THIẾT KẾ RƠ LE BẢO VỆ CHO ĐƯỜNG DÂY HÒA KHÁNH HUẾ

Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Lời nói đầu
Ngày nay điện năng là một phần thiết yếu trong sản xuất công nghiệp cũng
nh trong cuộc sống sinh hoạt của con ngời. Để đảm bảo sản lợng và chất lợng
điện năng cần thiết, tăng cờng độ tin cậy cung cấp điện cho các hộ tiêu thụ, đảm
bảo an toàn cho thiết bị và sự làm việc ổn định trong toàn hệ thống, cần phải sử
dụng một cách rộng rãi và có hiệu quả những phơng tiện bảo vệ, thông tin, đo lờng, điều khiển và điều chỉnh tự động trong hệ thống điện.
Trong số các phơng tiện này, rơle và thiết bị bảo vệ bằng rơ le đóng vai trò hết
sức quan trọng. Trong quá trình vận hành hệ thống điện, không phải lúc nào hệ
thống cũng hoạt động bình thờng, thực tế đã xảy ra tình làm việc không bình thờng hoặc sự cố nh ngắn mạch, quá tải trên các phần tử của hệ thống điện, mà
nguyên nhân có thể do chủ quan hoặc khách quan. Hệ thống Rơle sẽ phát hiện
và tự động cô lập phần tử bị sự cố, đa hệ thống trở lại chế độ làm việc bình thờng.
Đờng dây truyền tải điện là một phần tử hết sức quan trọng trong hệ thống
phát dẫn điện. Hiểu biết về vận hành, sự cố đờng dây, về các thiết bị bảo vệ đờng
dây là những kiến thức quan trọng của kỹ s nghành hệ thống điện.
Hiện nay, dới sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thiết bị bảo vệ rơle ngày
càng hiện đại, nhiều chức năng và tác động chính xác hơn. ở nớc ta ngày nay, xu
hớng sủ dụng rơle kỹ thuật số dần thay thế cho các rơle điện cơ dùng tiếp điểm
đã quá cũ kỹ, hoạt động không an toàn và thiếu chính xác.
Về mặt cấu trúc, bản đồ án này gồm 4 chơng lớn sau:
Chơng I: Tính toán ngắn mạch. Kết quả phần này đợc dùng để tính toán chỉnh
định và kiểm tra độ nhạy cho bảo vệ đờng dây đợc trình bày ở các chơng sau.
Chơng II: Giới thiệu một số chức năng của rơle số 7SA511 của hãng
SIEMENS
Chơng III: Lựa chọn phơng thức bảo vệ cho đờng dây Hòa Khánh-Huế.
Chơng IV: Tính toán chỉnh định và kiểm tra vùng bảo vệ, kiểm tra độ nhạy.
Ngoài ra còn có các bản vẽ thuyết minh đi kèm theo.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trờng Đại Học Bách
Khoa Hà Nội, đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Hệ thống điện đã chỉ bảo
giúp đỡ em trong suốt 5 năm trên ghế giảng đờng. Em xin chân thành cảm ơn sự
giúp đỡ tận tình của cô giáo TS Trơng Lan Anh, ngời đã trực tiếp hớng dẫn chỉ

bảo em hoàn thành bản đồ án này. Em hy vọng những kiến thức em tích lũy đợc
trong 5 năn học, những điều chỉ bảo của cô Trơng Lan Anh, những điều thu đợc

1


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
sau khi hoàn thành bản đồ án này, có thể sử dụng hiệu quả cho thực tế sau này.
Cảm ơn bố mẹ, anh chị, ngời thân và cả những ngời bạn, những ngời đã cùng
giúp sức, động viên, chia sẻ khó khăn trong nhiều năm. Tất cả đã giúp em hoàn
thành bản đồ án này. Xin cảm ơn tất cả.

2


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Chơng I: Tính toán ngắn mạch

Ngắn mạch là một loại sự cố nguy hiểm, vì khi ngắn mạch dòng điện đột ngột
tăng lên rất lớn, dòng ngắn mạch chạy qua các phần tử của hệ thống điện có thể
gây ra các tác dụng sau:
- Phát nóng cục bộ trên các thiết bị, có thể gây cháy nổ.
- Sinh ra lực cơ khí lớn giữa các phần của thiết bị điện, làm biến dạng hoặc gẫy
vỡ các bộ phận ( sứ đỡ, thanh dẫn )
- Gây sụt áp lới điện, làm động cơ ngừng quay, ảnh hởng đến năng suất làm việc
của máy móc, thiết bị.
- Gây mất ổn định hệ thống điện do các máy phát bị 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 đờng 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.
Do những hậu quả xấu mà ngắn mạch gây ra cho hệ thống điện, đòi hỏi phải cô
lập phần tử bị sự cố, bảo vệ phần còn lại của hệ thống điện. Các bảo vệ rơle sẽ
đảm nhận nhiệm vụ này, và phải phản ứng khi có sự cố hoặc tình trạng bất bình
thờng xảy ra ở phần tử mà nó bảo vệ. Để bảo vệ rơle thực hiện đúng nhiệm vụ
của mình, cần thiết phải tính toán ngắn mạch nhằm phục vụ công tác chỉnh định
và kiểm tra hoạt động của rơle bảo vệ.
Chính vì vậy việc tính ngắn mạch là cần thiết. Tính ngắn mạch dùng trong bảo
vệ rơ le nhằm: phục vụ công tác chỉnh định và kiểm tra hoạt động của rơ le bảo
vệ.

