Tính toán bảo vệ cắt nhanh quá dòng điện và quá dòng thứ tự không cho đường dây cung cấp điện hình tia

Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
ĐẦU ĐỀ
Tính toán bảo vệ cắt nhanh ,quá dòng điện và quá dòng thứ tự không cho đường
dây cung cấp điện hình tia.

CÁC SỐ THÔNG SỐ BAN ĐẦU
1. Hệ thống điện:
SNmax = 2000 MVA
SNmin = 0,75 *SNmax = 0.75*2000=1500 MVA
XoH = 0.9 X1H
2. Máy biến áp B1 và B2:
Sdđ = 2*30 MVA
Cấp điện áp: U1/U2 = 115/24 Kv
Uk%= 10%
3. Đường dây
Đường dây
D1
D2

Loại dây dẫn
AC-100
AC-100

Chiều dài(km)
10
10

Z1(Ω/km)
0,27+j0.39
0,27+j0.39

Z0(Ω/km)
0,48+j0,98
0,48+j0,98

4.Phụ tải
P1 = 4 MW ,cosφ1 = 0.8 , tpt1= 0.5 s
P2 = 3 MW , cosφ2 = 0.8 , tpt2 = 0.5 s
5. Đặc tính thời gian của Rơ le

t=

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

80
Tp , s
I *2 − 1

Trường ĐH Điện Lực
1


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE

II. NỘI DUNG:
1.Phần lý thuyết:
+ Nêu nhiệm vụ và yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơle.
+ Nêu nguyên tắc tác động của các bảo vệ được sử dụng.
+ Nhiệm vụ, sơ đồ, nguyên lý làm việc, thông số khởi động và vùng tác
động của từng bảo vệ đặt cho đường dây.
2. Phần tính toán:

+ Chọn BI ( Isdđ = 10-12,5-15-20-25-30-40-50-60-70A)*n ; n = (10-100-1000)
+Tính toán ngắn mạch, xây dựng quan hệ giữa dòng điện ngắn mạch với chiều dài
đường dây trong các chế độ cực đại cực tiểu.
+ Tính toán thông số khởi động cho các bảo vệ của đường dây D1 và D2.
+ Xác định vùng bảo vệ của BVQD cắt nhanh và BVQD có thời gian.
+ Vẽ sơ đồ nguyên lý bảo vệ cho đường dây D1 và D2

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
2


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE

A. PHẦN LÝ THUYẾT

1. Nhiệm vụ cơ bản của bảo vệ rơle.
Khi thiết kế hoặc vận hành bất kỳ một hệ thống điện nào cũng phải kể đến
khả năng phát sinh những sự cố và các tình trạng làm việc không bình thường
trong hệ thống đó.
Ngắn mạch là loại sự cố có thể xảy ra và nguy hiểm nhất trong hệ thống
điện. Hậu quả của ngắn mạch là:
- Làm giảm thấp điện áp ở phần lớn của hệ thống điện.
- Phá hủy các phần tử bị sự cố bằng tia lửa điện.
- Phá hủy các phần tử có dòng ngắn mạch chạy qua do tác dụng nhiệt và
cơ.
- Phá vỡ sự ổn định của hệ thống.
Ngoài các loại sự cố do ngắn mạch, trong hệ thống điện còn có các tình
trạng làm việc không bình thường như chế độ quá tải. Dòng điện quá tải làm tăng

nhiệt độ của các phần dẫn điện quá giới hạn cho phép, làm cho cách điện của
chúng bị già cỗi và đôi khi bị phá hỏng.
Để ngăn ngừa sự phát sinh sựcố và sự phát triển của chúng có thể thực hiện
các biện pháp loại bỏ nhanh phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống ,loại trừ những tình
trạng làm việc không bình thường có kả năng gây hư hại cho thiết bị và hộ dùng
điện.
Như vậy: nhiệm vụ chính của thiết bị bảo vệ rơle là tự động loại bỏ phần tử
gặp sự cố dảm bảo cho hệ thống vẫn làm việc bình thường . Ngoài ra còn ghi nhận
và phát hiện những tình trạng làm việc không bình thường của các phần tự trong hệ
thống điện. Tùy mức độ mà bảo vệ rơle có thể tác động đi báo tín hiệu hoặc cắt
máy cắt.

