Đồ án rơle Đ6 ĐH Điện Lực

LỜI MỞ ĐẦU
HỆ THỐNG ĐIỆN là một trong những nhân tố quan trọng quyết định sự phát
triển của đất nước. Phụ tải luôn thay đổi đòi hỏi hệ thống điện phải được nâng cấp
đáp ứng nhu cầu kéo theo đó là sự mất ổn định của nó dẫn đến tình trạng sự cố , ngắn
mạch , đứt dây thậm chí tãn rã hệ thống điện gây thiệt hại năng nề về kinh tế . Các
bảo vệ rơ le ra đời đã khắc phục và làm giảm sự nguy hiểm thấp nhất khi có sự cố .
ĐỒ ÁN BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN sẽ đem lại một cách nhìn tổng quan
về nguyên lí, nguyên tắc hoạt động và phạm vi ứng dùng của nó đối với từng thiết bị
trong hệ thống điện( MBA, đường dây truyền tải ). Bằng sự hướng dẫn của Ths.NGÔ
THỊ NGỌC ANH và qua tìm hiểu đồ án đã được hoàn thành đúng thời gian . Mong
các thầy cô khoa HỆ THỐNG ĐIỆN đóng góp ý kiến để đồ án hoàn thiện hơn.EM XIN
TRÂN TRỌNG CẢM ƠN .

Hà Nội,Ngày 4 tháng 12 năm 2014
Sinh viên: Vũ Văn Đôn.

1


Mục lục
1 CHỌN CÁC BI CHO BẢO VỆ

4

2 NGUYÊN LÍ BẢO VỆ CỦA CÁC ROLE ĐÃ SỬ DỤNG

6

2.1 Bảo Vệ So Lệch Dòng Điện . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6

2.2 Bảo Vệ Rơ Le Khí . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3 Bảo Vệ Quá Dòng Cực Đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.4 Bảo Vệ Quá Dòng Cắt Nhanh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.5 Bảo Vệ Chống Chạm Đất . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.6 Bảo vệ quá tải . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3 XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ CHO MBA VÀ ĐƯỜNG DÂY L

17

3.1 Máy Biến ÁP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2 Đường dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH

19

4.1 Tính Các Thông Số Cơ Bản . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4.1.1

Điện kháng hệ thống . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.1.2

Điện kháng MBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.1.3

Điện kháng đường dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.2 Tính Ngắn Mạch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

4.2.1

Tính toán ngắn mạch ở MBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

4.2.2

Tính toán ngắn mạch phía đường dây . . . . . . . . . . . . . . . 36

5 TÍNH TOÁN BVCN, BVQDCD, BVTTK BẢO VỆ CHO ĐƯỜNG DÂY L

44

5.1 Bảo vệ dòng điện cắt nhanh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2


5.1.1

Bảo vệ quá dòng cắt nhanh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

5.1.2

Bảo vệ cắt nhanh TTK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

5.2 Bảo vệ dòng điện có thời gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.2.1

Bảo vệ quá dòng cực đai TTK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

5.2.2

Bảo vệ quá dòng cực đại . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

6 TÍNH TOÁN THÔNG SỐ BẢO VỆ SLDD, QDCN, QDCD, BVCTD CỦA MBA

50

6.1 Bảo vệ so lệch MBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
6.2 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6.3 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh phía 110 kV . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6.4 Bảo vệ quá dòng có thời gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
7 KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA CÁC BẢO VỆ ĐÃ SỬ DỤNG

55

7.1 Bảo Vệ Đường Dây . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7.1.1

Bảo vệ quá dòng có thời gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

7.1.2

Bảo vệ quá dòng TTK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

7.2 Bảo Vệ MBA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
7.2.1

* Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ so lệch MBA . . . . . . . . . . 56

7.2.2

Bảo vệ quá dòng có thời gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

7.2.3

Bảo vệ quá dòng TTK có thời gian . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60


