Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110 kV

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là nguồn năng lượng vô cùng quan trọng đối với cuộc sống con
người. Nó được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân
như: công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ Những
hư hỏng và chế độ không bình thường trong hệ thống điện gây hậu quả tai hại
đối với kinh tế và xã hội. Chính vì thế nên việc hiểu biết về những hư hỏng và
hiện tượng không bình thường có thể xảy ra trong hệ thống điện cùng với những
phương pháp và thiết bị bảo vệ nhằm phát hiện đúng và nhanh chóng cách ly
phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống, cảnh báo và xử lý khắc phục chế độ không
bình thường là mảng kiến thức quan trọng của kỹ sư ngành hệ thống điện.
Vì lý do đó, em đã chọn đề tài tốt nghiệp :“Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến
áp 110 kV ”. Đồ án gồm 5 chương:
Chương 1 : Giới thiệu đối tượng được bảo vệ, các thông số chính.
Chương 2 : Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle.
Chương 3 : Lựa chọn phương thức bảo vệ.
Chương 4 : Giới thiệu tính năng và thông số của các loại rơle sử dụng.
Chương 5 : Tính toán các thông số của rơle, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ.
Trong thời gian qua, nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TH.s Nguyễn
Xuân Tùng, em đã hoàn thành bản đồ án này. Tuy nhiên, với khả năng và trình
độ còn hạn chế nên bản đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Em
rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo.
Sinh viên
Phạm Minh Truyền
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
1
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
Chương 1
GIỚI THIỆU ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ
CÁC THÔNG SỐ CHÍNH

1.1. ĐỐI TƯỢNG BẢO VỆ :
Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp 110kV có cấp điện áp 115 / 38,5 / 23 kV có
hai máy làm việc song song, công suất mỗi máy là 40 MVA và có tổ đấu dây Y
0
/
∆ / Y
0
. Trạm biến áp này được cung cấp điện từ hai hệ thống có công suất là:
S
1Nmax
= 2500 MVA
S2Nmax = 2000 MVA
Các thông số chính:
 Thông số hệ thống
HTĐ1: S
1Nmax
= 2500 MVA S
Nmin
= 2100 MVA
X
omax
= 0,7 X
1max
MVA X
omin
= 0,8 X
1max
HTĐ2: S
Nmax
= 2000 MVA S

Nmin
= 1600 MVA
X
omax
= 0,75 X
1max
X
0min
= 0,9 X
1max
 Thông số máy biến áp T
1
; T
2
S
dđ
= 40 MVA, tổ đấu dây Y
o
- ∆
11
- Y
o
, cấp điện áp U
C
/U
T
/U
H
= 115/38,5/23 kV
U

K
0
0
(C - T = 10,5
0
0
, C - H = 17
0
0
, T - H = 6
0
0
)
Giới hạn điều chỉnh .
∆
Uđc =
±
9x1,78 %
 Thông số của đường dây:
D1: L
1
= 70 Km; AC – 240
Z
1
= 0,12 + j 0,386 [Ω/km]
Z
0
= 2,5 Z
1
[Ω/km]

D2: L
2
= 55 Km; AC – 185
Z
1
= 0,156 + j 0,394 [Ω/km]
Z
0
= 2 Z
1
[Ω/km]
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
2
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
1.2. CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN
CHO TRẠM BIẾN ÁP:
1.2.1 Chọn máy cắt điện:
- Loại máy cắt
- Điện áp: U
đmMC
≥
U
mg
- Dòng điện: I
đmMC
≥
I
lvcb
- Ổn định nhiệt: I

2
ôđn
≥
B
N
- Ổn định lực điện động: i
lđđ
≥
i
xk
- Điều kiện cắt: I
CMC
≥ I
”
* Phía 110 kV:
- I
lvcb
= K
qtsc
.I
đmB
= 1,4.I
đmB
= 1,4.
dd
dm
U
S
3
=1,4.

