Đồ án tốt nghiệp Hệ thống điện nguyễn thái ngọc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 1 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

CHƯƠNG I: TRẠM BIẾN ÁP HOÀNH BỒ- QUẢNG NINH CÁC
THÔNG SỐ CHÍNH
I.1. VỊ TRÍ, VAI TRÒ TRẠM BIẾN ÁP HOÀNH BỒ TRONG HỆ
THỐNG
Trạm biến áp 220kV Quảng Ninh-Truyền tải điện Quảng Ninh thuộc công ty
truyền tải điện I. Trạm được thiết kế xây dựng ở gần thị trấn Trới thành phố Hạ
Long,cách đường quốc lộ 18A đường đi Hà Nội-Hạ Long khoảng 10km.Trạm biến áp
220kV Quảng Ninh là trạm truyền tải điện năng.Phía 220kV được lấy điện từ nhà máy
nhiệt điện Quảng Ninh và nhà máy điện Sơn Động qua các ngăn lộ 271,272,274 ngăn
lộ 273 được nối với trạm 220kV Tràng Bạch.Phía 110kV được lấy điện từ nhà máy
điện Uông Bí qua 2 ngăn lộ 171,172 cung cấp cho các khu công nghiệp Cái Lân,các
huyện miền Đông của Quảng Ninh và thành phố Hạ Long.Phía 22kV cấp điện cho hệ
thống tự dùng của trạm.
I.2 SƠ ĐỒ NỐI ĐIÊN CHÍNH CỦA TRẠM
I.2.1 Phía 220 kV
Nguồn cấp điện cho trạm: Đường dây 273 –Tràng Bạch
Đường dây 274 –NMĐ Sơn Động
Đường dây 272- T500 QN
Đường dây 271 – T500 QN
 Từ thanh cái C21,C22-220kV qua MC 231 cấp cho máy biến áp AT1, từ đó cấp
cho phụ tải 110kV thanh cái C11,C12; cấp cho phụ tải thanh cái 22kV- C41.
 Từ thanh cái C21,C22-220kV qua MC 231 cấp cho máy biến áp AT2, từ đó cấp
cho phụ tải 110kV thanh cái C11,C12 ;cấp cho phụ tải thanh cái 22kV- C42.
 Máy biến áp AT2
- Công suất 125 MVA, có điều chỉnh điện áp dưới tải.
- Công suất S
C

/ S
T
/ S
H
: 225/121/22-125 MVA.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 2 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

- Tổ đấu dây Y
0TN
/-11
 Máy biến áp AT1
- Công suất 125 MVA, có điều chỉnh điện áp dưới tải.
- Công suất S
C
/ S
T
/ S
H
: 225/123/23-125 MVA
- Tổ đấu dây: Y
0TN
/-11
I.2.2 Phía 110kV
Bao gồm:
o Uông Bí 1 172
o Cái Lân 1 173
o Cái Lân 2 174
o Uông Bí 2 171

- 1 MC nối 100: bình thường làm nhiệm vụ nối giữa 2 thanh góp C11,C12.
Khi 1 thanh góp mất điện hoặc cần thay thế, sửa chữa MC phía 110kV thì
MC100 thay thế cho các MC khác.
I.2.3 Phía 22kV
- 1 ngăn lộ tổng.
- 1 ngăn lộ ra.
- 2 ngăn máy biến áp tự dùng TD41,TD42 cấp tự dùng cho trạm.
I.3 THÔNG SỐ CỦA THIẾT BỊ CHÍNH TRONG TRẠM
I.3.1 Các máy biến áp
I.3.1.1 Máy biến áp AT1:
Máy biến áp tự ngẫu nhãn hiệu SDN-6144-125000KVA do AEG sản xuất ,
công suất danh định 125 MVA.
- Điện áp danh định cuộn dây U
Cdđ
= 225 kV.
U
Tdđ
= 123 kV.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 3 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

U
Hdđ
= 23 kV.
- Tần số 50 Hz.
- Tỷ số điện áp:
225 8 1,25%/121/ 23 2 2,5%
KV
   

- Kiểu làm mát ONAN/ONAF1/ONAF2
- Tổ đấu dây Y0TN/-11 .
- Điện áp ngắn mạch U
K
( C-H ) = 5,12%.
U
K
( C-T ) = 11%
U
K
( T-H ) = 3,2%
- Tổn hao không tải ∆Po=44kW
I.3.1.2Máy biến áp AT2:
Máy biến áp tự ngẫu nhãn hiệu ATDTN-125000KVA do UCRAINA sản xuất,
công suất danh định 125 MVA.
- Điện áp danh định cuộn dây U
Cdđ
= 225 kV.
U
Tdđ
= 121 kV.
U
Hdđ
=22 kV.
- Tần số 50 Hz.
- Tỷ số điện áp:
225 8 1,25%/121/ 23
KV
 