Chương 1
CHỌN CÁC BI CHO BẢO VỆ
BI là khí cụ điện dùng để cung cấp dòng điện cho các thiết bị đo lường , bảo vệ rơ le và
tự động hóa . BI biến đổi dòng sơ cấp có tri số lớn thành dòng thứ cấp Idm = 5A(1A,
10A ).
Đối với các mạng cao áp cần chọn BI một cách và chính xác để tránh xảy ra hiện
tượng bão hòa mạnh từ ( dòng ngắn mạch quá lớn ) hay quá điện áp xâm nhập và
làm hỏng BI. Vì vậy điều kiện chọn BI:
• IdmBI ≥ Ilvcb : Ilvcb là dòng làm việc cưỡng bức của thiết bị.
• UdmBI ≥ Udmtb : Udmtb là điện áp thanh góp nơi đặt thiết bị.
Do có 2 máy biến áp giống nhau nên ta chọn BI cho một MBA . Ta chọn 3 vị trí để
đặt BI :

Hình 1.1: Sơ đồ chọn BI
4


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH
* Máy biến áp.
- Phía cao:

SdmB

40
C
IlvcbBA
= kqtsc . √
= 1, 4.
= 0, 487kA
C
115
3.UdmBA
Chọn BI1 Với IdmBI1 = 500A.

-Phía hạ :

SdmB
40
H
= kqtsc . √
IlvcbBA
= 1, 4. = 2, 33kA
H
24
3.UdmBA
Chọn BI2 Với IdmBI2 = 2400A.

Phía đường dây: Đường dây làm việc với điện áp : Utb = 23kV .

Pmax
10
IlvcbD = √
= 1, 4 √

= 0, 405kA
3.Udd . cos ϕ
3.23.0, 87
Chọn BI3 Với IdmBI3 = 450A.

Từ đó ta có bảng chọn BI :

BI

BI1

BI2

BI3

Dòng sơ cấp định mức (A)

500

2400

450

Dòng thứ cấp định mức (A)

1

1

1

Điện áp định mức (kV)

115

24

23

Cấp chính xác

5P

5P

5P

Bảng 1.1: Bảng chọn BI

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

5


Chương 2
NGUYÊN LÍ BẢO VỆ CỦA CÁC ROLE
ĐÃ SỬ DỤNG
2.1

Bảo Vệ So Lệch Dòng Điện

Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm là bảo vệ tuyệt đối , chọn lọc bằng cách so sánh
dòng điện giữa 2 đầu phần tử cần bảo vệ . Khi sự sai khác vượt quá giá trị cho phép
khi đó bảo vệ sẽ tác động . Nhưng trên thực tế dòng điện 2 phía của phân tử cần bảo
vệ không bằng nhau , việc sai số của BI do bão hòa mạch từ ( do ngắn mạch làm
dòng điện sơ cấp BI tăng mạnh vượt quá trị số của BI ) làm sinh dòng không cân
bằng Ikcb làm rơ le có thể tác động nhầm. vì vậy cần chọn dòng khởi động của role
lớn hơn Ikcb : Isl ≥ Ikcb .
Bảo vệ so lệch dòng điện chỉ tác động trong vùng bảo vệ còn khi ngắn mạch ngoài
đối với 1 ở 2 nguồn cung cấp thì bảo vệ cũng không tác động vì khi đó điện áp 2 phía
khác nhau.

6


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH

Hình 2.1: Bảo vệ so lệch có 2 nguồn cung cấp
Trên lí thuyết : IkdR = |IT˙ 1 − IT˙ 2 | = 0. VÌ vậy ở điều kiện bình thường cũng như
ngắn mạch ngoài dòng ở 2 đầu phần tử cần bảo vệ bằng nhau bảo vệ sẽ không tác
động.