115.3
40
= 0,281 kA = 281 A
- i
xk
=
2
.1,8.I’’
I’’-dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phần lớn nhất khi ngắn mạch tại N’
1
( trường hợp S
max
,ngắn mạch
( )
3
N
bảng 2.9 trang 22).
I’’ = 4,45 kA
i
xk
=
2
.1,8.I’’ =
2
.1,8.4,45 = 11,33 kA
Với máy cắt có I
đm
≥ 1000 A thì không phải kiểm tra ổn định nhiệt
Chọn máy cắt điện: BBY- 110 - 40/2000.
Thông số: U

đm
= 110 kV
I
đm
= 2000 A
I
cđm
= 40 kA
I
ldd
= 40 kA
* Phía 35 kV:
- I
lvcb
= K
qtsc
.I
đmB
= 1,4.I
đmB
= 1,4.
dd
dm
U
S
3
= 1,4.
AkA 839839,0
5,38.3
40

==

- i
xk
=
2
.1,8.I’’
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
3
3
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
I’’-dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phàn lớn nhất khi ngắn mạch tại N
3
( trường hợp S
max
, ngắn mạch
( )
3
N
bảng 2.9 trang 22).
I’’ = 3,95 kA
i
xk
=
2
.1,8.I’’ =
2
.1,8.3,95 = 10,05 kA
Với máy cắt có I
đm

≥ 1000 A thì không phải kiểm tra ổn định nhiệt
Chọn máy cắt điện: BBY-35-40/3200.
Thông số: U
đm
= 35 kV
I
đm
= 3200 A
I
cđm
= 40 kA
I
ldd
= 40 kA
* Phía 22 kV:
- I
lvcb
= K
qtsc
.I
đmB
= 1,4.I
đmB
= 1,4.
dd
dm
U
S
3
= 1,4.

AkA 140505,4,1
23.3
40
==

- i
xk
=
2
.1,8.I’’
I’’-dòng ngắn mạch ba pha hiệu dụng toàn phàn lớn nhất khi ngắn mạch tại N
2
( trường hợp S
max
, ngắn mạch
( )
3
N
,bảng 2.9, trang 22).
I’’ = 4,64 kA
i
xk
=
2
.1,8.I’’ =
2
.1,8.4,46 = 11,81 kA
Với máy cắt có I
đm
≥ 1000 A thì không phải kiểm tra ổn định nhiệt

Chọn máy cắt điện: B ΓM-22-40/1200Y
3
.
Thông số: U
đm
= 22 kV
I
đm
= 1200 A
I
cđm
= 40 kA
I
ldd
= 25 kA
1.2.2 Chọn máy biến dòng điện:
- Điện áp: U
đmBI
≥
U
mg
- Dòng điện: I
đmBI
≥
I
lvcb
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
4
4
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV

- Phụ tải: Z
đmBI
≥
Z
2
- Ổn định nhiệt: (I
đm1BI
.k
nđm
)
2
.t
nhđm
≥
B
N
- Ổn định lực điện động:
2
.k
đ
. I
đm1BI
≥
i
xk
- Cấp chính xác: 5P
Bảng 1.1
Kiểu BI
TΦH-110M TΦH-35M TΦH-22M
U

đm
,kV
110 35 22
Cấp chính xác
5 5 5
Bội số ổn
định nhiệt,t
nh
60/1 65/1 12/4
Tỷ số biến
300/1 1000/1 1500/1
1.2.3 Chọn máy biến điện áp:
- Điện áp: U
đmBU
≥
U
mg
- Cấp chính xác phù hợp với yêu cầu của dụng cụ đo
- Công suất định mức: S
2đmBU
≥
S
2
Bảng 1.2
Kiểu BU
HKΦ - 110 – 58
3HOM – 35 3HOЛ – 06 – 24Y3
U
đm
, kV 110 35 24

U
max
, kV 110 35 24
Tỷ số biến
11000/
3
:100/
3
:
100
35000/
3
:100/
3
:
100
24000/
3
:100/
3
:
100
Tổ đấu dây
Y
0
/Y
0
/∠ Y
0
/Y

0
/∠ Y
0
/Y
0
/∠
CS định mức, MVA 600 300 300
Chương 2
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
5
5
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
2.1. MỤC ĐÍCH TÍNH TOÁN.
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 lắp 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 .
• Dòng ngắn mạch cực đại qua vị trí đặt bảo vệ được xác định cho trường
hợp hệ thống điện có công suất ngắn mạch cực đại
maxN
S
và trạm có 1 máy biến
áp làm việc. Trường hợp này, ta dùng để kiểm tra độ an toàn của bảo vệ so lệch
và tính toán các thông số cài đặt cho bảo vệ quá dòng cắt nhanh dự phòng.
- Tính ngắn mạch tại ba điểm N
1

, N
2
, N
3
.
- Tính các dạng ngắn mạch N
(3)
, N
(1,1)
, N
(1)

