Tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho các phần tử chính của trạm biến áp 220kv

Đồ án tốt nghiệp HTĐ

LỜI MỞ ĐẦU
Trạm biến áp là một khâu 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 rất
đắt tiền, so với đường dây tải điện thì xác suất xảy ra sự cố ở trạm biến áp thấp
hơn, tuy nhiên sự cố ở trạm sẽ gây lên những hậu quả nghiêm trọng nếu không
được loại trừ một cách nhanh chóng và chính xác. Vì vậy cần phải có một hệ
thống bảo vệ cho trạm biến áp có độ tin cậy cao, hoạt động chính xác, kịp thời
cách ly thiết bị bị sự cố đảm bảo an toàn cho trạm biến áp.
Đề tài tốt nghiệp em được giao có tên: “Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ
rơle cho các phần tử chính của trạm biến áp 220kV ”.
Trong thời gian làm đồ án, được sự hướng dẫn tận tình của TS. Nguyễn
Xn Hồng Việt, em đã hoàn thành bản đồ án này. Do kiến thức cịn hạn chế
nên khơng tránh khỏi những sai sót khi làm đồ án, rất mong nhận được sự góp ý
của các thầy cô trong bộ môn.

Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội

Sinh viên thực hiện

Page | 1


PHẦN I: TÍNH TỐN NGẮN MẠCH
1.1 Mơ tả đối tượng được bảo vệ
Đối tượng được bảo vệ là trạm biến áp 220kV gồm 2 máy biến áp tự ngẫu
giống nhau, được cấp điện từ hai hệ thống. Cuộn cao 230kV, cuộn hạ 38,5kV,
cuộn trung 121kV.

Các thơng số chính của máy biến áp như sau:
Công suất máy biến áp:
Điện áp cao:
Điện áp trung:
Điện áp hạ:

125 MVA
230kV
121kV
38,5kV

Điện áp ngắn mạch % của cuộn cao-trung:
Điện áp ngắn mạch % của cuộn cao-hạ:

U NC −T % = 11%

U NC − H % = 35%

Điện áp ngắn mạch % của cuộn trung-hạ:

U NT − H % = 22%

Tổ đấu dây: YoTN/Δ-11

1.2 Tính điện kháng của các phần tử
Chọn đơn vị cơ bản
Công suất cơ bản: chọn bằng công suất danh định của MBA:
S cb

=

125MVA

Điện áp cơ bản: chọn bằng điện áp danh định các cấp:
U cb

=

U dđ

Dòng điện cơ bản: dòng điện cơ bản được tính tốn cho từng cấp điện áp
tương ứng.
Phía điện áp

220kV

U cb (220)

có

U dđ (220)

=

=

Scb
3.U cb (220)

I cb (220)

=
Phía điện áp

110kV

=

U cb (110)

có

=

Scb
I cb (110)

3.U cb (110)

=

125
= 2,510kA
3.230

U dđ (110)

=

=

230kV

115kV

125
= 5, 020kA
3.115

Page | 2


Phía điện áp

U cb( 35)

35kV

có

=

U dđ (35) 37kV

=

Scb
3.U cb (35)

I cb (35)

=

125
= 15, 604kA
3.37

=

1.2.1 Điện kháng của hệ thống điện
Các thơng số của hệ thống điện phía cao áp:

•

Cơng suất ngắn mạch ở chế độ cực đại và cực tiểu:
S NC max = 2680 MVA; S NC min = 2268MVA

Điện kháng thứ tự không:
X 0 H = 1,83 X 1H

Các thơng số của hệ thống điện phía trung áp:

•

Cơng suất ngắn mạch ở chế độ cực đại và cực tiểu:
S NT max = 1880MVA; S NT min = 1468MVA

Điện kháng thứ tự khơng:
X 0 H = 1,53 X 1H
• Hệ thống (xét cả hai hệ thống phía cao áp và trung áp)

Áp dụng công thức:


XH

=

Trong chế độ cực đại:

S cb
SN
S NC max = 2680MVA; S NT max = 1880MVA

Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch:
X

C
1H max

X

=

C
2 H max

=

Scb

S NC max

=

Scb

X

T
1H max

X

T
2 H max

=
Điện kháng thứ tự không:
X 0CH max
X



T
0 H max

=

=

S NT max

1,83. X 1CH max

1,53. X

=

Trong chế độ cực tiểu:

T
1H max

=

125
2680
125
1880

0,373

=
0,532

=

1,83.0,373 = 0, 683

=

1,53.0,532 = 0,814
=

S NC min = 1880 MVA; S NT min = 1468MVA
Page | 3


Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch:
X

X

C
1 H min

X

=

T
1H min

X

C
2 H min

T
2 H min

=
Điện kháng thứ tự không:
X 0CH min
X

=

T
0 H min

Scb
S NC min

=
=

Scb
S NT min

=

=

125
1454

0, 441

=
0,681

=

1,83.0, 441 = 0,807

1,83. X 1CH min
1,53. X

=

125
2854

=

T
1H min

1,53.0, 681 = 1, 042

=

1.2.2 Điện kháng của các cuộn dây máy biến áp
Điện áp ngắn mạch của các cuộn dây máy biến áp:
U NC −T % = 11% U NC − H % = 35% U NT − H % = 22%

;

;

U NC % =

1 C −T
1
U N % + U NC %− H − U NT −%H ) = ( 11 + 35 − 22 ) = 12
(
2
2

U NT % =

1 C −T
1
U N % + U NT −%H − U NC %− H ) = ( 11 + 22 − 35) = −1
(
2
2

U NH% =

1 C −H
1
U N % + U NT −%H − U NC %−T ) = ( 35 + 22 − 11) = 23
(
2
2

Điện kháng của các cuộn dây:
 Cuộn cao:
XC



12 125
.
= 0,96
100 125

=

Cuộn trung:
XT



=

U NC % S cb
.
100 S ddB

=

U TC% S cb
.
100 S ddB

=

−1 125
.

= −0, 08
100 125

Cuộn hạ:
XH

=

U HC % S cb
.
100 S ddB

=

23 125
.
= 1,84
100 125

1.3 Chế độ làm việc của hệ thống
• Chế độ làm việc: Công suất ngắn mạch lớn nhất (
S N min

ngắn mạch bé nhất (

S N max

) hoặc công suất

).

• Cấu hình của lưới điện: đặc trưng bằng số phần tử làm việc song song.
Page | 4


S N max

: Hai hệ thống điện ở chế độ công suất cực đại, một máy biến áp
được vận hành hoặc hai máy biến áp làm việc song song.

S N min

: Hai hệ thống điện ở chế độ công suất cực tiểu, một máy biến áp
được vận hành hoặc hai máy biến áp làm việc song song.

• Vị trí điểm ngắn mạch:

Phía 220kV: Vị trí điểm ngắn mạch
Phía 110kV: Vị trí điểm ngắn mạch
Phía 35kV: Vị trí điểm ngắn mạch

220kV

N1 '
BI1

N 1 N 1'

,

N 2 N 2'

,

N 3 N 3'

,

BI0 N2' 110kV
BI2

N2

N1
AT1
HTÐ 1

HTÐ 2

N3'
AT2

BI3

35kV
N3

• Dạng ngắn mạch:

I NM max



Để xác định dòng điện ngắn mạch cực đại (
) ta xét các dạng
ngắn mạch ba pha đối xứng, ngắn mạch một pha, ngắn mạch hai pha
chạm đất.
I NM min



Để xác định dòng điện ngắn mạch cực tiểu (
) ta xét các dạng
ngắn mạch hai pha, hai pha chạm đất và ngắn mạch một pha.
Sơ đồ 1:

S N max

,2 MBA làm việc
Page | 5


Từ đó ta có các sơ đồ tính tốn như sau:
Sơ đồ 2:
Sơ đồ 3:
Sơ đồ 4:

S N max

S N min

S N min

,1 MBA làm việc
,2 MBA làm việc
,1 MBA làm việc

1.3.1 Tính ngắn mạch sơ đồ 1 (Hai hệ thống điện ở chế độ công suất

cực đại, hai máy biến áp làm việc song song.)
1.3.1.1 Ngắn mạch phía 220kV (điểm N1 và N1’)
•

Sơ đồ thứ tự thuận và thứ tự nghịch ( E=0)

XC XT
BI1 0,120 -0,010 BI2
N'1
C

E

X1Hmax
0,047

XT1Hmax
0,066

N1

E

XC XT
0,120 -0,010

C

E

XT1Hmax
0,066

XC/2 XT /2
0,060 -0,005

X1Hmax
0,047
N1

C

E

X1Hmax X1
0,047 0,121
N1

E

E

E

X1Σ
0,034
N1

Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch:
X
X
X 1 = C + T + X 1TH max = 0,060 + (−0,005) + 0, 066 = 0,121
2
2
X C .X
0,047.0,121
X 1∑ = X 2 ∑ = C1H max 1 =
= 0,034
X 1H max + X 1 0,047 + 0,121
•

Sơ đồ thứ tự khơng:
Điện kháng thứ tự khơng:

Page | 6


 XT
 X
+ X 0TH max ÷. H

X

2
 2 = 0, 060 + (−0, 005 + 0,102).0,115 = 0,113
X2 = C + 
XT
X
2
−0, 005 + 0,102 + 0,115
+ X 0TH max + H
2
2
C
X .X
0,113.0, 085
X 0 ∑ = 2 0 HC max =
= 0, 049
X 2 + X 0 H max 0,113 + 0, 085