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
3


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
2. Yêu cầu cơ bản của bảo vệ rơle.
Để thực hiện các chức năng và nhiệm vụ quan trọng trên, thiết bị bảo vệ phải
thỏa mạn những yệu cầu cơ bản sau:
a/ Tin cây.
Tin cậy là tính năng đảm bảo cho thiết bị làm việc đúng và chắc chắn. Rơle
không bị tác động sai. Cần phân biệt:
- Độ tin cậy tác động là mức độ chắc chắn của rơle hoặc hệ thống rơle sẽ tác
động đúng.
- Độ tin cậy không tác động là mức độ chắc chắn rằng rơle hoặc hệ thống
rơle sẽ không làm việc sai
b/ Tính chọn lọc.

Khả năng của bảo vệ chỉ cắt phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống điện còn các
phần tử khác vẫn tiếp tục làm việc gọi là tác động chọn lọc .
c/ Tác động nhanh.
Phần tử bị ngắn mạch càng được cắt nhanh, càng hạn chế mức độ phá hoại
các thiết bị, càng giảm được thời gian sụt áp ở các hộ dùng điện và càng có khả
năng duy trì ổn định của sự làm việc của các máy phát điện và toàn bộ hệ thống.
d/ Độ nhạy.
Độ nhạy đặc trưng cho khả năng “cảm nhận” sự cố của rơle hoặc hệ thống
bảo vệ.
Đối với bảo vệ chính thường yêu cầu phải có hệ số độ nhạy từ 1,5 ÷ 2,0 còn
đối với bảo vệ dự phòng hệ số độ nhạy từ 1,2 ÷ 1,5.
e/ Tính kinh tế.
Tuỳ thuộc vào thiết bị được bảo vệ và đặc tính bảo vệ mà ta cần phải cân
nhắc tính kinh tế trong lựa chọn thiết bị bảo vệ sao cho có thể đảm bảo được các
yêu cầu kĩ thuật mà chi phí thấp nhất.
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
4


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
3. Nguyên tắc tác động của các bảo vệ được sử dụng :
Vì ta đang thực hiện thiết kế BV cho đường dây nên ta sẽ sử dụng các loại BV
sau:
+ Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (50)
+ Bảo vệ quá dòng TTK cắt nhanh (50N)
+ Bảo vệ quá dòng điện có thời gian (51)
+ Bảo vệ quá dòng TTK có thời gian (51N)
Nguyên tắc tác động của các bảo vệ trên đều có chung 1 nguyên tắc đó là bảo

vệ quá dòng điện . Bảo vệ sẽ tác động khi có dòng điện đi qua phần tử được bảo vệ
vượt quá một giá trị định trước gọi là dòng điện khởi động của BV ( Ikđ )
• Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (50) và quá dòng TTK cắt nhanh (50N) :
- 2 loại bảo vệ này làm việc tức thời hoặc với thời gian rất bé (0,1s)
• Bảo vệ quá dòng điện có thời gian (51) và quá dòng TTK có thời gian (51N)
- Khi có dòng điện đi qua phần tử được bảo vệ lớn hơn Ikđ thì 2 loại bảo vệ
này sẽ bắt đầu đếm thời gian t sau khi đếm hết thời gian (đã được xác định bằng
các công thức có sẵn) mà dòng trên phần tử đó vẫn còn lớn hơn Ikđ thì bảo vệ sẽ
phát tín hiệu cho máy cắt làm việc
Bảo vệ quá dòng TTK cắt nhanh (50N) và quá dòng TTK có thời gian (51N)
có đối tượng tác động là dòng TTK khi có sự cố như NM 1 pha chạm đất , NM 2
pha chạm đất.
4. Nhiệm vụ ,sơ đồ, nguyên lý làm việc, thông số khởi động và vùng tác động
của từng bảo vệ đặt cho đường dây :
a) Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (50):
+ Nhiệm vụ: Cắt nhanh (tức thời hoặc cỡ 0,1s) phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống
loại bỏ dòng sự cố đảm bảo an toàn cho hệ thống và vẫn làm việc bình thường.
+ Nguyên lý làm việc: Bảo vệ dòng điện cắt nhanh là loại bảo vệ đảm bảo tính
chọn lọc bằng cách chọn dòng điện khởi động của bảo vệ lớn hơn trị số dòng
ngắn điện mạch lớn nhất đi qua chỗ dặt bảo vệ khi có hư hỏng ỏ đầu phần tử tiếp
theo.
+ Thông số khởi động :
Dòng điện khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh:

