Thiết kế hệ thống Rơ le bảo vệ cho máy biến áp 110kV

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu.....................................................................................................
1
Chương 1: Giới thiệu trạm biến áp..............................................................
3
Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ cho bảo vệ rơle........................
8
§2.1. Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch
.........................................................................................................................
9
§2.2. Các đại lượng cơ bản
.........................................................................................................................
9
§2.3. Điện kháng các phân tử
.........................................................................................................................
9
§2.4. Tính dòng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ
.........................................................................................................................
11
§2.5. Tính dòng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ
.........................................................................................................................
19
§2.6. Chọn máy biến dòng điện
.........................................................................................................................
29
Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ..................................................
33
3.1. Các dạng hư hỏng thường xảy ra đối với máy biến áp.
.........................................................................................................................

33
3.2. Các tình trạng làm việc không bình thường của máy biến áp.
.........................................................................................................................
33
Lớp HTĐ
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
3.3. Yêu cầu đối với hệ thống bảo vệ
.........................................................................................................................
33
3.4. Các bảo vệ đặt cho máy biến áp
.........................................................................................................................
34
Chương 4: Giới thiệu tính năng và thông số các rơle được sử dụng .......
42
§1. Bảo vệ máy biến áp
.........................................................................................................................
42
1. Bảo vệ so lệch máy biến áp rơle 7UT513
.........................................................................................................................
42
§2. Bảo vệ quá dòng có thời gian rơle SIPROTEC 7SJ600
.........................................................................................................................
56
Chương 5: Chỉnh định các thông số của bảo vệ và kiểm tra sự làm việc
của bảo vệ.......................................................................................................
66
5.1. Các thông số cần thiết cho việc tính toán bảo vệ
.........................................................................................................................
66

5.2. Chỉnh định bảo vệ so lệch dùng rơle 7UT513
.........................................................................................................................
66
5.3. Kiểm tra độ nhạy và độ an toàn hãm của rơle so lệch
.........................................................................................................................
73
5.4. Chỉnh định bảo vệ quá dòng điện dùng rơle SIPROTEC 7SJ600
.........................................................................................................................
80
5.5. Chỉnh định bảo vệ quá tải nhiệt dùng rơle SIPROTEC 7SJ600
Lớp HTĐ
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
.........................................................................................................................
84
5.6. Bảo vệ quá dòng thứ tự không đặt ở dây nối trung tính của máy
biến áp với đất dùng rơle SIPROTEC 7SJ600
.........................................................................................................................
86
5.7. Bảo vệ quá áp thứ tự không chống chạm đất phía 35kV và 10kV
(59N/U
0
>)
.........................................................................................................................
87
LỜI NÓI ĐẦU
Trạm biến áp là một mắt xích quan trọng trong hệ thống điện, là đầu
mối liên kết các hệ thống điện với nhau, liên kết các đường dây truyền tải
và đường dây phân phối điện năng đến các phụ tải.
Các thiết bị lắp đặt trong trạm biến áp đắt tiền, so với đường dây tải

điện thì xác suất sảy ra sự cố ở trạm biến áp thấp hơn, tuy nhiên sự cố ở
tram sẽ gây lên những hậu quả nghiêm trọng nếu không được loại trừ một
cách nhanh chóng và chính xác.
Ngoài những dạng sự cố thường xảy ra trong hệ thống như: Ngắn
mạch, quá tải, trạm biến áp còn có các dạng sự cố khác xảy ra đối với MBA
như: Rò dầu, quá bão hoà mạch từ v.v…
Nguyên nhân gây ra hư hỏng, sự cố đối với các phần tử trong trạm
biến áp cũng như trong hệ thống điện rất đa dạng. Do thiên tai lũ lụt, do
hao mòn cách điện, do tai nạn ngẫu nhiên, do thao tác nhầm v.v…
Sự cố xảy ra bất ngờ và bất kỳ lúc nào do đó yêu cầu hệ thống bảo vệ
phải làm việc chính xác, loại trừ đúng phần tử hệ sự cố càng nhanh càng
tốt.
Lớp HTĐ
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Để nghiên cứu, thiết kế bảo vệ Rơ le cho các phần tử trong hệ thống
điện, cần phải có những hiểu biết về những hư hỏng, hiện tượng không
bình thường xảy ra trong hệ thống điện, cũng như các phương pháp và thiết
bị bảo vệ.
Nội dung cuốn đồ án tốt nghiệp này là: Thiết kế hệ thống Rơ le bảo
vệ cho máy biến áp 110kV, gồm 5 chương.
Chương 1: Mô tả đối tượng được bảo vệ và thông số chính.
Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ Rơle
Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ.
Chương 4: Giới thiệu tính năng và thông số các loại Rơle định sử dụng.
Chương 5: Tính toán các thông số của bảo vệ, kiểm tra sự làm việc
của bảo vệ.
Do lần đầu tiên làm nhiệm vụ thiết kế và sự hạn chế của bản thân
cũng như thời gian, cuốn đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, em
rất mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo.

