bảo vệ role trạm biến áp 220 110kv vĩnh phúc

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 1
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP 220kV VĨNH
PHÚC ................................................................................................................ 2
1.1.Giới thiệu chung về tỉnh Vĩnh Phúc. ....................................................... 2
1.1.1.Điều kiện tự nhiên.............................................................................. 2
1.1.2. Phát triển kinh tế xã hội .................................................................... 5
1.2. Trạm biến áp 220kV Vĩnh Phúc. ............................................................ 6
1.2.1. Vị trí, vai trò trạm biến áp 220kV Vĩnh Phúc. ................................. 6
1.2.2. Sơ đồ nguyên lý và các phần tử cơ bản trong trạm biến áp.............. 6
1. Phía 220kV.............................................................................................. 6
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE .... 18
2.1 Nguyên nhân và hậu quả ngắn mạch ..................................................... 18
2.1.1 Nguyên nhân của ngắn mạch ........................................................... 18
2.1.2 Hậu quả của ngắn mạch ................................................................... 19
2.2 Cơ sở lý thuyết tính ngắn mạch ............................................................. 19
2.3 Chọn các đại lượng cơ bản.................................................................... 22
2.4 Tính toán thông số các phần tử .............................................................. 23
2.4.1 Hệ thống ........................................................................................... 23
2.4.2 Đường dây........................................................................................ 23
2.5 Tính toán ngắn mạch .............................................................................. 24
2.5.1 Trạm lấy điện từ Việt Trì . .............................................................. 24
2.5.2 Trạm lấy điện từ Sơn Tây. ............................................................... 26
2.5.3 Trạm lấy điện từ cả 2 phía Sơn Tây và Việt Trì. ............................. 27
CHƯƠNG III: LỰA CHỌN RƠLE KỸ THUẬT SỐ BẢO VỆ TRẠM BIẾN
ÁP 220kV VĨNH PHÚC ................................................................................. 31
3.1 Rơle bảo vệ so lệch dọc 7UT613. .......................................................... 31
3.1.1 Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT613 .............................................. 31
3.1.2. Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7UT613............................... 34

3.1.3 Một số thông số kỹ thuật của rơle 7UT613 ..................................... 36
3.1.4. Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7UT613 .................. 37
3.1.5. Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT61 ................ 38
3.1.6 Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) của 7UT. .......... 43
3.1.7. Chức năng bảo vệ quá dòng của rơle 7UT613. .............................. 45
3.1.8. Chức năng bảo vệ chống quá tải. .................................................... 45
3.2 Rơ le bảo vệ qua dòng 7SJ64 ................................................................ 46
3.2.1 Giới thiệu tổng quan về rơ le 7SJ64 ................................................ 46
3.2.2 Các chức năng của rơ le 7SJ64 ........................................................ 47
3.2.3. Đặc điểm cấu trúc của 7SJ64 .......................................................... 48
3.2.4 Chức năng bảo vệ quá dòng điện có thời gian................................. 48
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CHỈNH ĐỊNH RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 50
4.1 Bảo vệ quá tải máy biến áp (MBA). ...................................................... 51
4.2 Bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt (49/0) ................................................... 51
4.3 Bảo vệ quá dòng. (7SJ64) ...................................................................... 52
4.3.1 Bảo vệ quá dòng ngưỡng thấp (I>51) phía 23kV. .......................... 52
4.3.2 Bảo vệ quá dòng ngưỡng thấp (I>51) phía 110kV. ......................... 53
4.3.3 Bảo vệ quá dòng phía 220kV........................................................... 54
4.4 Bảo vệ so lệch dọc. (7UT613) ............................................................... 56
4.5. Bảo vệ chống chạm đất hạn chế, I0 /(87N). ....................................... 65
KẾT LUẬN ..................................................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 68


LỜI NÓI ĐẦU
Điện năng là nguồn năng lượng rất quan trọng đối với cuộc sống con người. Nó
được sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như : công nghiệp,
nông nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ … Chính vì thế khi thiết kế hay
vận hành bất cứ một hệ thống điện nào cũng cần phải quan tâm đến khả năng phát

sinh hư hỏng và tình trạng làm việc bình thường của chúng. Hệ thống điện là một
mạng lưới phức tạp gồm rất nhiều phần tử cùng vận hành nên hiện tượng sự cố xẩy
ra rất khó có thể biết trước. Vì vậy, để đảm bảo cho lưới điện vận hành an toàn, ổn
định thì không thể thiếu các thiết bị bảo vệ, tự động hóa. Hệ thống bảo vệ rơle có
nhiệm vụ ngăn ngừa sự cố hạn chế tối đa các thiệt hại do sự cố gây lên và duy trì khả
năng làm việc liên tục của hệ thống. Việc hiểu biết về các hư hỏng và hiện tượng
không bình thường có thể xẩy ra trong hệ thống điện cùng với những phương pháp
và thiết bị bảo vệ nhằm phát hiện đúng và nhanh chóng cách ly phần tử hư hỏng ra
khỏi hệ thống điện, cảnh báo và sử lý khắc phục chế độ không bình thường là mảng
kiến thức quan trọng của kỹ sư hệ thống điện. Vì lý do đó em đã chọn đề tài : “ Bảo
vệ rơle trạm biến áp 220/110 kV Vĩnh Phúc ”
Với sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô trong Bộ môn, em đã bản đồ án này.
Tuy nhiên, với khả năng và trình độ còn nhiều hạn chế nên bản đồ án chắc chắn không
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô
để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn !

1


CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BIẾN ÁP 220kV VĨNH PHÚC
1.1.Giới thiệu chung về tỉnh Vĩnh Phúc.
1.1.1.Điều kiện tự nhiên.
 Lịch sử hình thành
Vĩnh phúc la cái nôi của người Việt cổ, với di chỉ khảo cổ học Đồng Đậu nổi
tiếng. Tỉnh Vĩnh Phúc được thành lập vào năm 1950, do sự kết hợp của hai tỉnh Vĩnh
Yên và Phúc Yên. Sau nhiều lần thay đổi địa giới hành chính, tỉnh Vĩnh Phúc chính
thức được tái lập vào năm 1997.
Tính đến năm 2014 Vĩnh Phúc có diện tích 1.237,52 km2 với dân số khoảng

1.029.412 người, mật độ dân số khoảng 832 người/km2.
 Vị trí địa lý
Vĩnh Phúc thuộc Vùng đồng bằng sông Hồng, Vùng kinh tế trọng điểm Bắc bộ
và Vùng Thủ đô, phía Bắc giáp tỉnh Thái Nguyên và Tuyên Quang, phía Tây giáp
Phú Thọ, phía Đông và phía Nam giáp thủ đô Hà Nội.
Vĩnh Phúc nằm trên Quốc lộ số 2, đường sắt Hà Nội – Lào Cai và đường cao tốc
Nội Bài – Lào Cai – Vân Nam (Trung Quốc), là cầu nối giữa vùng Trung du miền
núi phía Bắc với Thủ đô Hà Nội; liền kề cảng hàng không quốc tế Nội Bài, qua đường
quốc lộ số 5 thông với cảng Hải Phòng và trục đường 18 thông với cảng nước sâu Cái
Lân. Những lợi thế về vị trí địa lý kinh tế đã đưa tỉnh Vĩnh Phúc trở thành một bộ
phận cấu thành của vành đai phát triển công nghiệp các tỉnh phía Bắc Việt Nam.
 Địa hình
Vĩnh Phúc nằm trong vùng chuyển tiếp giữa vùng gò đồi trung du với vùng đồng
bằng Châu thổ Sông Hồng. Bởi vậy, địa hình thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam
và chia làm 3 vùng sinh thái: đồng bằng, trung du và vùng núi.
Vùng núi có diện tích tự nhiên 65.500 ha; Vùng trung du kế tiếp vùng núi, chạy
dài từ Tây Bắc xuống Đông – Nam có diện tích tự nhiên khoảng 25.100ha; Vùng
đồng bằng có diện tích 33.500ha.
 Khí hậu, thủy văn
Về khí hậu: Vĩnh Phúc nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm. Nhiệt
độ trung bình năm 23,20C– 250C, lượng mưa 1.500 – 1.700 ml; độ ẩm trung bình 84
2


– 85%, số giờ nắng trong năm 1.400 – 1.800 giờ. Hướng gió thịnh hành là hướng
Đông – Nam thổi từ tháng 4 đến tháng 9, gió Đông – Bắc thổi từ tháng 10 tới tháng
3 năm sau, kèm theo sương muối. Riêng vùng núi Tam Đảo có kiểu khí hậu quanh
năm mát mẻ (nhiệt độ trung bình 18oC) cùng với cảnh rừng núi xanh tươi, phù hợp
cho phát triển các hoạt động du lịch, nghỉ ngơi, giải trí.
Thuỷ văn: Tỉnh Vĩnh Phúc có nhiều con sông chảy qua, song chế độ thuỷ văn phụ

thuộc vào 2 sông chính là sông Hồng và sông Lô. Sông Hồng chảy qua Vĩnh Phúc
với chiều dài 50km, đem phù sa màu mỡ cho đất đai. Sông Lô chảy qua Vĩnh Phúc
dài 35km, có địa thế khúc khuỷu, lòng sông hẹp, nhiều thác gềnh.
 Tài nguyên, khoáng sản
Tài nguyên thiên nhiên của Vĩnh Phúc gồm có: Tài nguyên nước, tài nguyên đất,
tài nguyên rừng, tài nguyên khoáng sản, tài nguyên du lịch.
Tài nguyên nước: Gồm nước mặt và nước ngầm. Nguồn nước mặt của tỉnh khá
phong phú nhờ hai sông Hồng và Sông Lô cùng hệ thống các sông nhỏ như: sông Phó
Đáy, sông Phan, sông Cà Lồ và hàng loạt hồ chứa (Đại Lải, Xạ Hương, Vân Trục,
Đầm Vạc..) dự trữ khối lượng nước khổng lồ, đủ để phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt
của nhân dân. Nguồn nước ngầm có trữ lượng không lớn, đạt khoảng 1 triệu m3/ngàyđêm.
Tài nguyên đất: Trên địa bàn tỉnh có 2 nhóm đất chính là: Đất phù sa và đất đồi
núi. Hiện trạng sử dụng đất tính đến năm 2014: Tổng diện tích 123.752,31 ha; Đất
nông nghiệp 86.929,72 ha chiếm 70,24%; Đất phi nông nghiệp 34.651,61 ha chiếm
28%; Đất chưa sử dụng 2.170,98 ha chiếm 1,75%.
Tài nguyên rừng: Tính đến năm 2014 tỉnh Vĩnh Phúc có khoảng 32,4 nghìn ha
đất lâm nghiệp, trong đó rừng sản xuất là 13,2 nghìn ha, rừng phòng hộ là 4,0 nghìn
ha và rừng đặc dụng là 15,1 nghìn ha. Tài nguyên rừng đáng kể nhất của tỉnh là Vườn
Quốc gia Tam Đảo với trên 15 nghìn ha, là nơi bảo tồn nguồn gen động thực vật (có
trên 620 loài cây thảo mộc, 165 loài chim thú), trong đó có nhiều loại quý hiếm được
ghi vào sách đỏ như cầy mực, sóc bay, vượn. Rừng Vĩnh Phúc ngoài việc bảo tồn
nguồn gen động, thực vật còn có vai trò điều hoà nguồn nước, khí hậu và có thể phục
vụ cho phát triển các dịch vụ thăm quan, du lịch.