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ : Đối với trường hợp 2 nguồn cung cấp do dòng
ngắn mạch đị từ 2 nguồn tùy vào ngắn mạch gần hay xa hoặc 2 nguồn có công suất
chênh nhau về công suất thì dòng đi qua 2 BI ở hai đầu khác nhau về trị số và ngược
˙ = IS2
˙ :
chiều nhau tức IS1

⇒ |IT˙ 1 − IT˙ 2 | = 0

Rơ le sẽ tác động.
Đối với ngắn mạch khi có 1 nguồn cung cấp thì IT˙ 2 = 0 do không có nguồn cung
cấp có nghĩa là |IT˙ 1 − IT˙ 2 | = |IT˙ 1 | > 0 và rơ le sẽ tác động.

Như đã nói do có dòng không cân bằng Ikcb do sai số BI ta cần sử dụng nguyên lí
hãm để tránh bảo vệ tác động nhầm được gọi là bảo vệ so lệch dòng điện có hãm.

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

7


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH

Hình 2.2: Sơ đồ bảo vệ so lệch hãm

(a) Bình thường

(b) Ngắn mạch

Khi làm việc bình thường:

ISL = IS2 ⇔ IT 1 ≈ IT 2 .

ISL = IT 1 − IT 2 và IH = IT 1 + IT 2 .

Từ hình ta có: |IH | > |ISL |.

Khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ khi đó hai dòng tại 2 nguồn sẽ ngược chiều nhau
nhưng do sai số về góc nên gần bằng 180 .Khi đó |IH | < |ISL | khí đó bảo vệ sẽ tác

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

8


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH
động nhờ bộ so sánh.

Đối với 1 nguồn thì khi xảy ra sự cố trong vùng bảo vệ thì dòng sự cố chỉ chạ từ 1
nguồn khi đó: ISl = IH = IT 1 .
−1
Để bảo vệ tác động ta cần chọn: ISL = kH
.IH .

Trong đó kH là hệ số hãm thường chọn k=0,2-0,5 ;

Đối với máy biến áp như ta đã biết do tỉ số điện áp và biến đổi góc pha (YN , Y0...)
giữa các pha . Vì vậy để cân bằng dòng điện thứ cấp của BI ở 2 phía ta phải nối thêm
1 biến dòng trung gian BI có tổ đấu dây phù hợp với tổ đấu dây của máy biến áp ,
dòng qua bảo vệ hoặc gần bằng nhau .

Hình 2.4: Bảo vệ so lệch bằng máy biến dòng

Ngoài ra bảo vệ so lệch bị ảnh hưởng bởi dòng không cân bằng do dòng từ
hóa di lõi thép của MBA sinh ra và càng lớn khi MBA đóng không tải hoặc ngắn
mạch ngoài. Vì vậy để hãm bảo vệ so lệch người ta sử dụng chính dòng điện từ hóa
trong MBA.

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

9


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH

Hình 2.5: Sơ đồ bảo vệ so lệch hãm cho MBA 2 cuôn dây theo TP bậc 2 của dòng từ
hóa

2.2

Bảo Vệ Rơ Le Khí

Ro le hơi tác động theo tốc độ dầu và hơi chạy trong ống dẫn dầu
Để nói về nguyên lí trước tiên ta phải kể đến cấu tạo của nó:

Cấu tạo là một bình thông có 2 phao
làm bằng kim loại mang bầu thủy
tinh con có tiếp điểm thủy ngân
hoặc từ. Bình thường trong bình role
đầy dầu , phao lơ lửng trong dầu tiếp
điểm ở trạng thái hở.
Khi có hư hỏng nhẹ do quá tải v.v
.. khí bốc ra yếu đẩy phao thứ nhất
chìm xuống đóng tiếp điểm báo tín hiệu. Khi khí bốc ra mạnh ( ngắn mạch
trong thùng dầu ) lượng dầu và khí bốc ra rất mạnh tập chung lên phía trên
bình rơ le hơi gây áp lực lớn đẩy tiếp điểm thứ 2 đóng đi cắt máy cắt.
SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

10

Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH

2.3

Bảo Vệ Quá Dòng Cực Đại

Là Ro le tác động khi dòng điện qua phần tử chỗ đặt bảo vệ vượt quá 1 giá trị định
trước . Thời gian của bảo vệ được xác định theo nguyên tắc từng cấp để dảm bảo
được tính chọn lọc nhưng càng gần nguồn thì thời gian tác động càng lớn.

