Đồ án tốt nghiệp bảo vệ Rơle
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.12 MB, 143 trang )
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang1
LỜI NÓI ĐẦU
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 cần phải
tăng cường các thiết bị bảo vệ cho hệ thống điện để có thể giảm thiểu, ngăn chặn các hậu
quả của sự cố có thể gây ra.
Để hạn chế sự thiệt hại do dòng ngắn mạch và quá tải gây ra cho hệ thống điện thì
người ta phải tìm cách cách ly nhanh nhất phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống điện. Bằng
việc ứng dụng các thành tựu khoa học đưa các thiết bị vào bảo vệ hệ thống điện, các thiết
bị này có nhiều tính năng ưu việt cao trong số đó sử dụng Rơle kỹ thuật số để bảo vệ hệ
thống điện.
Trong đồ án thiết kế bảo vệ cho trạm biến áp 220kV, Rơle là đối tượng chính bảo vệ.
Qua đây, em cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo Th.S Nguyễn Văn Đạt
đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian vừa qua để em hoàn thành đồ án này. Em
rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo.
Hà Nội, ngày 05 tháng 01 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Bùi Thanh Liêm
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang2
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA HỆ THỐNG ĐIÊN ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Bùi Thanh Liêm
Lớp: Đ4H2 Hệ: Đại học chính quy
Ngành: Hệ thống điện
1. TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 220kV
2. Các số liệu ban đầu
-Hệ thống điện:
HTĐ1 - S1
Nmax
= 3000MVA
S1
Nmin
= 1800MVA
X
0H1
= 1,5X
1H1
HTĐ2 - S2
Nmax
= 1500 MVA
S2
Nmin
= 1100 MVA
X
0H2
= 1,4X
1H2
-Đường dây: L= 70km; AC – 185;
Z
1
= 0,17 + j0,409; X
0
=1,8X
1
-Máy biến áp tự ngẫu MBA1, MBA2
S
dd
= 125 MVA
U
k%C-T
= 10,5 ; U
k%C-H
= 25 ; U
k%T-H
= 18
Cấp điện áp 220/110/35kV
Tổ đấu dây YN_Auto_d11
HT1
HT2
MC1
MC3
MBA2
MC4
MC5
MC6
35kV
MBA1
110kV
MC2
220kV
D
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang3
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
- Phần 1
1. Mô tả đối tượng được bảo vệ, thông số chính.
2. Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle.
3. Lựa chọn thiết bị biến dòng, biến điện áp, máy cắt điện.
4. Lựa chọn phương thức bảo vệ phù hợp.
5. Lựa chọn thiết bị bảo vệ cho máy biến áp và đường dây.
6. Tính toán các thông số bảo vệ, kiểm tra sự làm việc của bảo vệ
- Phần 2
Điều khiển và bảo vệ role máy biến áp tự dùng TD10 của nhà máy Nhiệt điện Phả
Lại 1
4. Các bản vẽ A0
1. Sơ đồ đấu dây và các thông số chính.
2. Kết quả tính toán ngắn mạch.
3. Phương thức bảo vệ.
4. Tính năng và thông số bảo vệ rơle.
5. Kết quả tính toán các thông số bảo vệ.
6. Kết quả kiểm tra sự làm việc của bảo vệ.
7. Các sơ đồ bảo vệ MBA TD10
5. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 10/10/2013
6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 05/01/2014
Người hướng dẫn
Nguyễn Văn Đạt
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang4
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ
DANH MỤC CÁC TỪ NGỮ VIẾT TẮT
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG 9
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 9
1.2 NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CỦA BẢO VỆ RƠLE 9
1.3 MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ THÔNG SỐ CHÍNH 11
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 13
2.1 NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NGẮN MẠCH 13
2.1.1. Nguyên nhân của ngắn mạch 13
2.1.2. HậU QUả CủA NGắN MạCH 13
2.2 MỤC ĐÍCH TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 13
2.3 CÁC GIẢ THIẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH NGẮN MẠCH 14
2.3.1 Các đại lượng cơ bản sử dụng trong tính toán ngắn mạch 14
2.3.2 Tính toán thông số các phần tử 15
2.4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH 16
2.4.1 Tính toán ngắn mạch ở chế độ hai máy biến áp làm việc song song 16
2.4.2 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH KHI MBA LÀM VIỆC ĐỘC LẬP 42
CHƯƠNG 3 : LỰA CHỌN BU, BI VÀ MÁY CẮT ĐIỆN 75
3.1 DÒNG LÀM VIỆC CƯỠNG BỨC 75
3.2 LỰA CHỌN MÁY BIẾN DÒNG (BI) 75
3.3 LỰA CHỌN MÁY BIẾN ĐIỆN ÁP (BU) 76
3.4 LỰA CHỌN MÁY CẮT ĐIỆN 76
CHƯƠNG 4 : LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ 78
4.1 NHỮNG HƯ HỎNG VÀ TÌNH TRẠNG LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH THƯỜNG CỦA
MÁY BIẾN ÁP 78
4.1.1 Sự cố bên trong máy biến áp 78
4.1.2 Sự cố bên ngoài làm ảnh hưởng tới tình trạng làm việc của máy biến áp 78
4.1.3 Chế độ làm việc không bình thường của máy biến áp 79
4.2 SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN LÝ CỦA CÁC BẢO VỆ CẦN ĐẶT 79
4.2.1 Bảo vệ so lệch có hãm 79
4.2.2 Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không 80
4.2.3 Bảo vệ quá dòng 81
4.2.4 Bảo vệ chống quá tải 82
4.2.5 Bảo vệ bằng role khí (BUCHHOLZ) 83
4.3 CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP 84
CHƯƠNG 5 : GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ 86
CỦA CÁC RƠLE SỬ DỤNG 86
5.1 RƠLE BẢO VỆ SO LỆCH 7UT613 86
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang5
5.1.1 Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT613 86
5.1.2 Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7UT613. 88
5.1.3 Một số thông số kỹ thuật của rơle 7UT613. 90
5.1.4 Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7UT613 92
5.1.5 Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT613. 93
5.1.6 Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (Restricted Earth Fault-REF) của 7UT613.