- Kiểu làm mát ONAN/ONAF1/OFAF2.
- Tổ đấu dây Y0TN/-11 .
- Điện áp ngắn mạch U
K
( C-H ) = 33,7%.
U
K
( C-T ) = 10,2%.
U
K
( T-H ) = 20%.
- Tổn hao không tải ∆Po=374kW
I.3.2 Các thiết bị phân phối phía 220 kV
1. Máy cắt 3AP1FI do SIEMENS sản xuất
Máy cắt 3AP1FI là máy cắt sử dụng lò xo
Vị trí 231
- Điện áp định mức kV 245
- Tần số định mức Hz 50
- Dòng điện định mức A 3150
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 4 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

- Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 40
- Áp lực khí SF6
đ
bar

6

- Áp lực khí SF6
bth
bar 5,2
-
Áp lực khí SF6
ktt
bar 5

2. Máy cắt 3AP1FG-245 do SIEMENS sản xuất
Máy cắt 3AP1FG-245 là máy cắt sử dụng lò xo
Vị trí 271 ;272 ;232
- Điện áp định mức kV 245
- Tần số định mức Hz 50
- Dòng điện định mức A 1600
- Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 31,5
- Áp lực khí SF6
đ
bar 6
- Áp lực khí SF6
bth
bar 5,2
- Áp lực khí SF6
ktt
bar 5


3. Máy cát GL314 do AREVA sản xuất
Máy cắt GL314 là máy cắt sử dụng lò xo
Vị trí 273;274;200
- Điện áp định mức kV 245

- Tần số định mức Hz 50
- Dòng điện định mức A 3150
- Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 40
- Áp lực khí SF6
đ
bar 7,5
- Áp lực khí SF6
bth
bar 6,4
- Áp lực khí SF6
ktt
bar 6,1
4. Biến dòng điện CA-245 do ARTECHE sản xuất
Vị trí 231
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 5 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

- Điện áp cao nhất của thiết bị : 450 kV
- Tần số danh định : 50 Hz
- Tỉ số biến danh định : 375-750-1500/5A
- Tỷ số biến đang sử dụng : 1500/5
- Điện áp định mức thiết bị : 245kV
5. Biến dòng điện CA-245 do ARTECHE sản xuất
Vị trí 271;272;232
- Điện áp cao nhất của thiết bị : 450 kV
- Tần số danh định : 50 Hz
- Tỉ số biến danh định : 375-750-1500/5 A
- Tỷ số biến đang sử dụng : 1500/5
- Điện áp định mức thiết bị :245kV

6. Biến dòng điện CA-245 do ARTECHE sản xuẩt
Vị trí 273;274;200
- Điện áp cao nhất của thiết bị :450 kV
- Tần số danh định : 50 Hz
- Tỉ số biến danh định :375-750-1500/5A
- Tỉ số biến đang sử dụng :1500/5A
- Điện áp định mức thiết bị :245 kV
7. Biến điện áp kiểu DDB-245 do ARTECHE sản xuất
Vị trí C21
- Điện áp định mức của lưới : 220 kV
- Tần số : 50Hz
- Tỉ số biến áp : 220/√3:0,1/√3:0,1 kV
- Tổ đấu dây Yo/Yo/∆
8. Biến điện áp kiểu DDB-245 do ARTECHE sản xuất

Vị trí C29;273;274
- Điện áp định mức của lưới :220 kV
- Tần số :50 Hz
- Tỉ số biến áp :220/√3:0,1/√3:0,1 kV
- Tổ đấu dây Yo/Yo/∆

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 6 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1


I.3.3 Các thiết bị phân phối phía 110 kV
1. Máy cắt HGF312 do ALSTOM sản xuất
Vị trí 171;172;175;176; 131;100
- Điện áp định mức kV 123

- Tần số định mức Hz 50
- Dòng điện định mức A 2000
- Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 31,5
- Áp lực khí SF6
đ
bar 6,3
SF6
bth
bar 5,7
SF6
ktt
bar 5,4
2. Máy cắt HGF312 do ALSTOM sản xuất
Vị trí 173;174
- Điện áp định mức kV 123
- Tần số định mức Hz 50
- Dòng điện định mức A 2000
- Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 31,5
- Áp lực khí SF6
đ
bar 6,3
SF6
bth
bar 5,7
SF6
ktt
bar 5,4
3. Máy cắt 3AP1FG-123 do SIEMENS
Vị trí 132
- Điện áp định mức kV 123

