đồ án hệ thống điện duong trung hieu

Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, điện năng trở thành dạng năng lƣợng thiết yếu nhất, phổ biến nhất
trong đời sống xã hội cũng nhƣ hoạt động lao động sản xuất của con ngƣời, công
nghiệp điện luôn là ngành công nghiệp cơ bản, mũi nhọn của nền kình tế quốc gia.
Cùng với sự phát triển công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nƣớc, điện năng đƣợc sử dụng
trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân nhƣ: công nghiệp, nông nghiệp,
giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ… nhu cầu về điện năng luôn tăng trƣởng không
ngừng. Điều này đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cung cấp điện rất cao.
Vì vậy, việc tìm hiểu về những hƣ hỏng và hiện tƣợng không bình thƣờng có
thể xảy ra trong hệ thống điện cùng với những phƣơng pháp và thiết bị bảo vệ cần thiết
để phát hiện đúng, nhanh chóng cách ly phần tử bị hƣ hỏng ra khỏi hệ thống là một
mảng kiến thức quan trọng của kỹ sƣ điện nói chung và kỹ sƣ hệ thống điện nói riêng.
Để tìm hiểu sâu hơn về vấn đề đó, em chọn đồ án tốt nghiệp với nội dung “Thiết kế
bảo vệ rơle cho trạm biến áp 220/110/35 kV”
Đồ án bao gồm 5 chƣơng:
-

Chƣơng 1: Mô tả đối tƣợng bảo vệ và các thông số chính.

-

Chƣơng 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơle.

-

Chƣơng 3: Lựa chọn phƣơng thức bảo vệ rơle.

-

Chƣơng 4: Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơle sử dụng.

-

Chƣơng 5: Tính toán các thông số và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ.
Trong thời gian làm đồ án, nhờ sự hƣớng dẫn tận tình của giảng viên

TS Vũ Thị Thu Nga, em đã hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên,với khả năng và trình độ
còn hạn chế nên bản đồ án chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong
nhận đƣợc sự góp ý,chỉ bảo của các thầy cô giáo.
Sinh viên
Dƣơng Trung Hiếu

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

LỜI CẢM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ,
giúp đỡ dù ít hay nhiều,dù trực tiếp hay gián tiếp của ngƣời khác. Trong suốt thời gian
từ khi bắt đầu học tập ở giảng đƣờng đại học đến nay, em đã nhận đƣợc rất nhiều sự
quan tâm,giúp đỡ của quý Thầy Cô,gia đình và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Hệ thống điện

– Trƣờng Đại học Điện Lực đã dùng tri thức và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn
kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập tại trƣờng. Và đặc biệt,trong kỳ
học này, Khoa đã tổ chức cho chúng em thực hiện Đồ án tốt nghiệp mà theo em là rất
hữu ích đối với sinh viên ngành Hệ thống điện trƣớc khi ra làm việc thực tế sau này.
Em xin chân thành cảm ơn TS Vũ Thị Thu Nga đã tận tâm hƣớng dẫn chúng em
qua từng buổi thảo luận về đồ án. Nếu không có những lời hƣớng dẫn, dạy bảo của cô
thì em nghĩ bài đồ án của em rất khó có thể hoàn thiện đƣợc. Một lần nữa, em xin chân
thành cảm ơn cô.
Đồ án đƣợc thực hiện trong khoảng thời gian 2 tháng. Bƣớc dầu đi vào tìm hiểu về
“Thiết kế bảo vệ rơle cho trạm biến áp”, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ
ngỡ. Do vậy,không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn,em rất mong nhận
đƣợc những ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn sinh viên để bản đồ
án của em đƣợc hoàn thiện hơn.
Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong khoa Hệ thống điện và toàn thể
các Thầy Cô trong trƣờng thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ
mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, tháng 10 năm 2016
Sinh viên thực hiện
Dƣơng Trung Hiếu

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

NHẬN XÉT
(Của giảng viên hƣớng dẫn)
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

NHẬN XÉT

(Của giảng viên phản biện)

........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................
........................................................................................................................

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................2
CHƢƠNG 1: MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ
CHÍNH ............................................................................................................................ 1
1.2.1)

Hệ thống điện .............................................................................................. 1

1.2.2)

Đƣờng dây ................................................................................................... 2

1.2.3)

Máy biến áp ................................................................................................. 2

CHƢƠNG 2: TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠ LE ...............3
2.1 CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN ......................................................................................3
CHỌN CÁC ĐẠI LƢỢNG CƠ BẢN VÀ TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CÁC

2.2

PHẦN TỬ ........................................................................................................................4
2.2.1

Chọn đơn vị cơ bản ............................................................................................ 4

2.2.2

Tính thông số các phần tử trong hệ đơn vị tƣơng đối cơ bản ............................ 4

2.3

SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH .......................................................7

1.