97
5.1.7 Chức năng bảo vệ quá dòng của rơle 7UT613. 100
5.1.8 Chức năng bảo vệ chống quá tải. 100
5.2 RƠLE SỐ 7SJ621 101
5.2.1 Giới thiệu tổng quan về rơle số 7SJ621 101
5.2.2 Một số thông số kỹ thuật của rơle7SJ621 103
5.2.3 Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7SJ621 105
5.2.4 Chức năng bảo vệ quá dòng trong rơle 7SJ621 105
5.2.5 Chức năng bảo vệ quá dòng có hướng trong rơle 7SJ621. 107
5.2.6 Chức năng bảo vệ quá dòng thứ tự nghịch trong rơle 7SJ621 108
5.2.7 Chức năng bảo vệ quá tải trong rơle 7SJ621 108
5.2.8 Chức năng chống hư hỏng máy cắt 50BF trong rơle 7SJ621 108
CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA BẢO VỆ, 110
KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 110
6.1 CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT CHO TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE 110
6.2 NHỮNG CHỨC NĂNG BẢO VỆ DÙNG RƠLE 7UT613 110
6.2.1 Khai báo thông số máy biến áp 110
6.2.2 Chức năng bảo vệ so lệch có hãm 112
6.2.3 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF
0
I
∆
/ 87N). 114
6.3 NHỮNG CHỨC NĂNG BẢO VỆ DÙNG RƠLE 7SJ621 116
6.3.1 Chức năng bảo vệ quá dòng pha có hướng (67). 116
6.3.2 Chức năng bảo vệ quá dòng TTK có hướng (67N). 117
6.4 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ 119
6.4.1 Bảo vệ so lệch có hãm( 87T ) 119
6.4.2 Bảo vệ so lệch dòng TTK( 87N ) 123
6.4.3 Bảo vệ dòng pha (chức năng 67). 124
6.4.4 Bảo vệ quá dòng TTK (chức năng 67N). 126
CHƯƠNG 7 : ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ RƠLE MBA TỰ DÙNGTD10 CỦA NHÀ MÁY
NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI 1 128
7.1 NHIệM Vụ, CÁC THÔNG Số Kỹ THUậT CủA MBA TD10. 128
7.2 CÁC DạNG HƯ HỏNG VÀ TÌNH TRạNG LÀM VIệC KHÔNG BÌNH THƯờNG CủA MBA TD10?
NGUYÊN NHÂN VÀ BIệN PHÁP Xử LÝ? 129
7.3 NHIệM Vụ, SƠ Đồ BảO Vệ, NGUYÊN LÝ LÀM VIệC, CÁC THÔNG Số CHỉNH ĐịNH, VÙNG TÁC ĐộNG
CủA TừNG LOạI BảO Vệ CủA MBA TD10? 133
7.3.1 Bảo vệ so lệch dọc 133
7.3.2 Bảo vệ hơi 136
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang6
7.3.3 Bảo vệ dòng cực đại khởi động theo điện áp cực tiểu 137
7.3.4 Bảo vệ quá tải phía 6,3 kV 139
7.3.5 Bảo vệ hệ thống quạt mát. 141
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang7
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Kết quả ngắn mạch điểm N1 - S
NMax
- 2MBA 20
Bảng 2.2 Kết quả ngắn mạch điểm N
’
1
– S
Nmax
– 2MBA 21
Bảng 2.3 Kết quả ngắn mạch điểm N2 – S
Nmax
– 2MBA 25
Bảng 2.4 Kết quả ngắn mạch điểm N
’
2
– S
Nmax
– 2MBA 26
Bảng 2.5 Kết quả ngắn mạch điểm N
3
và N’
3
- S
Nmax
-2MBA 27
Bảng 2.6 Kết quả ngắn mạch điểm N
1
-S
Nmin
-2MBA 32
Bảng 2.7 Kết quả ngắn mạch điểm N’
1
S
Nmin
- 2MBA 34
Bảng 2.8 Kết quả ngắn mạch điểm N
2
-S
Nmin
- 2MBA 38
Bảng 2.9 Kết quả ngắn mạch điểm N’
2
- S
Nmin
-2MBA 39
Bảng 2.10 Kết quả ngắn mạch điểm N
3
và N’
3
-S
Nmin
- 2MBA 41
Bảng 2.11 Kết quả ngắn mạch điểm N
1
- S
Nmax
- 1MBA 46
Bảng 2.12 Kết quả ngắn mạch điểm N’
1
-S
Nmax
- 1MBA 47
Bảng 2.13 Kết quả ngắn mạch điểm N
2
-S
Nmax
- 1MBA 52
Bảng 2.14 Kết quả ngắn mạch điểm N’
2
- S
Nmax
-1MBA 53
Bảng 2.15 Kết quả ngắn mạch điểm N
3
và N’
3
- S
Nmax
-1MBA 55
Bảng 2.16 Kết quả ngắn mạch điểm N
1
-S
Nmin
-1MBA 60
Bảng 2.17 Kết quả ngắn mạch điểm N’
1
-S
Nmin
- 1MBA 62
Bảng 2.18 Kết quả ngắn mạch điểm N
2
-S
Nmin
- 1MBA 67
Bảng 2.19 Kết quả ngắn mạch điểm N’
2
-S
Nmin
- 1MBA 68
Bảng 2.20 Kết quả ngắn mạch điểm N
3
và N’
3
-S
Nmin
- 1MBA 70
Bảng 3.1 Thông số máy biến dòng 76
Bảng 3.2 Thông số máy biến điện áp 76
Bảng 3.3 Thông số máy cắt do hãng ALSTOM chế tạo 77
Bảng 5.1 Chỉnh định và cài đặt thông số role 7UT613 92
Bảng 5.2 Điện áp cung cấp một chiều 104
Bảng 5.3 Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7SJ621 105
Bảng 6.1Thông số kỹ thuật MBA tự ngẫu 110
Bảng 6.2 Thông số cài đặt cho MBA 111
Bảng 6.3 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế 114
Bảng 6.4 Các thông số cài đặt cho rơle 7SJ621 phía 220kV 117
Bảng 6.5 Các thông số cài đặt cho role 7SJ621 phía 110kV 118
Bảng 6.6 Các thông số cài đặt cho rơle 7SJ621 phía 35kV 119
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang8
DANH MỤC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý các điểm ngắn mạch 16
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý của bảo vệ so lệch 79
Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm dùng cho MBATN 80
Hình 4.3 Bảo vệ chống chạm đất có giới hạn dùng cho máy biến áp tự ngẫu 81
Hình 4.4 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ máy biến áp bằng rơle khí 83
Hình 4.5 Sơ đồ phương thức bảo vệ cho máy biến áp 84
Hình 5.1 Cấu trúc phần cứng của bảo vệ so lệch 7UT613 89
Hình 5.2 Nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện trong rơle 7UT613 93
Hình 5.3 Đặc tính tác động của rơle 7UT613 95
Hình 5.4 Nguyên lý bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT613 98
Hình 5.5 Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế. 100
Hình 5.6 Sơ đồ khối của bảo vệ quá dòng 7SJ621 103
Hình 6.1 Đặc tính tác động của bảo vệ so lệch có hãm 115
Hình 6.2 Đặc tính tác động của bảo vệ so lệch có hãm khi kiểm tra 123
DANH MỤC CÁC TỪ NGỮ VIẾT TẮT
HTĐ : Hệ thống điện
MBA : Máy biến áp
BV : Bảo vệ
Max : Chế độ làm việc cực đại
Min : Chế độ làm việc cực tiểu
TTK : Thứ tự không
TTN : Thứ tự nghịch
MFĐ : Máy phát điện
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang9
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG
Chất lượng của điện năng thương phẩm cung cấp cho toàn xã hội được đánh giá bởi
hai yếu tố : tính ổn định và tính liên tục.
Trong thực tế hai yếu tố trên không phải hoàn toàn do nơi sản xuất quyết định mà còn
phụ thuộc vào những tác nhân như : hệ thống quản lý và phân phối điện thương phẩm;
khách hàng sử dụng điện; thời tiết; khí hậu … Các tác nhân trên luôn luôn tác động vào
hệ thống điện có thể xảy ra nhiều sự cố. Bởi vậy nhà quản lý phải có những biện pháp
hữu hiệu để bảo vệ chất lượng điện. Trong những biện pháp về kỹ thuật thì biện pháp
“bảo vệ rơle” là biện pháp hàng đầu.
