Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho trạm biến áp ( Tính toán và lựa chọn phương thức)

Hướng dẫn đồ án môn học

thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho trạm biến áp

2/8/17

Giảng viên: Nguyễn Xuân Tùng



2

Thông tin chung


Tài liệu tham khảo
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Về nguyên lý bảo vệ và tính tốn chỉnh
định
1.

2.

Copyright of Nguyen Xuan Tung
Bảo vệ các hệ thống
điện
–
Tác
giả:
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

GS. Trần Đình Long
Do not copy or distribute without permission of the author

Bài giảng môn học: Bảo vệ rơle
trong hệ thống điện

Về tính tốn ngắn mạch
3.

Copyright of Nguyen Xuan Tung

Ngắn mạch
trong
hệPower
thống
–
Department
of Electric
System –điện
Hanoi University
of Science and Technology
Do not copy
Tác giả: GS. Lã Văn
Út or distribute without permission of the author


Qui định về mẫu bìa
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Qui định về chế bản

o Tổng số trang: không quá 80 trang Copyright
nội of Nguyen Xuan Tung
dung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

o Đề bài phải có chữ ký của giáo viên
hướng dẫn và được đóng cùng đồ án
o Đóng bìa mềm (bìa màu xanh hoặc
trắng)
o Khơng dùng bìa cứng – Khơng lót tấm
mica
Copyright of Nguyen Xuan Tung

o Thứ tự đóng
các trang
như
sau:
Department
of Electric
Power
System – Hanoi University of Science and Technology
copy
or distribute
without
Trang bìa mặt trước Do
notĐề
bài
 Mục
lục permission of the author

 Các chương của đồ án  Bìa sau.


Qui định về định dạng văn bản
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Định dạng trang viết
Lề trái: 3,5cm; Lề phải 2,5cm; Trên & Dưới: cách 2cm
Copyright of Nguyen Xuan Tung
Căn chữ đều hai bên

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Cỡ chữ: Loại chữ: Times New Roman; kích cỡ: 13 (pt)
Đặt tên chương: Chương 1; Chương 2….


Qui định về mẫu bìa và định dạng văn bản
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Ví dụ về định dạng văn bản

Chương và tiêu đề: viết hoa, kiểu chữ
Copyright of Nguyen Xuan Tung
đậm,căn giữa văn bản.Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Đề mục: đánh số 1,2,3 – chữ đậm
(chữ béo)
Tiểu mục: 1.1
1.1.1
1.1.1

Gạch đầu dòng: dùng dấu chấm tròn
Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department
of Electric
Gạch đầu dòng,
tiểu mục:
dùng Power
dấu System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author
chấm vng

Gạch đầu dịng, tiểu mục của tiểu
mục: dùng dấu chấm tròn, rỗng


Qui định về mẫu bìa và định dạng văn bản
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Trình bày hình vẽ

Tên sơ đồ đặt dưới
Cỡ chữ 10 (pt)
Chữ nghiêng
Loại chữ: Arial

Hình vẽ đặt trong khung nét đứt

Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Chiều rộng phần hình vẽ
Copyright
of Nguyen
khơng
qXuan
70%Tung
chiều rộng
phần
chữ University of Science and Technology
Department of Electric Power System
– Hanoi
Do not copy or distribute without
permission
of the
Chiều
rộng phần

chữauthor


Qui định về mẫu bìa và định dạng văn bản
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Trình bày bảng biểu
Copyright of Nguyen Xuan Tung

Tên bảng biểu:
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
•
Đặt phía trên
Do not copy or distribute without permission of the author
•
Cỡ chữ 10 (pt)
•
Chữ nghiêng
•
Loại chữ: Arial
Chữ trong bảng biểu:
Times New Roman 12pt hoặc nhỏ
hơn (đủ để đọc)
Số thứ tự bảng biểu:
Tính theo số thứ tự chương và
thứ tự của bảng.
Ví dụ:
Copyright of Nguyen Xuan Tung