Ikđ_50 = kat x IN.ng max
Với: kat : hệ số an toàn . Lấy kat = 1,2 ÷ 1,3
INng max : dòng ngắn mạch ngoài cực đại .Thường lấy bằng giá trị dòng
ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái cuối đường dây
+ Vùng tác động : Vùng tác động của bảo vệ không bao trùm toàn bộ chiều dài
đường dây được bảo vệ và thay đổi theo dạng ngắn mạch ,chế độ vận hành của hệ

thống .Phạm vi bảo vệ : Lcn-50max - Lcn-50min
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
5


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
Bảo vệ quá dòng cắt nhanh : Sơ đồ nguyên lý ,phạm vi bảo vệ , chọn Ikđ

b) Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (50N):
+ Nhiệm vụ : Cắt nhanh (tức thời hoặc cỡ 0,1s) phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống
loại bỏ dòng sự cố đảm bảo hệ thống vẫn làm việc bình thường và không bị hư
hại.
+ Nguyên lý làm việc: tương tự như BV quá dòng cắt nhanh nhưng bảo vệ này
hoạt động dựa trên trị số dòng TTK Io của đường dây được bảo vệ .Khi dòng
này lớn hơn Ikđ của BV thì BV sẽ tác động cắt máy cắt
+ Thông số khởi động :
Dòng điện khởi động của BV:

Ikđ_50N = kat x 3xI0Nng max
Với: kat : hệ số an toàn . Lấy kat = 1,2 ÷ 1,3
I0Nng max: dòng ngắn mạch TTK ngoài cực đại
+ Vùng tác động : Cũng tương tự như BV quá dòng cắt nhanh nhưng vùng bảo vệ
ổn định hơn khi chế độ vận hành hệ thống thay đổi .
Phạm vi bảo vệ : Lcn-50Nmax - Lcn-50Nmin
c) Bảo vệ quá dòng điện có thời gian (51):
+ Nhiệm vụ :Loại bỏ phần tử bị sự cố sau thời gian t (đã đặt) ra khỏi hệ thống
nhằm loại bỏ dòng sự cố đảm bảo hệ thống vẫn làm việc bình thường không bị
gián đoạn.

+ Nguyên lý làm việc :Tính chọn lọc của BV dòng điện có thời gian được đảm
bảo bằng nguyên tắc phân cấp chọn thời gian tác động .Bảo vệ càng gần nguồn
cung cấp thời gian tác động càng lớn
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
6


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
+ Thông số khởi động : -Dòng điện khởi động của bảo vệ

Ikđ_51 = k x Ilvpt max
Với: k : hệ số chỉnh dịnh . Lấy k = 1,6
Ilvpt max: dòng làm việc max
- Thời gian làm việc của bảo vệ : Có 2 loại đặc tính thời gian làm việc của bảo
vệ quá dòng có thời gian :(a) - Đặc tính độc lập
(b)- Đặc tính phụ thuộc

Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính độc lập không phụ thuộc vào trị số
dòng điện chạy qua bảo vệ ,còn của bảo vệ đặc tính thời gian phụ thuộc thì tỉ lệ
nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ: dòng càng lớn thì thời gian tác động càng
ngắn.

(b) - T/h đặc tuyến độc lập ; (c) - T/h đặc tuyến phụ thuộc
+ Vùng tác động : Toàn bộ đường dây
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
7

Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
d) Bảo vệ quá dòng TTK có thời gian (51N):
Nhiệm vụ và nguyên lý làm việc cũng tương tự như BV quá dòng điện có thời
gian nhưng nó làm việc theo dòng TTK của đường dây được bảo vệ.
+ Thông số khởi động :
- Dòng khởi động của bảo vệ :

Ikđ_51N = k x Idđs BI
Với: k = 0,2
Idđs BI: dòng sơ cấp định mức BI
- Thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng TTK có thời gian: được chọn theo từng
cấp. Thời gian làm việc của bảo vệ về phía nguồn cấp hơn bảo vệ phía đường
dây là ∆t
+ Vùng tác động : Toàn bộ đường dây.