Trong hệ thống điện ngắn mạch là loại sự cố thường xảy ra và cũng là loại sự cố nguy
hiểm nhất, vì khi có sự cố đương nhiên chất lượng điện suy giảm, nhưng nó còn nguy
hiểm hơn ở chỗ phá hủy các thiết bị trong hệ thống mà có thể sau một thời gian mới khắc
phục được. Cụ thể khi có ngắn mạch dòng điện tăng lên rất lớn, gây cho hệ thống những
tác dụng sau :
- Phát nóng cục bộ trong các thiết bị có thể dẫn đến cháy nổ.
- Sinh ra lực cơ học lớn có thể làm biến dạng hoặc phá hủy từng bộ phận, thậm
chí toàn bộ thiết bị (sứ, thanh dẫn …).
- Gây sụt áp lưới điện làm giảm chất lượng điện.
- Gây mất ổn định toàn bộ hệ thống do các máy phát bị mất cân bằng công suất
dẫn đên mất đồng bộ.
- Tạo ra các dòng điện không đối xứng gây nhiễu đường dây ở gần.
- Nhiều phần của mạng điện bị cắt để loại trừ điểm ngắn mạch làm gián đoạn
cung cấp điện.
Do những hậu quả xấu mà ngắn mạch gây ra cho hệ thống điện đòi hỏi phải cô lập
phần tử bị sự cố, bảo bệ phần còn lại của hệ thống điện. Các bảo vệ rơle sẽ đảm nhận
nhiệm vụ này và phải phản ứng khi có sự cố hoặc tình trạng bất thường xảy ra ở phần tử
mà nó bảo vệ. Để bảo vệ rơle thực hiện đúng nhiệm vụ của nó, cần thiết phải tính toán
ngắn mạch nhằm phục vụ công tác chỉnh định và kiểm tra hoạt động của rơle bảo vệ.
1.2 NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CỦA BẢO VỆ RƠLE
+ Nhiệm vụ của bảo vệ rơle :
Khi thiết kế hoặc vận hành bất kỳ 1 hệ thống điện nào cũng phải kể đến các khả năng
phát sinh các hư hỏng và tình trạng làm việc không bình thường trong hệ thống điện ấy.
Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống điện.
Hậu quả của ngắn mạch là :
- Làm giảm thấp điện áp ở phần lớn của hệ thống điện.
- Phá hủy các phần tử sự cố bằng tia lửa điện.
- Phá hủy các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác dụng của nhiệt và
cơ.
- Phá vỡ sự ổn định của hệ thống.
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang10
Ngoài các loại hư hỏng, trong hệ thống điện còn có các tình trạng làm việc không
bình thường như là quá tải. Khi quá tải, dòng điện tăng cao làm nhiệt độ của các phần dẫn
điện vượt quá giới hạn cho phép, làm cho cách điện của chúng già cỗi và đôi khi bị phá
hỏng.
Để đảm bảo sự làm việc liên tục của các phần tử không hư hỏng trong hệ thống điện
cần có các thiết bị phát ghi nhận sự phát sinh hư hỏng với thời gian bé nhất, phát hiện ra
các phần tử bị hư hỏng và cắt nó ra khỏi hệ thống điện. Thiết bị này được thực hiện nhờ
các khí cụ điện tự động gọi là rơle. Thiết bị bảo vệ thực hiện nhờ những rowle gọi là thiết
bị bảo vệ rơle.
Như vậy, nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ rơle là tự động cắt nhanh phần tử hư
hỏng ra khỏi hệ thống điện. Ngoài ra, còn ghi nhận và phát hiện những tình trạng làm
việc không bình thường của các phần tử trong hệ thống điện. Tùy mức độ mà bảo vệ rơle
có thể tác động đi báo tín hiệu hoặc cắt máy cắt.
+ Những yêu cầu cơ bản đối với bảo vệ rơle là :
1. Tin cậy
Là tính năng đảm bảo cho các thiết bị làm việc đúng, chắc chắn. Phân biệt 2 loại độ
tin cậy.
- Độ tin cậy tác động là khả năng bảo vệ làm việc đúng khi có sự cố khi xảy ra trong
phạm vi đã được xác định trong nhiệm vụ bảo vệ.
- Độ tin cậy không tác động là khả năng của bảo vệ tránh làm việc nhầm ở chế độ
vận hành bình thường hoặc khi có sự cố ngoài phạm vi bảo vệ đã được quy định.
Để nâng cao độ tin cậy người ta sử dụng rơle và hệ thống rơle có kết cấu đơn giàn,
chắc chắn, đã được thử thách qua thực tế sử dụng và cũng cần tăng cường mức độ dự
phòng trong hệ thống.
2. Tính chọn lọc
Khả năng của bảo vệ chỉ cắt phần tử ra khỏi hệ thống điện gọi là tác động chọn lọc
Theo nguyên lý làm việc, các bảo vệ được phân ra :
- Bảo vệ có chọn lọc tuyệt đối là những bảo vệ chỉ làm việc khi sự cố xảy ra trong
một phạm vi hoàn toàn xác định, không làm nhiệm vụ dự phòng cho bảo vệ ở các phần tử
lân cận.
- Bảo vệ có chọn lọc tương đối ngoài nhiệm vụ bảo vệ chính cho đối tượng được
bảo vệ còn có thể thực hiện chức năng bảo vệ dự phòng cho các bảo vệ đặt ở các phần tử
lân cận.
3. Tác động nhanh
Phần tử bị ngắn mạch càng được cắt nhanh, càng hạn chế mức độ phá hủy các thiết
bị, càng giảm được thời gian sụt áp ở các hộ dùng điện và càng có khả năng duy trì sự ổn
định làm việc của các máy phát điện và toàn bộ hệ thống điện.
Để giảm thời gian cắt ngắn mạch cần phải giảm thời gian tác động của các thiết bị
bảo vệ rơ le. Tuy nhiên trong một số trường hợp để thực hiện yêu cầu tác động nhanh thì
không thỏa mãn yêu cầu chọn lọc. Hai yêu cầu đôi khi mâu thuẫn nhau, vì vậy tùy điều
kiện cụ thể cần xem xét kỹ càng 2 yêu cầu này.
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang11
4. Độ nhạy
Độ đặc trưng cho khả năng cảm nhận sự cố của rơ le hoặc hệ thống bảo vệ. Độ nhạy
đặc trưng bằng hằng số độ nhạy K
n
là tỷ số đại lượng vật lý đặt vào rơ le khi có sự cố và
ngưỡng tác động của nó. Hệ số nhạy :
Nmin
n
d
I
K =
I
k
Yêu cầu :
2
n
k
≥
: đối với bảo vệ chính
1,5
n
k
≥
: đối với bảo vệ dự phòng
Độ nhạy thực tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố.