BI1

XC
0,120

XT
-0,010

XC
0,120

XT
-0,010

XC /2
0,060

XT /2
-0,005

BI2

N'1
C

E

X1Hmax
0,047

C

E

X1Hmax
0,047

E

T
X1Hmax
0,066

E

N1

C

E

T
X1Hmax
0,066

N1

X1Hmax
0,047

X1
0,121
N1

E

E

X1Σ
0,034
N1

a. Ngắn mạch ba pha

Dòng ngắn mạch ba pha tổng tại điểm ngắn mạch:
E
1
=
= 29,671
I1∑
X 1∑ 0,034
I N(3)

=

=

Dịng ngắn mạch ba pha từ phía cao áp:
1
1
I1CH = C
=
= 21, 440
X 1H max 0,047
Dòng ngắn mạch ba pha từ phía trung áp:
1
1
I1TH =
=
= 8, 231
X 1 0,121

Phân bố dịng điện qua các BI

•


Ngắn mạch tại N1
Dòng điện chạy qua các BI là:
Page | 7


I1T∑ 8, 231
=
= 4,116
2
2
=0

I BI 1 = I BI 2 =
I BI 3 = I BI 4


Ngắn mạch tại N1’
Dòng điện chạy qua các BI là:
I BI 1 = I1C∑ +

I1T∑
8, 231
= 21, 440 +
= 25,556
2
2

I1T∑
I BI 2 =
= 4,116
2
I BI 3 = I BI 4 = 0

b. Ngắn mạch hai pha chạm đất
Điện kháng phụ:
X∆ =
•

X 2∑ .X 0∑
0, 034.0, 049
=
= 0,159
X 2 ∑ + X 0 ∑ 0, 034 + 0, 049

Các thành phần dòng điện:
I1∑ =

E
1
=
= 18, 659
X 1∑ + X ∆ 0, 034 + 0, 020

I 2 ∑ = − I 1∑ .

X 0∑
0, 049

= −18, 659.
= −11, 012
X 2∑ + X 0∑
0, 034 + 0, 049

I 0 ∑ = − I1∑ .

X 2∑
0, 034
= −18, 659.
= −7, 646
X 2∑ + X 0∑
0, 034 + 0, 049

Dịng điện thứ tự thuận phía cao áp:
I1CH = I1∑ .

X1
0,121
= 18, 659.
= 13, 483
C
X 1 + X 1H max
0,121 + 0, 047

Dịng điện thứ tự thuận từ phía trung áp:
I1TH = I1∑ .

X 1CH max
0, 047

= 18, 659.
= 5,176
C
X 1 + X 1H max
0,121 + 0, 047

Dòng điện thứ tự nghịch từ phía cao áp:

I 2CH = I 2 ∑ .

X1
0,121
= −11, 012.
= −7, 646
C
X 1 + X 1H max
0,121 + 0, 047

Dịng điện thứ tự nghịch từ phía trung áp:

Page | 8


I 2TH = I 2 ∑ .

X 1CH max
0, 047
= −11, 012.
= −3, 055
C

X 1 + X 1H max
0,121 + 0, 047

Điện áp thứ tự không:

U 0 N = − I 0 ∑ . X 0 ∑ = −(−7, 646).0, 049 = 0,371

Dịng thứ tự khơng phía cao áp:
I 0CH =

−U 0 N
−0,371
=
= −4,348
C
X 0 H max
0, 085

Dòng thứ tự khơng tổng phía trung áp và từ cuộn tam giác của máy biến
áp:
I 0TH∆ = −3, 298

Dịng thứ tự khơng phía trung áp:
I

T
0H

T∆
0H

=I .

XH
2

XT
X
+ X 0TH max + H
2
2

= −3, 298.

0,115
= −1, 791
−0, 005 + 0,102 + 0,115

Dòng thứ tự không chạy qua cuộn cao và cuộn trung của máy biến áp:
I 0TH∆
= −1, 649
2
IT
= 0 H = −0,896
2

I 0C =
I 0T

Phân bố dịng điện qua các BI

•

Khi ngắn mạch tại N1


o

Phân bố dòng điện qua BI1
Các thành phần dòng điện qua BI1:
I1TH
= 2,588
2
IT
I 2 BI 1 = 2 H = −1,527
2
I T∆
I 0 BI 1 = 0 H = −1, 649
2
I1BI 1 =

Page | 9


Dòng điện tổng qua BI1:
1
3
1
3
I BI 1 = a 2 .I1BI 1 + a.I 2 BI 1 + I 0 BI 1 = (− − j