- Tần số định mức Hz 50
- Dòng điện định mức A 2000
- Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 31,5
- Áp lực khí SF6
đm
bar 6
SF6
bth
bar 5,2
SF6
ktt
bar 4
4. Máy cắt kiểu 3AP1FI do SIEMENS sản xuất
Vị trí:101
- Điện áp định mức kV 170
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 7 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

- Tần số định mức Hz 50
- Dòng điện định mức A 3150
- Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 40
- Áp lực khí SF6
đm
bar 8
- SF6
bth
bar 7,2
- SF6
ktt

bar 7
5. Biến dòng điện kiểu CA-123 do ARTECHE sản xuất
Vị trí: 171
- Tần số danh định : 50 Hz
- Điện áp định mức : 110kV
- Tỉ số biến đang sử dụng :750/5A
- Tỉ số biến danh định : 375-750-1000/5 A
6. Biến dòng điện kiểu CA-123 do ARTECHE sản xuất
Vị trí: 172;175;176;100
- Tần số danh định : 50 Hz
- Điện áp định mức : 110kV
- Tỉ số biến đang sử dụng :750/5A
- Tỉ số biến danh định : 375-750-1000/5 A
7. Biến dòng điện kiểu CA-123 do ARTECHE sản xuất
Vị trí:173;174
- Tần số danh định : 50 Hz
- Điện áp định mức : 110kV
- Tỉ số biến đang sử dụng :750/5A
- Tỉ số biến danh định : 375-750-1000/5 A
8. Biến dòng điện kiểu CA-123 do ARTECHE sản xuất
Vị trí: 131
- Tần số danh định : 50 Hz
- Điện áp định mức : 110kV
- Tỉ số biến đang sử dụng :750/5A
- Tỉ số biến danh định : 375-750-1000/5 A
9. Biến dòng điện kiểu IOSK-123 do HAEFLY sản xuất
Vị trí :101
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 8 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

- Tần số danh định :50 Hz
- Điện áp định mức :110 kV
- Tỉ số biến đang sử dụng :750/5A
- Tỉ số biến danh định :375-750-1000/5A
10. Biến dòng điện kiểu CA-123 do ARTECHE sản xuất
Vị trí :132
- Tần số danh định :50 Hz
- Điện áp định mức :110 kV
- Tỉ số biến đang sử dụng :750/5A
- Tỉ số biến danh định :375-750-1000/5A
11.Biến điện áp kiểu DDB-245 do ARTECHE sản xuất
- Điện áp định mức của lưới : 123 kV
- Tần số : 50 Hz
- Tỉ số biến áp : 110/ 3 :0,1/ 3 :0,1
- Tổ đấu dây Yo/Yo/∆
I.3.4 Các thiết bị phân phối phía 22 kV
1. Máy cắt FG3 do MERLIN sản xuất
Vị trí :431
- Điện áp định mức kV 24
- Tần số định mức Hz 50
- Dòng điện định mức A 1250
- Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 31,5
2. Máy cắt FG3 do MERLIN sản xuất
Vị trí:471
- Điện áp định mức kV 24
- Tần số định mức Hz 50
- Dòng điên định mức A 1250
- Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 31,5
3. Máy cắt 3AH1284-2 do SIEMENS sản xuất

Vị trí :432
- Điện áp định mức kV 24
- Tần số định mức Hz 50
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 9 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

- Dòng điên định mức A 1250
- Dòng cắt ngắn mạch định mức kA 25
4. Máy cắt loại Dao phụ tải do MERLIN sản xuất
Vị trí : 441
- Điện áp định mức kV 24
- Tần số định mức Hz 50
- Dòng điên định mức A 400
5. Máy cắt Dao phụ tải do SIEMENS sản xuất
Vị trí :442
- Điện áp định mức kV 24
- Tần số định mức Hz 50
- Dòng điên định mức A 800
6. Biến dòng điện ACF-36 do MERLIN sản xuất
Vị trí :431
- Tần số danh định :50 Hz
- Điện áp định mức :22 kV
- Tỉ số biến đang sử dụng :1250/5A
- Tỉ số biến danh định :1250/5A
7. Biến dòng điện ACF-24 do MERLIN sản xuất
Vị trí :471
- Tần số danh định :50 Hz
- Điện áp định mức :22 kV
- Tỉ số biến đang sử dụng :600/5A

- Tỉ số biến danh định :600/5A
8. Biến dòng điện BS 726 do SIEMENS sản xuất
Vị trí :432
- Tần số danh định :50 Hz
- Điện áp định mức :22 kV
- Tỉ số biến đang sử dụng :800/5A
- Tỉ số biến danh định :600-800/5A
9. Biến điện áp UCFN-24 do MERLIN sản xuất
Vị trí :431
- Điện áp định mức của lưới kV 22
- Tần số Hz 50
- Tỉ số biến áp kV 22/ 3 :0,1/ 3 :0,1
- Tổ đấu dây Yo/Yo/∆
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 10 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