3


Tài nguyên khoáng sản: Nhìn chung, Vĩnh Phúc là tỉnh ở vị trí chuyển tiếp giữa
miền núi và đồng bằng nên rất nghèo về tài nguyên khoáng sản. Khoáng sản có giá
trị thương mại trên địa bàn chỉ bao gồm một số loại như: đá xây dựng, cao lanh, than

bùn song trữ lượng không lớn và điều kiện khai thác hạn chế.
Tài nguyên du lịch: Vĩnh Phúc có nhiều tiềm năng để phát triển du lịch tự nhiên
và du lịch nhân văn. Có Tam Đảo là dãy núi hình cánh cung, độ cao trên 1500m, dài
50 km, rộng 10 km với phong cảnh thiên nhiên đẹp, khí hậu trong lành, mát mẻ. Đặc
biệt có Vườn Quốc gia Tam Đảo và các vùng phụ cận thuộc loại rừng nguyên sinh có
nhiều loài động thực vật được bảo tồn tương đối nguyên vẹn. Bên cạnh đó Vĩnh Phúc
còn có hệ thống sông ngòi, đầm hồ tương đối phong phú, địa thế đẹp có thể vừa phục
vụ sản xuất vừa có giá trị cho phát triển du lịch như: Đại Lải, Dị Nậu, Vân Trục, Đầm
Vạc, Đầm Dưng, Thanh Lanh… Tiềm năng tự nhiên cho phát triển du lịch kết hợp
với các giá trị (tài nguyên) văn hóa truyền thống phong phú sẽ là nguồn lực quan
trọng cho phát triển kinh tế – xã hội Vĩnh Phúc.
 Các đơn vị hành chính
Tỉnh Vĩnh Phúc có 09 đơn vị hành chính, gồm thành phố Vĩnh Yên, thị xã Phúc
Yên, các huyện: Bình Xuyên, Lập Thạch, Sông Lô, Tam Dương, Tam Đảo, Vĩnh
Tường, Yên Lạc.
Tỉnh lỵ của Vĩnh Phúc là thành phố Vĩnh Yên, cách trung tâm thủ đô Hà Nội
50km và cách sân bay quốc tế Nội Bài 25km.
 Dân số và nguồn nhân lực
Dân số trung bình năm 2014 khoảng 1.029.412 người, trong đó dân số nam
khoảng 508.405 người chiếm 49,39%, dân số nữ 521.007 người chiếm 50,61%. Tỷ
lệ tăng dân số tự nhiên là 11%. Tỷ lệ dân số trong độ tuổi lao động chiếm 60%, tỷ lệ
lao động đã qua đào tạo chiếm 63%, tỷ lệ dân số làm việc trong khu vực nhà nước
chiếm 8,2%, làm việc ngoài nhà nước chiếm 86,6%, làm việc trong khu vực có vốn
đầu tư nước ngoài chiếm 5,2%.
Tính đến năm 2014, toàn tỉnh có 561 trường học và cơ sở giáo dục, đào tạo, trong
đó có 550 trường mầm non, tiểu học, THCS, THPT và trung tâm giáo dục thường
xuyên; 13 trường đại học, cao đẳng, trung học chuyên nghiệp với trên 270.900 học
sinh, sinh viên. Trên địa bàn tỉnh có 49 cơ sở dạy nghề (05 trường cao đẳng nghề; 02
4

trường trung cấp nghề; 09 trường cao đẳng và trung cấp chuyên nghiệp có dạy nghề;
27 trung tâm dạy nghề; 06 cơ sở dạy nghề); giai đoạn 2010-2014 đào tạo được hơn
132.983 người, hàng năm có khoảng 26.000 người tốt nghiệp đào tạo nghề, đáp ứng
nhu cầu lao động của mọi thành phần kinh tế.
Bên cạnh đó, tỉnh đã có nhiều cơ chế chính sách hỗ trợ cho các doanh nghiệp đào
tạo nghề cung ứng cho các doanh nghiệp; Cùng với tốc độ gia tăng dân số, trong
những năm tới lực lượng lao động sẽ tăng đáng kể do dân số bước vào tuổi lao động
ngày càng nhiều. Mỗi năm tỉnh có trên 1 vạn người bước vào độ tuổi lao động, đây
là nguồn nhân lực dồi dào cho phát triển kinh tế – xã hội.

1.1.2. Phát triển kinh tế xã hội
 Tốc độ tăng trưởng GRDP:
Tốc độ tăng trưởng bình quân 18 năm (1997-2014):

14,8%/năm

 Quy mô tổng sản phẩm trên địa bàn (GRDP):
70-75 nghìn tỷ đồng, tương đương khoảng 3,2 tỷ USD (dự kiến năm 2015)
 GRDP bình quân đầu người:
70 triệu đồng/người/năm (dự kiến năm 2015)
 Cơ cấu kinh tế (dự kiến năm 2015):
– Công nghiệp – Xây dựng: 62,1%
– Thương mại – Dịch vụ:
– Nông lâm thuỷ sản (%):

28,5%
9,4%

 Kim ngạch xuất – nhập khẩu (tổng giá trị):

– Xuất khẩu:

1,5-2 tỷ USD (dự kiến năm 2015)

