Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 22011022kV

Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Lê Quang Huy
Lớp: D6H2

Hệ đào tạo: Đại học chính quy

Nghành: Hệ thống điện
TÊN ĐỀ TÀI:

“Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV”
Cho hệ thống điện như hình vẽ
D1

B1
110kV

HTÐ

D2

B2
I
220kV

I.

III

22kV

Các thông số
1.Hệ thống:

II

SNmax =2400 MVA ; SNmin = 0.45 SNmax =1080 MVA;
X0HT/x1HT = 0.7

2.Máy biến áp:
Sdđ = 150 MVA ; SII = 0,5Sdđ= 75
Uk(C-T) %= 12 %
Uk(C-H) %= 26 %
Uk(T-H) %= 18 %

3.Đường dây:

Chiều dài = 32km;Loại dây: ACO-400

Lê Quang Huy-D6H2

Page 1

GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang


Đồ án tốt nghiệp
I.

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

Nội dung
1.Mô tả đối tượng được bảo vệ,thông số chính.
2.Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ role.
3.Lựa chọn phương thức bảo vệ.
4.Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơle định sử dụng.
5.Tính toán các thông số bảo vệ của bảo vệ,kiểm tra sự làm việc của bảo vệ

II.

Các bản vẽ (6 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 của rơle.
5.Kết quả tính toán bảo vệ.
6.Kết quả kiểm tra sự làm việc của bảo vệ.
Ngày giao nhiệm vụ: Ngày 05 tháng 10 năm 2015
Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Ngày 28 tháng 12 năm 2015

Hà Nội, ngày 05 tháng 10 năm 2015
Trưởng khoa

Người hướng dẫn

TS.Trần Thanh Sơn

TS.Nguyễn Trường Giang

Lê Quang Huy-D6H2

Page 2

GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

LỜI CẢM ƠN
Thời gian qua, nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS.Nguyễn Trường
Giang và các thầy cô giáo trên khoa hệ thống điện, em đã hoàn thành bản đồ án
này. Tuy nhiên, với khả năng và trình độ còn hạn chế nên đồ án chắc chắn không
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo của các
thầy/Cô giáo.
Hà Nội, Ngày 10 tháng 01 năm 2016
Sinh viên:
Lê Quang Huy

Lê Quang Huy-D6H2

Page 3

GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

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 ta cần thiết kế những thiết bị có khả năng giảm thiểu, ngăn
chặn các hậu quả của sự cố có thể gây ra. Một trong những thiết bị phổ biến để thực
hiện chức năng đó là rơle.
Qua bộ môn bảo vệ rơle chúng ta có thể xây dựng cho mình những kiến
thức để có thể bảo vệ được hệ thống điện trước các hậu quả do sự cố trong hệ thống
gây ra và đảm bảo cho hệ thống làm việc an toàn, phát triển liên tục bền vững..
Vì lý do em đã chọn đề tài tốt nghiệp là “thiết kế bảo vệ rơle cho trạm
biến áp 220/110/22kV
Trong quá trình làm đồ án này, em đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình
của các thầy cô bộ môn, đặc biệt là của thầy giáo TS.Nguyễn Trường Giang. Dù
đã rất cố gắng nhưng do kiến thức của em còn hạn chế, kinh nghiệm tích lũy còn ít

nên bản đồ án khó tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự đánh giá,
nhận xét, góp ý của các thầy cô để bản đồ án cũng như kiến thức của bản thân em
được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô, đặc biệt là thầy TS.Nguyễn Trường
Giang đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.
Hà Nội

tháng

năm 2015

Sinh viên thực hiện
Lê Quang Huy

Lê Quang Huy-D6H2

Page 4

GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

Lê Quang Huy-D6H2

Page 5

GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

NHẬN XÉT
(Của giảng viên phản biện)

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

Lê Quang Huy-D6H2

Page 6

GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

MỤC LỤC

Lê Quang Huy-D6H2

Page 7

GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

MỤC LỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Lê Quang Huy-D6H2

Page 8

GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

CHƯƠNG 1: MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ-THÔNG SỐ CHÍNH

Trạm biến áp đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất điện. Vì vậy, việc
xây dựng phương thức bảo vệ cho trạm biến áp đóng vai trò đặc biệt quan trọng
trong việc quản lí vận hành hiệu quả Hệ thống điện.
1.1. MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG
Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp 220/110/22kV có hai máy biến áp tự ngẫu
B1 và B2 được mắc song song với nhau.Hai máy biến áp này được cung cấp từ một
nguồn của HTĐ.Hệ thống điện (HTĐ) cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến
áp qua đường dây kép D.Phía trung và hạ áp của trạm có điện áp 110kV và 22 kV
để đưa đến các phụ tải.