CHƯƠNG II:TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE
II.1 MỤC ĐÍCH TÍNH NGẮN MẠCH
Khi thiết kế bảo vệ rơle cho bất kỳ một phần tử hoặc một hệ thống điện nào, ta
cần phải xem xét đến những sự cố nặng nề nhất, có ảnh hưởng lớn tới phần tử hoặc hệ
thống đó. Nguyên nhân gây hư hỏng, sự cố đối với các phần tử trong hệ thống rất đa
dạng, trong đó, loại sự cố nguy hiểm nhất là ngắn mạch.
Việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định được dòng điện ngắn mạch lớn nhất
(I
Nmax
) và dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất (I
N min
) đi qua các bảo vệ để lựa chọn thiết bị
bảo vệ rơ le, chỉnh định, cài đặt các thông số và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ.

II.2 NGUYÊN NHÂN VÀ HẬU QUẢ CỦA NGẮN MẠCH
II.2.1 Nguyên nhân của ngắn mạch
Nguyên nhân chung và chủ yếu của ngắn mạch là do cách điện bị hỏng. Lý do
cách điện bị hỏng có thể là: Bị già cỗi khi làm việc lâu ngày, chịu tác động cơ khí gây
vỡ nát, bị tác động của nhiệt độ gây phá hoại môi chất, xuất hiện điện trường mạnh
làm phóng điện chọc thủng vỏ bọc….Những nguyên nhân tác động cơ khí có thể do
con người (như đào đất, thả diều…), do loài vật(rắn bò, chim đậu…), hoặc gió bão làm
cây gãy, đổ cột, dây dẫn chập nhau…
II.2.2 Hậu quả của ngắn mạch
Ngắn mạch là một loại sự cố nguy hiểm, vì khi ngắn mạch dòng điện đột ngột
tăng lên rất lớn, chạy trong các phần tử của HTĐ. Tác dụng của dòng điện ngắn mạch
có thể gây ra là:
- Phát nóng rất nhanh, nhiệt độ tăng cao, có thể gây cháy nổ.
- Sinh ra lực cơ khí rất lớn giữa các phần của thiết bị điện, làm biến dạng hoặc gây vỡ
các bộ phận như sứ đỡ, thanh dẫn…
- Gây sụt áp lưới điện khiến động cơ ngừng quay, ảnh hưởng đến năng suất của máy
móc thiết bị.
- Gây ra mất ổn định hệ thống do các máy phát mất cân bằng công suất, quay theo
những vận tốc khác nhau dẫn đến mất đồng bộ.
- Tạo ra các thành phần dòng điện không đối xứng, gây nhiễu các đường dây thông tin
ở gần.
- Nhiều phần của mạng điện bị cắt ra để loại trừ điểm ngắn mạch, làm gián đoạn cung
cấp điện.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 11 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

II.3 CÁC GIẢ THIẾT VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH NGẮN MẠCH
II.3.1 Những giả thiết cơ bản để tính toán ngắn mạch
Khi tính toán ngắn mạch bằng phương pháp thủ công người ta sử dụng một số

giả thiết đơn giản hóa sau:
- Các máy phát điện không có dao động công suất.
- Xét phụ tải gần đúng.
-Mạch từ không bão hòa.
- Bỏ qua điện trở.
- Bỏ qua điện dung.
- Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp.
- Hệ thống điện ba pha là đối xứng.
II.3.2 Trình tự tiến hành tính toán ngắn mạch
Tiến hành tính toán ngắn mạch theo trình tự sau:
- Xác định sơ đồ thay thế( còn gọi là sơ đồ đẳng trị hay sơ đồ một sợi).
- Xác định loại ngắn mạch.
- Xác định vị trí của điểm ngắn mạch.
- Xác định thời điểm cần xét của quá trình ngắn mạch.
Khi tính toán ngắn mạch có thể dùng hệ đơn vị tương đối có tên hoặc hệ đơn vị
tương đối cơ bản.
II.3.3 Phương pháp tính ngắn mạch
Để tìm dòng ngắn mạch lớn nhất và nhỏ nhất chạy qua các BI phục vụ cho bảo
vệ ta xét 2 chế độ:
- Dòng ngắn mạch cực đại khi: Công suất ngắn mạch của hệ thống lớn nhất
( điện kháng hệ thống nhỏ nhất). Ở chế độ này ta xét các dạng ngắn mạch
sau: ngắn mạch 3 pha (


3
N
), ngắn mạch 1 pha chạm đất (


1

N
), ngắn mạch 2
pha chạm đất (


1,1
N
), các máy biến áp vận hành độc lập
- Dòng ngắn mạc cực tiểu khi: Công suất ngắn mạch của hệ thống nhỏ nhất
(điện kháng hệ thống lớn nhất). Ở chế độ này ta xét các dạng ngắn mạch:
ngắn mạch 2 pha (