Em xin chân thành cảm ơn thầy VS.GS. Trần Đình Long cùng các
thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống Điện trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian vừa qua để em hoàn
thành đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội:
Sinh viên
Lớp HTĐ
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU TRẠM BIẾN ÁP HƯNG ĐÔNG
1.1. Quá trình xây dựng và vận hành.
Trạm biến áp Hưng Đông trực thuộc Công ty truyền tải Điện I Việt
Nam, nằm ở địa phận phía tây bắc thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An.
Trạm có nhiệm vụ cung cấp điện cho tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh và một
phần của tỉnh Quảng Bình. Nó là trạm liên lạc, kết nối giữa miền Bắc và
Miền Trung trong hệ thống điện Việt Nam.
1.2. Các thiết bị chính của trạm.
Trạm biến áp Hưng Đông nhận nguồn từ nhà máy thuỷ điện Hoà
Bình qua 2 trạm Rịa và Thanh Hoá trên đường dây 271.
1.2.1. Máy biến áp (MBA).
Trạm hiện có 2 MBA tự ngẫu AT3 và AT4 có cống suất định mức
của mỗi máy là 125.000 KVA. Điện áp định mức 115/ 38,5/ 10,5 KV.
1.2.2. Máy cắt điện (MCĐ).
Trong trạm hiện nay đang sử dụng các (loại) máy cắt:
4 MCĐ loại FXT - 14 dùng cho phía điện áp 220KV
8 MCĐ loại FXT - 11 dùng cho phía điện áp 110kV
10 MCĐ loại C-35M-630 loại nhiều dầu dùng cho phía điện áp.
12 MCĐ loại BMΠЭ -10 dùng cho phía điện áp 10kV
1.3. Hệ thống đường dây.

- Trạm có 5 đường dây 110kV đi ra, đó là:
172 đi Đô Lương Nghệ An.
171 đi Linh Cảm Hà Tĩnh.
174 đi thị xã Hà Tĩnh.
173 đường dây kép đi Bến Thuỷ Nghệ An.
- Trạm có 7 đường dây 35 KV đi ra, đó là:
Lớp HTĐ
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
373 cấp cho huyện Nghi Lộc
374 cấp cho huyện Thanh Chương
375 cấp cho huyện Huỷ Nguyên
376 cấp cho huyện Nam Đàn
377 cấp cho huyện Diễn Châu
378 cấp cho thành phố Vinh
379 cấp cho thị xã Cửa Lò.
- Ngoài ra trạm còn có 9 đường dây cung cấp cho các khu vực trong
thành phố vinh và các vùng lân cận khác.
1.4. Hệ thống bảo vệ Rơle và tự động hoá.
1.4.1. Hệ thống bảo vệ Rơle phía 220 KV.
Đường dây dùng loại 7SA513 của hãng Siemens và 67-67N của
hãng GECALSTOM.
Máy biến áp AT3 và AT4:
Bảo vệ so lệch: 87 của hãng GEC ALSTHOM
Bảo vệ dự phòng: 67 - 67N của hãng GEC ALSTHOM.
Bảo vệ rơ le hơi, dòng dầu, mức dầu.
1.4.2. Hệ thống bảo vệ Rơ le phía 110kV:
Đường dây dùng loại:
7SA511 của hãng Siemens
7SJ 513 của hãng Siemens