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận: ............................................................................... 7

2.

Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch: ............................................................................. 7

3.

Sơ đồ thay thế thứ tự không: .............................................................................. 8

2.4

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH CỦA TRẠM:......................................................8

2.5

CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN: ...............................................................................9

2.5.1

Sơ đồ 1: ( SNmax, 1 máy biến áp làm việc).......................................................... 9
1)

Ngắn mạch phía 220KV. ............................................................................. 9

2)

Ngắn mạch phía 110KV: ........................................................................... 18

3)

Ngắn mạch phía 35KV: ............................................................................. 18
Sơ đồ 2: (SNmax, 2 máy biến áp làm việc)......................................................... 19

2.5.2
1)

Ngắn mạch phía 220kV. ............................................................................ 19

2)

Ngắn mạch phía 110kv.............................................................................. 24

3)

Ngắn mạch phía 35kv................................................................................ 29
Sơ đồ 3 : Snmin, (1 đƣờng dây) 1 máy biến áp làm việc : .................................. 31

2.5.3
1)

Ngắn mạch phía 220kv.............................................................................. 31

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

2)

Ngắn mạch phía 110kV ............................................................................. 34

3)

Ngắn mạch phía 35kV ............................................................................... 39
Sơ đồ 4 SNmin (1 đƣờng dây) 2 máy biến áp làm việc. ..................................... 41

2.5.4
1)

Ngắn mạch phía 220kV. ............................................................................ 41

2)

Ngắn mạch phía 110kV ............................................................................. 44

3)

Ngắn mạch phía 35kV. .............................................................................. 49

CHƢƠNG 3: LỰA CHỌN PHƢƠNG THƢC BẢO VỆ ..........................................52
CÁC DẠNG HƢ HỎNG VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH

3.1

THƢỜNG CỦA MÁY BIẾN ÁP ..................................................................................52
3.2

CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI THIẾT BỊ BẢO VỆ. ............................................53

3.3

CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MBA TỰ NGẪU. ......................................54

3.3.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm ∆I ............................................................... 54
3.3.2 Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không (Bảo vệ chống chạm đất hạn chế) ∆I0 ....... 56
3.3.3

Rơle khí (BUCHHOLZ) 2 cấp tác động .......................................................... 57

3.3.4 Bảo vệ nhiệt độ dầu θ0 ..................................................................................... 58
3.3.5 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh I>> ........................................................................ 58
3.3.7 Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian I0> ................................................ 59
3.3.8 Bảo vệ quá tải I≥ ............................................................................................... 59
3.3.9 Bảo vệ chống hƣ hỏng máy cắt 50BF .............................................................. 59
3.3.10 Bảo vệ cảnh báo chạm đất U0> ....................................................................... 59
3.4

SƠ ĐỒ PHƢƠNG THỨC BẢO VỆ CHO MÁY BIẾN ÁP ............................ 60

CHƢƠNG 4: GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI RƠLE SỬ
DỤNG .........................................................................................................................61
4.1

HỢP BỘ BẢO VỆ SO LỆCH 7UT613 ............................................................ 61

4.1.1 Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT613 .............................................................. 61
4.1.2 Giới thiệu chức năng bảo vệ đƣợc tích hợp trong rơle 7UT613. ..................... 62
4.1.3 Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7UT613. ................................................ 64
4.1.4 Một số thông số kỹ thuật của rơle 7UT613...................................................... 66
4.1.5 Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7UT613. ................................... 67
4.1.6 Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT613. ............................... 68
4.1.7 Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) của 7UT613. ................... 73
GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

4.1.8 Chức năng bảo vệ quá dòng của rơle 7UT613. ................................................ 75
4.1.9 Chức năng bảo vệ chống quá tải của rơle 7UT613. ......................................... 75
4.2 HỢP BỘ BẢO VỆ QUÁ DÒNG 7SJ621. ............................................................... 76
4.2.1 Giới thiệu tổng quan về rơle 7SJ621. ............................................................... 76
4.2.2 Nguyên lí hoạt động chung của rơle 7SJ621. .................................................. 77
4.2.3 Các chức năng bảo vệ trong 7SJ621. ............................................................... 79
4.2.4 Một số thông số kĩ thuật của rơle 7SJ621. ....................................................... 82

CHƢƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC
CỦA BẢO VỆ ..............................................................................................................84
5.1.