2
N
), ngắn mạch 1 pha chạm đất (


1
N
), ngắn mạch 2 pha
chạm đất (


1,1
N
), các máy biến áp vận hành độc lập
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 12 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

Các điểm ngắn mạch tính toán:
- Ngắn mạch phía 220kV với các điểm ngắn mạch N
1
và N
1
’; N
1
và N
1
’’
- Ngắn mạch phía 110kV với các điểm ngắn mạch N
2
và N
2
’; N
2
và N
2
’’
- Ngắn mạch phía 22kV với các điểm ngắn mạch N
3
và N
3
’
II.4 ĐIỆN KHÁNG CÁC PHẦN TỬ VÀ SƠ ĐỒ THAY THẾ
Đối với tính toán bảo vệ rơ le,chọn các đại lượng cơ bản sau:
S
cb
=125 MVA

Chọn U
cb
=1,05U
tb
các cấp.Các cấp điện áp là 230/115/23kV
Cấp điện áp 220 kV có U
cb1
= 230 kV
1
1
125
0,314
3 3.230
cb
cb
cb
S
I
U
  
kA
Cấp điện áp 110 kV có U
cb2
= 115 kV
2
2
125
0,628
3 3.115
cb

cb
cb
S
I
U
  
kA
Cấp điện áp 22 kV có U
cb4
= 23 kV
3
3
125
3,138
3 3.23
cb
cb
cb
S
I
U
  
kA
II.4.1 Thông số Hệ thống
Theo số liệ của Trung tâm điều độ hệ thống điện Miền Bắc A1 với
S
cb
=100MVA và U
cb
=U

đm
=220kV thì trong các chệ độ phụ tải cực đại và cực tiểu ta
có điện kháng của hệ thống như sau:
*Chế độ max: X
0H
=0,04
X
1H
=X
2H
=0,025
*Chế độ min: X
0H
= 0,04
X
1H
=X
2H
=0,035
Quy sang hệ đơn vị tương đối cơ bản đã chọn :
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 13 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

* Chế độ công suất ngắn mạch cực đại S
Nmax


   
1H 2H

125
X X 0,025 0,031
100

0
125
0,04 0,05
100
H
X   
*Chế độ công suất ngắn mạch cực tiểu S
Nmin
:

   
1H 2H
125
X X 0,035 0,043
100

0
125
0,04 0,05
100
H
X   
II.4.2 Thông số các máy biến áp
II.4.2.1 Máy biến áp AT1
Điện áp ngắn mạch UK% của máy biến áp tự ngẫu AT1 như sau:
U

N
C-T
= 11 % ; U
N
C-H
= 5,12 % ; U
N
T-H
= 3,2 %
C C-T C-H T-H
N N N N
1 1
U (U U U ) (11+5,12-3,2) 6,46%
2 2
    
T T-H C-T C-H
N N N N
1 1
U (U U U ) (3,2+11-5,12) 4,54%
2 2
    
H C-H T-H C-T
N N N N
1 1
U (U U U ) (5,12+3,2-11) 1,34%
2 2
     
Điện kháng các cuộn dây:
N
C

U % 6,46 125
X . . 0,036
100 100 225
cb
Cdm
S
S
  
N
T
U % 4,54 125
X . . 0,046
100 100 123
cb
Tdm
S
S
  

H
X 0




ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 14 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

II.4.2.2 Máy biến áp AT2

Điện áp ngắn mạch UK% của máy biến áp tự ngẫu AT2 như sau:
U
N
C-T
= 10,2 % ; U
N
C-H
= 33,7 % ; U
N
T-H
= 20 %
C C-T C-H T-H
N N N N
1 1
U (U U U ) (10,2+33,7-20) 11,95%
2 2
    
T T-H C-T C-H
N N N N
1 1
U (U U U ) (10,2 20 33,7) 1,75%
2 2
       
H C-H T-H C-T
N N N N
1 1
U (U U U ) (33,7+20-10,2) 21,75%
2 2
    
Điện kháng các cuộn dây:

N
C
U % 11,95 125
X . . 0,066
100 100 225
cb
Cdm
S
S
  

T
X 0


N
H
U % 21,75 125
X . . 1,24
100 100 22
cb
Hdm
S
S
  
II.4.2.3 Kiểm tra điều kiện để hai máy biến áp làm việc song song
Các máy biến áp làm việc song song phải thỏa mãn các điều kiện sau:
 Điện áp định mức của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp lúc không tải phải bằng nhau.
 Tỷ số biến của hai máy biến áp phải bằng nhau
 Hai máy biến áp phải cùng tổ đấu dây