5. Tính kinh tế
Đối với các trang thiết bị điện cao áp và siêu cao áp, chi phí để mua sắm, lắp đặt thiết
bị bảo vệ thường chỉ một vài phần trăm giá trị công trình. Vì vậy yêu cầu về kinh tế
không đề ra, mà bốn yêu cầu trên đóng vai trò quyết định , nếu không thỏa mãn các yêu
cầu 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 các thiết bị bảo vệ không cao bằng thiết bị bảo vệ ở nhà máy điện hoặc lưới
truyền tải cao áp.
1.3 MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ THÔNG SỐ CHÍNH
Đối tượng được bảo vệ là TBA 220/110/35 kV có hai MBA B1 và B2 làm việc song
song nhau, công suất danh định là 125 MVA. Hai MBA này được cung cấp từ hai hệ
thống điện (HTĐ) HTD1 và HTD2. HTD1 cung cấp đến thanh góp 220kV của TBA và
HTD2 cung cấp đến thanh góp 110 kV của trạm biến áp. Phía trung áp có điện áp là
35kV đưa đến các phụ tải.
HT1
HT2
MC1
MC3
MBA2
MC4
MC5
MC6
35kV
MBA1
110kV
MC2
220kV
D
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang12
CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA ĐỐI TƯỢNG
Hệ thống điện :
HTD1- S
1Nmax
= 3000MVA
S
1Nmin
= 1800MVA
S
0H1
= 1,5X
1H1
HTD2- S
2Nmax
= 1500MVA
S
2Nmin
= 1100MVA
X
0H2
= 1,4X
1H2
Đường dây : L = 70km; AC-185
Z
1
= 0,17 + j0,409; X
0
= 1,8X
1
Máy biến áp tự ngẫu MBA1, MBA2 :
S
dd
= 125MVA
U
k
%
C-T
= 10,5 ; U
k
%
C-H
= 25 ; U
k
%
T-H
= 18
Cấp điện áp 220/110/35 kV
Tổ đấu dây YN_ Auto_d11
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang13
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
2.1 NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NGẮN MẠCH
2.1.1. Nguyên nhân của ngắn mạch
- Cách điện của thiết bị già cỗi, hư hỏng.
- Quá điện áp
- Các ngẫu nhiên khác, thao tác nhầm hoặc do được dự tính từ trước …
2.1.2. Hậu quả của ngắn mạch
- Phát nóng : dòng ngắn mạch rất lớn so với dòng định mức làm cho các phần tử có
dòng ngắn mạch đi qua nóng quá mức cho phép dù với một thời gian rất ngắn.
- Tăng lực điện động : ứng lực điện từ giữa các dây dẫn có giá trị lớn ở thời gian
đầu của ngắn mạch có thể phá hỏng thiết bị.
- Điện áp giảm và mất đối xứng : làm ảnh hưởng đến phụ tải, điện áp giảm 30-40%
trong vòng một giây làm động cơ có thể ngừng quay, sản xuất đình trệ, có thể làm hỏng
sản phẩm.
- Gây nhiễu đối với đường dây thông tin ở gần so dòng thứ tự không sinh ra khi
ngắn mạch chạm đất.
- Gây mất ổn định : khi không cách ly kịp thời thời phần tử bị ngắn mạch, hệ thống
có thể mất ổn định và tan rã, đây là hậu quả trầm trọng nhất.
2.2 MỤC ĐÍCH TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
Mục đích tính toán dòng ngắn mạch là để chọn lựa các khí cụ điện và các phần tử khi
có dòng điện chạy qua, những thiết bị đó phải thỏa mãn điều kiện làm việc bình thường
và có tính ổn định khi có dòng ngắn mạch. Do vậy tính toán dòng ngắn mạch chính là
để chọn lựa các khí cụ điện và các phần tử có dòng điện chạy qua.
Yêu cầu của việc tính toán ngắn mạch là phải xác định dòng ngắn mạch lớn nhất
(I
max
) để phục vụ cho việc chỉnh định rơle và dòng ngắn mạch nhỏ nhất (I
min
) để kiểm
tra độ nhạy cho rơ le đã được chỉnh định. Trong hệ thống điện người ta thường xét các
dạng ngắn mạch sau :
- Ngắn mạch 3 pha N
(3)
.
- Ngắn mạch 2 pha N
(2)
.
- Ngắn mạch 2 pha chạm đất N
(1,1)
.
- Ngắn mạch 1 pha N
(1)
.
Để tính được dòng ngắn mạch trước hết phải thành lập sơ đồ thanh thế, chọn các đại
lượng cơ bản như : công suất cơ bản và điện áp cơ bản, tính điện kháng các phần tử.
Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau, pha chạm đất (hay pha chập dây trung
tính). Trạm biến áp (TBA) chỉ làm việc an toàn, tin cậy với hệ thống bảo vệ rơ le tác
động nhanh, nhạy và đảm bảo tính chọn lọc. Để lựa chọn và chỉnh định các thiết bị này,
phải dựa trên kết quả tính toán ngắn mạch, cụ thể là dòng ngắn mạch đi qua bảo vệ khi
xảy ra ngắn mạch.
Dòng điện ngắn mạch phụ thuộc công suất ngắn mạch, cấu hình của hệ thống, vị trí
điểm ngắn mạch và dạng ngắn mạch.
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang14
Trong chế độ cực đại, xét các dạng ngắn mạch ba pha đối xứng, ngắn mạch một pha,
ngắn mạch hai pha chạm đất. Chế độ cực tiểu xét ngắn mạch hai pha, hai pha chạm đất
và ngắn mạch một pha.
2.3 CÁC GIẢ THIẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH NGẮN MẠCH
Khi xảy ra ngắn mạch sự cân bằng công suất từ điện, cơ điện bị phá hoại, trong hệ
thống điện xảy ra đồng thời nhiều yếu tố làm các thông số biến thiên mạnh và ảnh
hưởng tương hỗ nhau. Nếu kể đến tất cả những yếu tố ảnh hưởng, thì việc tính ngắn
mạch sẽ rất khó khăn. Do đó, trong thực tế người ta đưa ra những giả thiết nhằm đơn
giản hóa vấn đề có thể tính toán.
Mỗi phương pháp tính toán ngắn mạch đều có giả thiết riêng của nó. Ở đây ta chỉ
nêu ra các giả thiết cơ bản chung cho việc tính toán ngắn mạch.
1. Mạch từ không bão hòa : giả thiết này sẽ làm cho phương pháp phân tích và tính
toán ngắn mạch đơn giản hơn rất nhiều, vì mạch điện trở thành tuyến tính và có thể
dùng nguyên lý xếp chồng để phân tích quá trình.
2. Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp : ngoại trừ máy biến áp 3 pha 3 trụ nối
Yo/Yo.
3. Hệ thống điện 3 pha là đối xứng : sự mất đối xứng chỉ xảy ra đối với từng phần tử
riêng biệt khi nó bị hư hỏng hoặc do cố ý có dự tính.
4. Bỏ qua dung dẫn đường dây : giả thiết nảy gây sai số lớn, ngoại trừ trường hợp
tính toán đường dây cao áp tải điện đi cực xa thì mới xét đến dung dẫn đường dây.