).2,588 + ( − + j
).(−1,527) + (−1, 649)
2
2
2
2

= −2,179 − j 3,564 = 4, 246

Để tránh tác động nhầm, rơ le tự tính tốn và loại bỏ thành phần thứ tự
khơng.
Dịng đem so sánh là dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự
khơng.
•

•

If I0

If(-0) = | - |
•

•

IfBI1 I0BI1 = −2,179 − j 3,564 + 1, 649 = 3, 603
|
IfBI1(-0) = |
o

Phân bố dòng điện qua BI2

Các thành phần dòng điện qua BI2:
I1TH
= 2,588
2
IT
= 2 H = −1,527
2
IT
= 0 H = −0,896
2

I1BI 2 =
I 2 BI 2
I 0 BI 2

Dòng điện tổng qua BI2:
1
3
1
3
I BI 2 = a 2 .I1BI 2 + aI 2 BI 2 + I 0 BI 2 = (− − j
).2,588 + ( − + j
).(−1,527) + (−0,896)
2
2
2
2

= −1, 426 − j3,564 = 3,903

Dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự khơng:
•

•

IfBI2 I0BI2 = −1, 426 − j 3,564 + 0,896 = 3,603
|
IfBI2(-0) = |
o

Phân bố dịng điện qua BI4:
Dịng thứ tự khơng qua cuộn chung của máy biến áp là:

(110)
(220)
I 0ch = I 0T .I cb
− I 0C .I cb
= (−0,112).5, 249 − (−0, 206).2, 624 = −0, 047 kA

Dòng điện tổng qua BI4:

Page | 10


I BI 4 = 3.I 0ch = 3.(−0, 047) = −0,140kA
o

Dòng điện qua BI3:

I BI 3 = 0



Khi ngắn mạch tại N1’
o

Phân bố dòng điện qua BI1
Các thành phần dòng điện qua BI1:
I1TH
+ I1CH = 0,324 + 1, 685 = 2, 009
2
IT
I 2 BI 1 = 2 H + I 2CH = −0,191 − 0,995 = −1,186
2
I 0TH∆
I 0 BI 1 =
+ I 0CH = −0, 206 − 0,544 = −0, 750
2
I1BI 1 =

Dòng điện tổng qua BI1:
1
3
1
3
I BI 1 = a 2 .I1BI 1 + a.I 2 BI 1 + I 0 BI 1 = (− − j
).2, 009 + (− + j
).(−1,186) + (−0,750)
2
2
2

2

= −1,161 − j 2, 766 = 3,000

Dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự khơng:
•

•

IfBI1 I0BI1 = −1,161 − j 2, 766 + 0, 750 = 2, 797
|
IfBI1(-0) = |
o

Dòng điện tổng qua BI2:

o

Dòng điện tổng qua BI4:
I BI 4 = −0,140kA

o

Dòng điện qua BI3:

I BI 2 = 0, 450

I BI 3 = 0

c. Ngắn mạch một pha

Điện kháng phụ:
•

X ∆ = X 2 ∑ + X 0 ∑ = 0, 270 + 0,388 = 0,658

Các thành phần dòng điện:

Page | 11


E
1
=
= 1,078
X 1∑ + X ∆ 0, 270 + 0,658
= I 0 ∑ = I1∑ = 1,078

I1∑ =
I 2∑

Dòng điện thứ tự thuận phía cao áp:
X1
0,972
I1CH = I1∑ .
= 1,078.
= 0,779
C
X 1 + X 1H max
0,972 + 0,373
Dòng điện thứ tự thuận từ phía trung áp:

X 1CH max
0,373
I1TH = I1∑ .
= 1,078.
= 0, 299
C
X 1 + X 1H max
0,972 + 0,373
Dịng điện thứ tự nghịch từ phía cao áp:

I 2CH = I 2 ∑ .

X1
0,972
= 1, 078.
= 0,779
C
X 1 + X 1H max
0,972 + 0,373

Dòng điện thứ tự nghịch từ phía trung áp:

I 2TH = I 2 ∑ .

X 1CH max
0,373
= 1,078.
= 0, 299
C
X 1 + X1H max

0,972 + 0,373

Điện áp thứ tự không:

U 0 N = − I 0 ∑ . X 0 ∑ = −1,078.0,388 = −0, 419

Dòng thứ tự khơng phía cao áp:
−U
0, 419
I 0CH = C 0 N =
= 0,613
X 0 H max 0,683
Dòng thứ tự khơng tổng phía trung áp và từ cuộn tam giác của máy biến
áp:
I 0TH∆ =

−(−0, 419)
= 0, 465
0,900

Dòng thứ tự khơng phía trung áp:
XH
0,920
2
I 0TH = I 0TH∆ .
= 0, 465.
= 0,253
XT
XH
−