 Hai máy biến áp phải có cùng điện áp ngắn mạch Uk% hoặc độ chênh điện áp
ngắn mạch không quá 10%. Điều này có ảnh hưởng đến việc phân bố công suất
trên các MBA khi mang tải trong chế độ vận hành bình thường.
Do hai máy biến áp không có cùng điện áp ngắn mạch U
k
%:
+MBA AT1: U
N
C-H
=5,12%
+MBA AT2: U
N
C-H
=33,7%
 ∆U
N
%=33,7-5,12=28,58% >10%
 Độ chênh lệch điện áp quá 10% nên không thỏa mãn điều kiện để 2 máy biến
áp AT1 và AT2 làm việc song song. Để xét dòng ngắn mạch trong hệ thống ta
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 15 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

xét các trường hợp AT1 AT2 làm việc độc lập trong các chế độ công suất ngắn
mạch của hệ thống cực đại (S
Nmax
)và cực tiểu (S
Nmin
).
II.5 TÍNH TOÁN DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

Dòng điện ngắn mạch được xác định trong các trường hợp:
- Công suất ngắn mạch của hệ thống là cực đại, các máy biến áp làm việc độc lập,
với các điểm ngắn mạch phía 220kV (N
1
, N
1
’), phía 110kV (N
2
và N
2
’) và ngắn
mạch phía 22kV(N
3
và N
3
’)
- Công suất ngắn mạch của hệ thống là cực tiểu, các máy biến áp làm việc độc lập,
với các điểm ngắn mạch phía 220kV (N
1
, N
1
’), phía 110kV (N
2
và N
2
’) và ngắn
mạch phía 22kV(N
3
và N
3

’)
- Sơ đồ các điểm ngắn mạch đơn giản xem xét trong các trường hợp như sau

II.5.1 KHI TRẠM VẬN HÀNH 1 MÁY BIẾN ÁP AT1, I
N
=I
NMAX
Tính toán với các dạng ngắn mạch: N
(3)
, N
(1,1)
, N
(1)
. Các sơ đồ thay thế thứ tự
thuận, nghịch và không được xác định với các điểm ngắn mạch tính toán như sau
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 16 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1


Hình II - 1: Sơ đò thứ tự thuận khi AT1 vận hành với Inmax

Hình II - 2: Sơ đồ thứ tự nghịch khi AT1 vận hành với In=Inmax
`
Hình II - 3: Sơ đồ thứ tự không khi AT1 vận hành với In=Inmax
II.5.1.1 Ngắn mạch phía 220kV
Các sơ đồ thay thế tính toán ngắn mạch phía 220kV:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 17 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

Hình II - 4: Sơ đồ thứ tự thuận – nghịch khi AT1 vận hành với In=Inmax phía 220kV

Hình II - 5: Sơ đồ thứ tự không khi AT1 vận hành với In=Inmax phía 220kV
Điện kháng thứ tự thuận và nghịch:

1 2 1H 2H
X X X X 0,031
 
   

Điện kháng thứ tự không:

 
0 OH BC BT
X X / / X X 0,031
0,05.(0,036 0,046)
0,05 0,036 0,046

   

 

II.5.1.1.1 Ngắn mạch ba pha N
(3)
:
Dòng điện tại chỗ ngắn mạch:
N
I 32,26

E
X
1
Σ
  
1
0,031

Điểm ngắn mạch N
1
Không có dòng ngắn mạch
Điểm ngắn mạch N’
1
Dòng qua BI
1
:I
BI1
=32,6 (khi ngắn mạch N
’
1
)
Không có dòng qua các BI còn lại.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 18 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

II.5.1.1.2 Ngắn mạch hai pha chạm đất N
(1,1)
:
Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch

1N
I 21,5
E 1
0,031.0,031
X X
0,031
2Σ 0Σ
X
0,031 0,031
1Σ
X X
2
Σ 0Σ
  





2N 1N
I I 21,5. 10,75
X
0,031
0Σ
X X 0,031 0,031
2
Σ 0Σ
     
 

0N 1N
I I 21,5. 10,75
X
0,031
2Σ
X X 0,031 0,031
2
Σ 0Σ
    
 

Điện áp chỗ ngắn mạch:
(1,1) (1,1)
1N 1N
U I . 21,5. 0,33
X .X
0,031.0,031
2Σ 0Σ
X X 0,031 0,031
2Σ 0Σ
  
 

(1,1) (1,1) (1,1)
1N1 2N1 0N1
U = U = U 0,33


Giá trị dòng điện thứ tự không qua điện kháng hệ thống:
(1,1)