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
8


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE

B.NỘI DUNG TÍNH TOÁN
Chương I: Chọn máy biến dòng điện
I. Chọn tỷ số biến đổi của các máy biến dòng điện BI1,BI2
Tỷ số biến đổi của các máy biến dòng được chọn theo công thức :

nI =

I sdd
I tdd

Chọn Itdd = 5 A
Dòng Isdd được chọn theo công thức

Isdd ≥ Ilvmax = kqt*Ipt
Trong đó kqt = 1,4
a,Chọn tỷ số biến của BI2:
Dòng điện làm việc phụ tải 2:
P2
3.103
I pt 2 =
=
= 90, 21 A
3 *U * cos ϕ 2
3 * 24 * 0,8
=> Ilvmax2 = 1,4*90,21 = 126,294 A
ta chọn Isdd =150 A
Vậy tỉ số biến của BI2 là: nBI2 = 150/5
b,Chọn tỷ số biến của BI1
Dòng làm việc phụ tai 1:
I pt1 = I pt 2 +

P1

4.103

= 90, 21 +
= 210, 49
3 *U *cos ϕ1
3 * 24*0.8
Vậy Ilvmax1 = 1,4*210,49 = 294,686 A
Ta chọn Isdd1 = 300 A
Vậy tỷ số biến của BI1 là : nBI1 = 300/5

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
9


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE

Chương II: Tính toán ngắn mạch
A/Tính toán thông số :
Chọn hệ đơn vị tương đối cơ bản :
Chọn Scb = 100 MVA
Ucbi = Utbi ( 115kv ;24kv )
I/ Hệ thống điện:
X 1HT * =

S cb
SN

1. Chế độ phụ tải cực đại:
Ta có : SN = SNmax = 2000 MVA
+ Hai máy biến áp làm việc song song

Điện kháng hệ thống:
S
100
X 1HT * = cb =
= 0, 05
S N max 2000
X2 ht* = X1 ht * = 0,05
X0ht* =0,9 * 0,05=0,045
2. Chế độ phụ tải cực tiểu:
Ta có : SNmin = 1500 MVA
+ Một máy biến áp làm việc
Điện kháng hệ thống:
S
100
X 1HT * = cb =
= 0, 067
S N min 1500
X2 ht* = X1 ht * = 0,067
X0ht*

=0,9 * 0,067=0,06

II/ Giá trị các điện kháng của lưới:
1. Máy biến áp

X 1b* =

U k % Scb
10 100
*

=
*
= 0,333
100 S dm 100 30

X 1b* = X 2b* = X 0 b*
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
10


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
2. Đường dây D1:
X d 1* = 0,39 *10 *

100
= 0, 677
242

X 0 d 1* = 0,98*10*

100
= 1, 701
242

3. Đường dây D2
100
= 0, 677
242

100
= 0,98*10 * 2 = 1, 701
24

X d 2* = 0,39*10*

X 0 d 2*

 Chọn vị trí các điểm tính ngắn mạch
Ta chia mỗi đoạn đường dây thành 4 đoạn bằng nhau .Ta cần tính dòng ngắn
mạch tại 9 điểm như hình vẽ sau:

B/ Tính toán ngắn mạch cho từng điểm ngắn mạch
Để tính toán chế độ ngắn mạch không đối xứng ta sử dụng phương pháp các
thành phần đối xứng.Điện áp và dòng điện được chia thành 3 thành phần:thành
phần thứ tự thuận,thành phần thứ tự nghịch và thành phần thứ tự không.
Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận của mọi dạng ngắn mạch đều có tính theo
công thức :
(n)

I 1Ni =

E
∑
( X 1Σ + X ∆( n ) )

Trong đó X(n)∆ là điện kháng phụ của loại ngắn mạch n
Trị số dòng điện ngắn mạch tổng hợp tại các pha có thể tính theo công thức:

I Ni( n ) = m ( n ) * I1Ni

Ta có bảng tóm tắt sau:
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
11


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
Dạng ngắn
mạch
NM 1 pha chạm
đất

Kí hiệu

X∆(n)

m(j)

N(1)

X2∑ + X0∑

3

NM 2 pha

N(2)