Giá trị dòng khởi động được tính dựa trên các yếu tố :

• Dòng làm việc max của lưới điện.

• Dòng mở máy của động cơ Immmax = kmm .Ilvmax ; (kmm = 2 ÷ 3).

• Sự làm việc chọn lọc của các rơ le phía đầu nguồn khi có sự cố ở phụ tải sẽ hãm
sự tác động của chúng vì vậy dòng trở về của bảo vệ phải lớn hơn dòng làm mở
máy cực đại ItrV = kat .kmm .Ilvmax ; (kat = 1, 1 ÷ 1, 2).

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

11


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH
• Vì vậy dòng khởi động của role phải lớn hơn dòng trở về : kV =

IV

; (kV < 1).
Ikd

Từ đó ta suy ra được công thức tính dòng khởi động cho bảo vệ:

Ikd =

kat .kmm
.Ilvmax
kV

Bảo vệ phối hợp với bảo vệ kế tiếp theo nguyên tắc từng cấp. với thời gian phối hợp:

ti = t(i+1)max + ∆t với

∆t = 0, 3 ÷ 0, 5s

Bảo vệ có thể bảo vệ được toàn bộ thiết bị nhưng rất nguy hiểm nếu cầng gần
nguồn thời gian tác động càng chậm.
Nếu có nhiều nguồn cung cấp thì cần nắp thêm bộ phận định hướng công suất để
chọn lọc và chỉ đặt ở những vị trí bảo vệ có thời gian tác động nhỏ.
Đối với máy biến áp thì dòng khởi động của bảo vệ chọn theo dòng điện danh định
của MBA phối hợp làm việc của các bảo vệ lân cận của hệ thống. Nếu máy biến áp
nối nguồn từ nhiều phía cần đặt bộ phận định hướng công suất ở phía nối với nguồn
có thời gian tác động nhỏ hơn.

2.4

Bảo Vệ Quá Dòng Cắt Nhanh

Cũng giống như nguyên lí bảo vệ quá dòng cực đại là tác động khi dòng đị qua chỗ
đặt bảo vệ lớn hơn giá trị định trước khác là dòng khởi động được chọn theo giá trị
của dòng điện ngắn mạch lớn nhất khi có hư hỏng ở đầu phần tử tiếp theo.
Nhưng nó có nhược điểm là không bảo vệ được toàn bộ thiết bị cần bảo vệ do cách
chọn dòng khởi động chỉ làm bảo vệ dự phòng .

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

12


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH

Hình 2.6: Bảo vệ dòng cắt nhanh
Dòng khởi động của bảo vệ cắt nhanh:
Ikd = kat .IN ngmax
• IN ngmax : Dòng điện ngắn ngoài lớn nhất thường là dòng ngắn mạch 3 pha tại
điểm ngắn mạch với chế độ cực đại của hệ thống.
• Hệ số an toàn , kat = 1, 2 ÷ 1, 3
Đối với nhiều nguồn cung cấp ta cần thêm bộ phận định hướng công suất để tăng
tính chọn lọc cũng như giảm thiểu vùng chết.Đặt bộ phận đinh hướng công suất ở
nguồn có công suất bé hơn.

2.5

Bảo Vệ Chống Chạm Đất

Bảo vệ chống trạm đất tác động chọn lọc khi dòng chạm đất tại chỗ đặt bảo vệ lớn
hơn 1 giá trị định trước , nhằm để cắt khi có các dòng chạm đất nhỏ ở mạng trung
SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

13


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH
tính cách điện với đất và dòng trạm đất lớn ở lưới trung tính trực tiếp nối đất.

(a) Sơ đồ sử dụng 3 BI

(b) Sơ đồ sử dụng gông từ

*Hình a ta có:
IA + IB + IC = 3I0

⇔ Ia + Ib + Ic =

3I0
+ Ikcb
ni

Với :
• ni : là tỉ số biến dòng của BI.
• Ikcb : Xét đến sự sai số giữa các BI
*Hình b do chỉ có 1 BI nên không bị sai số giữa các BI .