“Bảng 2.3”: Bảng thứ tự số 3
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
trong Chương 2
Do not copy or distribute without permission of the author

Chiều rộng bảng: không quá 85%
chiều rộng phần chữ


9

Tính tốn ngắn mạch
Thiết kế hệ thống bảo vệ rơle
cho các máy biến áp lực


Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Trình tự thực hiện đồ án tốt nghiệp
Phân nhóm: Bảo vệ rơle
Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author


Các bước thực hiện

Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Nhận đề tài
Copyright of Nguyen Xuan Tung
Tính tốn ngắn
mạch

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Domax
not copy or distribute
without permission of the author
Chế độ
Chế độ min

Dòng qua BI

Dòng qua BI

Phân tích & Lựa chọn phương thức bảo vệ
Lựa chọn rơle – Giới thiệu tính năng
Copyright of Nguyen Xuan Tung

Số liệu
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Tính tốn chỉnh định
Do not copy or distribute without permission of the author

Kiểm tra sự hoạt động
Số liệu
Kết thúc

Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Chương 01 Tính tốn ngắn mạch
Copyright of Nguyen Xuan Tung

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Các chế độ cần tính tốn

Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author


Các chế độ cần tính tốn
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Tính ngắn mạch: tìm dịng điện ngắn mạch
 Kiểm tra sự hoạt động
 Chỉnh định rơle



Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Dòng điện ngắn mạch thayDođổi
theo
nhiều without
yếu tố:
not copy
or distribute
permission of the author
 Dạng ngắn mạch: N(3); N(2); N(1); N(1,1)
 Vị trí điểm ngắn mạch; cơng suất ngắn mạch của nguồn (SN)…



Khơng thể tính tốn hết tất cả các dịng ngắn mạch



Tuy nhiên: trong tính tốn chỉnh định rơle quan tâm tới hai dòng ngắn
mạch:
 Dòng ngắn mạch lớn nhất chạy qua rơle Inmax

Copyright of Nguyen Xuan Tung



Chỉnh định bảo vệ quá dòng cắt nhanh (chức năng 50)



Kiểm tra độ an Do

toàn
bảo vệ
so lệch
(chức ofnăng
87)…
not hãm
copy orcủa
distribute
without
permission
the author

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

 Dòng ngắn mạch nhỏ nhất chạy qua rơle Inmin


Kiểm tra độ nhạy của các bảo vệ...(nếu bảo vệ đủ nhạy để tác động với dịng ngắn mạch
nhỏ nhất thì sẽ đảm bảo tác động với mọi dòng ngắn mạch còn lại!)


Các chế độ cần tính tốn
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Để tìm Inmax & Inmin  chia ra hai chế độ tính tốn ngắn mạch
Chế độ max

Copyright of Nguyen

ChếXuan
độ Tung
min

Department
University
Để tìm
Inmax of Electric Power System – Hanoi
Để tìm
Inminof Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author



Để có dịng ngắn mạch lớn nhất Inmax:
1  Cơng suất ngắn mạch của nguồn phải lớn nhất

 Các dạng ngắn mạch cần tính:
Có 4 dạng ngắn mạch có thể xảy ra


Ngắn mạch ba pha N(3);



Ngắn mạch hai pha N(2);



Ngắn mạch một pha N(1);

Copyright of Nguyen Xuan Tung

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Ngắn mạch hai pha-đất N(1,1);
Có thể thấy rằng: dịng ngắn mạch 3 pha ln lớn hơn dịng ngắn mạch 2 pha  để tìm dịng lớn nhất thì
khơng cần thiết phải tính ngắn mạch hai pha N(2)


2



Vậy để tìm Inmax chỉ cần tính các dạng ngắn mạch: N(3) ; N(1) ; N(1,1)


Các chế độ cần tính tốn
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Tổng kết sơ bộ
Tính tốn ngắn
mạch
Copyright
of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Chế độ max