 Chỉ số năng lực cạnh tranh cấp tỉnh (PCI):
– Năm 2010: Điểm 61,73; xếp hạng 15; nhóm điều hành Tốt
– Năm 2011: Điểm 62,57; xếp hạng 17; nhóm điều hành Tốt
– Năm 2012: Điểm 55,15; xếp hạng 43; nhóm điều hành Khá
– Năm 2013: Điểm 58,86; xếp hạng 26; nhóm điều hành Khá
 Đầu tư trực tiếp trong nước: tính đến hết tháng 02 năm 2015
– Số lượng dự án: 578 dự án
– Tổng số vốn đầu tư đăng ký: trên 40.000 tỷ VNĐ
 Đầu tư trực tiếp nước ngoài: tính đến hết tháng 02 năm 2015
5


– Số lượng dự án: 189 dự án
– Tổng vốn đầu tư đăng ký: 3,15 tỷ USD
 Mục tiêu phát triển kinh tế xã hội đến năm 2020:
Đến năm 2015 xây dựng tỉnh Vĩnh Phúc trở thành một tỉnh có đủ các yếu tố cơ
bản của một tỉnh công nghiệp. Đến năm 2020 Vĩnh Phúc trở thành một tỉnh công
nghiệp, là một trong những trung tâm công nghiệp, dịch vụ, du lịch của khu vực và
của cả nước; nâng cao rõ rệt mức sống nhân dân; môi trường được bảo vệ bền vững;
bảo đảm vững chắc về quốc phòng, an ninh; hướng tới trở thành Thành phố Vĩnh
Phúc vào những năm 20 của thế kỷ 21.

1.2. Trạm biến áp 220kV Vĩnh Phúc.
1.2.1. Vị trí, vai trò trạm biến áp 220kV Vĩnh Phúc.
-Tên đơn vị : Điện lực Vĩnh Tường – Công ty Điện lực Vĩnh Phúc.
-Nơi đặt trụ sở : TT Thổ Tang - Huyện Vĩnh Tường - Tỉnh Vĩnh Phúc.

-Ngày thành lập : 30/06/1996 , tên gọi : chi nhánh điện Vĩnh Lạc.
-Tháng 6/2010 chi nhánh điện Vĩnh Tường được đổi tên thành Điện lực Vĩnh
Tường.
-Trạm biến áp 220kV Vĩnh Phúc được xây dựng và đưa vào vận hành từ năm
2009 với mục đích cũng cấp điện phục vụ và phát triển KT-XH của 2 huyện Vĩnh
Tường và Yên Lạc. Tuy nhiên, hiện nay kinh tế phát triển nhu cầu điện cho sản xuất
thép điện lớn, hàng năn tăng trên 15% , gây quá tải cho hệ thồng lưới điện, dẫn đến
phải cắt xa thải trong những lúc nhu cầu tiêu thụ vượt trên 140% đã ảnh hưởng không
nhỏ đến hoạt động sản xuất , kinh doanh và đời sống nhân dân.
Việc ngành điện đầu tư , năng cấp công suất trạm biến áp 110 kV Vĩnh Phúc từ
25MVA lên 40MVA sẽ đáp ứng nhu cầu phát triển của phụ tải và đảm bảo cấp điện
ổn định an toàn và liên tục choc ho khu vực 2 huyên Vĩnh Tường và Yên Lạc, Đồng
thời sẽ khác phục được tình trạng vận hành quá tải cho trạm và giảm tổn thất điện
năng, góp phần giúp công ty điện lực Vĩnh Phúc hoàn thành tốt công tác phục vụ.

1.2.2. Sơ đồ nguyên lý và các phần tử cơ bản trong trạm biến áp.
1. Phía 220kV
 Máy cắt

6


Thông tin cơ bản

STT

Ghi chú

1

Nhà sản xuất

Alstom

2

Mã số

GL314

3

Tiêu chuẩn áp dụng

4

Loại

IEC-62271-100
Ngoài trời, 3 cực ( một pha
và ba pha),

5

Môi chất dập hồ quang

6

Điện áp định mức

245 kV

7

Dòng điện định mức

3150A

8

Tần số

50Hz

9

Dòng điện cắt định mức

10

Dòng điện đỉnh ngắn mạch ba pha

11

Trình tự thao tác

12

Điện trở của tiếp điểm chính

45 (max.)

13

Điện áp xung sét chịu đựng (1.2/50s)

1050kV peak

14

Khoảng cách dòng rò tối thiểu

25mm/kV

15

Cơ cấu dẫn động

3 cực đơn

16

Thời gian tác động chu trình cắt

≤ 50ms

17

Thời gian làm việc chu trình đóng

≤ 72ms

18

Khoảng cách giữa 2 cực

4000mm

19

Số tiếp điểm phụ thường đóng

12

20

Số tiếp điểm phụ thường mở

12

SF6

40kA/3s
100kA peak
O-0.3sec-CO-3 min -CO

 Dao cách ly
7

Thông tin cơ bản

STT
1

Nhà sản xuất

2

Mã số

3

Tiêu chuẩn áp dụng

4

Loại

Tiêu chuẩn
Alstom
S2DA/T/2T or SDF245
IEC-62271-102
Ngoài trời, ngắt ở tâm (
một pha và ba pha)

5

Điều khiển dao

Lưỡi chính

Động cơ và bằng tay

cách ly

Nối đất lưỡi

Bằng tay

Điện áp điều khiển động cơ

220 V DC

6

Điện áp định mức

245 kV

7

Dòng điện định mức

1600A

8

Tần số

50Hz

9

Dòng điện chịu đựng trong thời gian ngắn

40kArms.