• Dòng ngắn mạch cực tiểu qua vị trí đặt bảo vệ được xác định cho trường
hợp hệ thống điện có công suất ngắn mạch cực tiểu
minN
S
và trạm có 2 máy biến
áp làm việc song song. Trường hợp này, ta dùng để kiểm tra độ nhậy của bảo vệ.
- Tính ngắn mạch tại ba điểm N
1
, N
2
, N
3
.
- Tính các dạng ngắn mạch N
(2)
, N
(1,1)
, N

(1)
• Một số giả thiết khi tính toán ngắn mạch:
+ Coi tần số không đổi khi ngắn mạch
+ Bỏ qua hiện tượng bão hoà của mạch từ trong lõi thép của các phần
tử.
+ Bỏ qua điện trở của các phần tử.
+ Bỏ qua ảnh hưởng của các phụ tải đối với dòng ngắn mạch.
Việc tính toán ngắn mạch được thực hiện trong hệ đơn vị tương đối.
2.2. TÍNH TOÁN ĐIỆN KHÁNG CỦA HỆ THỐNG:
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
6
6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
2.2.1 Sơ đồ các điểm ngắn mạch và sơ đồ thay thế.
N
2
22 kV
BI1
N
1
’
BI3
BI4
BI5
BI1
BI3
BI4
BI5
N
3

’
N
2
’
35 kV
BI2
N
3
110 kV
N
1
BI2
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý và các điểm ngắn mạch
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
7
7
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
x
e
hT2
e
ht1
x
ht1
x
d1
x
d2
x
ht2

x
c
b
b
x
t
b
x
h
b
x
c
h
b
x
t
b
115 kV
38,5 kV
23 kV

Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
8
8
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
Hình 2.2 Sơ đồ thay thế
2.2.2 Chọn các đại lượng cơ bản.
Chọn S
cb
=100 MVA

U
cb
= U
tb
các cấp (115, 38,5, 23 kV)
Cấp điện áp 110 kV có U
tb1
= 115 kV

5,0
115.3
100
.3
1
1
===
cb
cb
cb
U
S
I
kA
Cấp điện áp 35 kV có U
tb3
= 38,5 kV

5,1
5,38.3
100

.3
3
3
===
cb
cb
cb
U
S
I
kA
Cấp điện áp 22 kV có U
tb2
= 23 kV

51,2
23.3
100
.3
2
2
===
cb
cb
cb
U
S
I
kA
2.2.3. Điện kháng của hệ thống

• HTĐ 1:
X
1maxH1
= X
2maxH1
=
maxN
cb
S
S
=
2500
100
= 0,04
X
0maxH1
= 0,7 X
1maxH1
= 0,7 x 0,04 = 0,028
X
1minH1
= X
2minH1
=
minN
cs
S
S
=
047,0

2100
100
=
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
9
9
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
X
0minH1
= 0,8.X
1minH1
= 0,8 x 0,04 = 0,03
• HTĐ 2:
X
1maxH2
= X
2maxH2
=
maxN
cb
S
S
=
05,0
2000
100
=
X
0maxH2
= 0,75 X

1maxH2
= 0,75 x 0,05 = 0,04
X
1minH2
= X
2minH2
=
minN
cs
S
S
=
06,0
1600
100
=
X
0minH2
= 0,9 X
1minH2
= 0,9 x 0,05 = 0,045
2.2.4.Điện kháng của máy biến áp
U
N
C-T
% = 10,5% ; U
N
C-H
% = 17% ; U
N

T-H
% = 6%

( )
( )
%75,10%6%17%5,10
2
1
%%%
2
1
0
0
=−+=−+×=
−−− HT
N
HC
N
TC
N
C
N
UUUU

( )
( )
%25,0%17%6%5,10
2
1
%%%

2
1
0
0
−=−+=−+×=
−−− HC
N
HT
N
TC
N
T
N
UUUU

( )
( )
%25,6%5,10%6%17
2
1
%%%
2
1
0
0
=−+=−+×=
−−− TC
N
HT
N

HC
N
H
N
UUUU
Thấy
%25,0%
−=
T
N
U
< 0 nên coi bằng 0
Điện kháng các cuộn dây

27,0
40
100
100
75,10
100
%
=×=×=
dd
cb
C
N
C
S
SU
X

X
T
= 0

16,0
40
100
100
25,6
100
%
=×=×=
dd
cb
T
N
H
S
SU
X

2.2.5. Điện kháng của đường dây :
Đường dây D1: L
1
=70 km ; AC-240

km
jZ
Ω

+= 368,0.12,0
1
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
10
10
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV

2,0
115
100
70386,0
22
111211
=××===
cb
cb
DDD
U
S
LxXX

5,02,05,2.5,2
1110
=×==
DD
XX
Đường dây D2: L
1
=55 km ; AC-185


km
jZ
Ω
+= 394,0.156,0
2

16,0
115
100
55394,0
22
212221
=××===
cb
cb
DDD
U
S
LxXX

32,016,02.2
2120
=×==
DD
XX
2.3. TÍNH DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH
 Chế độ S
max
.
 Trường hợp 1 máy biến áp làm việc.