(1,1)
0N1
0H
0H
U
0,33
I 6,6
X 0,05
     

Dòng điện thứ tự không qua cuộn dây máy biến áp:
(1,1)
(1,1)
0N1
0B
BC
BH
U
0,33
I 4,02
X X 0,036 0,046
     
 

Điểm ngắn mạch N
1
:
Dòng điện đi qua BI1:
BI1 0B
I I 4,02

  

Không có dòng ngắn mạch qua BI2,BI3
Dòng qua BI4:
BI4 0BI
I 3.I 12,06
  

Điểm ngắn mạch N’
1
:
Các thành phần dòng điện đi qua BI
1
:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 19 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

1BI1 1H 1N
2BI1 2H 2N
0BI1 0H
I I I 21,5
I I I 10,75
I I 10,75
  
   
  


2

1N 2N 0H
(1,1)
BI1
I a . I a. I I
   

 
1 3 1 3
.21,5 . 10,75 10,75
2 2 2 2
16,125– j27,93 32,25 119,99
j j
   
       
   
   
   
   

Dòng qua BI1:
BI1
I 32,25


Dòng qua BI4:
BI4 0B
I 3.I 12,06
  

Không có dòng ngắn mạch qua BI2 ;BI3

II.5.1.1.3 Ngắn mạch một pha N
(1)
:
Các thành phần dòng điện tại chỗ
1N 2N 0N
I I I 10,75
E 1
X X X 0,031 0,031 0,031
1
Σ 2Σ 0Σ
    
   

0 1N
(1)
0N
U X . I 0,031.10,75 0,33

     

(1)
(1)
0N1
0H
0H
U
-0,33
I 6,6
X 0,05
    

(1)
(1)
0N1
0B
BC
BH
U
-0,33
I 4,02
X X 0,036 0,046
    
 

Điểm ngăn mạch N
1
:
Chỉ có thành phần dòng thứ tự không qua BI1:
BI1:
BI1 0B
I I 4,02
 

BI4:
BI4 0B
I 3.I 3.4,02 12,06
  

Không có dòng ngắn mạch qua các BI2;BI3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 20 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

Điểm ngắn mạch N’
1
:
Các thành phần dòng điện qua BI1:
1BI1 2BI1 1H 1N
I I I I 10,75
   

0BI1 0H
I I 6,6
 

1N 2N 0H
(1)
BI1
I I I I 10,75 10,75 6,6 28,1
      

BI4:
BI4 0B
I 3.I 3.4,02 12,06
  

Không có dòng ngắn mạch qua BI2,BI3
II.5.1.2 Ngắn mạch phía 110kV:
Các sơ đồ thay thế thứ tự thuận – nghịch – không được biểu diễn như sau

Hình II - 6: Sơ đồ thứ tự thuận khi AT1 vận hành với In=Inmax phía 110kV

Hình II - 7: Sơ đồ thứ tự nghịch khi AT1 vận hành với In=Inmax phía 110kV
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 21 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1


Hình II - 8: Sơ đồ thứ tự không khi AT1 vận hành với In=Inmax phía 110kV
Điện kháng thứ tự thuận và nghịch:
1 2 1H BC BT
X X X X X 0,031 0,036 0,046 0,113
 
       

Điện kháng thứ tự không:


0 BT 0H BC
X X / / X X 0,046 / /(0,05 0,036) 0,03

    

II.5.1.2.1 Ngắn mạch ba pha N
(3)
:
Dòng tại chỗ ngắn mạch
N
1
I 8,85

1
0,113
E
X

  

Điểm ngắn mạch N
2
Dòng ngắn mạch qua các BI:
BI1,BI2:
BI1 N
I I 8,85
 

Không có dòng ngắn mạch qua các BI còn lại
Điểm ngắn mạch N’
2
Dòng ngắn mạch qua BI1 là:
BI1 N
I I 8,85
 

Dòng qua các bảo vệ khác bằng không.
II.5.1.2.2 Ngắn mạch một pha N
(1)
:
Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 22 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

1N 2N 0N
I I I 3,906
E 1
X X X 0,113 0,113 0,03
1
Σ 2Σ 0Σ
    
   

0 1N
(1)
0N2
U X . I 0,03.3,906 0,117

     

(1)
(1)
0N2
0H
0H
U
-0,117
I 1,36
X 0,05 0,036X
BC
    
 

(1)
(1)
0N2
0BT
0,046
BT
U
-0,117
I 2,54
X
    
0N
(1)
I 3,906
0BI2
I 

Điểm ngắn mạch N
2
:
Dòng qua BI1

0BI1 0H
I I 1,36
 


1BI1 1N
I I 3,906

 


2BI1 2N
I I 3,906
 

1N 2N 0H
(1)
BI1
I I I I 3,906 3,906 1,36 9,172
      

Dòng qua BI2:
1BI2 1N
2BI2 2N
0BI2
I I 3,906
I I 3,906
I 3,906
 
 