3


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
I.1. Giới thiệu sơ đồ hệ thống điện

Ta có thể mô tả vị trí đặt các bảo vệ cho các phần tử trong hệ thống nh sơ đồ
sau:
BV5

BV6
BV3

BV4

HTĐ
BV7

BV8

A

BV1

BV2

T1

110kV

B

C
BV9

Rever
se
directi
BV10
on

Trong đó: A- Đà Nẵng; B- Huế; C- Hòa Khánh
110kV
Đờng dây CB đợc bảo vệ bằng các bộ bảo vệ BV1 và BV2.
Đờng dây AB đợc bảo vệ bằng các bộ bảo vệ BV5 và BV6.
Đờng dây AC đợc bảo vệ bằng các bộ bảo vệ BV7 và BV8
Trạm biến áp T1 đợc bảo vệ bằng các bộ bảo vệ BV3 và BV4.
Trạm biến áp T2 đợc bảo vệ bằng các bộ bảo vệ BV9 và BV10

Vậy: Để bảo vệ cho đờng dây CB ta cần phải tính toán chỉnh định cho 2 bộ bảo
vệ là BV1 và BV2.
- BV1 tác động theo hớng dòng ngắn mạch từ thanh cái B tới điểm ngắn mạch.
- BV2 tác động theo hớng dòng ngắn mạch từ thanh cái C tới điểm ngắn mạch.
Trong nội dung của phần đồ án tốt nghiệp này, em sẽ tính toán chỉnh định cho
bảo vệ BV1. Bảo vệ BV2 làm tơng tự BV1 chỉ khác ở chỗ sẽ tính toán chỉnh định
theo giá trị và chiều dòng điện ngợc với BV1. Để phục vụ việc chỉnh định BV1,
ta sẽ tính toán dòng ngắn mạch ở các chế độ hệ thống cực đại và cực tiểu và các
dạng ngắn mạch xảy ra trên đờng dây CB. Ta chia đờng dây thành 4 đoạn đều
nhau, gồm 5 điểm tính ngắn mạch N1, N2, N3, N4, N5, ứng với mỗi điểm tính
toán ngắn mạch, ta tính dòng ngắn mạch chạy qua BV1 là thành phần dòng ngắn
mạch chạy từ đầu thanh cái C tới điểm ngắn mạch.

4


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Ngoài ra, do lý do phối hợp tác động của các bảo vệ với nhau. BV1 phải phối
hợp tác động với BV3, BV6, do đó ta phải tính thêm 2 điểm ngắn mạch là N6 và
N7 nữa ở các vị trí:
N6: điểm ngắn mạch tại thanh cái 110kV trạm biến áp T1
N7: điểm ngắn mạch trên đờng dây Đà Nẵng-Huế, đây là điểm mút cuối cùng
mà bảo vệ quá dòng cắt nhanh cấp 2 của BV6 bảo vệ đợc, khoảng cách từ thanh
cái B đến điểm ngắn mạch N7 chiếm khoảng 75% chiều dài đờng dây Huế-Đà
Nẵng, hay khoảng cách từ thanh cái A đến N7 là 25% chiều dài đờng dây và
bằng 25%ì98 = 24,5 km.
Để đơn giản, khi tính ngắn mạch ta có các giả thiết sau:
- Bỏ qua R chỉ lấy X.
- Mạch từ không bão hoà.
- Bỏ qua dòng điện từ hoá của máy biến áp.

- Bỏ qua thành phần điện dung dây dẫn-đất.
- Đối với chế độ hệ thống max thì tính N(3), N(1).
- Đối với chế độ hệ thống min thì tính N(3), N(1).
- Tính toán các giá trị trong hệ tơng đối cơ bản, sau đó quy về giá trị có tên.

5


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
I.2: chọn biến dòng điện BI, biến điện áp Bu

1. Chọn biến dòng điện BI
Chọn tỷ số biến đổi của máy biến dòng BI dùng cho bảo vệ BV1. Dòng điện sơ
cấp danh định của BI chọn theo dòng làm việc lớn nhất đi qua BI. Dòng thứ cấp
lấy bằng 1A
Dòng điện làm việc max chạy qua đờng dây 220kV Hòa Khánh-Huế đợc xác
định từ hai điều kiện sau
- Dòng làm việc cho phép theo chế độ phát nóng của đờng dây ACSR-411,6 là
750 A
- Dòng làm việc cỡng bức khi xảy ra sự cố đứt đờng dây Đà Nẵng-Huế, và trạm
biến áp T1 hoạt động quá tải với hệ số quá tải là 1,4. Khi đó công suất truyền tải
trên đờng dây Hòa Khánh-Huế sẽ là 1,4ì125 = 175 MVA, dòng làm việc cỡng
bức chạy trên đờng dây Hòa Khánh-Huế là:
Icb =

S
3 ì U dm

=

175
3 ì 220

= 0,459256kA

Ilvmax = 459,256 A là dòng làm việc lớn nhất chạy trên đờng dây Hòa KhánhHuế đây chính là dòng làm việc max chạy qua BI đặt tại bảo vệ BV1
IT: dòng điện danh định phía thứ cấp, chọn IT = 1 A
IS: dòng điện danh định phía sơ cấp, chọn IS Ilvmax= 459,256 A, chọn IS = 600 A
Vậy tỷ số biến dòng là: nI =

I S 600
=
= 600
IT
1

2. Chọn biến điện áp BU
Chọn điện áp định mức cuộn sơ cấp US = 220/ 3 kV;
Điện áp định mức cuộn thứ cấp UT = 110/ 3 V
Vậy tỷ số biến điện áp là: nU =
Tỷ số của nZ đợc tính: nZ =

U S 220 ì 10 3 / 3
=
= 2000
UT
110/ 3

n U 2000
=

= 3,33333
nI
600

6


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
I.3: tính các thông số điện kháng các phần tử trong hệ
thống điện