5. Bỏ qua điện trở tác dụng : nghia là sơ đồ tính toán có tính chất thuần kháng. Giả
thiết này dùng được khi ngắn mạch xảy ra ở các bộ phận điện áp cao, ngoại trừ khi bắt
buộc phải xét đến điện trở của hồ quang điện tại chỗ ngắn mạch hoặc tính toán ngăn
mạch trên đường dây cáp dài hay đường dây trên không tiết diện bé. Ngoài ra lúc tính
hằng số thời gian tắt dần của dòng điện không chu kỳ cũng cần phải tính đến điện trở
tác dụng.
6. Xét đến phụ tải một cách gần đúng : tùy thuộc giai đoạn cần xét trong quá trình
quá độ có thể xem gần đúng tất cả phụ tải như là một tổng trở không đối tập trung tại
một nút chung.
7. Các máy phát điện đồng bộ không có dao động công suất : nghĩa là góc lệch pha
giữa sức điện động của các máy phát giữ nguyên không đổi trong quá trình ngắn mạch.
Nếu góc lệch pha giữa sức điện động của các máy phát tăng lên thì dòng trong nhánh sự
cố giảm xuống, sử dụng giả thiết này sẽ làm cho việc tính toán đơn giản hơn và trị số
dòng điện tại điểm ngắn mạch là lớn nhất. Giả thiết này không gây sai số lớn, nhất là
khi tính toán trong giai đoạn đầu của quá trình quá độ (0,1-0,2 sec).
2.3.1 Các đại lượng cơ bản sử dụng trong tính toán ngắn mạch
Chọn S
cb
= S
tb
= 125MVA, U
cb
= 1,05.U
tb
các cấp điện áp 230/115/37 kV
Dòng điện cơ bản các cấp điện áp là :
cb
cb1
cb1
S
125
I = =0,314kA
3.U 230 3
=
cb
cb2
cb2
S
125
I = =0,627kA
3.U 115 3
=
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang15
cb
cb3
cb3
S
125
I = =1,95kA
3.U 37 3
=
2.3.2 Tính toán thông số các phần tử
a. Hệ thống điện
- Hệ thống điện 1 : HTD1
cb
1maxH1 2maxH1
N1max
S
125
X =X = = =0,042
S 3000
0maxH1 1maxH1
X =1,5.X =1,5.0,042=0,063
cb
1minH1 2minH1
N1min
S
125
X =X = = =0,069
S 1800
0minH1 1maxH1
X =1,5.X =1,5.0,069=0,104
- Hệ thống điện 2 : HTD2
cb
1maxH2 2maxH2
N2max
S
125
X =X = = =0,083
S 1500
0maxH2 1maxH2
X =1,4.X =1,4.0,083=0,116
cb
1minH2 2minH2
N2min
S
125
X =X = = =0,114
S 1100
0minH2 1maxH2
X =1,4.X =1,4.0,069=0,146
b. Đường dây
cb
1D 1
2 2
cb
S
1 1 125
X = .X .L. = .0,409.70. =0,135
2 2
U 115
0D 1D
X =1,8.X =1,8.0,135=0,243
c. Máy biến áp tự ngẫu MBA1, MBA2
- Điện áp ngắn mạch phần trăm của cuộn dây MBA
-
(
)
( )
C CT CH TH
N N N N
1 1
U % . U % U % U % 10,5 25 18 8,75%
2 2
= + − = + − =
-
(
)
( )
T CT TH CH
N N N N
1 1
U % . U % U % U % 10,5 18 25 1,75%
2 2
= + − = + − =
-
(
)
( )
H CH TH CT
N N N N
1 1
U % . U % U % U % 25 18 10,5 16,25%
2 2
= + − = + − =
- Tính điện kháng các cuộn dây
Cuộn cao :
C
N Cb
C
dm
U S
8,75 125
X . . 0,085
100 S 100 125
= = =
Cuộn trung :
T
N Cb
T
dm
U S
1,75 125
X . . 0,0175
100 S 100 125
= = =
Cuộn hạ :
H
N Cb
H
dm
U S
16,25 125
X . . 0,1625
100 S 100 125
= = =
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang16
2.4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
Hình 2.1Sơ đồ nguyên lý các điểm ngắn mạch
2.4.1 Tính toán ngắn mạch ở chế độ hai máy biến áp làm việc song song
2.4.1.1 Hai hệ thống điện HTD1 và HTD2 làm việc ở chế độ Max (S
NMax
– 2MBA)
* Ngắn mạch phía 220kV, điểm ngắn mạch N
1
:
X
1HT1
0,042
X
D
0,135
X / 2
C
0,043
X / 2
T
0,008
X
1HT2
0,083
X / 2
H
0,081
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận
X
2HT1
0,042
X
D
0,135
X / 2
C
0,043
X / 2
T
0,008
X
2HT2
0,083
X / 2
H
0,081
Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch
HT1
HT2
MC1
MC3
MBA2
MC4
MC5
MC6
35kV
MBA1
110kV
MC2
220kV
D
N'1
N1
N2
N'2
N3
N'3
BI1
BI1
BI2
BI2
BI3BI3
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang17
X
0HT1
0,063
X
D
0,243
X / 2
C
0,043
X / 2
T
0,008
X
0HT2
0,116
X / 2
H
0,081
Sơ đồ thay thế thứ tự không
Biến đổi sơ đồ thứ tự không
Sơ đồ thay thế thứ tự không tương đương
Từ các sơ đồ trên ta tính được
1 2
X X
Σ Σ
= =
1HT1 c T D 1HT2
1HT1 c T D 1HT 2
X .(X / 2 X / 2 X X )
X X / 2 X / 2 X X
+ + +
+ + + +
0,042.(0,043 0,008 0,135 0,083)
0,036
0,042 0,043 0,008 0,135 0,083
+ + +
= =
+ + + +
Điện kháng thứ tự không
(
)
H T D 0HT2
01
H T D 0HT2
X / 2. X / 2 X X
0,081.(0,008 0,135 0,116)
X 0,062
X / 2 X / 2 X X 0,081 0,008 0,135 0,116
+ +
+ +
= = =
+ + + + + +
(
)
0HT1 C 01
0
0HT1 C 01
X . X / 2 X
0,063.(0,043 0,062)
X 0,039
X X / 2 X 0,063 0,043 0,062
Σ
+
+
= = =
+ + + +
a. Ngắn mạch 3 pha N
(3)
Dòng điện ngắn mạch ba pha tại điểm ngắn mạch :
1
E 1
İ 27,778
X 0,036
Σ
Σ
= = =
Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI :
1HT1
f (BI1)
1HT1 C T D 1HT 2
X
1
İ .İ
2 X X / 2 X / 2 X X
Σ
= ⋅
+ + + +
0,042
0,5.27,778. 1,875
0,042 0,043 0,008 0,135 0,083
= =
+ + + +
f (BI2) f (BI1)
1 7
İ
5
İ
,8
= =
f (BI3) f (BI0)
İ İ 0
= =
X
0HT1
X
C
/2
X
01
N1
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang18
b. Ngắn mạch một pha chạm đất N
(1)
Các dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch của pha sự cố là :
1 2 0
1 2 0
E 1
İ İ İ 9
X X X 0,036 0,036 0,039
Σ Σ Σ
Σ Σ Σ
= = = = =
+ + + +
Các dòng điện thành phần đối xứng chạy qua BI là :
- Dòng điện thứ tự thuận, thứ tự nghịch :
1HT1
1(BI1) 1
1HT1 C T D 1HT2
X
1
İ .İ
2 X X / 2 X / 2 X X
Σ
= ⋅
+ + + +
0,042
0,5.9. 0,607
0,042 0,043 0,008 0,135 0,083
= =
+ + + +
1(BI1) 2(BI1) 1(BI2) 2(BI2)
İ İ İ İ 0,607
= = = =
1(BI3) 2(BI3)
İ İ 0
= =
- Dòng điện thứ tự không
0HT1
0(BI1) 0
0HT1 C 01
X
1 0,063
İ .İ 0,5.9. 1,6875
2 X X / 2 X 0,063 0,043 0,062
Σ
= ⋅ = =
+ + + +
H
0(BI2) 0(BI1)
0HT2 D T H
X / 2
İ İ
X X X / 2 X / 2
= ⋅
+ + +
0,081
1,6875. 0,305
0,116 0,243 0,008 0,081
= =
+ + +
0(BI3)
İ 0
=
Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI :
f (BI1) 1(BI1) 2(BI1) 0(BI1)
İ İ İ İ 0,607 0,607 1,6875 2,9015
= + + = + + =
f (BI2) 1(BI2) 2(BI2) 0(BI2)
İ İ İ İ 0,607 0,607 0,305 1,519
= + + = + + =
f (BI3)
İ 0
=
Dòng điện chạy qua các BI đã loại trừ thành phần thứ tự không :
BI1
f ( 0) f (BI1) 0(BI1)
İ İ İ 2,9015 1,6875 1,214
−
= − = − =
BI2
f ( 0) f (BI2) 0(BI2)
İ İ İ 1,519 0,305 1,214
−
= − = − =
BI3
f ( 0) f (BI3) 0(BI2)
İ İ İ 0
−
= − =
Dòng điện qua dây trung tính :
(1)
N
220 0(BI1) dm
I 3.I .I 3.1,6875.0,314 1,589kA
= = =
(1)
N
110 0(BI2) dm
I 3.I .I 3.0,305.0,627 0,574kA
= = =
( )
BI0
I 1,589 0,574 1,015kA
= − =
c. Ngắn mạch hai pha chạm đất (N
(1,1)
)
Các dòng điện đối xứng tại điểm ngắn mạch của pha không sự cố là :
1
2 0
1
2 0
E 1
İ 18,274
X .X 0,036.0,039
0,036
X
0,036 0,039
X X
Σ
Σ Σ
Σ
Σ Σ
= = =
+
+
+
+
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang19
0
2 1
2 0
X
0,039
İ İ 18,274. 9,502
X X 0,036 0,039
Σ
Σ Σ
Σ Σ
= − ⋅ = − = −
+ +
(
)
0 1 2
İ İ İ (18,274 9,502) 8,498
Σ Σ Σ
= − + = − − = −
Các dòng điện thành phần đối xứng chạy qua các BI là :
- Dòng điện thứ tự thuận :
1HT1
1(BI1) 1
1HT1 C T D 1HT2
X
1
İ .İ
2 X X / 2 X / 2 X X
Σ
= ⋅
+ + + +
0,042
0,5.18,274. 1,233
0,042 0,043 0,008 0,135 0,083
= =
+ + + +
1(BI2) 1(BI1)
İ İ 1,233
= =
1(BI3)
İ 0
=
- Dòng điện thứ tự nghịch :
2HT1
2(BI1) 2
2HT1 C T D 2HT2
X
1
İ .İ .
2 X X / 2 X / 2 X X
Σ
=
+ + + +
0,042
0,5.( 9,502). 0,642
0,042 0,043 0,008 0,135 0,083
= − − = −
+ + + +
2(BI2) 2(BI1)
İ İ 0,642
= = −
2(BI3)
İ 0
=
- Dòng điện thứ tự không :
0HT1
0(BI1) 0
0HT1 C 01
X
1
İ .İ
2 X X / 2 X
Σ
= ⋅
+ +
0,063
0,5.( 8,498). 1,593
0,063 0,043 0,062
= − = −
+ +
H
0(BI2) 0(BI1)
0HT2 D T H
X / 2
İ İ
X X X / 2 X / 2
= ⋅
+ + +
0,081
1,593. 0,379
0,116 0,135 0,008 0,081
= − = −
+ + +
0(BI3)
İ 0
=
Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI :
2
f (BI1) 1(BI1) 2(BI1) 0(BI1)
İ a .İ a.İ İ= + +
0 0 0
1,233 240 0,642 120 1,593 2,49 139,3
= ∠ − ∠ − = ∠ −
2
f (BI2) 1(BI2) 2(BI2) 0(BI2)
İ a .İ a.İ İ= + +
0 0 0
1,233 240 0,642 120 0,379 1,758 112,56
= ∠ − ∠ − = ∠ −
f (BI3)
İ 0
=
Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI loại trừ thành phần thứ tự không là :
BI1 0
f ( 0) f (BI1) 0(BI1)
İ İ İ 2,49 139,3 ( 1,593) 1,65 100,28
−
= − = ∠ − − − = ∠ −
BI2 0
f ( 0) f (BI2) 0(BI2)
İ İ İ 1,758 112,56 ( 0,379) 1,65 100,31
−
= − = ∠ − − − = ∠ −
BI3
f ( 0) f (BI3) 0(BI3)
İ İ İ 0
−
= − =
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang20
Dòng điện chạy qua dây trung tính :
(1,1)
N
220 0(BI1) dm
I 3.I .I 3.1,593.0,314 1,5kA
= = =
(1,1)
N
110 0(BI2) dm
I 3.I .I 3.0,379.0,627 0,713kA
= = =
( )
BI0
I 1,5 0,713 2,103kA
= − =
Bảng 2.1Kết quả ngắn mạch điểm N1 - S
NMax
- 2MBA
N
(3)
N
(1)
N
(1,1)
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3
İ
0
0 0 0 1,6875 0,305 0 -1,593 -0,379 0
|İ
f
| 1,875 1,875 0 2,9015 1,519 0 2,49 1,758 0
İ
f(-0)
-1,875 1,875 0 1,214 1,214 0 -1,65 1,65 0
I
BI0
(kA) 0 1,015 2,103
* Điểm ngắn mạch N’
1
: Các sơ đồ thay thế giống như trường hợp ngắn mạch tại
điểm N
1
nhưng vị trí của BI1 so với điểm ngắn mạch thay đổi nên dòng ngắn mạch qua
nó thay đổi. Dòng điện ngắn mạch qua các BI còn lại giống trường hợp ngắn mạch tại N
1
.