2.3.1. Ngắn mạch phía 110 kV:
* Điểm ngắn mạch N
1
:

Bi1
x
1
0,11
e
ht
n
1
Bi1
E
HT1
Đối tượng được bảo vệ
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
11
11
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
e
Ht2
x
1h1
0,04
0,2
x
1d1
0,05

x
1d2
0,16
x
1h2
n
1
Hình 2.3 Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch
0,04
0,32
b
x
t
x
c
b
0,27 0
x
0h1
0,03
0,51
x
0d1
x
0d2
x
0h2
Bi1
n
1

Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
12
12
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV

n
1
u
on1
Bi1
n
1
i
01
i
02
U
0N1
x
0ht
0,21
x
0B
0,27

x
0Σ
0Σ
i
0,12

Hình 2.4 Sơ đồ thay thế thứ tự không
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
13
13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
Hình 2.5 Sơ đồ phân tích dòng TTK
Từ các sơ đồ thay thế trên ta tính được:
( ) ( )
( ) ( )
112,0
16,005,02,004,0
16,005,0.2,004,0
.
21211111
21211111
21
=
+++
++
=
+++
++
==
ΣΣ
DHDH
DHDH
XXXX
XXXX
XX
( ) ( )

( ) ( )
21,0
32,004,051,003,0
32,004,0.51,003,0
.
20201010
20201010
0
=
+++
++
=
+++
++
=
DHDH
DHDH
HT
XXXX
XXXX
X
27,0027,0
3
=+=+=
B
T
B
C
XXX
12,0

27,021,0
27,021,0
30
30
0
=
+
×
=
+
×
=
Σ
XX
XX
X
HT
HT
a) Dòng điện ngắn mạch ba pha N
(3)
:
Dòng điện pha chạy qua BI
1
: I
0
)1(
=
BIf
b) Dòng điện ngắn mạch một pha N
(1)

:
Điện kháng phụ:
X
∆
(1)
= X
1
∑

+ X
0
∑
= 0,11 + 0,12 = 0,23
Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch
Dòng điện thứ tự thuận

( )
94,2
23,011,0
11
)1(
1
1
1
=
+
=
+
=
∆Σ

Σ
XX
I

( ) ( ) ( )
1
0
1
2
1
1
ΣΣΣ
==
III
Điện áp chỗ ngắn mạch

( ) ( )
35,012,094,2
0
1
0
1
10
−=×=×−=
ΣΣ
XIU
N
Phân bố dòng điện trên các nhánh.
Dòng điện thành phần TTK chạy qua BI
1

:
3,1
27,0
35,00
0
0
)1(
10
)1()1(0
=
−
=
−
==
B
N
BIfBI
X
U
II
Trong hệ đơn vị có tên :
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
14
14
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
65,05,03,1.
110)1()1(0
=×===
cbBIBIfBI
IIII

kA
Trị số dòng điện chạy qua BI
4
là :
I
BI4
= 3.I
0(BI1)
= 3
×
0,65 = 1,95 kA
c) Dòng điện ngắn mạch hai pha chạm đất N
(1,1)
:
Điện kháng thứ tự không tổng X
o
∑
= 0,12
Điện kháng phụ

( )
06,0
12,011,0
12,011,0
//
02
1,1
=
+
×

==
ΣΣ∆
XXX
Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch.
Dòng điện thứ tự thuận

( )
( )
58,5
06,011,0
11
1,1
1
1,1
1
=
+
=
+
=
∆Σ
Σ
XX
I
Dòng điện thứ tự nghịch.