Chọn Scb= 100 MVA; Ucb = Utb = 230 kV Icb = 0,25102 kA
Ta tính các điện kháng thành phần ở dạng tơng đối cơ bản
I.3.1. Điện kháng của đờng dây.
Điện kháng của đờng dây Đà Nẵng - Hoà Khánh dài 15 km là:
Điện kháng thứ tự thuận là:
S cb

X1 = x1ìlì U 2 = 0,415ì15ì
tb

100
= 0,01177
230 2

Điện kháng thứ tự không là:
S cb

X0 = x0ìlì U 2 = 1,45ì15ì
tb

100
= 0,04112
230 2

Điện kháng của đờng dây Hoà Khánh - Huế dài 84 km là:
Điện kháng thứ tự thuận là:
S cb

X1 = x1ìlì U 2 = 0,415ì84ì
tb

100
= 0,06590
230 2

Điện kháng thứ tự không là:
S cb

X0 = x0ìlì U 2 = 1,45ì84ì
tb

100
= 0,23025
230 2

Điện kháng của đờng dây Đà Nẵng - Huế dài 98 km là:
Điện kháng thứ tự thuận là:
S cb

X1 = x1ìlì U 2 = 0,415ì98ì
tb

100
= 0,07688
230 2

Điện kháng thứ tự không là:
S cb

X0 = x0ìlì U 2 = 1,45ì98ì
tb

100
= 0,26862
230 2

I.3.2.Điện kháng của máy biến áp.
Ta tính điện áp ngắn mạch UCN , UTN , UHN theo các công thức sau:
U CN =

(

)

1
1
ì U CN T + U CN H U TN H = ì (10,85 + 35,32 19,85) = 13,16%
2
2

7


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

(

)

(

)

U CN =

1
1
ì U CN T + U TN H U CN H = ì (10,85 + 19,85 35,32) = 2,31% lấy U CN = 0
2
2

U CN =

1
1
ì U CN H + U TN H U CNT = ì ( 35,32 + 19,85 10,85) = 22,16%
2
2

Điện kháng thứ tự thuận, nghịch, không của các cuộn dây cao, trung, hạ của máy
biến áp trong hệ đơn vị tơng đối cơ bản là:
XC =

U CN
S
13,16 100
ì cb =
ì
= 0,10528
100 S dmTN
100 125

XT = 0
U HN
S
22,16 100
ì cb =
ì
= 0,17728
XH =
100 S dmTN
100 125

I.3.3. Điện kháng của hệ thống điện
a. Tính điện kháng thứ tự thuận
Chế độ cực đại
Xét khi có ngắn mạch trên thanh cái Đà Nẵng ta có giá trị các dòng ngắn mạch
là: I(3)Nmax = 5,6 kA;
I(1)Nmax = 5,2 kA;

Điện kháng thứ tự thuận của hệ thống điện trong chế độ cực đại là:
X1max =

1


(3)
N

ì

S cb
3 ì U cb

=

1
100
ì
= 0,04483
5,6
3 ì 230

Chế độ cực tiểu
Khi có ngắn mạch trên thanh cái 220kV Đà Nẵng ta có:
I(3)Nmin = 4 kA;
I(1)Nmin = 3,6 kA
Điện kháng thứ tự thuận của hệ thống điện trong chế độ cực tiểu là:
X1min =

1


(3)
N

ì

S cb
3 ì U cb

=

1
100
ì
= 0,06276
4
3 ì 230

b. Tính điện kháng thứ tự không
Giá trị dòng ngắn mạch một pha đợc tính theo:
S

3 ìS
3 ì S cb
cb
(i)
I(1)N = 3ìINa1 = 3 ì X (i) ì
= (i) cb =

3 * U cb
X ì U cb
U cb ì (1)

N
1

INa1: dòng ngắn mạch pha A thành phần thứ tự thuận.

8


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
(i ) : là điện kháng tổng hợp của toàn hệ thống điện tính đến điểm ngắn
mạch Ni
Trong ngắn mạch N(1), (i ) đợc tính theo
(i ) = 1( i) + (2i) + (0i) = 2 1( i) + (0i)

- Với 1(i) , (2i) lần lợt là điện kháng thứ tự thuận, thứ tự nghịch của toàn hệ thống
tính đến điểm ngắn mạch Ni, có 1(i) = (2i)
- (0i) là điện kháng thứ tự không của toàn hệ thống tính đến điểm ngắn mạch Ni,
nó đợc tính bằng cách vẽ sơ đồ thứ tự không.
Khi ngắn mạch tại thanh cái A (thanh cái 220kV Đà Nẵng).
Chế độ cực đại.
- Có X1 = X2 = X1max = 0,04483
Với X1max là điện kháng thứ tự thuận của hệ thống điện trong chế độ max.
- Dòng ngắn mạch một pha là:

(N1) = 5,2 kA.

- Điện kháng tổng hợp trong ngắn mạch N(1) khi ngắn mạch tại thanh cái A là:
S

100

cb
X(1) = 3 ì U ì (1) = 3 ì 230 ì 5,2 = 0,14482
cb
N

Điện kháng thứ tự không của toàn hệ thống tính đến điểm ngắn mạch A là:
X0 = 0,14482- 2 ì 0,04483 = 0,05516.
Chế độ cực tiểu.
- Có X1 = X2 = X1min = 0,06276
Với X1min là điện kháng thứ tự thuận của hệ thống điện trong chế độ min.
- Dòng ngắn mạch một pha là:

(N1) = 3,6 kA.