Do not copy or distribute without permission of the author

Chế độ min

Để tìm Inmax

Cơng suất ngắn mạch nguồn

Dạng ngắn mạch cần tính

Để tìm Inmin

Cơng suất ngắn mạch nguồn

SNmax

Tương
tự
(

N
Dạng
Copyright 
of Nguyen
Xuan
Tung ngắn mạch cần tính

SNmin



N
(
2
)
;



N
(
1
)

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

3
)
;

Do not copy or distribute without permission of the author



N
(
1
)

Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Các điểm ngắn mạch cần tính tốn

Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author


Vị trí các điểm ngắn mạch cần tính tốn
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Vị trí các điểm ngắn mạch cần tính tốn phụ thuộc vị trí đặt các BI



Ví dụ:
Copyright
of Nguyen
Tung
 Điểm ngắn mạch xảy ra ở phía sau & trước
BI như

trongXuan
Ví dụ
1&2
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Nguồn

IN

N1

Nguồn

IN

Bảo vệ

N’1

Bảo vệ

Ví dụ 1: điểm ngắn mạch sau BI

Ví dụ 2: điểm ngắn mạch trước BI

(sau bảo vệ)

(trước bảo vệ)
Copyright of Nguyen Xuan Tung

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

 Với ví dụ 1: có dịng ngắn mạch chạy qua BI và bảo vệ sẽ cảm nhận được sự cố  bảo vệ
sẽ hoạt động
 Với ví dụ 2: khơng có dịng ngắn mạch chạy qua BI và bảo vệ sẽ không hoạt động


Vị trí các điểm ngắn mạch cần tính tốn
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Ví dụ khác:
 Với bảo vệ so lệch: có khái niệm trong và ngồi vùng bảo vệ
Copyright of Nguyen Xuan Tung

Vùng được bảo
vệ bằng
Do not copy or distribute without permission of the author
N’1
BVSL
N1

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Nguồn

Bảo vệ so lệch

Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
not copy or distribute without permission of the author
 Điểm ngắn mạch Do
N1: thuộc vùng bảo vệ của bảo vệ so lệch (BVSL) nên bảo vệ sẽ tác
động
 Điểm ngắn mạch N’1: có cùng độ lớn dòng ngắn mạch như ngắn mạch tại N1, tuy nhiên
N’1 không thuộc vùng bảo vệ của BVSL nên bảo vệ sẽ không tác động


Vị trí các điểm ngắn mạch cần tính tốn
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Tổng kết
 Cần tính tốn ngắn mạch tại vị trí trước và sau các BI dùng cho bảo vệ
Copyright of Nguyen Xuan Tung



of Electric
Power
System
– Hanoicần
University
Science
andnhư
Technology

Với MBA 3 cuộn dâyDepartment
vị trí các
điểm
ngắn
mạch
tínhof có
thể
sau:
Do not copy or distribute without permission of the author

N1

N1’

N2’

N2

Nguồn
Phía cao áp

Phía trung áp

BI1

BI2
BI3

N3’
N3

Copyright of Nguyen Xuan Tung

PhíaUniversity
hạ áp of Science and Technology
Department of Electric Power System – Hanoi
Do not copy or distribute without permission of the author



Tổng cộng có 6 điểm ngắn mạch cần tính (3 điểm trong vùng {N1’; N2’; N3’}
và 3 điểm ngoài vùng {N1; N2; N3})


Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Tính toán ngắn mạch

Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author


Qui đổi thông số về hệ đơn vị tương đối
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology


Tham khảo chi tiết trong sách “Ngắn mạch trong hệ thống điện” (GS. Lã Văn Út)



Chọn đại lượng cơ bản

 Chọn Scb = Sđm của máy biến áp (MVA) Copyright of Nguyen Xuan Tung
Việc chọn công suất cơ bản
là không
bắt buộc
phải
bằng
với công
suấtofcủa
máy
áp, tuy
Department
of Electric
Power
System
– Hanoi
University
Science
andbiến
Technology
nhiên nếu chọn bằng cơng suất của máy
áp or
thìdistribute
sẽ thuận

tiện cho
việc kiểm
sự làm việc của các
Dobiến
not copy
without
permission
of the tra
author
bảo vệ so lệch sau này.
 Chọn Ucb = Utb các cấp (kV)
Utb110kv= 115kV; Utb35kv= 36,5kV; Utb22kv= 23kV;Utb10kv= 10,5kV; Utb6kv= 6,3kV
 Từ đó tính ra dòng điện cơ bản tại các cấp điện áp