X2∑

3

NM 3 pha

N(3)

0

1

Sơ đồ thay thế tổng quát:

I/ Tính trong chế độ cực đại
- Tính ngắn mạch ở chế độ MAX:
+ Tính các dạng NM: N(3) N(1)
+ 2MBA làm việc song song
Sơ đồ thay thế và thông số của lưới ở chế độ MAX:

Tính ngắn mạch N(3) và N(1) cho lần lượt các điểm NM từ N1 đến N9
Giá trị X1Ni∑ và X0Ni∑ được tính như sau:
+ Ngắn mạch tại N1 :
X1N1∑ = Xht + 0.5*Xb .Với Xht = 0.05
X0N1 = X0ht + Xb .Với X0ht = 0,045
+ Ngắn mạch từ N2 đến N9:
Vì Xd1 = Xd2 và X0d1 = X0d2 nên ta có:
X1N2 = X1N1 +1/4 Xd
X0N2 =X 0N1 +1/4 X0d
Tổng quát :
X1Ni+1 = X1Ni + ¼ Xd

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
12


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
X0Ni+1 = X0Ni + ¼ X0d
Với: Xd = Xd1 = Xd2 = 0.677
X0d = X0d1 = X0d2 = 1.701
Ta có bảng số liệu tính toán như sau:
Điểm NM

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

X1Ni∑= X2Ni∑

0.217

0.386

0.555

0.724

0.894

1.063

1.232

1.401

1.571

X0Ni∑

0.212

0.637

1.062

1.487

1.913

2.338

2.763

3.188

3.614

X∆(1)

0.429

1.023

1.618

2.212

2.807

3.401

3.996

4.590

5.185

X∑

Còn X∆(3) = 0
1.Tính ngắn mạch tại điểm N1
a.Ngắn mạch 3 pha N(3) : ta có m(3) = 1
+ Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuận:
Trong hệ đơn vị tương đối :
(3)

E
1
=
= 4, 608
(3)
( X 1N 1Σ + X ∆ ) 0, 217
Trong hệ đơn vị có tên
(3)
Scb
100
(3)
I N 1 = I *1N 1*
= 4, 608*
= 11, 085 kA
U cb * 3
3 * 24
b.Ngắn mạch 1 pha N(1) : ta có m(3) = 3
+Dòng điện ngắn mạch thứ tự thuân:
I *1N 1 =

(1)

E
1
=
= 1,548
(1)
( X 1N 1Σ + X ∆ ) (0, 217 + 0, 429)
Dòng điện ngắn mạch tổng hợp
I *1N 1 =

I*(1)N 1 = m(1) * I *1(1)N 1 = 3*1,548 = 4, 644
Tính trong hệ đơn vị có tên
100
I N(1)1 = 4, 644*
= 11,172 kA
3 * 24
+Dòng điện ngắn mạch thứ tự không:
I*0N1(1) = I*1N1(1) = 1,548
Trong hệ đơn vị có tên:
100
I 0(1)N 1 = 1,548*
= 3, 724 kA
3 *24
2.Các điểm NM từ N2 đến N9:
Tính toán tương tự như điểm N1
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
13

Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
Ta có bảng kết quả tính toán NM ở chế độ MAX như sau :
c/đ MAX
N1
N2
N3
N4
N5
N6

N7

N8

N9

X1∑ =X2∑

0.217

0.386

0.555

0.724

0.894

1.063

1.232

1.401

1.571

X0∑

0.212

0.637

1.062

1.487

1.913

2.338

2.763

3.188

3.614

X∆(1)

0.429

1.023

1.618

2.212

2.807

3.401

3.996

4.590

5.185

m(1)

3

3

3

3

3

3

3

3

3

11.0

INi(3) (kA) 85
11.172
INi(1) (kA)

6.232
5.123

4.334
3.322

3.323
2.458

2.691
1.951

2.263
1.617

1.953

1.717

1.531

1.381

1.205

1.068

3.724
1.708
1.107
0.819
0.650
0.539
0.460
I0Ni(1) (kA)
Đồ thị quan hệ giữa dòng INmax ; 3xI0max và chiều dài đường dây:

0.402

0.356

N8

N9

Bảng tổng kết:

c/đ MAX

N1

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

N2

N3

N4

N5

N6

N7

Trường ĐH Điện Lực
14


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
INmax (kA)

11.172

6.232

4.334

3.323

2.691

2.263

1.953

1.717

1.531

3xI0Nmax (kA)

11.172

5.123

3.322

2.458

1.951

1.617

1.381

1.205

1.068

II/ Tính trong chế độ cực tiểu:
- Tính ngắn mạch ở chế độ MIN:
+ Tính các dạng NM: N(2) N(1)
+ Chỉ 1MBA làm việc
Sơ đồ thay thế và thông số của lưới ở chế độ MIN:

Tính ngắn mạch N(2) và N(1) cho lần lượt các điểm NM từ N1 đến N9
Giá trị X1Ni∑ và X0Ni∑ được tính như sau:
+ Ngắn mạch tại N1 :
X1N1∑ = Xht + Xb . Với Xht = 0.067
X0N1 = X0ht + Xb .Với X0ht = 0,06
+ Ngắn mạch từ N2 đến N9:
Vì Xd1 = Xd2 và X0d1 = X0d2 nên ta có:
X1N2 = X1N1 +1/4 Xd
X0N2 =X 0N1 +1/4 X0d
Tổng quát :
X1Ni+1 = X1Ni + ¼ Xd
X0Ni+1 = X0Ni + ¼ X0d
Với: Xd = Xd1 = Xd2 = 0.677
X0d = X0d1 = X0d1 = 1.701
Ta có bảng số liệu tính toán như sau:
Điểm NM

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

X1Ni∑= X2Ni∑

0.400

0.569

0.739

0.908

1.077

1.255

1.433

1.611

1.789

X0Ni∑

0.393

0.818

1.244

1.669

2.094

2.537

2.980

3.422

3.865

X∆(1)

0.793

1.388

1.982

2.577

3.521

4.142

4.763

5.383

6.004

X∆(2)

0.400

0.569

0.739

0.908

1.077

1.255

1.433

1.611

1.789

X∑

1.Tính ngắn mạch tại điểm N1
a.Ngắn mạch 2 pha N(2) : ta có m(2) = 3
+Dòng ngắn mạch thứ tự thuận:
Trong hệ đơn vị tương đối
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
15


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
(2)

E
1
=
= 1, 25
(2)
( X 1N 1Σ + X ∆ ) (0, 4 + 0, 4)
Trong hệ đơn vị có tên
(2)
Scb
100
(2)

I1N 1 = I *1N 1*
= 1, 25*
= 3, 007 kA
U cb * 3
3 *24
Dòng điện ngắn mạch tổng hợp tại điểm ngắn mạch:
I *1N 1 =

I N(2)1 = m (2) * I1(2)
3 *3, 007 = 5, 208 kA
N1 =
b.Ngắn mạch 1 pha N(1) :ta có m(1) = 3
(1)

E
1
=
= 0,838
(1)
( X 1N 1Σ + X ∆ ) (0, 4 + 0, 793)
Dòng điện ngắn mạch tổng hợp
I *1N 1 =

I N(1)1 = m (1) * I *1(1)N 1

Scb
U cb * 3

= 3*0,838

100
= 6, 049 kA
3 * 24

Ta có thành phần dòng điện thứ tự không:
I*0N1(1) = I*1N1(1) = 0,838
Trong hệ đơn vị có tên:
100
I1(1)N 1 = I 0(1)N 1 = 0,838*
= 2, 016 kA
3 * 24
2.Các điểm NM từ N2 đến N9:
Tính toán tương tự như điểm N1
Ta có bảng kết quả tính toán NM ở chế độ MIN như sau :
c/đ MIN
N1
N2
N3
N4
N5
N6

N7

N8

N9

X1∑ =X2∑

0.400

0.569

0.739

0.908

1.077

1.246

1.416

1.585

1.754

X0∑

0.393

0.818

1.244

1.669

2.094

2.519

2.945

3.370

3.795

X∆(1)

0.793

1.388

1.982

2.577

3.171

3.766

4.360

4.955

5.549

I1Ni(2) (kA)

3.007

2.113

1.629

1.325

1.117

0.965

0.850

0.759

0.686

INi(2) (kA)

5.208

3.660

2.821

2.295

1.934

1.672

1.472

1.315

1.188

INi(1) (kA)