67-67N của hãng GEC ALSTHOM.
Máy biến áp T1 và T2.
Bảo vệ so lệch: 87 của hãng GEC ALSTHOM.
Bảo vệ dự phòng: 67 N của hãng GEC ALSTHOM..
Bảo vệ rơ le dầu, dòng dầu, mức dầu.
Bảo vệ quá dòng phía 35 KV và 10kV dùng loại 50/51 của
hãng GEC ALSTHOM.
Lớp HTĐ
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
1.4.3. Hệ thống tự động hoá.
Điều khiển đóng cắt MCĐ
Điều chỉnh điện áp các MBA
Tự động sa thải phụ tải.
Tự khởi động hệ thống quạt mát cho MBA.
1.5. Các thông số chính của máy biến áp.
1.5.1. máy biến áp AT3 và AT4.
Tổ đấu dây Υ
tự ngẫu
/ ∆-0-11.
Công suất định mức các cuộn dây:
Cao 125000 KVA
Trung 125000 KVA
Hạ 63000 KVA
Điện áp định mức các cuộn dây:
Cuộn cao áp : 230 KV
Cuộn trung áp : 121 KV
Cuộn hạ áp : 10,5 KV.
Điện áp ngắn mạch:
Cao - Trung : 11,1%

Trung - Hạ : 27,6%
Cao - Hạ : 42,9%.
Tổn hao ngắn mạch.
Cao - Trung : 322 KW.
Trung - Hạ : 276 KW.
Cao - Hạ : 299 KW.
Chế độ làm việc của trung tính: Nối đất trực tiếp.
1.5.2. Máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây T1 và T2.
Tổ đấu dây: ΥN - y - d11
Lớp HTĐ
7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Công suất định mức các cuộn dây:
Cao : 2500 KVA
Trung : 2500 KVA
Cao : 2500 KVA
Dòng điện định mức
Cao : 125,5 (A)
Trung : 375 (A)
Cao : 1312 (A)
Điện áp định mức các cuộn dây:
Cao : 115 KV
Trung : 38,5 KV
Cao : 10,5 KV
Điện áp ngắn mạch U
N
%.
Cao - Trung : 10,25%
Trung - Hạ : 17,89%
Cao - Hạ : 6,25%.

Tổn hao ngắn mạch:
Cao - Trung : 128,47 KW
Trung - Hạ : 139,61 KW
Cao - Hạ : 108,3 KW.
Nấc điều chỉnh điện áp: ± 9 . 1,78%.
1.6. Sơ đồ nối điện máy biến áp T
1
và T
2
.
Lớp HTĐ
8
10KV 350KV
CST
2
CS1T
1
T
1
T
2
C
D
H
Q
110KV
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ CHO BẢO VỆ RƠ LE
Tính toán ngắn mạch tại các vị trí trên sơ đồ nhằm tìm ra dòng sự cố

(ngắn mạch) lớn nhất và nhỏ nhất đi qua vị trí đặt bảo vệ, phục vụ cho
chỉnh định và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ.
Đối với trạm thiết kế bảo vệ phải tính dạng ngắn mạch như sau:
• Để tìm dòng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ: Tính ngắn mạch 3
pha N
(3)
, ngắn mạch một pha N
(1)
ngắn mạch 2 pha chạm đất N
(1,1)
.
• Để tìm dòng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ: Tính ngắn mạch 2
pha N
(2)
, ngắn mạch một pha N
(1)
ngắn mạch 2 pha chạm đất N
(1,1)
.
Khi tính ngắn mạch sử dụng các giả thiết.
• Coi tần số là không thay đổi trong thời gian ngắn mạch.
• Bỏ qua hiện tượng bão hoà của mạch từ trong lõi thép các phần
tử.
• Bỏ qua ảnh hưởng của phụ tải đối với dòng ngắn mạch.
• Bỏ qua điện trở của các phần tử.
• Cọi phía 35 KV của máy biến áp trung tính cách điện hoàn toàn
với đất.
Lớp HTĐ
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

§2.1. VỊ TRÍ ĐẶT BẢO VỆ VÀ CÁC ĐIỂM NGẮN MẠCH.
§2.2. CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN.
Chọn công suất cơ bản: S
cb
= 100 MVA
Chọn điện áp cơ bản: U
cb
= U
Tb các cấp
Vậy: U
Cb1
= 115 KV; U
Cb2
= 37 KV; U
Cb3
= 10,5 KV
Chọn : E
HT
= 1.
§2.3. ĐIỆN KHÁNG CỦA CÁC PHẦN TỬ.
• Điện kháng các phần tử được tính trong hệ đơn vị tương đối cơ
bản (Tđcb ký hiệu: ∗cb)
1. Điện kháng hệ thống.
Theo tài liệu tính toán ngắn mạch của Trung tâm Điều độ Miền Bắc
(A1) đối với trạm biến áp Hưng Đông, tại thanh cái 110kV có:
S
N max
= 338 MVA ; Z
0
/ Z