⇒ IcbCAO = .....(kA); IcbTRUNG=......(kA);
=........(kA).
Copyright IcbHẠ
of Nguyen
Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Lưu ý: Chỉ cần tính làm trịn tối đa đến ba số thập phân sau dấu phẩy, ví dụ: 2,051; 3,095....


Qui đổi thông số về hệ đơn vị tương đối
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Qui đổi thông số các phần tử
Phần tử

Sơ đồ thay thế

Copyright
Nguyen Xuan Tung
Cơng
thứcof tính

Ghi chú

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Hệ thống

Do not copy or distribute without permission of the author

Như vậy sẽ có hai bộ số liệu:

TTT

EH = 1 trong mọi chế độ min và
max

TTN
TTK

Với SNmax {X1Hmax; X2Hmax;
X0Hmax}

Với SNmin {X1Hmin; X2Hmin;
X0Hmin}

Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

o
o
o

TTT: sơ đồ thay thế thứ tự thuận
TTN: sơ đồ thay thế thứ tự nghịch
TTK: sơ đồ thay thế thứ tự không


Qui đổi thông số về hệ đơn vị tương đối
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Qui đổi thông số các phần tử
Phần tử

Sơ đồ thay thế

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Máy biến áp
Cao

Cơng thức tính

Copyright of Nguyen Xuan Tung

Do not copy or distribute without permission of the author

Tìm điện kháng từng cuộn dây: XC; XT; XH

Trung

XC

XT

1

XH
Hạ

Đã biết:
 UC-T
 UC-H
 UT-H
 Và Sđm
MBA

Nếu giá trị nào tính ra nhỏ hơn khơng (số âm) thì
lấy bằng 0.

Copyright of Nguyen Xuan Tung

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

2


Trình tự tính tốn tại một điểm ngắn mạch
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology

Tính thơng số của các phần tử (hệ đơn vị tương đối)
Nguyen Xuan Tung
Xác địnhCopyright
chế độofcần
tính

Department of Electric
System
Hanoi University of Science and Technology
(chếPower
độ max
hay –min)
Do not copy or distribute without permission of the author

Xác định điểm ngắn mạch cần tính
Lập sơ đồ thay thế {TTT; TTN; TTK} tại điểm ngắn mạch
Thu gọn sơ đồ về điểm ngắn mạch - Tính các điện kháng tổng đến
điểm ngắn mạch {X1Σ; X2Σ; X0Σ}
Copyright of Nguyen Xuan Tung

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
not copy
or distribute
without
permission
theđiểm
authorngắn mạch theo
Tính cácDothành
phần
dịng ngắn
mạch
tổngoftại
dạng ngắn mạch cần tính {I1Σ; I2Σ; I0Σ}

Tính các thành phần dịng ngắn mạch chạy qua từng BI
Tìm dịng điện ngắn mạch tổng qua BI


Ví dụ
Nguyen Xuan Tung – Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



Sơ đồ trạm và vị trí các điểm ngắn mạch cần tính
110kV

N1
1BI

N1’ 4BI

5BI

N3’

N3

23kV
3BI
Copyright of Nguyen Xuan Tung

Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology
Do not copy or distribute without permission of the author

Đường dây

Hệ thống

N2’
2BI
10,5kV

N2’

Sơ đồ nối dây của trạm
Copyright of Nguyen Xuan Tung
Department of Electric Power System – Hanoi University of Science and Technology



not copy
or distribute without permission of the author
Giả thiết tính tốnDongắn
mạch:

 Chế độ max


Trạm vận hành 1 máy biến áp


Ngắn mạch tại N1