IRI0 =

3I0
n

Dòng khởi động nhỏ có độ nhạy cao nhưng nó chỉ áp dụng được với dây cáp vì khi
thiết kế cho dây trên không rất cồng kềnh không an toàn.
2 bảo vệ trên đều được phối hợp với các các bảo vệ lân cận theo nguyên tắc từng cấp.

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

14


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH
Đối với MBA thì bảo vệ chống chạm đất làm nhiệm vụ chống chạm đất và chạm
thùng MBA.

(a) Sơ đồ chống chạm đất
(b) Sơ đồ chống chạm vỏ thùng MBA

Với :
Ikd = (0, 2 ÷ 0, 4).Idd
Thì bảo vệ có thế loại trừ được tất cả các dạng ngắn mạch chạm đất xảy ra trong
cuộn dây hình sao của máy biến áp và vùng lân cận của lưới điện nối với bảo vệ này.

2.6

Bảo vệ quá tải

Bảo vệ quá tải được ứng dụng với MBA dùng để kiểm tra tình trạng làm việc của MBA
bằng các bảo vệ quá dòng hay hình ảnh nhiệt để xác định quá tải , thường khi MBA
quá tải được phép trong 6 giờ trong 5 ngày với 1,4 lần công suất định mức .
Người ta xác định bằng nhiệt độ đo được ở từng thời điểm và đưa ra những biện
pháp thích hợp.

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

15


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH

Hình 2.9: Bảo vệ quá tải của MBA

Bộ cảm biến nhiệt độ 1 chế tảo từ chất bán dẫn platin được đặt bên trên thùng
dầu MBA. Khi nhiệt độ tăng lên 70o C → 75o C thì bộ khuếch đại 4đóng quạt gió ,
nếu nhiệt độ tiếp tục tăng thì bộ khuếch đại 6 bơm dầu tuần hoàn. Nếu nhiệt độ vẫn
không giảm mà tăng thì khuếch đại 3 đưa tín hiệu và đo lường nhiệt độ cho nhân
viên vận hành biết để tìm biện pháp sử lí. Nếu nhiệt độ vẫn tăng đến 117o C thì bộ
tích phân thời gian sẽ làm việc trong 6 giờ rồi cắt máy cắt.

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

16


Chương 3
XÂY DỰNG PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ
CHO MBA VÀ ĐƯỜNG DÂY L
3.1

Máy Biến ÁP

Ta chọn dựa vào hư hỏng trong máy biến áp để chọn các bảo vệ :

Loại hư hỏng

Loại bảo vệ

Trạng thái

So lệch hãm ( bảo vệ chính )

Cắt

Ngắn mạch 1 pha

Quá dòng có thời gian (chính or dự phòng

Cắt

hoặc nhiều pha chạm đất

Quá dòng cắt nhanh ( dự phòng )

Cắt

Quá dòng thứ tự không ( dự phòng )

Cắt

Chạm chập giữa các vòng dây

Rơ le khí ( chính )

thùng dầu thủng or rò dầu
Quá tải

3.2

Quá dòng điện và hình ảnh nhiệt

báo tín hiệu
or cắt
Báo tín hiệu

Đường dây

Đường dây 22kV và ngắn nên theo trực quan thì đường dây này không quan trong ta
có thể chọn các bảo vệ:

• Bảo vệ quá dòng cực đại làm bảo vệ chính, 50.
• Bảo vệ cắt nhanh làm bảo vệ dự phòng, 51.
17


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH
• Ngoài ra do đường dây 22 kV có trung tính trực tiếp nối đất nên cần thêm bảo
vệ quá dòng thứ tự không 50N, 51N.
Do 2 MBA giống nhau nên ta thiết kế cho 1 MBA:

Hình 3.1: Sơ đồ phương thức bảo vệ cho mạng lưới

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

18


Chương 4
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
Việc tính ngắn mạch để tính được dòng điện lớn nhất và nhỏ nhất đi qua bảo vệ và
chọn dòng khởi động phù hợp với từng điểm ngắn mạch nguy hiểm ( gần nguồn )
hay tại các thiết bị quan trọng ( MBA, đường dây truyền tải ) . khi tính toán ngắn
mạch ta có thể bỏ qua sự ảnh hưởng :

• Các máy phát điện không có hiện tượng dao dộng công suất nghĩa là góc lệch
pha giữa các véctơ sức điện động của máy phát là không thay đổi và xấp xỉ bằng
không.
• Tính toán thực tế cho thấy phụ tải hầu như không tham gia vào dòng ngắn
mạch quá độ ban đầu.
• Hệ thống từ không bão hòa: giả thiết này làm cho phép tính đơn giản đi rất
nhiều bởi vì ta xem mạch là tuyến tính nên có thể dung phương pháp xếp
chồng để tính toán.
• Bỏ qua điện trở.
Với điện áp > 1000V thì bỏ qua điện trở vì R << X.
Với điện áp < 1000V thì không thể bỏ qua R vì R > 1/3X.
• Bỏ qua điện dung.
• Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp.
19


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH

4.1

Tính Các Thông Số Cơ Bản

Ta tính trong hệ đơn vị tương đối: Chọn Scb = 100M V A, Ucb = Utb các cấp

Ucb1 = 115kV , Ucb2 = 23kV .

⇒ Icb1 = √

Scb
100
=√
= 0, 502kA
3.Ucb1
3.115

⇒ Icb2 = √

Scb
100
=√
= 2, 51kA.
3.Ucb2
3.23

4.1.1

Điện kháng hệ thống

*Ở chế độ cự đại.
max

max
X1HT
= X2HT
=

Scb
SN max

=

100
= 0, 04
2500

=

100
min
min
= 0, 063 ⇒ X0HT
= 1, 2X1HT
= 0, 06.1, 2 = 0, 076.
1600

max
max
⇒ X0HT
= 1, 2X1HT
= 0, 04.1, 2 = 0, 048.

*Ở chế độ cự tiểu.
min
min
X1HT
= X2HT
=

4.1.2

Scb
SN min

Điện kháng MBA

ta có ở 3 dòng điện ngắn mạch TTN, TTT , TTK thì điện kháng máy biến áp vẫn
không thay đổi:

X1BA = X2BA = X0BA =
SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

UN % Scb
11 100
.
=
.
= 0, 275
100 SdmBA
100 40
20

Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH

4.1.3

Điện kháng đường dây

Đường dây AC-150, L=11m, xOD = 0, 401(Ω/km.

X1D = X2D = x0D .L.

4.2

100
Scb
=
0,
401.11.
= 0, 834 ⇒
2
Ucb2
232

X0D = 2, 7.X1D = 0, 834.2, 7 = 2, 252.

Tính Ngắn Mạch

Tất cả các loại ngắn mạch đều có chung sơ đồ TTT, TTN , TTK nhưng khác bởi X∆ và
giá trị m tùy theo từng dạng ngắn mạch.
Các dạng

ngắn mạch
N (1)

N (1,1)

n

m(n)

1

3

√
1,1

X0 .X2
3. 1 −
(X0 + X2 )2

(n)

IN 1 , IN 2 , IN 0

+ X2

IN 1 = IN 2 = IN 0

X∆
X0

X0 .X2
X0 + X 2

IN 2
N (3)

3

N (2)

2

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

1
√
3

0
X2

X0
X0 + X 2
X2
= −IN 1 .
X0 + X 2

IN 2 = −IN 1 .

IN 1 = IN , IN 2 = IN 0 = 0
IN 1 = IN 2 = IN

21


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH
Ta chọn 9 điểm ngắn mạch 4 điểm ngắn mạch phía MBA và 6 điểm ngắn mạch
phía đường dây (N2 chung).

4.2.1
4.2.1.1

Tính toán ngắn mạch ở MBA
Hệ thống làm việc ở chế độ max và 1 MBA hoạt động

1. Điểm ngắn mạch N1 và N1’.