1
= 0,75
S
N min
= 283 MVA.
Lớp HTĐ
10
110KV
BI1
B1 B2
BI2
BI3
N
2
10KV
35KV
N
3
N
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
• Giá trị điện kháng thứ tự thuận.
Chế độ hệ thống cực đại:
X
HTmax (*cb)
=
338
100
max
=

N
cb
S
S
= 0, 296.
Chế độ hệ thống cực tiểu:
X
HTmin (*cb)
= = 0, 353.
• Giá trị điện kháng thứ tự không.
Chế độ hệ thống cực đại:
X
OHTmax (*cb)
= 0,75 . X
HTmax (*cb)
= 0,75 . 0,296 = 0,222.
Chế độ hệ thống cực tiểu.
X
OHTmin (*cb)
= 0,75 . X
HTmin (*cb)
= 0,75 . 0,353 = 0,265.
2. Điện kháng của máy biến áp: (MBA)
%14,7%)25,10%98,17%64,6(
2
1
%%%(
2
1
%

0%45,0%)98,17%64,6%25,10(
2
1
%%%(
2
1
%
%75,10%)64,6%98,17%25,10(
2
1
%%%(
2
1
%
=−+=
−+=
≈−=−+=
−+=
=−+=
−+=
−−−
−−−
−−−
TC
N
HC
N
HT
N
H

N
HC
N
HT
N
TC
N
T
N
HT
N
HC
N
TC
N
C
N
UUUU
UUUU
UUUU
Điện kháng các cuộn dây:
25.100
100.75,10
.100
%.
)(*
==
dmB
cb
C

N
C
cbB
S
SU
X
= 0,430
X
T
B(*cb)
= 0 vì U
T
N
% ≈ 0
25.100
100.14,7
.100
%.
)(*
==
dmB
cb
H
N
H
cbB
S
SU
X
= 0,285

§2.4. TÍNH DÒNG NGẮN MẠCH LỚN NHẤT QUA BẢO VỆ.
Lớp HTĐ
11
283
100
min
=
N
cb
S
S
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Để tính dòng ngắn mạch được đơn giản thì trong quá trình viết các
đại lượng điện kháng ta bỏ ký hiệu (*cb).
Dòng I
Nmax
qua bảo vệ được tính với:
. Công suất của hệ thống cung cấp là cực đại (ứng với X
HTmax
)
. Trạm biến áp có một máy làm việc hoặc 2 máy làm việc độc lập.
Sơ đồ hệ thống khi tính ngắn mạch:
Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống khi tính ngắn mạch
2.4.1. Ngắn mạch tại thanh cái 110kV (N
1
).
Tại điểm ngắn mạch N
1
do trung tính của máy biến áp nối đất trực
tiếp nên cần tính các dạng ngắn mạch N

(3)
, N
(1)
, N
(1,1)
.
. Sơ đồ thay thế.
Lớp HTĐ
12
HTĐ
110KV
35KV
10KV
N
3
N
1
N
2
BI
I
(n)
N3
BI
I
(n)
N2
I
(n)
N1

BI
X
1Σ
0,296
N
1
a)
X
2Σ
0,296
N
1
b)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Hình 2.3: Sơ đồ thay thế các thứ tự
a) thuận b) Nghịch c) Không
Trong đó:
X
1
Σ
= X
2
Σ
= X
HTmax
= 0,296
X
1
= H
OHTmax

= 0,222
X
2
= X
C
B
= 0,43
X
3
= X
H
B
= 0,285
X
0
Σ
= X
1
// (X
2
+ X
3
) = 0,222 // (0,43 + 0,285) = 0,17
1. Ngắn mạch 3 pha: N
(3)
Từ sơ đồ thay thế (H. 2.3.a) có:
X
1
Σ
= 0,296

I
(3)
N1
=
296,0
1
1
=
Σ
X
E
HT
= 3,378
Trong hệ đơn vị có tên:
I
(3)
N1
= 3,378 .
115.3
10.100
.378,3
3
3
1
=
−
cb
cb
U
S