a. Ngắn mạch ba pha N
(3)
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI1
1 1
N N
f (BI1) f (BI1)
İ İ İ 27,778 1,875 25,903
′
Σ
= − = − =
b. Ngắn mạch một pha chạm đất N
(1)
Các dòng điện thành phần đối xứng chạy qua các BI của pha sự cố là :
1 1 1
N N N
1(BI1) 2(BI1) 1 1(BI1)
İ İ İ İ 9 0,607 8,393
′ ′
Σ
= = − = − =
1 1
N N
0(BI1) 0 0(BI1)
İ İ İ 9 1,6875 7,3125
′
Σ
= − = − =
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI1 :
1 1 1 1
N N N N
f (BI1) 1(BI1) 2(BI1) 0(BI1)
İ İ İ İ 8,393 8,393 7,3125 24,0985
′ ′ ′ ′
= + + = + + =
Dòng điện chạy qua BI1 đã loại trừ thành phần thứ tự không là :
1 1
N N
BI1
f ( 0) f (BI1) 0(BI1)
İ İ İ 24,0985 7,3125 16,786
′ ′
−
= − = − =
c. Ngắn mạch hai pha chạm đất N
(1,1)
Các dòng điện ngắn mạch thành phần chạy qua BI1 của pha không sự cố là :
1 1
N N
1(BI1) 1 1(BI1)
İ İ İ 18,274 1,233 17,041
′
Σ
= − = − =
1 1
N N
2(BI1) 2 2(BI1)
İ İ İ 9,502 0,642 8,86
′
Σ
= − = − + = −
1 1
N N
0(BI1) 0 0(BI1)
İ İ İ 8,498 1,593 6,905
′
Σ
= − = − + = −
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI1 :
1 1 1 1
N N N N
2
f (BI1) 1(BI1) 2(BI1) 0(BI1)
İ a .İ a.İ İ
′ ′ ′ ′
= + +
0 0 0
17,041 240 8,86 120 6,905 24,98 116,11
= ∠ − ∠ − = ∠ −
Dòng điện chạy qua BI1 đã loại trừ thành phần thứ tự không :
1 1
N N
BI1 0 0
f ( 0) f (BI1) 0(BI1)
İ İ İ 24,98 116,11 ( 6,905) 22,8 100,33
′ ′
−
= − = ∠ − − − = ∠ −
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang21
Bảng 2.2Kết quả ngắn mạch điểm N
’
1
– S
Nmax
– 2MBA
N
(3)
N
(1)
N
(1,1)
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3
İ
0
0 0 0 7,3125 0,305 0 -6,905 0,379 0
|İ
f
| 25,903 1,875 0 24,0985 1,519 0 24,98 1,758 0
İ
f(-0)
25,903 1,875 0 16,786 1,214 0 22,8 1,65 0
I
BI0
(kA)
0 1,015 2,103
* Phía 110kV, điểm ngắn mạch N
2
:
X
1HT1
0,042
X
D
0,135
X / 2
C
0,043
X / 2
T
0,008
X
1HT2
0,083
X / 2
H
0,081
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận
X
2HT1
0,042
X
D
0,135
X / 2
C
0,043
X / 2
T
0,008
X
2HT2
0,083
X / 2
H
0,081
Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch
X
0HT1
0,063
X
D
0,243
X / 2
C
0,043
X / 2
T
0,008
X
0HT2
0,116
X / 2
H
0,081
Sơ đồ thay thế thứ tự không
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang22
Điện kháng thay thế thứ tự thuận :
(
)
1HT2 D 1HT1 C T
1
1HT1 C T 1HT2 D
(X X ). X X / 2 X / 2
X
X X / 2 X / 2 X X
Σ
+ + +
=
+ + + +
(0,083 0,135).(0,042 0,043 0,008)
0,088
0,042 0,043 0,008 0,135
+ + +
= =
+ + +
Điện kháng thứ tự nghịch theo sơ đồ thay thế trên
2 1
0,088
X X
∑ ∑
= =
Biến đổi sơ đồ thay thế thứ tự không, sơ đồ thay thế thứ tự không tương đương với sơ
đồ sau, trong đó X
01
=(X
c
/2+X
0HT1
)//(X
H
/2)
Điện kháng thứ tự không :
(
)
H C 0HT1
01
H C 0HT1
X / 2. X / 2 X
0,081.(0,043 0,063)
X 0,046
X / 2 X / 2 X 0,081 0,043 0,063
+
+
= = =
+ + + +
(
)
0HT2 D T 01
0
0HT2 D T 01
(X X ). X / 2 X
(0,116 0,243).(0,008 0,046)
X 0,047
X X X / 2 X 0,116 0,243 0,008 0,046
Σ
+ +
+ +
= = =
+ + + + + +
a. Ngắn mạch ba pha N
(3)
Dòng điện ngắn mạch tại điểm ngắn mạch :
1
E 1
İ 11,363
X 0,088
Σ
Σ
= = =
Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI :
1HT2 D
f (BI2)
1HT1 C T 1HT2 D
X X
İ 0,5.İ
X X / 2 X / 2 X X
Σ
+
= ⋅
+ + + +
0,083 0,135
0,5.11,363. 3,982
0,042 0,043 0,008 0,083 0,135
+
= =
+ + + +
f (BI2) f (BI1)
İ İ 3,982
= =
f (BI3) f (BI0)
İ İ 0
= =
b. Ngắn mạch một pha chạm đất N
(1)
Các dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch của pha sự cố là :
1 2 0
1 2 0
E 1
İ İ İ 4,484
X X X 0,088 0,088 0,047
Σ Σ Σ
Σ Σ Σ
= = = = =
+ + + +
Các dòng điện thành phần đối xứng chạy qua các BI là :
- Dòng điện thứ tự thuận, thứ tự nghịch :
X
T
/2
X
01
N2
X
0D
X
0HT2
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang23
1HT2 D
1(BI2) 1
1HT1 C T 1HT2 D
X X
İ 0,5.İ
X X / 2 X / 2 X X
Σ
+
= ⋅
+ + + +
0,083 0,135
0,5.4,484. 1,572
0,042 0,043 0,008 0,083 0,135
+
= =
+ + + +
1(BI1) 2(BI1) 1(BI2) 2(BI2)
İ İ İ İ 1,572
= = = =
1(BI3) 2(BI3)
İ İ 0
= =
- Dòng điện thứ tự không :
0HT2 0D
0(BI2) 0
0HT2 0D T 01
X X
İ 0,5.İ .
X X X / 2 X
Σ
+
=
+ + +
0,116 0,243
0,5.4,484. 1,948
0,116 0,243 0,008 0,046
+
= =
+ + +
H
0(BI1) 0(BI2)
0HT1 C H
X / 2
0,081
İ İ 1,948. 0,844
X X / 2 X / 2 0,063 0,043 0,081
= ⋅ = =
+ + + +
0(BI3)
İ 0
=
Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI :
f (BI1) 1(BI1) 2(BI1) 0(BI1)
İ İ İ İ 1,572 1,572 0,844 3,988
= + + = + + =
f (BI2) 1(BI2) 2(BI2) 0(BI2)
İ İ İ İ 1,572 1,572 1,948 5,092
= + + = + + =
f (BI3)
İ 0
=
Dòng chạy qua BI đã loại bỏ thành phần thứ tự không :
BI1
f ( 0) f (BI1) 0(BI1)
İ İ İ 3,988 0,844 3,144
−
= − = − =
BI2
f ( 0) f (BI2) 0(BI2)
İ İ İ 5,092 1,948 3,144
−
= − = − =
BI3
f ( 0) f (BI3) 0(BI3)
İ İ İ 0
−
= − =
Dòng điện chạy qua dây trung tính :
(1)
N
220 0(BI1) dm
I 3.I .I 3.0,844.0,314 0,795kA
= = =
(1)
N
110 0(BI2) dm
I 3.I .I 3.1,948.0627 3,664kA
= = =
( )
BI0
I 3,664 0,795 2,869
= − =
c. Ngắn mạch hai pha chạm đất N(
1,1)
Các dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch của pha không sự cố là :
1
2 0
1
2 0
E 1
İ 8,429
X .X 0,088.0,047
0,088
X
0,088 0,047
X X
Σ
Σ Σ
Σ
Σ Σ
= = =
+
+
+
+
0
2 1
2 0
X
0,047
İ İ 8,429. 2,935
X X 0,088 0,047
Σ
Σ Σ
Σ Σ
= − ⋅ = − = −
+ +
(
)
0 1 2
İ İ İ (8,429 2,935) 5,494
Σ Σ Σ
= − + = − − = −
Các dòng điện thành phần đối xứng chạy qua các BI là :
- Dòng điện thứ tự thuận :
1HT2 D
1(BI2) 1
1HT1 C T 1HT2 D
X X
İ 0,5.İ .