- Điện kháng tổng hợp trong ngắn mạch N(1) khi ngắn mạch tại A là:
S

100

cb
X(1) = 3 ì U ì (1) = 3 ì 230 ì 3,6 = 0,20918
cb
N

Điện kháng thứ tự không của toàn hệ thống tính đến điểm ngắn mạch A là:

9


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
X0 = 0,20918 2 ì 0,06276 = 0,08366
Sơ đồ thay thế thứ tự không khi xảy ra ngắn mạch tại A là:
6
0,26862
X9
A

7
8
0,04112 0,23025
C
4
0,10528
5
0,17728

3
2
0,10528 0,17728

B

Trong đó:
X9 là điện kháng thứ tự không của hệ thống điện.
Hình 3.1

X2 = X4 = XC = 0,10528 là điện kháng thứ tự không của cuộn dây cao áp máy
biến áp tự ngẫu.
X3 = X5 = XH = 0,17728 là điện kháng thứ tự không của cuộn dây hạ áp máy biến
áp tự ngẫu.
X6 = 0,26862 là điện kháng thứ tự không của đờng dây AB.
X7 = 0,04112 là điện kháng thứ tự không của đờng dây AC.
X8 = 0,23025 là điện kháng thứ tự không của đờng dây CB.
Thu gọn sơ đồ ta có:
Biến đổi X6, X7, X8 X10, X11, X12
D = X6 + X7 + X8 = 0,26862 + 0,04112 + 0,23025 = 0,53999
X10 =

6 ì 7 0,26862 ì 0,04112
=
= 0,02046
D
0,53999

X11 =

7 ì 8 0,04112 ì 0,23025
=
= 0,01753
D
0,53999

X12 =

6 ì 8 0,26862 ì 0,23025
=

= 0,11454
D
0,53999

X13 = X2 + X3 + X12 = 0,10528 + 0,17728 + 0,11454 = 0,39710
X14 = X4 + X5 + X11 = 0,10528 + 0,17728 + 0,01753 = 0,30009

10


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Khi đó ta đợc sơ đồ hình 3.2 sau:
13
0,39710

10
0,02046

X9
A

14
0,30009

Từ sơ đồ trên ta thấy:
X0 = X9 // X15

Hình 3.2

Với X15 = X13 // X14 + X10 =

0,39710 ì 0,30009
+ 0,02046 = 0,19138
0,39710 + 0,30009
0,19138 ì 9

Vậy ta có X0 = X9 // X15 = 0,19138 +
9
Trong chế độ cực đại ta có X0 = 0,05516
0,19138 ì 9

0,19138 + = 0,05516 X9 = 0,07750
9
Điện kháng thứ tự không của hệ thống điện trong chế độ cực đại là 0,07750
Trong chế độ cực tiểu ta có X0 = 0,08366
0,19138 ì 9

0,19138 + = 0,08366 X9 = 0,14865
9
Điện kháng thứ tự không của hệ thống điện trong chế độ cực tiểu là: 0,14865.

Điện kháng của đoạn đờng dây Hoà Khánh - Huế
Ta chia đoạn đờng dây Hoà Khánh - Huế thành 4 đoạn có chiều dài băng nhau,
mỗi đoạn dài 21 km, từ đó ta tính ngắn mạch tại các đầu mút của mỗi đoạn. Nh
vậy ta có 5 điểm trên đờng dây Hòa Khánh-Huế cần tính ngắn mạch là N1, N2,
N3, N4, N5 nh hình:
N1

N2

N4

N3

N5

Huế

Hoà Khánh

Điện kháng của mỗi một đoạn thành phần dài 21 km là:

11


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
100
= 0,01647
230 2

Điện kháng thứ tự thuận: (211) = 0,415 * 21 *
Điện kháng thứ tự không: (210) = 1,45 * 21 *

100
= 0,05756
230 2

Ta có bảng 1 tổng hợp điện kháng các phần tử trong toàn hệ thống nh sau:
Bảng 1: Điện kháng các phần tử trong toàn
Các phần tử

X1 = X2
Cực đại
0,04483
Hệ thống điện
Cực tiểu
0,06276
98km
0,07688
84km
0,06590
Đờng dây
15km
0,01177
21km
0,01647
XC
0,10528
Máy biến áp
XT
0
XH
0,17728

hệ thống
X0
0,07750
0,14865
0,26862
0,23025
0,04112

0,05756
0,10528
0
0,17728

Ghi chú: Để thuận tiện cho việc tính ngắn mạch sau này ta quy ớc:
X1 là điện kháng thứ tự thuận của hệ thống điện (X1max, X1min).
X2 là điện kháng thứ tự thuận của đờng dây dài 98km.
X3 là điện kháng thứ tự thuận của đờng dây dài 15km.
X4 là điện kháng thứ tự thuận của đờng dây dài 84km.
X5 là điện kháng của cuộn dây cao áp máy biến áp T1
X6 là điện kháng của cuộn dây hạ áp máy biến áp T1
X7 là điện kháng của cuộn dây cao áp máy biến áp T2
X8 là điện kháng của cuộn dây hạ áp máy biến áp T2
X9 là điện kháng thứ tự không của hệ thống điện (X9max, X9min).
X10 là điện kháng thứ tự không của đờng dây dài 98km.
X11 là điện kháng thứ tự không của đờng dây dài 15km.
X12 là điện kháng thứ tự không của đờng dây dài 84km

12


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
i.4: tính toán Ngắn mạch ba pha

Mặc dù ngắn mạch ba pha rất hiếm khi xảy ra, song hậu quả của nó thờng là
nặng nề nhất, do dòng ngắn mạch ba pha thờng có giá trị lớn nhất. Chính vì vậy
việc tính ngắn mạch ba pha là rất cần thiết.
A. ngắn mạch trên đờng dây Hòa Khánh-Huế

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận khi có ngắn mạch trên đờng dây Hòa Khánh-Huế là:
2
0,07688

1
E

3
0,01177

X1BNi

X1CNi
Ni

A
B
C
Trong đó:
Hình 4.1
X1: là điện kháng thứ tự thuận của hệ thống điện trong từng chế độ.