Chọn máy biến dòng điện. ............................................................................... 84

5.2.

Tính toán thông số của bảo vệ ......................................................................... 85

5.2.1. Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm (∆I/87T) ..................................................... 86
5.2.2. Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không (I0/87N) ................................................ 88
5.2.3. Bảo vệ quá dòng pha cắt nhanh (I>>/50) ......................................................... 88
5.2.4. Bảo vệ quá dòng pha có thời gian (I>/51)....................................................... 88
5.2.5. Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian (I0>/51N) ................................... 89
5.3.

Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ ...................................................................... 90

5.3.1. Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm (∆I/87T) ..................................................... 90
5.3.2. Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không (I0/87N) ............................................... 94
5.3.3. Bảo vệ quá dòng pha có thời gian (I>/51)....................................................... 94
5.3.4. Bảo vệ quá dòng thứ tự không (I0>/51N)........................................................ 95

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch cho sơ đồ 1 ...........................................19
Bảng 2.2: Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch cho sơ đồ 2 ...........................................30
Bảng 2.3: Bảng tổng kết tính toán ngắn mạch cho sơ đồ 3 ...........................................40
Bảng 2.4. Bảng tổng kết tính ngắn mạch cho sơ đồ 4 ...................................................51
Bảng 2.5: Bảng tổng kết dòng ngắn mạch cực đại và cực tiểu qua các BI ...................51
Bảng 3.1 Những loại hƣ hỏng thƣờng gặp và các loại bảo vệ cần đặt .......................... 52
Bảng 4.1 Ví dụ cài đặt thông số cho rơle 7UT613 ........................................................68
Bảng 4.2 Ví dụ cài đặt thông số cho rơle 7SJ621 ........................................................83
Bảng 5.1. Thông số tính toán lựa chọn các thiết bị .......................................................84
Bảng 5.2. Thông số máy biến dòng điện .......................................................................85
Bảng 5.3.Thông số của máy biến áp tự ngẫu 220/110/35kV ........................................85
Bảng 5.4.Kết qủa kiểm tra hệ số an toàn hãm của bảo vệ .............................................91
Bảng 5.6. Hệ số độ nhạy của bảo vệ so lệch .................................................................94

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Sơ đồ thay thế thứ tự thuận. ............................................................................ 7
Hình 2.2: Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch. ......................................................................... 7

Hình 2.3: Sơ đồ thay thế thứ tự không. ........................................................................... 8
Hình 2.4 : Sơ đồ tính toán ngắn mạch. ............................................................................ 8
Hình 2.5: Sơ đồ thay thế thứ tự thuận ............................................................................9
Hình 2.6 : Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch..........................................................................10
Hình 2.7 : Sơ đồ thay thế thứ tự không ......................................................................... 10
Hình 2.8: Sơ đồ thay thế thứ tự thuận ........................................................................... 13
Hình 2.9: Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch ......................................................................... 14
Hình 2.10: Sơ đồ thay thế thứ tự không ........................................................................ 14
Hình 2.11 : Sơ đồ thay thế thứ tự thuận ........................................................................ 18
Hình 2.12 : Sơ đồ thay thế thứ tự thuận ........................................................................ 20
Hình 2.13 : Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch ...................................................................... 20
Hình 2.14 : Sơ đồ thay thế thứ tự không. ...................................................................... 20
Hình 2.15: Sơ đồ thay thế thứ tự thuận ......................................................................... 24
Hình 2.16: Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch ....................................................................... 24
Hình 2.17: Sơ đồ thay thế thứ tự không ........................................................................ 25
Hình 2.18 : Sơ đồ thay thế thứ tự thuận ........................................................................ 29
Hình 2.19 : Sơ đồ thay thế thứ tự thuận ........................................................................ 31
Hình 2.20 : Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch ...................................................................... 31
Hình 2.21 : Sơ đồ thay thế thứ tự không ....................................................................... 31
Hình 2.22 : Sơ đồ thay thế thứ tự thuận ........................................................................ 34
Hình 2.23 : Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch ...................................................................... 35
Hình 2.24 : Sơ đồ thay thế thứ tự không ....................................................................... 35
Hình 2.25: Sơ đồ thay thế thứ tự thuận ......................................................................... 39
Hình 2.26: Sơ đồ thay thế thứ tự thuận. ........................................................................ 41
Hình 2.27: Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch. ...................................................................... 41
Hình 2.28: Sơ đồ thay thế thứ tự không. ....................................................................... 41
Hình 2.29: Sơ đồ thay thế thứ tự thuận. ........................................................................ 44
GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu

Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp chống chạm đất
theo đặc tính thời gian độc lập.