BI1

D1
HTÐ

N1

D2

N2'
BI4 BI2

N1'
B1
B2

II

I

III

220kV

B1

N2
110kV

N3'
BI3

N3
22kV

Hình 1.1.Sơ đồ nguyên lý và các vị trí đặt bảo vệ của trạm biến áp

1.2. THÔNG SỐ CHÍNH
1.2.1. Hệ thống:
Có trung tính nối đất
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: SNmax =2400 MVA ;
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu: SNmin = 0,45. 2400 =1080 MVA;
X0HT = 0,7 .x1HT
1.2.2. Máy biến áp:
Loại tự ngẫu 3 pha 3 cuộn dây
Có cấp điện áp : 230/121/23 kV
Công suất : 150/150/75
Điện áp ngắn mạch phần tram của các cuộn dây Uk(C-T) %= 12 %

Lê Quang Huy-D6H2

Page 9

GVHD: T.S Nguyễn Trường Giang


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV
Uk(C-H) %= 26 %
Uk(T-H) %= 18 %

1.2.3. Đường dây:
Chiều dài = 32km;
Loại dây: ACO-400

Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 10

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE
Trong chương này, phương pháp tính toán ngắn mạch và kết quả tính toán

ngắn mạch được thực hiện đối với các chế độ lựa chọn nhằm phục vụ cho thiết kế
hệ thống bảo vệ cho đối tượng bảo vệ.
2.1. Khái niệm về ngắn mạch, nguyên nhân và hậu của việc xảy ra ngắn
mạch
2.1.1. Khái niệm của ngắn mạch
Ngắn mạch: là một loại sự cố xảy ra trong hệ thống điện do hiện tượng chạm chập
giữa các pha không thuộc chế độ làm việc bình thường.
- Trong hệ thống có trung tính nối đất (hay 4 dây) chạm chập một pha hay nhiều
pha với đất (hay với dây trung tính) cũng được gọi là ngắn mạch.
2.1.2. Nguyên nhân của việc xảy ra ngắn mạch
Nguyên nhân chung và chủ yêu 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 gấy 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 lào vật (rắn,bò,chim đậu…),hoặc do
thiên nhiên như gió bão làm cây gãy đổ,dây dấn chập nhau…Sét đánh gây phóng
điện cũng là một nguyên nhân đáng kể gây ra hiện tượng ngắn mạch (tạo ra hồ
quang dẫn điện giữa các dây dẫn). Ngắn mạch có thể do thao tác nhầm,ví dụ như
đóng điện sau sửa chữa mà quên tháo dây nối đất…
2.1.3. Hậu quả của việc xảy ra ngắn mạch
Ngắn mạch là một loại sự cố nguy hiểm,vì khi ngắn mạch dòng điện đột ngột
tăng 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 phát nổ.
− Sinh ra lực sơ khí rất lớn giữa các bộ phận của thiết bị làm biến dạng.
− Gây sụt áp lưới điện làm động cơ ngừng quay ảnh hưởng đến năng suất các
thiết bị.
− Gây mất ổn định hệ thống do các máy phát mất cân bằng công suất nếu
không kịp thời khắc phục sẽ gây ra hiện tượng mất đồng bộ rã lưới.

Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 11

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

− Nhiều thành phần cung cấp điện sẽ bị cắt rời khỏi điểm ngắn mạch gây gián
đoạn đến việc cung cấp điện.
2.2. Mục đích của việc tính toán ngắn mạch
Khi thiết kế bảo vệ rơ le cho bất kì một phần tử nào trong hệ thống điện ta
cần xét đến những sự cố nặng nề nhất có ảnh hưởng đến phần tử đó.Nguyên nhân
gây hư hỏng cho các phần tử trong hệ thống điện rất đa dạng tuy nhiên sự cố ngắn
mạch là sự cố nguy hiểm nhất.
Việc tính toán dòng ngắn mạch, bao gồm việc xác định dòng ngắn mạch lớn
nhất (.Và dòng ngắn mạch nhỏ nhất đi qua các phần tử cần tính toán bảo vệ rơ le để
chọn thiết bị bảo vệ rơ le, chỉnh định cài đặt thong số và kiểm tra độ nhạy. Đối với
những nút có dòng ngắn mạch lớn ta có thể lựa chọn được kháng điện,máy biến áp
nhiều cuộn dây phân chia… nhằm mục đích giảm dòng ngắn mạch.
2.3. Các giả thiết và phương pháp tính toán ngắn mạch
Khi tính toán ngắn mạch bằng phương pháp thủ công người ta thường sử
dụng một số giả thiết đơn giản hóa sau:









Các máy phát không xảy ra hiện tượng 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 hòa máy biến áp;
Hệ thống điện bap ha đối xứng.

2.4. Trình tự tính toán ngắn mạch ,phương pháp tính dòng ngắn mạch
2.4.1. Trình tự tính dòng ngắn mạch
Tiến hành tính toán ngắn mạch theo trình tự sau:
−
−
−
−

Xác định sơ đồ thay thế
Xác định loại ngắn mạch
Xác định vị trí điểm ngắn mạch
Xác định thời điểm cần tính toán ngắn mạch

Khi tính toán ngắn mạch có thể sử dụng hệ đơn vị tương đối có tên hoặc hệ
đơn vị tương đối cơ bản
2.4.2. Phương pháp tính dòng ngắn mạch
Để tính dòng ngắn mạch chạy qua BI phục vụ cho bảo vệ ta xét 4 chế độ sau:

Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 12

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

Sơ đồ 1: khi hệ thống ở chế độ cực đại và trạm vận hành 1 máy biến áp song
song (SNMax,1MBA);
Sơ đồ 2: khi hệ thống ở chế độ cực đại và trạm vận hành 2 máy biến áp độc
lập (SNMax,2MBA);
Sơ đồ 3: khi hệ thống ở chế độ cực tiểu và trạm vận hành 1 máy biến áp độc
lập (SNMin,1MBA);
Sơ đồ 4: khi hệ thống ở chế độ cực tiểu và trạm vận hành 2 máy biến áp song
song(SNMin,2MBA);
Ở sơ đồ 1 vs 2 dạng ngắn mạch tính toán : N(3),N(1,1),N(1);
Ở sơ đồ 3 vs 4 dạng ngắn mạch tính toán : N(2),N(1,1),N(1) ;
1) Các điểm ngắn mạch tính toán:
Phía 220 kV : N1 và N1’;
Phía 110 kV : N2 và N2’;
Phía 22 kV : N3 và N3’;
2) Các bước tính toán ngắn mạch
Để tiến hành tính toán ngắn mạch ta cần làm theo các bước sau:
a) Bước 1: Thực hiện biến đổi sơ đồ đầy đủ về sơ đồ thay thế ở dạng
tương đối cơ bản.

b) Bước 2: Biến đổi sơ đồ thay thế thành dạng sơ đồ rút gọn =>X tđ.
c) Bước 3: Tính dòng điện ngắn mạch:
 Đối với tính ngắn mạch 3 pha: (để dễ dàng tính toán thường coi Etđ=1)
 Đối với tính ngắn mạch không đối xứng: Dòng điện tại điểm ngắn mạch
theo phương pháp véc-tơ thành phần được phân tích thành các đại lượng
sau: Ia1, Ia2, Ia0, Ib1, Ib2, Ib0, Ic1, Ic2, Ic0
− Tiến hành tính toán sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch, không và biến
đổi chúng về dạng đơn giản;
− Tính toán tổng trở phụ X∆ (tùy theo từng dạng ngắn mạch);
− Phương trình tính toán dòng ngắn mạch tổng quát đối với tất cả các
dạng ngắn mạch:

Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 13

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

− Tính toán giá trị của dòng điện ngắn mạch IN = m.Ia1 (trong đó: m là hệ
số phụ thuộc vào dạng ngắn mạch)
Bảng 2-1Bảng tổng kết các công thức tính toán X∆ và hệ số m tương ứng
với các dạng ngắn mạch
Dạng ngắn
mạch