Trong chế độ cực đại có X1 = X1max = 0,04483.
Trong chế độ cực tiểu có X1 = X1min = 0,06276.
X2 = 0,07688 là điện kháng thứ tự thuận của đờng dây AB.
X3 = 0,01177 là điện kháng thứ tự thuận của đờng dây AC.
X1CNi là điện kháng thứ tự thuận của đoạn đờng dây tính từ thanh cái C tới điểm
ngắn mạch Ni (đoạn C- Ni)
X1BNi là điện kháng thứ tự thuận của đoạn đờng dây tính từ điểm ngắn mạch Ni
tới thanh cái B (đoạn B- Ni)

Có XN1Ni + XN5Ni = 0,06590 = X4 là điện kháng thứ tự thuận của đờng dây CB.
E = 1 là sức điện động của hệ thống ở đơn vị tơng đối cơ bản.
Bảo vệ BV1 đặt tại đầu đờng dây Hòa Khánh-Huế, đặt tại phía thanh cái C
Tổng trở ngắn mạch thứ tự thuận của toàn hệ thống điện tính đến điểm ngắn
mạch Ni là: 1(i) = 1 +

( 2 + 1BNi ) ì ( 3 + 1CNi )
2 + 3 + 4

Dòng ngắn mạch 3 pha tổng tại Ni : I =

1
1( i)

Thành phần dòng ngắn mạch qua bảo vệ BV1 truyền tới điểm ngắn mạch:

13


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

IBV1 =

2 + 1BNi
0,07688 + 1BNi
ì =
ì
2 + 3 + 4
0,15455

Trong đơn vị có tên giá trị các dòng ngắn mạch này là:
IBV1(kA) = IBV1ì

100
230 ì 3

(kA)

Từ các công thức trên ta tính đợc dòng ngắn mạch qua bảo vệ BV1 khi có ngắn
mạch xảy ra trên đờng dây Hòa Khánh-Huế, kết quả ghi ở bảng dới:
Bảng 2: Dòng ngắn mạch 3 pha qua BV1 khi hệ thống ở chế độ cực đại.
Vị trí NM
N1
N2
N3
N4
N5

X1CN i
0
0,01647
0,03294
0,04941
0,06590

X1BN i
0,06590
0,04941
0,03294
0,01647

0

1(i)
0,05570
0,06791
0,07660
0,08179
0,08347

I
17,95215
14,72619
13,05483
12,22742
11,98086

IBV1
16,58497
12,03449
9,27719
7,38603
5,95981

IBV1(kA)
4,16316
3,02090
2,32876
1,85404
1,49603

Bằng cách tính tơng tự, thay các giá trị điện kháng hệ thống ứng với khi hệ thống
ở chế độ cực tiểu, ta có kết quả ghi ở bảng sau:
Bảng 3:Dòng ngắn mạch 3 pha qua BV1 khi hệ thống ở chế độ cực tiểu.
Vị trí NM
N1
N2
N3
N4
N5

X1CN i
0
0,01647
0,03294
0,04941
0,06590

X1BN i
0,06590
0,04941
0,03294
0,01647
0

1(i)
0,07363
0,08578
0,09453
0,09972
0,10140

14

I
13,58075
11,65009
10,57865
10,02874
9,862274

IBV1
12,54649
9,52739
7,51762
6,05797
4,90593

IBV1(kA)
3,14942
2,39157
1,88707
1,52067
1,23149


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
B. ngắn mạch 3 pha tại N6, N7

1. Ngắn mạch tại N6
Điểm ngắn mạch N6 là ngắn mạch tại thanh cái 110kV trạm biến áp T1.

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận khi ngắn mạch tại N6 là:
A

1

2
0,07688
4
0,06590

3
0,01177

E

B

5
0,10528
N6

C

Trong đó:
Hình 4.2
X5 = 0,10528 là điện kháng của cuộn dây cao áp máy biến áp T1.
Các kí hiệu điện kháng khác nh trên đã trình bày ở trên.
Tổng trở ngắn mạch thứ tự thuận của toàn hệ thống điện tính đến điểm ngắn
mạch N6 là:
1( 6 ) = X1 nt [(X3 nt X4) // X2] nt X5

1( 6 ) = X1 +

(0,01177 + 0,06590) ì 0,07688
+ 0,10528 = X1 + 0,14392
0,01177 + 0,06590 + 0,07688

Với điểm ngắn mạch N6, ta đi tính dòng ngắn mạch qua BV3 đặt tại phía cao áp
máy biến áp tự ngẫu T1.
a. Chế độ max:
X1 = X1max = 0,04483
Tổng trở ngắn mạch thứ tự thuận của toàn hệ thống điện tính đến điểm
ngắn mạch N6 là:
1( 6 ) = 0,04483 + 0,14392 = 0,18875

Dòng ngắn mạch tại N6 là:
I=

1
1
=
= 5,29801
(6)
0,18875
1

Đây chính là dòng ngắn mạch chạy qua bảo vệ BV3 đặt tại phía cao áp trạm biến
áp T1 khi xảy ra ngắn mạch tại N6.
IBV3 = 5,29801 IBV3 (kA) = 5,29801ì