được quy định
10

Dòng điện chịu được trong thời gian ngắn (3

40kArms

sec) (dao tiếp đất)
11

Dòng xung thao tác

100kA peak

12

Khoảng cách dòng rò tối thiểu

≥ 25mm/kV

Công tắc giới hạn tiếp điểm

13

14

Số tiếp điểm

thường mở

phụ của dao

Công tắc giới hạn tiếp điểm

cách ly

thường đóng

2

2

Tiếp điểm thường mở

12

Tiếp điểm thường đóng

12

Số tiếp điểm

Thường đóng

12

phụ của ES

Thường mở

12

 Chống sét van
8


Thông số cơ bản

STT

Ghi chú

1

Nhà sản xuất

2

Mã số

3

Loại

4

Điện áp định mức (Ur)

5

Tần số

50Hz

6

Điện áp vận hành liên tục lớn nhất

154kV

7

Dòng điện phóng định mức

10kA

8

Kiệm tra với dòng sự cố

9

Năng lượng phóng tối thiểu

10

Tiêu chuẩn thử nghiệm chống sét

Buồng
11

chống
sét

Toshiba
RVLQC-192VY
Ngoài trời
192 kV

≥ 40kA rms.
≥ 7.8kJ/kV Ur
IEC 99-4

Vật liệu

Porcelain

Chịu được điện áp xung sét

1050kV

Chịu được điện áp ngắn mạch

840kV

Điện áp chịu được với tần số điện

460kV (rms.)

công nghiệp
Khoảng cách dòng rò tối thiểu


9

≥ 25mm/kV


Máy biến dòng BI
Thông số cơ bản

STT

Ghi chú

1

Nhà sản xuất

Alstom

2

Mã số

OSKF

3

Tiêu chuẩn

IEC-60044-1
IEC-60044-6

4

Ngoài trời, thiết kế lõi

Loại

trên, ngập dầu
5

Điện áp định mức

245kV

6

Điện áp xung chịu được

1050kV

7

Điện áp chịu đựng

Cuộn sơ cấp

460kV

với tần số lưới

Cuộn thứ cấp

3kV

8

Khoảng cách dòng rò của lớp cách điện

≥ 25mm/kV

9

Dòng sơ cấp định mức

10

Mở rộng cường độ dòng định mức

120% định mức

11

Tỉ số biến dòng

800-1200-1600-

1600/1A

2000/1/1/1/1/1A

12

Công suất và sai số

Cuộn 1

30VA - 5P20

Cuộn 2

10 VA - Cl 0.5

Cuộn 3

15 VA - Cl 0.5

Cuộn 4

30 VA - 5P20

Cuộn 5

30 VA - 5P20

 Máy biến điện áp BU
Thông số cơ bản

STT

Ghi chú

1

Nhà sản xuất

2

Tiêu chuẩn

3

Mã số

4

Loại

Ngoài trời

5

Kiểu của CVT

Ngập dầu

6

Dòng điện định mức

Alstom
IEC 60044-5
CCV

245kV
10


7

Điện áp chịu đựng cuộn sơ cấp – nối đất (1 phút)

460kV

8

Điện áp chịu đựng cuộn thứ cấp –nối đất (1 phút)

3kV

9

Chịu đựng xung sét (1.2/50s)

10

Tần số

11

Số cuộn thứ cấp

12

Hệ số cuộn sơ cấp/thứ cấp secondary – class/

1050kV
50Hz
2

burden

225 0,11 0,11
kV
/
/
3
3
3

13

Công suất và sai số cuộn 1

0.5 - 30VA

14

Công suất và sai số cuộn 2

3P -100VA

15

Điện dung

16

Khoảng cách dòng rò tối thiểu

4400pF
≥ 25mm/kV

2. Phía 110kV
 Máy cắt
Thông số cơ bản

STT

Ghi chú

1

Nhà sản xuất

Alstom

2

Mã số

GL312

3

Tiêu chuẩn áp dụng

IEC-62271-100

4

Loại

Ngoài trời, 3 cực

5

Môi chất dập hồ quang

6

Điện áp định mức

123 kV

7

Dòng điện định mức

3150A

8

Tần số

50Hz

9

Dòng điện cắt định mức

31,5kA/3s

10

Dòng điện đỉnh ngắn mạch ba pha

80kA peak

11

Trình tự thao tác

12

Điện trở của tiếp điểm chính

13

Điện áp xung sét chịu đựng (1.2/50s)

14

Khoảng cách dòng rò tối thiểu

SF6

O-0.3sec.-CO-3 min -CO
35±7
650kV peak
25mm/kV

11


15

Cơ cấu dẫn động

3 cực đơn

16

Thời gian tác động chu trình cắt

≤ 50ms

17

Thời gian làm việc chu trình đống

≤ 72ms

18

Khoảng cách giữa 2 cực

1400mm

19

Số tiếp điểm phụ thường đóng

12

20

Số tiếp điểm phụ thường mở

12

 Dao cách ly
Thông tin cơ bản

STT
1

Nhà sản xuất

2

Mã số

3

Tiêu chuẩn áp dụng

4

Loại

Ghi chú
Alstom
S2DA/T/2T or SDF123
IEC-62271-102
Ngoài trời, ngắt ở tâm (
một pha và ba pha)

5

Điều khiển

Lưỡi chính

Động cơ và bằng tay

dao cách ly

Nối đất lưỡi

Bằng tay

Điện áp điều khiển động cơ

220 V DC

6

Điện áp định mức

7

Dòng điện định mức

8

Tần số

9

Dòng điện chịu đựng trong thời gian ngắn

123 kV
2000A và 1250A
50Hz
31,5kArms.