= 1696 (A)
2. Ngắn mạch một pha: N
(1)
:
Ở dạng ngắn mạch này các thành phần dòng điện và điện áp được
viết cho pha A (pha A là pha bị ngắn mạch)
Sơ đồ thay thế (h 2.3)
X
1
Σ
= X
2
Σ
= 0,296
X
0
Σ
= 0,17
Lớp HTĐ
13
X
0Σ
0,17
N
1
X
1
0,222
N
1

X
2
0,43
( )
X
3
0,285
(∆)
c)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
. Các thành phần dòng điện
I
NA1
= I
NA2
= I
NA0
=
ΣΣΣ
++
021
XXX
E
HT
=
17,0296,0.2
1
+
= 1,312.
. Các thành phần điện áp:

U
NA1
= I
NA1
(X
2
Σ
= + X
0
Σ
) = 1,312 (0,296 + 0,17) = 0,611
U
NA2
= -I
NA1
. X
1
Σ
= -1,312 . 0,296 = -0,388
U
NA0
= -I
NA1
. X
0
Σ
= -1,312 . 0,17 = -0,223.
. Vì chỉ có một nguồn cung cấp từ một phía về điểm ngắn mạch nên
ta chỉ cần tính phân bố dòng I
0

trong các nhánh, còn thành phần dòng I
1
và
I
2
thì chỉ có dòng đi trong nhánh từ hệ thống tới điểm ngắn mạch.
. Thay U
NA0
và I
NA0
vào sơ đồ thay thế thứ tự không (h. 2.3.c)
Hình 2.4.
Dòng thứ tự không từ hệ thống về điểm ngắn mạch.
222,0
)223,0(00
1
)1(
01
−−
=
−
=
X
U
I
NAO
= 1,0
I
(1)
OB

= I
NAO
= I
01
= 1,312 - 1,0 = 0,312
Dòng ngắn mạch từ hệ thống đi về điểm ngắn mạch
I
(1)
N1HT
= I
NA1
+ I
NA2
+ I
01
= 2 . 1,312 + 1 = 3,624.
Trong hệ đơn vị có tên:
Lớp HTĐ
14
U
NAO
I
NAO
3
0,285
1
0,222 0,43
I
(1)

01
I
(1)
OB
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
115.3
10.100
.624,3
3
624,3
3
1
)1(
1
==
cb
cb
HTN
U
S
I
= 1819,4 (A)
Dòng qua dây nối trung tính máy biến áp với đất.
I
(1)
OTTB
= 3.I
(1)
OB
= 3. 0,312 = 0,936

Trong hệ đơn vị có tên:
115.3
10.100
.936,0
3
636,0
3
1
)1(
==
cb
cb
OTTB
U
S
I
= 469,9 (A)
3. Ngắn mạch 2 pha chạm đất: N
(1)
.
Sơ đồ thay thế (Hình 2.3)
X
1
Σ
= X
2
Σ
= 0,296
X
0

Σ
= 0,17
* Các thành phần dòng điện và điện áp.
Các thành phần dòng điện và điện áp được viết cho pha (A) (là pha
không bị sự cố).
I
NA1
=
17,0296,0
17,0.296,0
29,0
1
.
02
02
1
+
+
=
+
+
ΣΣ
ΣΣ
Σ
XX
XX
X
E
HT
= 2,475.

I
NA2
= - I
NA1
.
296,017,0
17,0
.475,2
20
0
+
−=
+
ΣΣ
Σ
XX
X
= -0,9
I
NA0
= - I
NA1
.
296,017,0
296,0
.475,2
20
2
+
−=

+
ΣΣ
Σ
XX
X
= -1,57
U
NA0
= U
NA2
= U
NA1
= I
NA1
.
17,0296,0
17,0.296,0
.475,2
XX
X,X
02
02
+
=
+
ΣΣ
ΣΣ
= 0, 27.
Thay giá trị U
NA0

và I
NA0
vào sơ đồ thứ tự không (H.2.3.c)
Lớp HTĐ
15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
(Hình 2.5)
X
1
= X
OHTmax
= 0,222
X
2
= X
C
B
= 0,43
X
3
= X
H
B
= 0,285
Dòng thứ tự không đi từ hệ thống tới điểm ngắn mạch
202,1
222,0
267,00
1
0

)1,1(
01
−=
−
=
−
=
X
U
I
NA
I
(1,1)
OB
= I
NA0
- I
(1,1)
01
= -1,57 + 1,202 = -0,368
Dòng ngắn mạch tổng của hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch
(viết cho pha A) là:
I
(1,1)
N1HT
= I
NA1
+ I
NA2
+ I