( ) ( )
07,3
11,012,0
12,0

58,5.
20
0
1,1
1
1,1
2
−=
+
×−=
+
−=
ΣΣ
Σ
ΣΣ
XX
X
II
Dòng điện thứ tự không:

( ) ( )
81,2
12,011,0
11,0
58,5.
20
2
1,1
1
1,1

0
−=
+
×−=
+
−=
ΣΣ
Σ
ΣΣ
XX
X
II
Điện áp chỗ ngắn mạch

( ) ( ) ( ) ( )
36,006,058,5
.
.
02
02
1,1
1
1,1
10
1,1
12
1,1
11
=×=
+

===
ΣΣ
ΣΣ
Σ
XX
XX
IUUU
NNN
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI
1
:
)1(0)1(2)1(1
2
)11(

BIBIBIBf
IIaIaI
••••
++=
Vì I
1BI1
= 0 = I
2BI2
nên ta có
33,1
27,0
36,00
0
10
)1,1(

)1()1(0
−==
−
==
B
N
BIfBI
X
U
II
Trong hệ đơn vị có tên :
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
15
15
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
665,05,033,1
)1()1(0
=×==
BIfBI
II
kA
Dòng điện chạy qua BI4:
I
BI4
=3. I
0(BI1)
= 3
×
0,665 = 1,995 kA
Bảng 2.3

Điểm ngắn
mạch
Dạng ngắn
mạch
Dòng qua chỗ đặt BI (kA)
BI1 BI2 BI3 BI4 BI5
N
1
N
(3)
0 0 0 0 0
N
(1)
2,78 0 0 1,95 0
N
(1,1)
1,33 0 0 1,995 0
* Điểm ngắn mạch
'
1
N
:
Sơ đồ thay thế TTT,TTN, TTK ở điểm ngắn mạch
'
1
N
.

Bi1
x

1
0,11
e
ht
N’
1
Bi1
e
Ht1
e
Ht2
x
1h1
0,04
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
16
16
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
0,2
x
1d1
0,05
x
1d2
0,16
x
1h2
n
1
N

1
’

Hình 2.6 Sơ đồ thay thế TTT,TTN
0,04
0,32
x
c
b
x
0h1
0,03
0,51
x
0d1
x
0d2
x
0h2
Bi1
b
x
t
n
1
N
1
’
0
0,27

Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
17
17
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
Hình 2.7 Sơ đồ thay thế thứ tự không TTK.
N'
1
u
on1
Bi1
N'
1
i
01
i
02
u
on1
x
0ht
0,21
x
0B
0,27

x
0Σ
0Σ
i
0,12

Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
18
18
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
Hình 2.8 Sơ đồ phân tích dòng TTK
Từ các sơ đồ thay thế trên tính được:
X
0HT
= 0,21 X
Σ0
=
12,0
21,027,0
21,0.27,0
.
00
00
=
+
=
+
BHT
BHT
XX
XX
X
0B
= 0,27 X
1
Σ

= X
2
Σ
= 0,11
a) Ngắn mạch N
(3)
:
Dòng điện tại điểm ngắn mạch cũng chính là dòng điện ngắn mạch pha sự cố
chạy qua BI
1

09,9
11,0
1
1
1)1(
====
Σ
Σ
X
E
II
BIf
Trong hệ đơn vị có tên :
55,45,009,9
)1(
=×=
BIf
I
kA

b) Ngắn mạch N
(1)
:
Dòng điện thành phần thứ tự chạy qua BI
1
:
94,2
23,011,0
11
)1(
1
1)1(2)1(1
=
+
=
+
===
∆Σ
Σ
XX
III
BIBI
( )
( )
( )
64,13,194,2
1
0
1
0)1(0

11
=−=−=
Σ NBIBI
III

Dòng điện pha chạy qua BI
1
:
52,764,194,294,2
)1(0)1(2)1(1)11(
=++=++=
••••
BIBIBIBf
IIII
Trong hệ đơn vị có tên:
76,35,052,7
)1(10
=×==
BIfBI
II
kA
Dòng điện chạy qua BI
4
:
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
19
19
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
'
1

)4( NBI
I
=
1
)4( NBI
I
= 1,95 kA
c) Ngắn mạch N
(1,1)
:
06,0
12,011,0
12,011,0
.
02
02
)1,1(
=
+
×
=
+
=
ΣΣ
ΣΣ
∆
XX
XX
X
Dòng điện thành phần TTT :

88,5
)1,1(
1
=
Σ
I
Dòng điện thành phần TTK :
81,2
0
−=
Σ
I
Dòng điện thành phần TTN :
07,3
12,011,0
12,0
.88,5.
02
0
12
−=
+
−=
+
−=
ΣΣ
Σ
ΣΣ
XX
X

II
Dòng điện thành phần thứ tự thuận, nghịch, không chạy qua BI
1
:
88,5
1)1(1
==
Σ
II
BI
07,3
2)1(2
−==
Σ
II
BI
( )
71,1
21,0
36,0
0
)1,1(
10
0
1
−=−=−=
HT
N
BI
X