Tại điểm ngắn mạch N1 thì không có dòng qua BI1 . Điểm ngắn mạch N1’ thì dòng
ngắn thì dòng ngắn mạch đi qua BI1.
- Sơ đồ TTT:

-Sơ đồ TTN:

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

22


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH

- Sơ đồ TTK:

Từ 3 đồ thị trên ta có:

X1

= X2

X0

= X0HT = 0, 048.

= X1HT = 0, 04.

Ngắn mạch N (3) .

Khi ngắn mạch 3 pha ta chỉ áp dụng sơ đồ TTT để tính toán :
(3)

= IN =

1
EHT
=
= 25.
X1
0, 04

⇒ hệ đơn vị có tên:
(3)

= IN = 25.Icb1 = 25.0, 502 = 12, 55kA.
(3)

(3)

⇒ IN = IBI1 = 12, 55kA.
Ngắn mạch N (1,1) .

ta có : X∆ =

m=

√

X0 .X2
X0 + X 2

3. 1 −

=

0, 04.0, 048
= 0, 022.
0, 04 + 0, 048

√
X0 .X2
0, 04.0, 048
3. 1 −

=
= 1, 502.
2
(X0 + X2 )
(0, 04 + 0, 048)2

Ta tính dòng ngắn mạch TTT tại pha A (không bị sự cố ):
SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

23


Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH

(1,1)

IN A1 =

EHT
1
=
= 16, 129.
X1 + X ∆
0, 04 + 0, 022

(1,1)

(1,1)

(1,1)

(1,1)

IN A0 = −IN A1
IN A2 = −IN A1

X2
X 0 + X2

= −16, 129.

0, 04
= −7, 331.
0, 04 + 0, 048

X0
X 0 + X2

= −16, 129.

0, 048
= −8, 798.
0, 04 + 0, 048

Vậy dòng ngắn mạch pha B ( bị sự cố ):
(1,1)

(1,1)

(1,1)

(1,1)

IN B = |IN A1 .a2 + IN A2 a + IN A0 .
√
√
1
3
−1
3
).16, 129 + (
+j
).(−8, 798) − 7, 331| = 24, 227.
= |(− − j
2
2
2
2
Chuyển sang hệ đơn vị có tên:
(1,1)

IN B = 24, 227.m.Icb1 = 24, 227.1, 502.0, 502 = 18, 267kA.
Dòng ngắn mạch TTK tổng ( hệ đơn vị có tên ).
(1,1)

(1,1)

IN 0 = 3.IN A0 .Icb1 = 3.7, 331.0, 502 = 11, 04kA.
(1,1)

(1,1)

⇒ IBI1 = IN

= 12, 161kA.

Ngắn mạch N (1) .

Ta có : X∆ = X0

+ X2

= 0, 04 + 0, 048 = 0, 088; m = 3.

Ta viết dòng ngắn mach TTT cho pha A ( pha A bị ngắn mạch ):
(1)

IN A1 =

EHT
1
=
= 7, 813.
X1 + X∆
0, 04 + 0, 088

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

24

Đồ án BẢO VỆ RƠ LE TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GVHD: Ths.NGÔ THỊ NGỌC ANH
(1)

(1)

(1)

Có: IN A1 = IN A2 = IN A0 = 7, 813.
Dòng ngắn mạch pha A ( hệ đơn vị có tên) :
(1)

IN = 8, 264.m.Icb1 = 7, 813.3.0, 502 = 12, 188kA.
Dòng ngắn mạch TTK tổng ( hệ đơn vi có tên ):
(1)

IN 0 = 3.8, 264.Icb1 = 7, 813.3.0, 502 = 12, 188kA.
(1)

(1)

⇒ IBI1 = IN = 12, 188kA.
2: Điểm ngắn mạch N2 và N2’.

Sơ đồ TTT:

-Sơ đồ TTN:

SV: Vũ Văn Đôn-Đ6h2

25