X X / 2 X / 2 X X
Σ
+
=
+ + + +
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang24
0,083 0,135
0,5.8,429. 2,632
0,042 0,081 0,008 0,083 0,135
+
= =
+ + + +
1(BI1) 1(BI2)
İ İ 2,632
= =
1(BI3)
I 0
=
- Dòng điện thứ tự nghịch :
2HT2 D
2(BI2) 2
2HT1 C T 2HT2 D
X X
İ 0,5.İ
X X / 2 X / 2 X X
Σ
+
= ⋅
+ + + +
0,083 0,135
0,5.( 2,935). 1,028
0,042 0,043 0,008 0,083 0,135
+
= − = −
+ + + +
2(BI1) 2(BI2)
İ İ 1,028
= = −
2(BI3)
İ 0
=
- Dòng điện thứ tự không :
0HT2 0D
0(BI2) 0
0HT2 0D T 01
X X
İ 0,5.İ
X X X / 2 X
Σ
+
= ⋅
+ + +
0,116 0,243
0,5.( 5,494). 2,387
0,116 0,243 0,008 0,046
+
= − = −
+ + +
H
0(BI1) 0(BI2)
0HT1 C H
X / 2
İ İ
X X / 2 X / 2
= ⋅
+ +
0,081
2,387. 1,034
0,063 0,043 0,081
= − = −
+ +
0(BI3)
İ 0
=
Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI :
2
f (BI1) 1(BI1) 2(BI1) 0(BI1)
İ a .İ a.İ İ= + +
0 0 0
2,632 240 1,028 120 1,034 3,663 120
= ∠ − ∠ − = ∠ −
2
f (BI2) 1(BI2) 2(BI2) 0(BI2)
İ a .İ a.İ İ= + +
0 0 0
2,632 240 1,028 120 2,387 4,496 135,17
= ∠ − ∠ − = ∠ −
f (BI3)
İ 0
=
Dòng điện pha sự cố chạy qua các BI loại trừ thành phần thứ tự không là :
BI1 0 0
f ( 0) f (BI1) 0(BI1)
İ İ İ 3,663 120 ( 1,034) 3,27 104,11
−
= − = ∠ − − − = ∠ −
BI2 0 0
f ( 0) f (BI2) 0(BI2)
İ İ İ 4,496 135,17 ( 2,387) 3,269 104,19
−
= − = ∠ − − − = ∠ −
BI3
f ( 0) f (BI3) 0(BI3)
İ İ İ 0
−
= − =
Dòng điện chạy qua dây trung tính :
(1,1)
N
220 0(BI1) dm
I 3.I .I 3.1,034.0,314 0,974
= = =
(1,1)
N
110 0(BI2) dm
I 3.I .I 3.2,387.0,627 4,489
= = =
BI0
I 4,489 0,974 3,515
= − =
Đồ Án Tốt Nghiệp : Bảo Vệ Rơle SVTH : Bùi Thanh Liêm – Đ4H2
Trang25
Bảng 2.3Kết quả ngắn mạch điểm N2 – S
Nmax
– 2MBA
N
(3)
N
(1)
N
(1,1)
BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3 BI1 BI2 BI3
İ
0
0 0 0 0,844 -1,948 0 -1,034 -2,387 0
|İ
f
| 3,982 3,982 0 3,988 5,092 0 3,663 4,496 0
İ
f(-0)
3,982 -3,982 0 3,144 -3,144 0 3,27 3,269 0
I
BI0
(kA) 0 2,869 3,515
* Điểm ngắn mạch N
’
2
:
Các sơ đồ thay thế giống như trường hợp ngắn mạch tại điểm N
2
nhưng vị trí của BI2
so với điểm ngắn mạch thay đổi nên dòng điện ngắn mạch qua nó thay đổi. Dòng điện
ngắn mạch qua các BI còn lại giống như trường hợp ngắn mạch tại N
2
.
a. Ngắn mạch ba pha N
(3)
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI2 :
2 2
N N
f (BI2) f (BI2)
İ İ İ 11,363 3,982 7,381
′
Σ
= − = − =
b. Ngắn mạch một pha chạm đất N
(1)
Các dòng điện thành phần đối xứng chạy qua các BI của pha sự cố là :
2 2 2
N N N
1(BI2) 2(BI2) 1 1(BI2)
İ İ İ İ 4,484 1,572 2,912
′ ′
Σ
= = − = − =
2 2
N N
0(BI2) 0 0(BII)
İ İ İ 4,484 0,844 3,64
′
Σ
= − = − =
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI2 :
2 2 2 2
N N N N
f (BI2) 1(BI2) 2(BI2) 0(BI2)
İ İ İ İ 2,912 2,912 3,64 9,464
′ ′ ′ ′
= + + = + + =
Dòng điện chạy qua BI2 đã loại trừ thành phần thứ tự không là :
2 2
N N
BI2
f ( 0) f (BI2) 0(BI2)
İ İ İ 9,464 3,64 5,824
′ ′
−
= − = − =
c. Ngắn mạch hai pha chạm đất N
(1,1)
Các dòng điện ngắn mạch thành phần chạy qua BI2 của pha không sự cố là :
2 2
N N
1(BI2) 1 1(BI2)
İ İ İ 8,429 2,632 5,797
′
Σ
= − = − =
2 2
N N
2(BI2) 2 2(BI2)
İ İ İ 2,935 ( 1,028) 1,907
′
Σ
= − = − − − = −
2 2
N N
0(BI2) 0 0(BI2)
İ İ İ 5,494 ( 2,387) 3,107
′
Σ
= − = − − − = −
Dòng điện pha sự cố chạy qua BI2 :
2 2 2 2
N N N N
2
f (BI2) 1(BI2) 2(BI2) 0(BI2)
İ a .İ a.İ İ
′ ′ ′ ′
= + +
0 0 0
5,797 240 1,907 120 3,107 8,368 127,13
= ∠ − ∠ − = ∠ −
Dòng điện chạy qua BI2 đã loại trừ thành phần thứ tự không :
2 2 2
BI N N
0
f ( 0) f (BI2) 0(BI2)
İ İ İ 8,368 127,13 ( 3,107) 6,949 106,24
′ ′
−
= − = ∠ − − − = ∠ −