6.049

3.688

2.653

2.071

1.699

1.440

1.250

1.104

0.988

1.229

0.884

0.690

0.566

0.480

0.417

0.368

0.329

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

3.660

2.653

2.071

1.699

1.440

1.250

1.104

0.988

2.016
I0Ni(1) (kA)
Bảng tổng kết:
c/đ MIN
N1

INmin (kA)

5.208

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
16

Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
3xI0Nmin(kA)

6.049

3.688

2.653

2.071

1.699

1.440

1.250

1.104

Đồ thị quan hệ giữa dòng INmin và chiều dài đường dây:

Đồ thị quan hệ giữa dòng 3xI0min và chiều dài đường dây:

Chương III: Tính toán thông số khởi động cho các bảo vệ
I/ Bảo vệ quá dòng cắt nhanh (50):
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực

17

0.988


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
Chọn dòng điện khởi động

Ikđ_50 = kat x INng max
Với: kat : hệ số an toàn . Lấy kat = 1,2
INng max : dòng ngắn mạch ngoài cực đại .Thường lấy bằng giá trị dòng
ngắn mạch lớn nhất tại thanh cái cuối đường dây.
1. Đoạn đường dây D2
Ikđ2_50 = kat x IN9 max = 1,2 x 1,531 = 1,837 kA
2. Đoạn đường dây D1

Ikđ1_50 = kat x IN5 max = 1,2 x 2,691 = 3,229 kA
II/ Bảo vệ quá dòng TTK cắt nhanh (50N):
Chọn dòng điện khởi động

Ikđ_50N = kat x 3xI0Nng max
Với: kat : hệ số an toàn . Lấy kat = 1,2
I0Nng max: dòng ngắn mạch TTK ngoài cực đại .
1. Đoạn đường dây D2

Ikđ2_50N = kat x 3x I0N9 max = 1,2 x 1,068 = 1,282 kA
2. Đoạn đường dây D1

Ikđ1_50N = kat x 3x I0N5 max = 1,2 x 1,951 = 2,341 kA
III/ Bảo vệ quá dòng có thời gian (51):

Chọn dòng điện khởi động

Ikđ_51 = k x Ilvpt max
Với: k : hệ số chỉnh dịnh . Lấy k = 1,6
Ilvpt max: dòng làm việc max.Ta có: Ilvmax1 = 294,686 A = 0,2947 kA
Ilvmax2 = 126,294 A = 0,1263 kA
1. Đoạn đường dây D1

Ikđ1_51 = k x Ilvpt max1 =1,6 x 0,2947 =0,4715 kA
2. Đoạn đường dây D2

Ikđ2_51 = k x Ilvpt max2 =1,6 x 0,1263 =0,2021 kA
 Chọn thời gian làm việc của bảo vệ:
Đặc tính thời gian của rơle:

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
18


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE

80
Tp , s
2
I * −1

t=

với:

I* =

I Ni
I kđ

1. Chế độ MAX
 Với đường dây D2:
• Xét điểm ngắn mạch N9: IN9max = 1,531 kA

I *9 =

IN9
I kđ 2−51

=

1,531
= 7,617
0,2021

t 29 = t pt 2 + ∆t = 0,5+0,3 = 0,8 s
2

I *9 − 1 9 7,617 2 − 1
Tp 2 =
.t 2 =
.0,8 = 0,57 s
80

80
• Xét điểm ngắn mạch N8: IN8max = 1,717 kA

I *8 =
t 28 =

I N8
I kđ 2−51

=

1,717
= 8,496
0,2021

80
80
Tp 2 =
.0,57 = 0,641 s
2
8,496 2 − 1
I* − 1

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch trên đường dây D2:
INmax (kA)
t2 , s

N5
2.691
0.258

N6
2.263
0.366

N7
1.953
0.493

N8
1.717
0.641

N9
1.531
0.8

Ikđ2_51 = 0,2021 kA ; Tp2 = 0,57 s
 Với đường dây D1:
Thời gian bảo vệ làm việc tại điểm N5 trên đường dây 1 là:
t15 = max t 25 , t pt1 + ∆t =max{ 0,258; 0,5} +∆t
= 0,5 + 0,3 = 0,8 s