100

230 ì 3

b. Chế độ min:
X1 = X1min = 0,06276

15

= 1,32992 kA


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Tổng trở ngắn mạch thứ tự thuận của toàn hệ thống điện tính đến điểm
ngắn mạch N6 là:
1( 6 ) = 0,06276 + 0,14392 = 0,20668

Dòng ngắn mạch tại N6 là:
I=

1
1
=
= 4,83840
( 6)
0,20668
1

Đây chính là dòng ngắn mạch chạy qua bảo vệ BV3 đặt tại phía cao áp trạm biến
áp T1 khi xảy ra ngắn mạch tại N6.
IBV3 = 4,83840 IBV3 (kA) = 4,83840ì

100
230 ì 3

= 1,21454 kA

2. Điểm ngắn mạch tại N7
Ngắn mạch tại N7 là ngắn mạch trên đờng dây Đà Nẵng-Huế, và có:
Chiều dài đoạn đờng dây tính từ thanh cái A đến N7 là lAN7 = 24,5 km; chiều dài
đoạn đờng dây tính từ thanh cái B đến N7 là lBN7 = 3ì24,5 = 73,5 km.
Điện kháng thứ tự thuận của đoạn đờng dây tính từ thanh cái A đến điểm ngắn
mạch N7 là:
S

100

cb
X1AN7 = x1ìlì U 2 = 0,415 ì 24,5 ì 230 2 = 0,01922
tb

Điện kháng thứ tự thuận của đoạn đờng dây tính từ thanh cái B đến điểm ngắn
mạch N7 là:
X1BN7 = x1 ì l

S cb
100
= 0,415 ì 73,5 ì
= 0,05766
2
U tb
230 2

X1AN7 + X1BN7 = X2 = 0,07688 là điện kháng thứ tự thuận của đờng dây Đà NẵngHuế.
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận khi ngắn mạch tại N7 là:
1BN 7
1AN 7
0,01922
0,05766
1

E

I

A

N7
3
0,01177

Các ký hiệu điện kháng tơng tự nh trên.

4
0,06590
C

Hình 4.3

16

B

Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Tổng trở ngắn mạch thứ tự thuận của toàn hệ thống điện tính đến điểm ngắn
mạch N7 là:
1( 7 ) = X1 nt [(X3 nt X4 nt X1BN7) // X1AN7]
1( 7 ) = X1 +

(0,01177 + 0,06590 + 0,05766) ì 0,01922
= X1 + 0,01683
0,01177 + 0,06590 + 0,05766 + 0,01922

a/ Chế độ max:
X1 = X1max = 0,04483
Tổng trở ngắn mạch thứ tự thuận của toàn hệ thống điện tính đến điểm
ngắn mạch N7 là:
1( 7 ) = 0,04483 + 0,01683 = 0,06166

Dòng ngắn mạch tổng tại N7 là:
I=

1
1
=
= 16,21803
(7)
0,06166
1

Từ hình 4.3 ta tính đợc dòng ngắn mạch truyền từ phía thanh cái B đến điểm

ngắn mạch N7 là:
I BN7 =

1AN7
0,01922
ì =
ì 16,21803 = 2,01689
2 + 3 + 4
0,07688 + 0,01177 + 0,06590

Đây chính là dòng ngắn mạch chạy qua bảo vệ BV6 đặt trên đờng dây 220kV Đà
Nẵng-Huế phía thanh cái 220kV Huế khi có ngắn mạch tại N7.
IBV6 = IBN7 = 2,01689
IBV6 (kA) = 2,01689ì

100
230 ì 3

= 0,50628 kA

b/ Chế độ min:
X1 = X1min = 0,06276
Tổng trở ngắn mạch thứ tự thuận của toàn hệ thống điện tính đến điểm
ngắn mạch N7 là:
1( 7 ) = 0,06276 + 0,01683 = 0,07959

Dòng ngắn mạch tổng tại N7 là:
I=

1

1
=
= 12,56439
(7)
0,07959
1

Từ hình 4.3 ta tính đợc dòng ngắn mạch truyền từ phía thanh cái B đến điểm
ngắn mạch N7 là:

17


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

I BN7 =

1AN7
0,01922
ì =
ì 12,56439 = 1,56252
2 + 3 + 4
0,07688 + 0,01177 + 0,06590

Đây chính là dòng ngắn mạch chạy qua bảo vệ BV6 đặt trên đờng dây 220kV Đà
Nẵng-Huế ở phía thanh cái 220kV Huế khi có ngắn mạch tại N7.
IBV6 = IBN7 = 1,56252
IBV6 (kA) = 1,56252ì

100

230 ì 3

= 0,39222 kA

18


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
I.5: Tính ngắn mạch một pha N(1)

Tính toán dòng ngắn mạch một pha phức tạp hơn rất nhiều so với tính ngắn
mạch ba pha. Do ngắn mạch một pha là ngắn mạch không đối xứng nên ta dùng
phơng pháp các thành phần đối xứng: thứ tự thuận, thứ tự nghịch và thành phần
thứ tự không để tính. Trong trờng hợp ngắn mạch N(1) này ta có thành phần dòng
ngắn mạch thứ tự thuận tại điểm ngắn mạch chính bằng với thành phần dòng
ngắn mạch thứ tự nghịch và bằng thành phần dòng ngắn mạch thứ tự không.
Trong ngắn mạch một pha, ta đi tính dòng ngắn mạch một pha chạy qua 2 bảo
vệ là BV1 và BV2 đặt ở 2 đầu đờng dây Hòa Khánh-Huế, và tính dòng thứ tự
không chạy qua các bảo vệ trên, đồng thời ta tính thêm ngắn mạch tại các điểm
N6, N7, cũng nhằm mục đích chỉnh định sau này nh trong trờng hợp ngắn mạch
ba pha.