1N 2N 02BI
(1)
BI2
I I I I 3,906 3,906 3,906 11,718
      

Không có dòng ngắn mạch quaBI3
Dòng qua BI4 : I
BI4
=3(I
01BI
-I
02BI
)=3(1,36-3,906)=-7,638

Điểm ngắn mạch N’
2
:
BI1: I
(1)
BI1
=9,172
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 23 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

Không có dòng ngắn mạch qua BI2, BI3
BI4: I
BI4
=3(I
0BI1
-I
0BI2
)= 3(1,36-3,906)=-7,638
II.5.1.2.3 Ngắn mạch hai pha chạm đất N
(1,1)

Các thành phần dòng điện tại chỗ ngắn mạch :N
2
;N
2
’
1N
I 7,31
E 1
0,113.0,03
X X
0,113
2Σ 0Σ
X
0,113 0,03
1Σ
X X
2
Σ 0Σ
  





2N 1N
I I 7,31. 1,53
X
0,03
0Σ

X X 0,113 0,03
2
Σ 0Σ
     
 

0N 1N
I I . 7,31. 5,78
X
0,113
2Σ
X X 0,113 0,03
2
Σ 0Σ
    
 

(1,1)
1N
(1,1)
1N
U I. 7,31. 0,173
X .X
0,113.0,03
2Σ 0Σ
X X 0,113 0,03
2Σ 0Σ
  
 

U
(1,1)
0N
= U
(1,1)
1N
= U
(1,1)
2N
=0,173
(1,1)
(1,1)
0N2
0H
0H
U
0,173
I 2,01
X 0,05 0,036X
BC
     
 

(1,1)
(1,1)
0N2
0BT
0,046
BT
U

0,173
I 3,76
X
     
0N
(1,1)
I 5,78
0BI2
I  

Điểm ngắn mạch N
2
:
Dòng qua BI1:

1BI1 1H 1N
2BI1 2H 2N
0BI1 0H
I I I 7,31
I I I 1,53
I I 2,01
  
   
  

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 24 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1

 

2
1H 2H 0H
(1,1)
BI1
I a . I a. I I
1 3 1 3
.7,31 . 1,53 2,01
2 2 2 2
4,9 – j7,66 9,09 122,61
j j
  
   
       
   
   
   
   

Dòng qua BI2:

1BI2 1N
2BI2 2N
0BI2
I I 7,31
I I 1,53
I 5,78
 
  
 

 
2
1N 2N 0H
(1,1)
BI2
I a . I a. I I
1 3 1 3
.7,31 . 1,53 5,78
2 2 2 2
9,435– j 7,66 12,15 140,93
j j
   
   
       
   
   
   
   

Không có dòng ngắn mạch qua BI3
Dòng qua BI4
I
BI4
=3(I
0BI1
- I
0BI2
)=3(-2,01+5,78)= 11,31
Điểm ngắn mạch N’
2

BI1=>I
(1,1)
BI1
=
9,09 122,61
 

Không có dòng ngắn mạch qua BI2, BI3
BI4=>I
BI4
=3(I
0BI1
- I
0BI2
)= 3(-2,01+5,78)= 11,31
II.5.1.3 Ngắn mạch phía 22 KV:
Cuộn dây hạ áp của máy biến áp nối tam giác nên ở chế độ công suất ngắn mạch
cực đại chỉ cần tính toán với dạng ngắn mạch ba pha đối xứng N
(3)
.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220kV

GVHD:TS.Vũ Thị Anh Thơ 25 SVTH:Nguyễn Thái Ngọc,Lớp Đ4-H1


Hình II - 9: Sơ đồ thứ tự thuận khi AT1 vận hành với In=Inmax phía 22kV
X
1
= X

1H
+ X
C
+ X
H
= 0,031 + 0,036+0 = 0,067
Dòng ngắn mạch ba pha đối xứng N
(3)
tại điểm ngắn mạch:
)3(
3N
I =
1
X
1
=
1
0,067
= 14,93
Điểm ngắn mạch N
3
:
Dòng ngắn mạch qua các BI:
I
BI1
=I
BI3
=14,93
Không có dòng ngắn mạch qua các BI còn lại.
Điểm ngắn mạch N’

3
:
I
BI1
=14,93
Không có dòng ngắn mạch qua các BI còn lại.
II.5.2 KHI TRẠM VẬN HÀNH 1 MÁY BIẾN ÁP AT2, I
N
=I
NMAX
Các sơ đồ thay thế được biểu diễn như sau

Hình II - 10: Sơ đồ thứ tự thuận khi AT2 vận hành với In=Inmax