0,040
+
0,814
+
0,920
T
+ X 0 H max +
2
2
Dịng thứ tự khơng chạy qua cuộn cao và cuộn trung của máy biến áp:
I T∆
I 0C = 0 H = 0, 233
2
T
I
I 0T = 0 H = 0,126
2


Phân bố dòng điện qua các BI
 Khi ngắn mạch tại N1
Page | 12


o

Phân bố dòng điện qua BI1
Các thành phần dòng điện qua BI1:
I1TH
I1BI 1 =

= 0,150
2
IT
I 2 BI1 = 2 H = 0,150
2
I 0TH∆
I 0 BI1 =
= 0, 233
2
Dòng điện tổng qua BI1:
I BI 1 = I1BI 1 + I 2 BI 1 + I 0 BI 1 = 0,150 + 0,150 + 0, 233 = 0,533
Dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự khơng:
•

•

IfBI1 I0BI1 0,533 − 0, 233 = 0,300
|=
IfBI1(-0) = |
o

Phân bố dòng điện qua BI2
Các thành phần dòng điện qua BI2:
I1TH
I1BI 2 =
= 0,150
2
IT
I 2 BI 2 = 2 H = 0,150
2

I 0TH
I 0 BI 2 =
= 0,126
2
Dòng điện tổng qua BI2:

I BI 2 = I1BI 2 + I 2 BI 2 + I 0 BI 2 = 0,150 + 0,150 + 0,126 = 0,426
Dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự khơng:
•

•

IfBI2 I0BI2 = 0, 426 − 0,126 = 0,300
|
IfBI2(-0) = |
o

Phân bố dịng điện qua BI4:
Dịng thứ tự khơng qua cuộn chung của máy biến áp là:
(110)
(220)
I 0ch = I 0T .I cb
− I 0C .I cb
= 0,126.5, 249 − 0, 233.2, 624 = 0,053kA

Dòng điện tổng qua BI4:

I BI 4 = 3.I 0ch = 3.0,053 = 0,159kA
o

Dòng điện qua BI3:
Page | 13


I BI 3 = 0


Khi ngắn mạch tại N1’:
o

Phân bố dòng điện qua BI1
Các thành phần dòng điện qua BI1:
I1TH
+ I1CH = 0,150 + 0,779 = 0,929
2
IT
I 2 BI 1 = 2 H + I 2CH = 0,150 + 0,779 = 0,929
2
I T∆
I 0 BI 1 = 0 H + I 0CH = 0, 233 + 0,613 = 0,846
2
I1BI 1 =

Dòng điện tổng qua BI1:

I BI 1 = I1BI 1 + I 2 BI 1 + I 0 BI 1 = 0,929 + 0,929 + 0,846 = 2,704
Dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự khơng:
•

•

IfBI1 I0BI1 = 2, 704 − 0,846 = 1,857
|
IfBI1(-0) = |
o

Dòng điện tổng qua BI2:

I BI 2 = 0,300
o

Dòng điện tổng qua BI4:

I BI 4 = −0,309kA
o

Dòng điện tổng qua BI3:

Page | 14


I BI 3 = 0
•

1.3.1.2. Ngắn mạch phía 110kV (điểm N2 và N2’)

Sơ đồ thứ tự thuận và thứ tự nghịch ( E=0)
220kV
BI1

XC
0,120

X1Hmax
0,047

T
X1Hmax
0,066

N2

C

E

E

BI2
N'2

C

E

110kV

XT
-0,010

X1Hmax
0,047

XC
0,120

XT
-0,010

XC /2
0,060

XT /2
-0,005

T
X1Hmax
0,066

N2

T
X1Hmax
0,066

X3
0,102
N2

E

E

E

E

X1Σ
0,040
N2

Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch:
XC XT
+
+ X 1CH max = 0, 060 + ( −0, 005) + 0, 047 = 0,102
2
2
X T .X
0, 085.0,102
= X 2 ∑ = T1H max 3 =
= 0, 040
X 1H max + X 3 0, 085 + 0,102

X3 =
X 1∑

•

Sơ đồ thứ tự khơng:
Điện kháng thứ tự khơng:

 XC
 X
+ X 0CH max ÷. H

X
2
 2 = −0, 005 + (0, 060 + 0, 085).0,115 = 0, 055
X4 = T + 
X
X
2
0, 060 + 0, 085 + 0,115
C
+ X 0CH max + H
2
2
T
X .X
0, 055.0,102
X 0 ∑ = 4 0 HT max =
= 0, 036
X 4 + X 0 H max 0, 055 + 0,102