19


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
I.5.1 Chế độ cực đại
A. Ngắn mạch trên đờng dây Hòa khánh-huế

1. Tính điện kháng thứ tự không

Khi xảy ra ngắn mạch tại điểm Ni trên đoạn đờng dây Hoà Khánh - Huế thì ta có
sơ đồ thay thế thứ tự không là:

9
0,07750

10
0,26862
A

5
0,10528
11
0,04112 C X0CNi

X0BNi

6
0,17728

B

Ni
7
0,10528
8
Với
0,17728
X11 = 0,07750 là điện kháng
thứ tự không của hệ thống điện trong chế độ max.

X12 = 0,26862 là điện kháng thứ tự không của đờng dây AB.
Hình 5.1
X13 = 0,04112 là điện kháng thứ tự không của đờng dây AC.
X5 = X7 = 0,10528 lần lợt là điện kháng cuộn dây cao áp máy biến áp tự ngẫu T1
và T2.
X6 = X8 = 0,17728 lần lợt là điện kháng cuộn dây hạ áp máy biến áp tự ngẫu T1
và T2.
X0CNi là điện kháng thứ tự không của đoạn đờng dây CNi.
X0BNi là điện kháng thứ tự không của đoạn đờng dây BNi.
X12 = X0CNi + X0BNi = 0,23025 là điện kháng thứ tự không của đờng dây CB.
Thu gọn sơ đồ trên ta đợc.
X13 = X14 = X5 + X6 = X7 + X8 = 0,10528 + 0,17728 = 0,28256

Biến đổi X9, X11, X14 X15, X16, X17
Có D = X9 + X11 + X14 = 0,07750 + 0,04112 + 0,26862 = 0,38724
X15 =

9 ì 14 0,07750 ì 0,28256
=
= 0,05655
D
0,38724

X16 =

9 ì 11 0,07750 ì 0,04112
=
= 0,00823
D
0,38724

20


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc

X17 =

11 ì 14 0,04112 ì 0,28256
=
= 0,03000
D
0,38724

Ta thu đợc sơ đồ:
16
0,00823

15
0,05655

10
0,26862

17
0,03000

X0CNi

13

0,28256

X0BNi
Ni

X18 = X16 + X10 = 0,00823 + 0,26862
Hình=5.2
0,27685
Biến đổi X15, X18, X13 X19, X20, X21
Có D = X19 + X20 + X21 = 0,05655 + 0,27685 + 0,28256 = 0,61596
X19 =

15 ì 13 0,05655 ì 0,28256
=
= 0,02594
D
0,61596

X20 =

15 ì 18 0,05655 ì 0,27685
=
= 0,02542
D
0,61596

X21 =

18 ì 13 0,27685 ì 0,28256
=

= 0,12700
D
0,61596

Ta thu đợc sơ đồ

19
0,02594

17
20
0,02542 0,03000

21
0,12700

X0CNi

X0BNi

Ni

Điện kháng thứ tự không của
toàn5.3hệ thống điện tính đến điểm ngắn mạch Ni:
Hình
(0i) = X19 nt [ ( X20 + X17 + X0CNi ) // ( X21 + X0BNi ) ]
(i)
0 = 0,02594 +
(i)
0 = 0,02594 +

( 0,02542 + 0,03000 + 0CC) ì ( 0,12700 + 0BB)
0,02542 + 0,0300 + 0,12700 + 0,23025

( 0,05542 + 0CC) ì ( 0,127 + 0BB)
0,41267

Từ công thức trên tính đợc điện kháng thứ tự không của toàn hệ thống điện tính
đến điểm ngắn mạch Ni trong chế độ cực đại, kết quả cho ở bảng 4 sau:

21


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Bảng 4: Điện kháng thứ tự không của toàn hệ thống điện tính đến điểm ngắn
mạch hệ thống ở chế độ max.
Điểm NM
N1
N2
N3
N4
N5

X0CNi

X0BNi

0
0,05756
0,11512

0,17268
0,23025

0,23025
0,17268
0,11512
0,05756
0

(0i)
0,07392
0,10799
0,12600
0,12796
0,11385

2. Điện kháng thứ tự thuận và điện kháng thứ tự nghịch.
Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch của toàn hệ thống điện tính đến
điểm ngắn mạch Ni đã đợc tính trong phần tính ngắn mạch 3 pha, kết quả đợc
ghi trong bảng 5 sau
Bảng 5: Điện kháng thứ tự thuận, thứ tự nghịch của toàn hệ thống điện tính đến
điểm ngắn mạch, hệ thống ở chế độ max
Vị trí NM
N1
N2
N3
N4
N5

X1CNi

0
0,01647
0,03294
0,04941
0,06590

X1BNi
0,06590
0,04941
0,03294
0,01647
0

3. Tính dòng ngắn mạch một pha.

1( i) = (2i)
0,05570
0,06791
0,07660
0,08179
0,08347

Điện kháng tổng tính đến điểm ngắn mạch Ni trong ngắn mạch một pha đợc
tính theo công thức: (i) = 1(i) + (i)2 + (i)0 = 2 ì 1(i) + (i)0
Dòng ngắn mạch các thành phần tại điểm ngắn mạch Ni khi có ngắn mạch
một pha đợc tính theo: INa1 = INa2 =INa0 =

1
(i )