được quy định
10

Dòng điện chịu được trong thời gian ngắn (3

31,5kArms

sec) (dao tiếp đất)
11

Dòng xung thao tác

80kA peak

12

Khoảng cách dòng rò tối thiểu

≥ 25mm/kV

Công tắc giới hạn tiếp điểm

13

Số tiếp điểm

thường mở

phụ của dao

Công tắc giới hận tiếp điểm

cách ly

thường đóng
12

2

2


14

Tiếp điểm thường mở

12

Tiếp điểm thường đóng

12

Số tiếp điểm Thương đóng

phụ của ES

12

Thường mở

12

 Chống sét van
Thông số cơ bản

STT

Ghi chú

1

Nhà sản xuất

2

Mã số

3

Loại

4

Điện áp định mức (Ur)

96 kV

5

Tần số

50Hz

6

Điện áp vận hành liên tục lớn nhất

78kV

7

Dòng điện phóng định mức

10kA

8

Kiệm tra với dòng sự cố

9

Năng lượng phóng tối thiểu

10

Tiêu chuẩn thử nghiệm chống sét

Toshiba
RVLQC-96VY
Ngoài trời

≥ 40kA rms.
≥ 7.8kJ/kV Ur

Vật liệu

11

IEC 99-4
Porcelain

Chịu được điện áp xung sét

550kV

Buồng

Chịu được điện áp ngắn mạch

455kV

chống

Điện áp chịu được với tần số điện

sét

công nghiệp
Khoảng cách rò tối thiểu

230kV (rms.)
≥ 25mm/kV

 Máy biến dòng BI
STT

Thông số cơ bản

Ghi chú

13


1

Nhà sản xuất

Alstom

2

Mã số

OSKF

3

Tiêu chuẩn

IEC-60044-1
IEC-60044-6

4

Ngoài trời, thiết kế lõi

Loại

trên, ngập dầu
5

Điện áp định mức

≥ 123kV

6

Điện áp xung chịu được

550kV

7

Điện áp chịu đựng

Cuộn sơ cấp

230kV

với tần số lưới

Cuộn thứ cấp

3kV

8

Khoảng cách dòng rò của lớp cách điện

9

Dòng sơ cấp định mức

10

Mở rộng cường độ dòng định mức

11

Tỉ số biến dòng

≥ 25mm/kV
2000/1A và 800/1A
120% định mức

800-12002000/1/1/1/1/1A

12

Công suất và sai số

Cuộn 1

30VA - 5P20

Cuộn 2

10 VA - Cl 0.5

Cuộn 3

15 VA - Cl 0.5

Cuộn 4

30 VA - 5P20

Cuộn 5

30 VA - 5P20

 Biến điện áp BU
Thông số cơ bản

STT

Ghi chú

1

Nhà sản xuất

2

Tiêu chuẩn

3

Mã số

4

Loại

Ngoài trời

5

Kiểu của CVT

Ngập dầu

6

Dòng điện định mức

≥ 123kV

Alstom
IEC 60044-5
CCV

14


7

Điện áp chịu đựng cuộn sơ cấp – nối đất (1

230kV

phút)
8

Điện áp chịu đựng cuộn thứ cấp –nối đất (1

3kV

phút)
9

Chịu đựng xung sét (1.2/50s)

550kV

10

Tần số

50Hz

11

Số cuộn thứ cấp

12

Hệ số cuộn sơ cấp/thứ cấp secondary – class/

2

burden

115 0,11 0,11
kV
/
/
3
3
3

13

Công suất và sai số cuộn 1

0.5 - 30VA

14

Công suất và sai số cuộn 2

3P -100VA

15

Điện dung

16

Khoảng cách dòng rò tối thiểu

8800pF
≥ 25mm/kV

3. Phía 22 kV
 chống sét van
Thông số cơ bản

STT

Ghi chú

1

Nhà sản xuất

2

Mã số

RVLQC-72

3

Loại

Ngoài trời

4

Điện áp định mức (Ur)

72kV

5

Tần số

50Hz

6

Điện áp định mức theo tần số công nghiệp

7

Điện áp vận hành liên tục lớn nhất

58kV

8

Dòng điện phóng định mức

10kA

9

Kiệm tra với dòng sự cố

≥ 40kA rms.

10

Năng lượng phóng tối thiểu

≥ 4.5/kV Ur

11

Tiêu chuẩn thử nghiệm chống sét

IEC 99-4

Vật liệu

Porcelain

12

Buồng
chống sét

Toshiba

Chịu được điện áp xung sét

≥ 72kV

350kV

Điện áp chịu được với tần số điện
công nghiệp

210kV (rms.)

Khoảng cách dòng rò tối thiểu

≥ 25mm/kV

 Đầu vào, ra máy cắt sân phân phối 22kV
15


STT

1

Tên

Tủ điện

Thông số cơ bản

Ghi chú

Nhà sản xuất

LSIS-VINA

Catalogue

Hi-Power V24

Tiêu chuẩn

IEC 62271-200

Loại

Trong nhà, thiết bị
đóng cắt có vỏ bọc
kim loại

2

Thử dòng phóng điện nội bộ

≥ 25kA/1s

Thanh góp

Cu, 2000A

Điện áp cao nhất của thiết bị

24 kV

Điện áp xung chịu đựng (1.2/50 µs)

125 kV

Dòng đỉnh định mức

63kA

Nhà sản xuất

LSIS

Catalogue

LVB-20M

Tiêu chuẩn

IEC 62271 - 100

Loại

Chân không

Điện áp cao nhất của thiết bị

24kV

Máy cắt

Điện áp định mức

23kV

( kéo ra

Dòng danh định thời gian

25kA

Kiểu cơ cấu dẫn động

Lò xo

Thời gian máy cắt mở hoàn toàn

< 70ms

Thời gian máy căt đóng hoàn toàn

< 100ms

Trình tự thao tác

0-0.3sec-CO-3min-

được)