Page | 15


220kV

XC
0,120

C
0Hmax

X
0,085

XT
-0,010 BI2
N'2

110kV

T
X0Hmax
0,102

XH
0,230

N2
XC
0,120

XT
-0,010

XH
0,230

C

X0Hmax
0,085

XC /2
0,060

XT /2
-0,005

T
X0Hmax
0,102

N2
XH /2
0,115

T
X0Hmax
0,102

X4
0,055
N2

X0Σ
0,036
N2

a. Ngắn mạch ba pha
Dòng ngắn mạch ba pha tổng tại điểm ngắn mạch:
I

(3)
N

=

I1∑

=

E
1
=
= 3,110
X 1∑ 0,322

Dịng ngắn mạch ba pha từ phía cao áp:
I1CH =

1
1
=
= 1, 230
X 3 0,813

Dịng ngắn mạch ba pha từ phía trung áp:

I1TH =

1
X

T
1H max

=

1
= 1,880
0,532

Phân bố dòng điện qua các BI

•


Ngắn mạch tại N2
Dịng điện chạy qua các BI là:

I1CH 1, 230
=
= 0,615
2
2
I BI 3 = I BI 4 = 0
I BI 1 = I BI 2 =

Page | 16




Ngắn mạch tại N2’
Dòng điện chạy qua các BI là:
I1C∑
I BI 1 =
= 0,615
2
IC
I BI 2 = I1TH + 1H = 1,880 + 0,615 = 2, 495
2
I BI 3 = I BI 4 = 0

b. Ngắn mạch hai pha chạm đất
Điện kháng phụ:
X∆ =
•

X 2∑ .X 0∑
0,322.0, 286
=
= 0,151
X 2 ∑ + X 0 ∑ 0,322 + 0, 286

Các thành phần dòng điện:
E
1

=
= 2,114
X 1∑ + X ∆ 0,322 + 0,151
X 0∑
0, 286
= − I1∑ .
= −2,114.
= −0,996
X 2∑ + X 0∑
0,322 + 0, 286

I1∑ =
I2∑

I 0 ∑ = − I1∑ .

X 2∑
0,322
= −2,114.
= −1,118
X 2∑ + X 0∑
0,322 + 0, 286

Dịng điện thứ tự thuận phía cao áp:
C
1H

I

X 1TH max

0,532
= I1∑ .
= 2,114.
= 4,125
T
X 3 + X 1H max
0,813 + 0,532

Dịng điện thứ tự thuận từ phía trung áp:
X3
0,813
I1TH = I1∑ .
= 2,114.
= 1,286
T
X 3 + X 1H max
0,813 + 0,532
Dịng điện thứ tự nghịch từ phía cao áp:

I 2CH = I 2 ∑ .

X1TH max
0,532
= −0,996.
= −0,394
T
X 3 + X 1H max
0,813 + 0,532

Dòng điện thứ tự nghịch từ phía trung áp:

I 2TH = I 2 ∑ .

X3
0,813
= −0,996.
= −0,602
T
X 3 + X 1H max
0,813 + 0,532

Điện áp thứ tự không:
Page | 17


U 0 N = − I 0 ∑ . X 0 ∑ = −(−1,118).0, 286 = 0,320
Dịng thứ tự khơng tổng phía cao áp và từ cuộn tam giác của máy biến áp:
I 0CH∆ =

−U 0 N −0,320
=
= −0,725
X4
0, 442

Dòng thứ tự khơng phía cao áp:

I 0CH = I 0CH∆ .

XH

2

XC
X
+ X 0CH max + H
2
2

= −0,725.

0,920
= −0,320
0, 480 + 0,683 − 0,040

Dịng thứ tự khơng phía trung áp:
I 0TH =

−U 0 N
−0,320
=
= −0,393
T
X 0 H max
0,814

Dịng thứ tự khơng chạy qua cuộn cao và cuộn trung của máy biến áp:
I 0CH
I 0C =
= −0,160
2

I C∆
I 0T = 0 H = −0,362
2
•


Phân bố dịng điện qua các BI

Khi ngắn mạch tại N2
o

Phân bố dòng điện qua BI1
Các thành phần dòng điện qua BI1:
I1CH
I1BI 1 =
= 0, 418
2
IC
I 2 BI 1 = 2 H = −0,197
2
I 0CH
I 0 BI 1 =
= −0,160
2
Dòng điện tổng qua BI1:

1
3
1
3

I BI 1 = a 2 .I1BI 1 + a.I 2 BI 1 + I 0 BI 1 = (− − j ).0, 481 + (− + j ).(−0,197) + (−0,160)
2
2
2
2

= −0, 271 − j 0,533 = 0,597
Page | 18


Dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự khơng:
•
•
IfBI1 I0BI1 = −0, 271 − j 0,533 + 0,160 = 0,544
|
IfBI1(-0) = |
o