Kí
hiệu

Tổng trở phụ
X∆

Hệ số m

Ngắn mạch
3 pha

N(3)

0

1

Ngắn mạch
1 pha chạm
đất

N(1)

Ngắn mạch
2 pha chạm
đất

N(1,1)

Ngắn mạch
2 pha

Dòng ngắn mạch

I a1 =
3

E
E
=
X 1∑ + X ∆ X 1 ∑

I a1 = I a 2 = I a 0 =
X 2∑ .X 0∑
X 2∑ + X 0∑

3. 1 − (

X 2 ∑ .X 0 ∑ 2
)
X 2∑ + X 0∑

I a1 =

E
X 2∑ + X ∆

I a 2 = − I a1

X 0∑
X 2∑ + X 0∑

I a 0 = − I a1

X 2∑
X 2∑ + X 0∑

N(2)

3

E
X 1∑ + X ∆

I a1 = − I a 2 =

E
X 1∑ + X ∆

Ia0 = 0

Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 14

GVHD: T.S Nguyễn Trường

Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

2.5. Điện kháng các phần tử và sơ đồ thay thế
Ta chọn

Scb = SddB = 150 MVA;
Ucb =Utb (điện áp trung bình của các cấp tương ứng):

-Ucb1 =230 kV
-Ucb2 =121 kV
-Ucb3 =23 kV
Do đó dòng điện cơ bản tương ứng với các cấp điện áp là :

I cb1 =

Scb
150
=
= 0,377(kA)
3.U cb1 3.230

I cb 2 =

Scb
150
=
= 0,716(kA)
3.U cb 2 3.121

I cb3 =

Scb
150
=
= 3,765(kA)
3.U cb3 3.23

2.5.1. Thông số hệ thống
Với Scb =150 MVA và Ucb = Uđm =220/110/22kV thì trong các chế độ phụ
tải cực đại và phụ tải cực tiểu ta có điện kháng của hệ thống như sau:

Điện kháng của hệ thống được tính theo công thức:

X 1HT =

Scb
SN

Trong đó:
SN – công suất ngắn mạch của hệ thống ở từng chế độ cực đại, cực tiểu
Scb = 150 MVA
Có =0,7
1) Công suất ngắn mạch cực đại
Ta có : SN = SNmax =2400 MVA
Quy sang hệ đơn vị tương đối cơ bản đã chọn:
Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 15

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

max
X 1max
HT = X 2 HT =

Scb
150
=
= 0,063
S N max 2400

max
X 0max
=
X
HT
1HT .0, 7 = 0, 044

2) Công suất ngắn mạch cực tiểu
Ta có : SN = SNmin =1080 MVA
Quy sang hệ đơn vị tương đối cơ bản đã chọn:

min
X 1min
HT = X 2 HT =

Scb
150
=
= 0,139
S N min 1080

min
X 0min
=
X
HT
1HT .0,7 = 0,097

3) Máy biến áp tự ngẫu
a)Điện áp ngắn mạch phần trăm của cuộn dây MBA tự ngẫu được tính theo
công thức sau:

C
UN

1
% = 2 (U CN− T % +U CN− H % -U TN− H % )
1
= 2 (12 + 26 - 18) = 10%

T

UN

1
% = 2 (U CN− T % +U TN− H % - U CN− H % )
1
= 2 (12+18 - 26) = 2%

H
UN

Lê Quang Huy-D6H2
Giang

1
% = 2 ( U CN− H % +U TN− H %

Page 16

C− T

- UN

%)

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

1
= 2 (26 + 18 - 12) = 16%
b)Tính điện kháng của các cuộn dây

XC =

Cuộn cao:

XT =

U NT % Scb
2 150
.
=
.
= 0,02
100 S Bdm 100 150

XH =

U NH % Scb
16 150
.
=
.
= 0,16
100 S Bdm 100 150

Cuộn trung:

Cuộn hạ:

U NC % Scb
10 150
.
=
.
= 0,1
100 S Bdm 100 150

4) Đường dây.
ACO-400, L = 32km, x0= 0,421(Ω/km)
Điện kháng thứ tự thuận và điện kháng thứ tự nghịch:

X 1D = X 2 D = x0 .L.