U
I
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI
1
:

)1(0)1(2)1(1
2
)11(

BIBIBIBf
IIaIaI
••••
++=

( )
71,107,3.
2
3
2
1
88,5.
2
3
2
1
−−









+−+








−−= jj
= -2,643 – j 7,33
Độ lớn của dòng điện ngắn mạch là :
8,733,7643,2
22
=+=
H
I
Trong hệ đơn vị có tên :
9,35,08,7
)1(
=×=
BIf
I
kA
Dòng điện chạy qua BI4:

Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
20
20
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
'
1
)4( NBI
I
=
1
)4( NBI
I
= 1,995 kA

Bảng 2.4
Điểm ngắn
mạch
Dạng ngắn
mạch
Dòng qua chỗ đặt BI (kA)
BI1 BI2 BI3 BI4 BI5
'
1
N
N
(3)
4,45 0 0 0 0
N
(1)
3,76 0 0 1,95 0

N
(1,1)
3,9 0 0 1,995 0
2.2.3. Ngắn mạch phía 35 kV:
* Điểm ngắn mạch N
2
:
e
ht
e
ht
x
1h1
0,04
0,2
x
1d1
0,05
x
1d2
0,16
x
1h2
X
T
0
N
2
x
c

b
0,27
BI1
BI2
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
21
21
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV

X
1
Σ
0,38
e
ht
n
2
BI2
Hình 2.9 Sơ đồ thay thế thứ tự thuận và thứ tự nghịch
Từ sơ đồ thay thế trên tính được:
11.0
16,005,02,004,0
)16,005,0).(2,004,0(
)).((
21211111
21211111
=
+++
++
=

+++
++
=
Σ
DHDH
DHDH
XXXX
XXXX
X
38,0027,011,0
1
=++=++=
ΣΣ
B
T
B
C
XXXX
Vì cuộn trung của máy biến áp đấu (
∆
), do vậy ta không có sơ đồ thay thế TTK.
Tính toán dòng điện ngắn mạch chạy qua BI
1
và BI
2
với dạng ngắn mạch
( )
3
N
Dòng điện 3 pha tại điểm ngắn mạch:

63,2
38,0
11
1
)3(
2
====
Σ
X
II
fN
Dòng điện pha chạy qua BI
1
và BI
2
:
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
22
22
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
( )
63,2
3)1(
===
fBIfBIf
III
Trong hệ đơn vị có tên:
Trị số dòng điện chạy qua BI1 là dòng qu abảo vệ BI1 khi ngắn mạch tại thanh
cái 35 kV được quy về cấp điện áp 110 kV .
( )

)(315,15,063,2.
1
)3(
1
kAIII
cbNBIf
=×==

Trị số dòng điện chạy qua BI2 là:
I
f(BI2)
= I
N2
× I
cb2
= 2,63× 1,5 = 3,54 kA
Bảng 2.5
Điểm ngắn
mạch
Dạng ngắn
mạch
Dòng qua chỗ đặt BI (kA)
BI1 BI2 BI3 BI4 BI5
N
2
N
(3)
1,315 3,54 0 0 0
* Điểm ngắn mạch N
2

’ :
Sơ đồ thay thế TTT, TTN ở điểm ngắn mạch
'
2
N
giống sơ đồ thay thế ở điểm
ngắn mạch N
2
nên cách tính toán các dòng điện qua BI
1
và BI
2
ở điểm ngắn mạch
'
2
N
tương tự như ở điểm ngắn mạch N
2
.
Điểm ngắn mạch N
2
’ ở trước BI2 nên không có dòng chạy qua BI2
BI2
E
HT
N
2
’
X
1

Σ
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
23
23
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
Hình 2.10 Sơ đồ thay thế tại điểm N
2
’
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
24
24
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 110kV
Bảng 2.6
Điểm ngắn
mạch
Dạng ngắn
mạch
Dòng qua chỗ đặt BI (kA)
BI1 BI2 BI3 BI4 BI5
'
2
N
N
(3)
1,315 0 0 0 0
2.3.3 Ngắn mạch phía 22 kV:
* Điểm ngắn mạch N
3
:
0,16

b
x
H
x
h2
0,05
x
d2
0,16
x
d1
0,2
0,04
x
h1
n
3
0,27
b
x
c
BI1
BI3
E
HT1
E
HT2
Phạm Minh Truyền Lớp N1 – HTĐ - K41
25
25