I BI 2

Phân bố dòng điện qua BI2
Các thành phần dòng điện qua BI2:
IC
I1BI 2 = 1H = 0, 418
2
IC
I1BI 2 = 2 H = −0,197
2
I C∆
I 0 BI 2 = 0 H = −0,362

2

Dòng điện tổng qua BI2:
1
3
1
3
= a 2 .I1BI 2 + aI 2 BI 2 + I 0 BI 2 = (− − j ).0, 418 + (− + j ).(−0,197) + (−0,362)
2
2
2
2

= −0, 473 − j 0,533 = 0,712
Dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự khơng:
•
•
IfBI2 I0BI2 = −0, 473 − j 0,533 + 0,362 = 0,544
|
IfBI2(-0) = |
o

Phân bố dịng điện qua BI4:
Dịng thứ tự khơng qua cuộn chung của máy biến áp là:

(110)
(220)
I 0ch = I 0T .I cb
− I 0C .I cb
= (−0,362).5, 249 − (−0,160).2, 624 = −1, 482kA

Dòng điện tổng qua BI4:

I BI 4 = 3.I 0ch = 3.(−1, 482) = −4, 446kA
o



Dòng điện qua BI3:

Khi ngắn mạch tại N2’
o Dòng điện tổng qua BI1:
o

I BI 3 = 0

I BI 1 = 0,544

Phân bố dòng điện qua BI2
Các thành phần dòng điện qua BI2:

Page | 19


I1CH
+ I1TH = 0, 418 + 1, 278 = 1,696
2
IC
I 2 BI 2 = 2 H + I 2TH = −0,197 − 0,602 = −0,799
2

I C∆
I 0 BI 2 = 0 H + I 0TH = −0,362 − 0,393 = −0,756
2
I1BI 2 =

Dòng điện tổng qua BI2:
1
3
1
3
I BI 2 = a 2 .I1BI 2 + aI 2 BI 2 + I 0 BI 2 = (− − j ).1,696 + (− + j ).(−0,799) + (−0,756)
2
2
2
2

= −1, 204 − j 2,161 = 2, 474
Dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự khơng:
•
•
IfBI2 I0BI2 = −1, 204 − j 2,161 + 0,756 = 2, 207
|
IfBI2(-0) = |
o

Dòng điện tổng qua BI4:

I BI 4 = −4, 445kA
o

Dòng điện qua BI3:

I BI 3 = 0
c. Ngắn mạch một pha
Điện kháng phụ:
X ∆ = X 2 ∑ + X 0 ∑ = 0,322 + 0, 286 = 0, 608
Các thành phần dòng điện:

I1∑ =

E
1
=
= 1,076
X 1∑ + X ∆ 0,322 + 0,608

I 2 ∑ = I 0 ∑ = I1∑ = 1,076
Dòng điện thứ tự thuận phía cao áp:
I1CH = I1∑ .

X 1TH max
0,532
= 1,076.
= 0, 425
T
X 3 + X 1H max
0,813 + 0,532

Dịng điện thứ tự thuận từ phía trung áp:
X3

0,813
I1TH = I1∑ .
= 1,076.
= 0,650
T
X 3 + X 1H max
0,813 + 0,532
Page | 20


Dịng điện thứ tự nghịch từ phía cao áp:

I

C
2H

X 1TH max
0,532
= I2∑ .
= 1,076.
= 0, 425
T
X 3 + X 1H max
0,813 + 0,532

Dịng điện thứ tự nghịch từ phía trung áp:

I 2TH = I 2 ∑ .

X3
0,813
= 1,076.
= 0,650
T
X 3 + X 1H max
0,813 + 0,532

Điện áp thứ tự không:

U 0 N = − I 0 ∑ . X 0 ∑ = −1,076.0, 286 = −0,308

Dịng thứ tự khơng tổng phía cao áp và từ cuộn tam giác của máy biến áp:
−U 0 N 0,308
I 0CH∆ =
=
= 0,697
X4
0, 442
Dòng thứ tự khơng phía cao áp:
XH
0,920
2
I 0CH = I 0CH∆ .
= 0,697.
= 0,308
XC
XH
0,
480

+
0,683
+
0,920
C
+ X 0 H max +
2
2
Dịng thứ tự khơng phía trung áp:
−U
0,308
I 0TH = T 0 N =
= 0,379
X 0 H max 0,814
Dịng thứ tự khơng chạy qua cuộn cao và cuộn trung của máy biến áp:
I 0C
I 0T



I 0CH
=
= 0,154
2
I C∆
= 0 H = 0,349
2

• Phân bố dịng điện qua các BI
Khi ngắn mạch tại N2

o Phân bố dòng điện qua BI1
Các thành phần dòng điện qua BI1:
IC
I1BI 1 = 1H = 0, 213
2
I 2CH
I 2 BI1 =
= 0, 213
2
IC
I 0 BI1 = 0 H = 0,154
2