(1,1)
01
.
Vì là ngắn mạch hai pha chạm đất, nên dòng ngắn mạch chính là
dòng trong pha B (hoặc C).
536,3202,1)9,0(
2
3
2
1
475,2
2
3
2
1
.
)1,1(
0121
2)1,1(
1
=−−








−−+









−−=
++==
jj
IaIIaII
NANANBHTN
Trong hệ đơn vị có tên:
115.3
10.100
.536,3
.3
.536,3
3
1
)1,1(
1
==
cb
cb
HTN
U
S
I

= 1775,2 (A)
Lớp HTĐ
16
U
NAO
I
NAO
3
0,285
1
0,222
2
0,43
I
(1,1)

01
I
(1,1)
OB
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Dòng thứ tự không qua dây nối trung tính MBA:
368,0.33
)1,1()1,1(
==
OBOTTB
II
= 1,104
Trong hệ đơn vị có tên:
115.3

10.100
.104,1
3
.104,1
3
1
)1,1(
==
cb
Cb
OTTB
U
S
I
= 554,2 (A)
4. Xét điểm ngắn mạch (N'
1
) sau bảo vệ (BI).
(Hình 2.6)
• Ngắn mạch 3 pha.
Vì chỉ có một nguồn cung cấp nên dòng qua bảo vệ (BI) chính là
dòng I
(3)
N1
: là dòng ngắn mạch 3 pha do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn
mạch.
• Ngắn mạch một pha và ngắn mạch 2 pha chạm đất.
Vì chỉ có một nguồn cung cấp tới trạm nên dòng ngắn mạch qua bảo
vệ (BI) chính là dòng ngắn mạch tổng do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn
mạch I

(n)
NHT
"n: Số chỉ dạng ngắn mạch (1), (1 1)".
§2.4.2. Ngắn mạch tại thanh cái 35 KV (điểm N2).
Tại điểm N
2
nằm trên thanh cái 35kV phía trung của máy biến áp, có
trung tính cách điện với đất vì vậy chỉ cần tính cho trường hợp ngắn mạch
3 pha.
• Sơ đồ thay thế.
Lớp HTĐ
17
HTĐ
110KV
35KV
10KV
N'
1
BI
BI
I
(n)
NHT
BI
I
(n)
OB
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
(Hình 2.7)
X

1
= X
OHTmax
= 0,296
X
2
= X
C
B
= 0,43
X
1
Σ
= X
1
+ X
2
= 0,726
726,0
1
1
)3(
2
==
Σ
X
E
I
HT
N

= 1,377
Trong hệ đơn vị có tên:
37.3
10.100
.377,1
.3
.377,1
3
2
)3(
2
==
cb
cb
N
U
S
I
= 2148,6 (A)
• Dòng qua bảo vệ
(Hình 2.8)
Dòng qua bảo vệ 2 (BI2) khi ngắn mạch tại thanh cái 35 KV (N2) là:
I
BI2
= I
(3)
N2
.
115
37

.6,2148
115
37
=
= 691,3 (A)
§2.4.3. Ngắn mạch tại thanh cái 10kV (N3).
Phía hạ MBA cuộn dây đấu ∆ nên chỉ tính ngắn mạch 3 pha.
• Sơ đồ thay thế.
Lớp HTĐ
18
1
0,296
X
1Σ
0,726
N
2
2
0,43
N
2
E
HT
E
HT
E
(3)
N2
HTĐ
110KV

35KV
10KV
N
2
BI3
BI2
I
N
BI1
I
(3)
N2
1 2
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
(Hình 2.9)
X
1
= X
HTmax
= 0,296
X
2
= X
C
B
= 0,43
X
3
= X

H
B
= 0,285
X
1
Σ
= X
1
+ X
2
+ X
3
= 1,011
011,1
1
1
)3(
3
==
Σ
X
E
I
HT
N
= 0,989
Trong hệ đơn vị có tên:
5,10.3
10.100
.989,0

.3
.989,0
3
2
)3(
3
==
cb
cb
N
U
S
I
= 5438,1 (A)
• Dòng ngắn mạch qua bảo vệ.
(Hình 2.10)
Dòng qua bảo vệ 3 phía 10kV khi ngắn mạch tại N
3
là dòng I
(3)
N3
:
I
BI3
= I
(3)
N3
= 5438,1 (A)
Lớp HTĐ
19