CO
Dòng điện định Đầu ra
mức

Đầu vào

2000A
630A

Nhà sản xuất

Chint

Catalogue

LZZBJ77

Tiêu chuẩn

IEC 60044-1

Loại

Trong nhà,

16


3

Máy biến Hệ số

Đầu vào

dòng

800-12002000/1/1/1A

Đầu ra

200-400/1/1A

Điện áp định mức

23kV

Điện áp cao nhất thiết bị chịu được

24kV

Điện áp chịu đựng với tần số định mức 50 kV/1min
( 50Hz)

4

Điện áp xung chiu đựng

125 kV

Nhà sản xuất

Shinwoo

Loại

Đóng nhanh

Điện áp định mức

23 kV

Cầu dao

Điện áp cao nhất thiết bị chịu được

24 kV

tiếp đất

Điện áp chịu đựng với tần số định mức 50 kV/1min
Dòng tiếp mạch

63 kA

Dòng điện chịu đựng ngắn hạn

25kA/3s

17


CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE
2.1 Nguyên nhân và hậu quả ngắn mạch
Ngắn mạch là tình trạng sự cố nghiêm trọng thường xảy ra trong hệ thống cung
cấp điện.
Ngắn mạch là hiện tượng các pha chập nhau (đối với mạng có điểm trung tính
cách ly) hoặc là hiện tượng các pha chập nhau và chạm đất (đối với mạng trung tính
nối đât). Nói một cách khác, đó là hiện tượng mạch điện bị nối tắt qua một tổng trở
rất nhỏ có thể xem như bằng không. Khi ngắn mạch, tổng trở của hệ thống bị giảm
xuống và tùy theo vị trí điểm ngắn mạch ở xa nguồn hay gần nguồn cung cấp mà tổng
trở của hệ thống giảm xuống ít hay nhiều.
Khi ngắn mạch, trong mạng điện xuất hiện quá trình quá độ nghĩa là dòng điện
và điện áp đều thay đổi, dòng điện bị tăng lên rất nhiều so với khi làm việc bình
thường. Vì vậy, các phần tử trong hệ thống điện phải được tính toán lựa chọn sao cho
không những làm việc tốt trong trạng thái bình thường mà còn có thể chịu đựng được
trạng thái sự cố trong giới hạn cho phép. Để lựa chọn các phần tử trong hệ thống bảo
vệ chỉnh định và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ cần tính toán các số liệu về ngắn mạch.
2.1.1 Nguyên nhân của ngắn mạch

Nguyên nhân chung và chủ yếu 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 phá hủy môi chất, xuất hiện điện trường mạnh làm
phóng điện làm chọc thủng vỏ bọc. Những nguyên nhân tác động cơ khí có thể do
con người (như thả diều, quăng vất những vật qua đường dây) do loài vật như: rắn
bò, chim đậu). Hoặc gió bão làm gãy cây đổ cột dây dẫn chập nhau, sét đánh gây
phóng điện cũng là một nguyên nhân đáng kể gây nên hiện tượng ngắn mạch (tạo ra
hồ quang dẫn điện giữa các dây dẫn). ngắn mạch có thẻ do thao tác nhầm, ví dụ đóng
điện sau sửa chữa quên tháo dây nối đất.
Các dạng ngắn mạch và chế độ làm việc không bình thường, thường gặp:

18


-

ngắn mạch giữa các pha

-

Ngắn mạch giữa các vòng dây

-

Ngắn mạch chạm vỏ hoặc đất

-

Quá tải đối xứng

-

Quá tải không đối xứng

-

Mức dầu thấp

-

Đứt dây

2.1.2 Hậu quả của ngắn mạch
Ngắn mạch là một sự cố nghiêm trọng vì khi ngắn mạch dòng điện đột ngột tăng
lên rất lớn, chạy trong các phần tử của hệ thống điện. Tác hại của dòng điện ngắn
mạch có thể gây ra:
-

Phát nóng cục bộ rất nhanh, nhiệt độ lên cao, gây cháy nổ.

-

Sinh ra lực cơ khí lớn giữa các phần của thiết bị điện, làm biến dạng hoặc
gây vỡ các bộ phận ( sứ đỡ, thanh dẫn)

-

Gây sụt áp lưới điện làm động cơ ngừng quay, ảnh hưởng đến năng suất
làm việc của thiết bị.

-

Gây mất ổn định hệ thống do các máy phát bị mất cân bằng công suất,
quay theo những vận tốc khác nhau dẫn đến mất đồng bộ.

-

Tạo thành các thành phần dòng điện không đối xứng, gây nhiễu các
đường 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.

2.2 Cơ sở lý thuyết tính ngắn mạch
* Xác định các đại lượng tính toán
- Công suất cơ bản chọn Scb=250MVA.
- Điện áp cơ bản Ucb1=230kV, Ucb2=115kV, Ucb3=23kV.
- Quy đổi điện kháng về điều kiện cơ bản:
+ Điện kháng quy đổi của máy phát điện:

19


x*cb.mp=xd’’ .

Scb
S dmp

trong đó:
xd’’ – điện kháng siêu quá độ dọc trục.
Scb – công suất có bản, MVA
Sdmp – công suất định mức của máy phát điện, MVA
+ điện kháng quy đổi của máy biến áp 3 pha 2 cuộn dây:
x*cb.ba=

U n % Scb
100Sd

trong đó:
Sd – công suất định mức của máy biến áp, MVA
Un% - điện áp ngắn mạch phần trăm của máy biến áp.
+ Điện kháng quy đổi của máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây:
x*cb.C=

U nC % Scb
100Sd

x*cb.T=

U nT % Scb
100Sd

x*cb.H=

U nH % Scb
100Sd

trong đó:

U nC % 

1
(U nC T %  U nC  H %  U nT  H %)
2

U nT % 

1
(U nC T %  U nT  H %  U nC  H %)
2

U nH % 

1
(U nT  H %  U nC  H %  U nC T %)
2

+ Điện kháng của đường dây tải điện:
x*cbdd=x0.L.