Scb
150
= 0, 421.32.
= 0, 042
2
U tb
2202

X 0 D = 2. X 1D = 2.0,042 = 0,084
2.5.2. Sơ đồ thay thế:
1)Thứ tự thuận:
XC

X1D

HT

X1HT

XT
XH

Hình 2-1.Sơ đồ thay thế TTT
2)Thứ tự nghịch:
Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 17

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV
X2D

XC

X2HT

XT
XH

Hình 2-2Sơ đồ thay thế TTN

3)Thứ tự không;
X0D

XC

XT

X0HT

XH

Hình 2-3Sơ đồ thay thế TTK

2.5.3. Kiểm tra điều kiện hai máy biến áp hoạt động 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 phải lớn hơn điện áp của lưới
điện;
− Tỷ số biến của hai máy biến áp bằng nhau;
Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 18

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

− Hai máy biếp áp phải cùng tổ đấu dây;
− Hai máy biếp áp phải cùng UN%.
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. Trên thực tế người
ta đã lựa chọn hai máy biến áp trên hoàn toàn có đủ các điều kiện để vận hành làm
việc song song.

2.6. Tính toán dòng điện ngắn mạch

D1
HTÐ

D2

BI1

N2'
BI4 BI2

N1'

N1

B1
B2

II

I

III

220kV

B1

N2
110kV

N3'
BI3

N3
22kV

Hình 2-4 Sơ đồ nối điện chính của trạm và các điểm cần tính ngắn mạch
2.6.1. Sơ đồ 1 (SNMax,1MBA).
1)Ngắn mạch phía 220kV.
Sơ đồ thay thế thứ tự thuân,thứ tự nghịch và thứ tự không.

Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 19

GVHD: T.S Nguyễn Trường

Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV
X1Dmax

HT

N1'

BI

0.042

0.063

X1?
0.084

HT

N1

X1HTmax

N1

Hình 2.5.Sơ đồ thay thế TTT

X2Dmax

N1'

BI

0.042

X2HTmax

X2?
0.084

N1

0.063

N1

Hình 2.6.Sơ đồ thay thế TTN

X0Dmax
0.084

N1'
XC
BI
0.1

X0HTmax

0.044

XH
0.16

N1

X0?
0.065

N1

U0N

U0N

Hình 2.7.Sơ đồ thay thế TTK
Trong đó:

X 1D
0,042
=
0,063
+
= 0,084
X1∑ =X2∑ = X1HMax + 2
2
Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 20

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

X 0 ∑ = (X 0 HMax

+

X 0D
) / /( X C + X H ) =
2

X 0D
).( X C + X H )
2
X
+ 0D + X C + X H
2

( X 0 HMax +
X 0 HMax

0, 084
).(0,1 + 0,16)
2

=
= 0, 065
0, 084
0, 044 +
+ 0,1 + 0,16
2
a)Ngắn mạch 3 pha N(3)
(0, 044 +

Dòng ngắn mạch từ hệ thống đến điểm ngắn mạch N1

I N(3) = I1∑ =

E
1
=
= 11,905
X 1∑ 0,084

Phân bố dòng qua các BI
Điểm N1 :Không có dòng qua các BI
Điểm N1’: IBI1=I1∑=11,905
Trong hệ đơn vị có tên :
IBI1(kA)= IBI1.Icb1=11,905.0,377 = 4,488 kA

Dòng qua các BI khác bằng không.
b)Ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)
Điện kháng phụ

X ∆(1,1) =

X 2∑ . X 0∑
0,084.0,065
=
= 0,038
X 2 ∑ + X 0 ∑ 0,084 + 0,065

Các thành phần dòng điện và điện áp:

I1∑ =
Lê Quang Huy-D6H2
Giang

E
1
=
= 8,197
X 1∑ + X ∆ 0,084 + 0,038
Page 21

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

I 2 ∑ = − I1∑

X 0∑

0,065
= − 8,197.
= − 3,576
X 2∑ + X 0∑
0,084 + 0,065

I 0 ∑ = − I1 ∑

X 2∑
0,084
= − 8,197.
= − 4,621
X 2∑ + X 0∑
0,084 + 0,065

U1N = U 2 N = U 0 N = − I 0 ∑ .X 0 ∑ = − (− 4,621).0,065 = 0,3
Phân bố dòng điện thứ tự không:

I OHT =

I OB =

−U ON
X OHMax +

X OD
2

=

− 0,3
= − 3, 493
0,084
0,044 +
2

U ON
− U ON
− 0,3
=
=
= 1,154
X OB X C + X H 0,1 + 0,16

Phân bố dòng qua các BI:
Điểm N1:
IBI1=I0B=1,154
Trong hệ đơn vị có tên
IBI1(kA)=IBI1.Icb1=1,154.0,377=0,435 kA
IBI4(kA)=3.I0B.Icb1=3.1,154.0,377=1,305 kA
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N1’:
I1BI1=I1∑ = 8,197
I2BI1=I2∑ = -3,576
I0BI1=I0HT=-3,493

Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 22

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV
•

•

•

I BI 1 =| a I 1∑ + a I 2 ∑ + I 0 HT |
2

 −1
 −1
3
3
=|  − j ÷÷8,197 +  + j ÷÷(− 3,576) − 3, 493 |
2 
2 
 2
 2
=| − 5,804 − j10,196 |= 11,732
Trong hệ đơn vị có tên:
IBI1(kA)=IBI1.Icb1=11,732.0,377=4,423kA
IBI4(kA)=3.I0B.Icb1=3.1,154.0,377=1,305 kA
Dòng qua các BI khác bằng không.

c)Ngắn mạch 1 pha N(1)
Điện kháng phụ

X ∆(1) = X 2 ∑ + X 0 ∑ = 0,084 + 0,065 = 0,149
Các thành phần dòng điện và điện áp:

I1 ∑ = I 2 ∑ = I 0 ∑ =

E
1
=
= 4,292
X 1∑ + X ∆ 0,084 + 0,149

U 0 N = − I 0 ∑ .X 0 ∑ = − 4,292.0,065 = − 0,279
Phân bố dòng điện thứ tự không:

I OHT =

I OB =

−U ON
− U ON
− (− 0, 279)
=
=
= 3, 244
X OD
0,084
X OHT X

0,044 +
OHMax +
2
2

− U ON − (− 0.279)
=
= 1,073
X OB 0.1 + 0.16

Phân bố dòng qua các BI:
Điểm N1:
Trong hệ đơn vị có tên:
IBI1(kA) = I0B.Icb1=1,073.0,377=1,45kA
Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 23

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV

IBI4(kA) = 3.I0B.Icb1=3.1,45=4,35 kA
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm N1’:
I1BI1=I1∑=4,292

I2BI1=I2∑=4,292
I0BI1=I0HT=3,244

I BI 1 = I1∑ + I 2 ∑ + I 0 HT
= 4, 292 + 4,292 + 3,244 = 11,828
Trong hệ đơn vị có tên:
IBI1(kA) = IBI1.Icb1=11,828.0,377=4,459
IBI4(kA) = 3.I0B.Icb1=3. 0,413=1,239kA
Dòng qua các BI khác bằng không.
2)Ngắn mạch phía 110kV.
Sơ đồ thay thế thứ tự thuân,thứ tự nghịch và thứ tự không.
X1Dmax
0.042

HT

BI

XT

XC
0.1

N2'

0.02

BI

X1?

0,204

N2

N2

X1HTmax
0.063

HT

220kV
Hình 2.8.Sơ đồ thay thế TTT

Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 24

GVHD: T.S Nguyễn Trường


Đồ án tốt nghiệp

Bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/22kV
X2Dmax
0.042

XT
0.02

XC

BI

0.1

N2'

BI

N2

X2HTmax
0.063

X2?
0,204

N2

220kV

U2N

Hình 2.9.Sơ đồ thay thế TTN

X0Dmax
0.084

BI

XT

XC
0.1

X0HTmax

0.02

N2'

BI

N2

XH
0.16

0.044

X0?
0,106

220kV

N2

U0N

Hình 2.10.Sơ đồ thay thế TTK
Trong đó:

X 1D
0,042
+
X
+
X
=
0,063
+
+ 0,1 + 0,02 = 0,204
C
T
X1∑ =X2∑ = X1HMax + 2
2

Lê Quang Huy-D6H2
Giang

Page 25

GVHD: T.S Nguyễn Trường