1
0,296
X
1Σ
1,011
2
0,43
E
HT
E
HT
N
3
3
0,285
HTĐ
110KV
35KV
10KV
N
3
BI3
BI2
I
N
BI1
I
(3)
N3
1 2

3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Dòng qua bỏ vệ 1 phía 110kV khi ngắn mạch tại N
3
là dòng I
(3)
N3
qui
về cấp điện áp 110kV.
I
BI1
= I
(3)
N3 (110)
=
115
5,10
.
)3(
3N
I
= 496,5 (A)
Tổng kết: Từ các kết quả đã tính toán ngắn mạch ở trên ta có dòng
ngắn mạch qua các bảo vệ khi ngắn mạch tại N
1
, N'
1
, N
2
, N

3
như bảng sau:
Điểm ngắn
mạch
Dây ngắn mạch
Dòng qua BV1
(A)
Dòng qua BV 2
(A)
Dòng qua BV3
(A)
N
(3)
0 - -
N
1
N
(1)
156,6 - -
N
(1, 1)
184,2 - -
N
(3)
1696 - -
N'
1
N
(1)
1819,4 - -

N
(1, 1)
1775,2 - -
N
2
N
(3)
691,3 2148,6 -
N
3
N
(3)
496,5 - 5438,1
• Dòng qua dây nối trung tính MBA:
Điểm ngắn mạch Dạng ngắn mạch
Dòng qua bảo vệ
đặt ở dây nối TT
N
(3)
0
N
1
(N'
1
)
N
(1)
469,9
N
(1 ,1)

554,2
§2.5. TÍNH DÒNG NGẮN MẶCH NHỎ NHẤT (I
NMIN
) QUA BẢO VỆ.
Dòng ngắn mạch min được tính với:
• Hệ thống cung cấp ở chế độ min
• Trạm biến áp 2 máy biến áp làm việc song song.
Lớp HTĐ
20
HTĐ
N
1
N
2
BI2BI1
N
3
BI3
10KV
35KV110KV
Hình 2.10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
§2.5.1. Ngắn mạch trên thanh cái 110kV (điểm N1).
• Sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch, không.
(a) (b)
(Hình 2.11)
X
1
Σ
= X

HTmin
= X
2
Σ
= = 0,353
X
1
= X
OHTmin
= 0,265
Lớp HTĐ
21
N
1
X
1Σ
0,353
X
2Σ
0,353
N
1
X
0Σ
0,152
N
1
1
0,265
N

1
2
0,43
3
0,285
2
0,43
3
0,285
( )
(∆)
(c)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
X
2
= X
C
B
= 0,43
X
3
= X
H
B
= 0,285
X
0
Σ
= X
1

//






+
2
32
XX
= 0,152
1. Ngắn mạch 2 pha "N
(2)
".
Do sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch có giá trị điện kháng X
1
Σ
= X
2
Σ
Nên ta có thể tính I
(2)
N
từ I
(3)
N
theo công thức :
)3()2(
.

2
3
NN
II
=
• Sơ đồ thay thế (H.11.a).
353,0
1
1
)3(
1
==
Σ
X
E
I
HT
N
= 2,833
2
3
.883,2
2
3
.
)3(
1
)2(
1
==

NN
II
= 2,454
Trong hệ đơn vị có tên:
115.3
10.100
.454,2
.3
.454,2
3
1
)2(
1
==
cb
cb
N
U
S
I
= 1232 (A)
• Xét điểm ngắn mạch N'
1
nằm sau bảo vệ.

Lớp HTĐ
22
HTĐ
N
1

N
2
BI2BI1
N
3
BI3
10KV
35KV110KV
Hình 2.12
I
(n)
N'1
N'
1
I
(n)
OB1
I
(n)
OB2
BI1
I
(n)
N1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Điểm ngắn mạch N'
1
nằm sau vị trí của bảo vệ nên đối với ngắn
mạch 2 pha thì dòng ngắn mạch qua bảo vệ cũng chính là dòng ngắn mạch
do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch.