Dòng điện tổng qua BI1:
I BI 1 = I1BI 1 + I 2 BI 1 + I 0 BI 1 = 0, 213 + 0, 213 + 0,154 = 0,579
Page | 21


Dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự khơng:
•

•

IfBI1 I0BI1 = 0,579 − 0,154 = 0, 426
|
IfBI1(-0) = |
o

Phân bố dòng điện qua BI2
Các thành phần dòng điện qua BI2:

IC
I1BI 2 = 1H = 0, 213
2
IC
I1BI 2 = 2 H = 0, 213
2
I C∆
I 0 BI 2 = 0 H = 0,349
2
Dòng điện tổng qua BI2:
I BI 2 = I1BI 2 + I 2 BI 2 + I 0 BI 2 = 0, 213 + 0,213 + 0,349 = 0,774
Dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự khơng:
•

•

IfBI2 I0BI2 = 0, 774 − 0, 349 = 0, 426
|
IfBI2(-0) = |
o

Phân bố dòng điện qua BI4:
Dòng thứ tự không qua cuộn chung của máy biến áp là:

(110)
(220)
I 0ch = I 0T .I cb
− I 0C .I cb
= 0,349.5, 249 − 0,154.2, 624 = 1, 426kA

Dòng điện tổng qua BI4:
I BI 4 = 3.I 0 ch = 3.1, 426 = 4, 278kA
o



Dòng điện qua BI3:

Khi ngắn mạch tại N2’
o Dòng điện tổng qua BI1:
o

I BI 3 = 0

I BI 1 = 0, 425

Phân bố dòng điện qua BI2
Các thành phần dòng điện qua BI2:
IC
I1BI 2 = 1H + I1TH = 0, 213 + 0,650 = 0,863
2
IC
I 2 BI 2 = 2 H + I 2TH = 0, 213 + 0,650 = 0,863
2
I C∆
I 0 BI 2 = 0 H + I 0TH = 0,349 + 0,379 = 0,728
2
Dòng điện tổng qua BI2:
Page | 22

I BI 2 = I1BI 2 + I 2 BI 2 + I 0 BI 2 = 0,863 + 0,863 + 0,727 = 2, 453
Dòng điện pha đã loại trừ thành phần thứ tự khơng:
•

•

IfBI2 I0BI2 = 2, 453 − 0, 727 = 1, 726
|
IfBI2(-0) = |
o

Dòng điện tổng qua BI4:
I BI 4 = 4, 278kA

o

Dòng điện qua BI3:

I BI 3 = 0

Page | 23


1.3.1.3. Ngắn mạch phía 35kV (điểm N3 và N3’)
Cuộn dây phía 35 được đấu tam giác, nên chỉ xét trường hợp ngắn mạch ba
pha
• Sơ đồ ngắn mạch điểm N3 và N3’

220kV

XC
BI1 0,120
C

E

X1Hmax
0,047

110kV
XT
-0,010 BI2
T
X1Hmax
0,066

XH
0,230
XC
0,120

E

XT
-0,010

N'3
XH
0,230 BI3
N3

C

E

XC /2
0,060

X1Hmax
0,047

XT /2
-0,005

T
X1Hmax
0,066

E

XH /2
0,115
N3

E

X5
0,107

X6
0,061

E

E

X1Σ
0,154
N3

XH /2
0,115
N3

Điện kháng tổng:
XC
= 0,047 + 0,060 = 0,107
2
X
X 6 = X 1TH max + T = 0,066 − 0,005 = 0,061
2
X .X
X
0,107.0,061
X 1∑ = H + 5 6 = 0,115 +
= 0,154
2
X5 + X6
0,107 + 0,061
X 5 = X 1CH max +

Dòng ngắn mạch ba pha tổng tại điểm ngắn mạch:
E
1
I N(3) =
=
= 0,812
X 1∑ 1, 232
Dịng ngắn mạch ba pha phía cao áp:
X6
0, 492
I1CH = I N(3) .
= 0,812.
= 0, 297
X5 + X6
0,853 + 0,492
Page | 24


Dịng ngắn mạch ba pha phía trung áp:
X5
0,853
I1TH = I N(3) .
= 0,812.
= 0,515
X5 + X6
0,853 + 0, 492
•

Phân bố dòng điện qua các BI
 Khi ngắn mạch tại N3:

IC
0, 297
I BI 1 = 1H =
= 0,148
2
2
IT
0,515
I BI 2 = 1H =
= 0, 257
2
2
I (3) 0,812
I BI 3 = N =
= 0, 406
2
2


Khi ngắn mạch tại N3’:

I BI 1 = 0,148
I BI 2 = 0, 257
I BI 3 = 0, 406

Page | 25