Scb
U cb2

trong đó:
x0 – điện kháng của ĐDK đối với 1km đường dây, Ω/km.
L – chiều dài đường dây, km.
Uđtb- điện áp định mức trung bình của đường dây, kV.
20

+ Nếu tính ngắn mạch được cung cấp từ hệ thống điện có công suất vô cùng lớn
và cho biết công suất ngắn mạch 3 pha Sn(3) thì điện kháng của hệ thống quy đổi về
điều kiện cơ bản được xác định:
x*cbht=

Scb
S n(3)

 Sơ đồ tính toán
-

Thành lập sơ đồ điện kháng của tất cả các phần tử được quy về điều kiện cơ
bản.

-

Đơn giản hóa sơ đồ:
+ thay thế các điện kháng nối tiếp, song song, hỗn hợp bằng một điện kháng

tương đương.
+ thay thế hai hoặc 1 số nguồn cung cấp bằng một số nguồn tương đương:
S  S1  S2  ...  Sn

x∑=

1
1
1
1


 ... 
x*1 x*2
x*n

trong đó:
S1, S2, …Sn – công suất của các nguồn cung cấp thứ 1, thứ 1,… thứ n.
x1, x2 …,xn - điện kháng tương đối cơ bản tương ứng của các nguồn trên.
- Xác định điện kháng tính toán: Nếu khi chọn công suất cơ bản Scb không trùng
với công suất định mức của nguồn cung cấp, để sử dụng đồ thị tính toán cần phải
chuyển đổi điện kháng x*cb∑ nhận được sau khi biến đổi sơ đồ thành điện kháng tính
toán x*tt.
x*tt=x*cb∑.

S
S cb

trong đó:
S∑ - công suất định mức của nguồn cung cấp cho điểm ngắn mạch, MVA
-

Dòng ngắn mạch 3 pha:
+ Nếu x*tt>3 thì thành phần chu kỳ của dòng ngắn mạch 3 pha tại mọi thời điểm

21


đều bằng nhau:

I ''  I 0,2  I  

trong đó :

Id 
, kA
x*tt

I’’ – dòng ngắn mạch siêu quá độ, kA
I0,2 – dòng ngắn mạch tại thời điểm t=0,2s ,kA
I∞ - dòng ngắn mạch xác lập ,kA
Id∑=

S
3U cb

- dòng điện định mức tổng của nguồn quy đổi về cấp

điện áp định mức trung bình tại điểm tính ngắn mạch , kA.
 Trình tự tính toán
-

Thành lập sơ đồ tính toán đầy đủ, trong đó tất cả các phần tử của hệ thống cung
cấp điện được thay bằng điện kháng tương ứng trong hệ đơn vị tương đối.

-

Chọn các điểm tính toán ngắn mạch trong sơ đồ.

-

Quy đổi điện kháng của tất cả các phần tử về công suất cơ bản.

-

Rút gọn sơ đồ.

-

Xác định điện kháng tổng đến điểm ngắn mạch.

-

Xác định điện kháng tính toán đến điểm ngắn mạch

-

Xác định thời gian tính toán.

-

Theo đồ thị tính toán xác định được dòng ngắn mạch tương đối ở các thời điểm
khác nhau.

-

Tính toán dòng và công suất ngắn mạch. Dòng ngắn mạch tại điểm tính toán
do nhiều nguồn cung cấp bằng tổng dòng ngắn mạch do từng nguồn riêng lẻ
cung cấp.
It   It .i

2.3 Chọn các đại lượng cơ bản

Đối với tính toán bảo vệ rơ le chọn các đại lượng cơ bản sau:
Scb=250 MVA, Scdm ST = 3800 MVA, Scdm VT = 4000MVA;
Ucb=Utb
Ucb1=230kV
Ucb2= 115kV
Ucb3= 23kV
22


Chọn: EHT=1
Cấp điện áp 220kV có Ucb1=230 kV
Icb1=

Scb
=
3U cb1

250
= 0,63 kA
3.230

Cấp điện áp 110 kV có Ucb2 =115kV
Icb2=

Scb
=
3U cb 2

250
= 1,26 kA

3.115

Cấp điện áp 22kV có Ucb3 = 23kV
Icb3=

250
Scb
=
= 6,28 kA
3.23
3U cb 3

2.4 Tính toán thông số các phần tử
2.4.1 Hệ thống
- Điện kháng nguồn hệ thống tại thanh cái 220 kV Việt Trì:

X1HT 

Scb
250

 0,063
(3)
Sn1
4000

- Điện kháng nguồn hệ thống tại thanh cái 220 kV Sơn Tây:

X 2 HT 

Scb
250

 0,066
(3)
Sn 2 3800

2.4.2 Đường dây
- Điện kháng trên đường dây từ Việt Trì đến trạm biến áp:

X D1 

x0 .l1 Scb 0, 4.17 250
.

.
 0,016
2 U cb2 1
2
2302

- Điện kháng trên đường dây từ Sơn Tây đến trạm biến áp:

XD2 

x0 .l2 Scb 0, 4.33 250
.

.
 0,031

2 U cb2 1
2
2302

2.4.3 Máy biến áp tự ngẫu
Điện áp ngắn mạch UN% của cuộn dây máy biến áp tự ngẫu được tính như sau:
UNC-T = 11 % ; UNC-H = 35 % ; UNT-H = 21 %
1

1

2

2

UNC= (UNC-T+UNC-H – UNT-H) = ( 11 + 35 – 21) =25%

23