{

}

• Xét điểm ngắn mạch N5: IN5max = 2,691 kA

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
19


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE

I *5 =

IN5
I kđ 1−51

=

2,691
= 5,707
0,4715

t15 = 0,8 s
2

I *5 − 1 5 5,707 2 − 1
T p1 =
.t1 =
.0,8 = 0,316 s
80
80
• Xét điểm ngắn mạch N4: IN4max = 3,223 kA

IN4

3,223
= 6,836
I kdd 1−51 0,4715
80
80
t14 = 2
T p1 =
.0,316 = 0,553 s
6,836 2 − 1
I* − 1
I *4 =

=

Tính toán tương tự cho các điểm ngắn mạch trên đường dây D1:
INmax (kA)
t1, s

N1
11.172
0.045

N2
6.232
0.145

N3
4.334
0.303

N4
3.323
0.553

N5
2.691
0.8

Ikđ1_51 = 0,4715 kA ; Tp1 = 0,316 s
2. Chế độ MIN
Tính toán tương tự như ở chế độ MAX
Ta có kết quả tính toán như sau:
 Với đường dây D2:
INmin (kA)
t2, s

N5
1.699
0.263

N6
1.44
0.368

N7
1.25
0.492

N8

1.104
0.635

N9
0.988
0.8

N4
2.071
0.523

N5
1.699
0.8

Ikđ2_51 = 0,2021 kA ; Tp2 = 0,229 s
 Với đường dây D1:
INmax (kA)
t1, s

N1
5.208
0.079

N2
3.66
0.161

N3
2.653

0.312

Ikđ1_51 = 0,4715 kA ; Tp1 = 0,1196 s
Từ kết quả trên ta có đường đặc tính thời gian của bảo vệ quá donhf có thời
gian ở chế độ MAX và MIN như sau:
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
20


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE

IV/ Bảo vệ quá dòng TTK có thời gian (51N):
Chọn dòng khởi động :

Ikđ_51N = k x Idđs BI
Với: k = 0,2
Idđs BI: dòng sơ cấp định mức BI .Ta có: Idđs BI1 = 300A
Idđs BI2 = 150A
1. Đoạn đường dây D1

Ikđ1_51N = k x Idđs BI1 =0,2 x 300 = 60 A
2. Đoạn đường dây D2

Ikđ2_51N = k x Idđs BI2 =0,2 x 150 = 30 A
Thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng TTK có thời gian: được chọn theo
từng cấp
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
21


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE

t2 = t2pt + ∆t = 0,5 + 0,3 = 0,8 s
t1 = t2 + ∆t = 0,8 + 0,3 = 1,1 s
Chương V : Xác định phạm vi bảo vệ và kiểm tra độ nhạy
I/ Xác định phạm vi bảo vệ của BV quá dòng cắt nhanh (50):
Sử dụng phương pháp hình học
Ta có:
Ikđ1_50 = 3,229 kA
Ikđ2_50 = 1,837 kA

Từ đồ thị trên ta có thể xác định được phạm vi của các BV quá dòng cắt nhanh như
sau:
Đường dây D1: L1 = 10 km
Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
22


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE
Lcn1max = 8 km ( 80% đường dây D1)
Lcn1min = 3,5 km ( 35% đường dây D1)
Đường dây D2: L2 = 10 km
Lcn2max = 6,5 km ( 65% đường dây D2)
II/ Kiểm tra độ nhạy cho BV quá dòng có thời gian (51)

Công thức tính độ nhạy :

Kn =

I N min
I kđ

Điều kiện yêu cầu: Kn ≥ 1,5
•

Bảo vệ đường dây 1:

K n1 =
•

I N 5 min
1,699
=
= 3,6 > 1,5
I kđ 1
0,4715

Bảo vệ đường dây 2:

Kn2 =

I N 9 min
0,988
=
= 4,89 > 1,5

I kđ 2
0,2021

Kết luận: Độ nhạy của BV quá dòng có thời gian đã chọn là đảm bảo yêu cầu về đọ
nhạy.

 Sơ đồ nguyên lý BV cho đường dây D1 và D2:

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
23


Đồ án môn học bảo vệ RƠ-LE

Nguyễn Hải Lý –Đ1H3

Trường ĐH Điện Lực
24