
rơle điện cơ K
at
= (1,2 ÷ 1,3), còn với rơle số K
at
= 1,15.
I
Nngoài max:
dòng ngắn mạch 3 pha trực tiếp lớn nhất qua bảo vệ khi ngắn ngoài vùng
bảo vệ. Ở đây là dòng ngắn mạch 3 pha trực tiếp tại thanh góp B.
Ưu điểm:
• Làm việc không giây đối với ngắn mạch gần thanh góp.
Nhược điểm:
• Chỉ bảo vệ được 1 phần đường dây 70 – 80%
• Phạm vi bảo vệ không cố định phụ thuộc vào chế độ ngắn mạch và chế độ làm
việc hệ thống. Chính vì vậy bảo vệ quá dòng cắt nhanh không thể là bảo vệ chính của
1 phần tử nào đó mà chỉ có thể kết hợp với bảo vệ khác.

Bảo vệ dòng điện cắt nhanh đường dây một nguồn cung cấp
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 9
I
Nmax
I
Nmin
I
kd

L
CNmax
L
CNmin
I
Nngoaimax
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
CHƯƠNG II: CHỌN BI VÀ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
I – LỰA CHỌN MÁY BIẾN DÒNG BI
1,
BI
2
1. Chọn tỷ số biến dòng của BI
1,
BI
2
dùng cho bảo vệ đường dây.
- Tỷ số biến đổi của các máy biến dòng được chọn theo công thức :

tdd
sdd
I
I
I
n
=
Chọn I
tdd
= 5 A
- Dòng I

sdd
được chọn theo công thức
I
sdd
= I
lvmax
= k
qt
.I
pt

Trong đó k
qt
= 1,4
a. Chọn tỷ số biến của BI
2
- Tính dòng điện phụ tải

A21,90
8,0.24.3
10.3
cos.U.3
P
I
3
2
2
2pt
==
ϕ

=
I
lvmax2
= 1,4.90,21= 126,3 A
- Như vậy ta chọn I
sdd2
= 150 A
Vậy tỷ số biến của BI
2
là n
BI2
= 30
b. Chọn tỷ số biến của BI
1
Ta có
A86,228
85,0.24.3
10.4
21,90
cos.U.3
P
II
3
1
1
2pt1pt
=+=
ϕ
+=
Vậy I

lvmax1
= 1,4.228,86 = 320,40 A
Ta chọn I
sdd1
= 400 A
Tỷ số biến của BI
1
là : n
BI1
= 80
II – TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
1. Tính toán cơ bản các thông số ban đầu
Chọn S
cb
= 100 MVA
U
cb
= U
tb
từng cấp.
- Hệ thống
N
cb
HT1
S
S
X
=
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 10
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®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:
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 11
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®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
=

Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 12
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 hÖ thèng ®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
===

Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 13
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
- Ta có thành phần dòng điện thứ tự không:

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
==
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 14
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
- Ta có thành phần dòng điện thứ tự không:

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
==
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 15
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
- Ta có thành phần dòng điện thứ tự không:

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
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 16
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
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
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
===

Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 17
I ,kA
I
Ni max
3I
0Ni max
I
0Ni max
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
X
2HT
= X
1HT
= 0,0714
X
0HT
= 0,9 X
1HT
= 0,9.0,0714 = 0,064
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
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 18
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn

b. Xét ngắn mạch tại điểm N5
* Ngắn mạch 1 pha
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
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 19
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
* Ngắn mạch 1 pha
X
2
Σ
(1)
= X
HT
+ X
B
+ X
D1
= 0,0714 + 0,417 + 1,068 + 1,068 = 2,624
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
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 20
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
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
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
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 21
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
Từ bảng số liệu trên ta có biều đồ quan hệ dòng ngắn mạch với chiều dài đường dây

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
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 22
I ,kA
I
Ni min
3I
0Ni min
I
0Ni min
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
- Trị số dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh được chọn theo công thức
I
kđ
= K
at
. I
Nngmax

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)
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 23
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn
Trong đó
kd
*
I
I
I
=
* 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
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 24
§å ¸n m«n r¬le Khoa hÖ thèng ®iÖn

2kdD
min8N
8
*
I
I
I
=
=
202,0
884,0
= 4,376

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
Thịnh Văn Đông - Lớp D6LT-H2 Trang 25