Enabled

Đặt chức năng chống tác động
dòng đột biến bằng hài bậc hai.
Đặt bảo vệ chống quá tải 49 có
xét đến nhiệt độ môi trƣờng.

With amb. temp

Đặt chức năng chống hƣ hỏng
máy cắt 50BF
Đặt chức năng tự động đóng lại
79

Enabled
Enabled

83

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

CHƢƠNG 5
TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ
5.1. Chọn máy biến dòng điện.
Máy biến dòng điện
Máy biến dòng điện đƣợc chọn theo các điều kiện sau:
Điện áp:

U đmBI  U đmB

Dòng điện:

I đmBI  I lvcb

Phụ tải:

Z 2đmBI  Z 2  r2

Ổn định lực động điện:

2.klđđ .I1đm  ixk

2
Ổn định nhiệt: k nh .I1đm  .t nh  BN (chỉ kiểm tra khi I đmBI  1000 A )

Trong đó :

I lvcb : là dòng làm việc cƣỡng bức lớn nhất qua máy cắt ứng với dòng công suất

lớn nhất đi qua khi quá tải sự cố:
I lvsc  1,4.

S đmB
3.U đm

ixk : là dòng xung kích khi ngắn mạch:

i xk  2.1,8.I ''

I '' : dòng ngắn mạch toàn phần lớn nhất (trong hệ đơn vị có tên) khi xảy ra
ngắn mạch (Bảng 2.5)
Ta có thông số tính toán lựa chọn các thiết bị nhƣ bảng 5.1.
Bảng 5.1. Thông số tính toán lựa chọn các thiết bị
Thông số tính toán

Cấp điện
áp

U đm (kV)

SđmB (MVA)

I lvcb (kA)

I '' (kA)

ixk (kA)

220

230

125

0,439

4.895

12,461

110

121

125

0,835

3,769

9,594

35

38,5

62,5

1,312

5,312

13,522

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

84

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

Máy biến dòng điện đƣợc chọn có các thông số ở bảng 5.2.
Bảng 5.2. Thông số máy biến dòng điện
Dòng điện định mức (A)

U đm

I lvcb

(kV)

(kA)

Sơ cấp

Thứ cấp

IOSK245

245

0,439

300-600-1200

1-1-1

IOSK123

123

0,835 500-1000-1500

1-1-1

38,5

1,312 500-1000-1500

1-1-1

Loại BI

CT353C1O3B

Cấp

Phụ tải

I lđđ

chính xác

( )

(kA)

1,2

54

0,8

75

2

145

0,5-5P205P20
0,5-5P205P20
0,5-5P105P10

5.2. Tính toán thông số của bảo vệ
Ta có các thông số của đối tƣợng đƣợc bảo vệ nhƣ sau:

Bảng 5.3.Thông số của máy biến áp tự ngẫu 220/110/35kV
Phía

I

II

III

Công suất danh định (MVA)

125

125

62,5

Điện áp danh định (kV)

230

121

38,5

Dòng điện danh định (A)

314

596

937

Tổ đấu dây

YN

Auto

d11

600/1

1000/1

2000/1

Thông số

Tỉ số máy biến dòng
Gới hạn điều chỉnh điện áp

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

15

85

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu

Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

5.2.1. Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm (∆I/87T)

Hình 5.1. Đặ tính làm việc củ rơle 7UT613
Đặc tính làm việc của bảo vệ so lệch có hãm gồm 4 đoạn ( a, b, c, d ) nhƣ
hình 5.1 với các thông số đƣợc tính toán nhƣ sau:
Đoạn đặc tính (a): Với dòng so lệch ngƣỡng thấp ISL> đƣợc xác định theo dòng
không cân bằng trong chế độ làm việc bình thƣờng
Thƣờng chọn :

ISL>=kat.Ikcb

Trong đó:
kat: Hệ số an toàn. Chon kat=1,2÷1,3
Ikcb: Dòng không cân bằng trong chế độ làm việc bình thƣờng , với rơle số:
Ikcb=Ikcb(fi)+ Ikcb(Uđ )
Ikcb(fi):