Dòng ngắn mạch một pha qua BV1 khi có ngắn mạch một pha tại Ni là:
IBV1 = ICNa1 + ICNa2 + ICNa0 = 2ìICNa1 + ICNa0
Trong đó:
ICNa1 là dòng ngắn mạch thứ tự thuận pha A từ phía thanh cái C truyền tới
diểm ngắn mạch.
ICNa2 là dòng ngắn mạch thứ tự nghịch pha A từ phía thanh cái C truyền tới
diểm ngắn mạch.
ICNa0 là dòng ngắn mạch thứ tự không pha A từ phía thanh cái C Huế truyền
tới diểm ngắn mạch.
22


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
Dòng đi qua bảo vệ thứ tự không BV1 khi có ngắn mạch một pha tại Ni là:
I0BV1 = 3ìICNa0
Từ các công thức trên và dựa vào bảng 4 và bảng 5, ta có bảng kết quả tính các
dòng ngắn mạch thành phần khi có ngắn mạch một pha trên đờng dây Hòa
Khánh-Huế trong chế độ max nh sau:
Bảng 6: Dòng ngắn mạch 1 pha trong chế độ hệ thống cực đại
Vị trí NM
(0i)
1( i) = (2i)
0,05570
0,07392
N1
0,06791
0,10799
N2
0,07660
0,12600

N3
0,08179
0,12796
N4
0,08347
0,11385
N5
Tính các thành phần dòng ngắn mạch nh sau:

(i )
0,18532
0,24381
0,2792
0,29154
0,28079

INa1 = INa0
5,39607
4,10155
3,58166
3,43006
3,56138

+ Do sơ đồ thứ tự thuận và sơ đồ thứ tự nghịch là giống nhau (chỉ khác là trong
sơ đồ thứ tự nghịch không có nguồn). Vì vậy thành phần dòng ngắn mạch thứ tự
thuận bằng với thành phần dòng ngắn mạch thứ tự nghịch. Tức là: ICNa1 = ICNa2
Thành phần thứ tự thuận.

1
E

3
0,01177

2
0,07688

X1BNi

X1CNi

Ni
B
Theo hình 4.1 ta có A
C
4.1
- Dòng ngắn mạch thứ tự thuận tạiHình
điểm
ngắn mạch là INa1.
- Thành phần dòng ngắn mạch thứ tự thuận từ phía thanh cái 220kV Hoà Khánh
truyền tới điểm ngắn mạch Ni là:

ICNa1 =

2 + 1BNi
0,07688 + 1BNi
0,07688 + 1BNi
ì Na1 =
ì Na1 =
ì Na1

2 + 3 + 4
0,07688 + 0,01177 + 0,06590
0,15455

Thành phần thứ tự nghịch: ICNa2 = ICNa1
Từ các công thức trên ta tính đợc kết quả ghi trong bảng
Bảng 7 : Thành phần dòng ngắn mạch thứ tự thuận, nghịch chế độ max.
Vị trí NM X1N1Ni
0
N1

X1N5Ni

INa1

ICNa1 = ICNa2

0,06590

5,39607

4,98513

23


Ket-noi.com din n cụng nghờ, giỏo dc
N2
N3
N4

N5

0,01647
0,03294
0,04941
0,06590

0,04941
0,03294
0,01647
0

4,10155
3,58166
3,43006
3,56138

3,35157
2,54505
2,07180
1,77159

Thành phần thứ tự không.
Theo hình 5.3 ta có:
26
23
0,02542 0,03000

X0N1Ni

25
0,02594

INa0

I1Nao
27
0,12700

X0N5Ni

Ni
I2Nao

- Dòng ngắn mạch thứ tự khôngHình
tại điểm
ngắn mạch là INa0
5.3
- Thành phần dòng ngắn mạch thứ tự không từ phía thanh cái C truyền tới điểm
ngắn mạch Ni là:
I CNa0 =

27 + 0BNi
0,127 + 0BNi
ì Na0 =
ì Na0
23 + 26 + 27 + 14
0,03 + 0,02542 + 0,127 + 0,23025

ICNa0 =

0,127 + 0BNi
ì Na0
0,41267

Từ công thức trên ta tính đợc các giá trị dòng ngắn mạch cho dới dạng bảng:
Bảng 8: Thành phần dòng ngắn mạch thứ tự không chế độ max.
Vị trí NM
X0NiNi
X0N5Ni
INa1=INa0
ICNa0
0
0,23025
5,39607
4,67140
N1
1,20876
0,17269
4,10155
2,97864
N2
2,41752
0,11513
3,58166
2,10151
N3
3,62628
0,05757
3,43006

1,53412
N4
4,85304
0
3,56138
1,09602
N5
Tổng hợp lại ta có:
Dòng ngắn mạch một pha truyền qua BV1 đến điểm ngắn mạch Ni là:
IBV1 = 2ìICNa1 + ICNa0
Dòng đi qua bảo vệ thứ tự không BV1 là:
I0BV1 = 3ìICNa0

24


Ket-noi.com diễn đàn công nghê, giáo dục
♣ VËy tõ b¶ng 7 vµ b¶ng 8 ta cã b¶ng kÕt qu¶ dßng ng¾n m¹ch truyÒn qua b¶o
vÖ BV1 khi cã ng¾n m¹ch t¹i Ni nh sau:
B¶ng 9: Dßng ng¾n m¹ch 1 pha chÕ ®é max qua b¶o vÖ BV1
VÞ trÝ NM
N1
N2
N3
N4
N5

ICNa1
4,98513
3,35157

2,54505
2,07180
1,77159

ICNa0
4,67140
2,97864
2,10151
1,53412
1,09602

IBV1
14,64166
9,68178
7,19161
5,67772
4,6392

25

IBV1(kA)
3,675377
2,430338
1,805251
1,425232
1,164541

I0BV1
14,0142
8,93592

6,30453
4,60236
3,28806

I0BV1(kA)
3,51787
2,24311
1,58257
1,15529
0,82537