I
(2)
BI1
= I
(2)
N'1
= I
(2)
N1
= 1232 (A)
2. Ngắn mạch một pha.
• Sơ đồ thay thế (H.2.11).
X
1
Σ
= X
2
Σ
= = 0,353
X
0
Σ
= 0,152
• Các thành phần dòng điện và điện áp.
(Viết cho pha A là pha bị sự cố).
I
NA1
= I
NA2
= I

NA0
=
ΣΣΣ
++
02 1
X XX
E
HT
=
152,0353,0.2
1
+
= 1,165
U
NA1
= I
NA1
(X
2
Σ
+ X
0
Σ
) = 1,165 .(0,353 + 0,152) = 0,58
U
NA2
= -I
NA1
. X
2

Σ
= -1,165 . 0,353 = -0,41
U
NA0
= -I
NA1
. X
0
Σ
= -1,165 . 0,152 = - 0,177
Thay vào U
NA0
và I
NA0
vào sơ đồ thứ tự không (H.2.11.c)
(Hình 2.13)
Lớp HTĐ
23
1
0,265
N
1
2
0,43
3
0,285
2
0,43
3
0,285

I
01
I
OB1
I
OB2
I
NA0
U
NA0
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Dòng thứ tự không do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch là (I
01
):
I
01
=
265,0
)177,0(00
1
0
−−
=
−
X
U
NA
= 0,668.
Dòng thứ tự không từ máy biến áp tới điểm ngắn mạch
I

OB1
= I
OB2
=
285,043,0
)177,0(00
32
0
+
−−
=
+
−
XX
U
NA
= 0,248.
Dòng ngắn mạch tổng của hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch N
1
:
I
(1)
N1HT
= I
NA1
+ I
NA2
+ I
01
= 2. 1,165 + 0,668 = 2,998

• Xét điểm ngắn mạch N'
1
(h.2.12).
Dòng ngắn mạch tổng đi qua bảo vệ cung cấp cho điểm ngắn mạch
tổng đi qua bảo vệ cung cấp cho điểm ngắn mạch N'
1
.
1I
(1)
BI1
= I
(1)
N1
= + I
OB2
= 2,998 + 0,248 = 3,246
Dòng thứ tự không đi qua trung tính của máy biến áp khi ngắn mạch.
I
(1)
BI1
= 3,246 .
1
3
cb
cb
U
S
= 3,246.
115.3
10.100

3
= 1629,6 (A).
I
0B1
= 0,248 .
1
3
cb
cb
U
S
= = 124,5 (A)
I
(1)
0TTB
= 0,744 .

1
3
cb
cb
U
S
= 373,5 (A)
3. Ngắn mạch 2 pha chạm đất.
• Sơ đồ thay thế (H.2.11)
X
1
Σ

= X
2
Σ

= = 0,353
X
0
Σ

= 0,152
• Các thành phần dòng điện và điện áp: Viết cho pha A là pha
không hệ sự cố.
I
NA1
=
152,0353,0
152,0.353,0
353,0
1
XX
X.X
X
02
02
1
+
+
=
+
+

ΣΣ
ΣΣ
Σ
HT
E
= 2,18
Lớp HTĐ
24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
I
NA2
= -I
NA1
.
353,0152,0
152,0
18,2
20
0
+
−=
+
ΣΣ
Σ
XX
X
= - 0,655
I
NA0
= -I

NA1
.
353,0152,0
353,0
18,2
20
2
+
−=
+
ΣΣ
Σ
XX
X
= - 1,523
U
NA0
= U
NA2
= U
NA1
= I
NA1
.
ΣΣ
ΣΣ
+
02
02
.

XX
XX
= 2,18 .
152,0353,0
152,0.353,0
+
= 0,231
Thay giá trị U
NA0
và I
NA0
vào sơ đồ thứ tự không (H.2.11c)

Dòng thứ tự không do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch.
I
01
=
265,0
231,00
1
0
−
=
−
X
U
NA
= -0,872
Dòng thứ tự không từ máy biến áp tới điểm ngắn mạch
I

OB1
= I
OB2
=
285,043,0
231,00
32
0
+
−
=
+
−
XX
U
NA
= -0,323
• Dòng ngắn mạch tổng của hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch.
I
(1,1)
N1HT
= I
NA1
+ I
NA2
+ I
01
• Xét điểm ngắn mạch N'
1
sau bảo vệ (H.2.12)

Lớp HTĐ
25
1
0,265
N
1
2
0,43
3
0,285
2
0,43
3
0,285
I
01
I
OB1
I
OB2
I
NA0
U
NA0