Dòng không cân bằng do sai số fi của BI gây ra

Ikcb(Uđc): Dòng không cân bằng do điều chỉnh điện áp dƣới tải
Trong chế độ làm việc bình thƣờng :
Ikcb(fi)=kđn.kkck.fi.Idđ
Ikcb(Uđ )=Uđ .Idđ

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

86

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

Trong đó:
kđn: Hệ số đồng nhất của BI, lấy kđn=1
kkck: Hệ số kể đến ảnh hƣởng của thành phần không chu kỳ trong dòng
ngắn mạch, lấy kkck=1
fi:

Sai số cho phép lớn nhất của BI,lấy fi=0,1

Uđc: Giới hạn điều chỉnh đầu phân áp ,Uđc=15%
Ikcb(fi)+ Ikcb(Uđ )=(1.1.0,1+0,15)Idđ =0,25Idđ
Ikcb*= 0,25
ISL>= (1,2÷1,3).0,25 ≈ 0,325
Đoạn đặc tính (b): Đƣợc xác định bằng đƣờng thẳng qua gốc tọa độ ,có góc 1
,độ dốc của nhánh đặc tính b là SLOPE1
tg1 =kH1 :Hệ số hãm cấp 1 (SLOPE1)
tg1 = 0,2 ÷ 0,4
Ta chọn

tg1 =0,25  1=14,040

Đoạn đặc tính (c): Đƣợc xác định bằng đƣờng thẳng cắt IH tại IHcs2,có góc 2,độ
dốc cơ sở của nhánh đặc tính c là SLOPE2
tg2 =kH2:Hệ số hãm ấp 2 SLOP 2
tg2 =0,3 ÷ 0,7
Ta chọn:
Dòng hãm cơ sở 2:
Ta chọn

tg2 = 0,5  2 = 26,60
IHCS2 = ( 2 ÷ 2,5)
IHCS2 = 2,5

Đoạn đặc tính (d) : Dòng điện so lệch ngƣỡng cao ISL>> đƣợc xác định nhƣ sau:
I

SL 



1
U

N min

%

.

Với UNmin% = min *

+ = min *

+= 10,5%

ISL>>=
Ta tính đƣợc ngƣỡng thay đổi hệ số hãm:

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

87

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

Phạm vi hãm bổ sung nhằm tránh cho rơle tác động nhầm lẫn khi BI bão hoà
trong trƣờng hợp xảy ra ngắn mạch ngoài ,đƣợc giới hạn bởi đƣờng kéo dài của đoạn
đặc tính b và bắt đầu bởi trị số dòng điện IADD ON STAB=7
Tỷ lệ thành phần bậc hai đạt đến ngƣỡng chỉnh định, tín hiệu cắt sẽ bị khoá tránh
cho rơle khỏi tác động nhầm lẫn là 15 .
Thời gian trễ của cấp IDIFF> (ISL>) là 0s
Thời gian trễ của cấp IDIFF>>( ISL>>) là 0s
Thời gian trở về của rơle là 0,1s
5.2.2. Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không (I0/87N)
Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF – Restricted Earth Fault)

I kđ 87N  I RT  (0,2  0,3).I đmBI

Ta chọn: k0: Hệ số chỉnh định ,thƣờng chọn k0=0,2÷0,3

k0=0,3
IdđBI: Dòng danh định của BI phía 220kV
IdđBI=600A
5.2.3. Bảo vệ quá dòng pha cắt nhanh (I>>/50)

Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh :
Trong đó: k at  1,2  1,3 là hệ số an toàn. Chọn k at  1,2

INngmax:Dòng ngắn mạch ngoài cực đại đi qua bảo vệ trong chế độ
SNmax, một máy biến áp làm việc

I Nng max = maxBI1{IN2max;IN3max}=max{1,539;0,845}=1,539(Bảng 2.1)
Do đó:

.1,539 = 1,847 kA

5.2.4. Bảo vệ quá dòng pha có thời gian (I>/51)
Dòng khởi động của bảo vệ có thời gian:

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

88

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

I kđ 51  K .I dđ .B
Trong đó: K= 1,2

là hệ số chỉnh định. Ta chọn K= 1,2

I dđ .B : dòng danh định của MBA
-

-

-

Phía 220kV :
(

)

(

)

Phía 110kV :

Phía 35kV
(

)

Thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng có thời gian: chọn đặc tính thời gian
độc lập với các thông số sau:

t max( D110)  (0,5  0,7)s , chọn giá trị t max( D110)  0,7s
t max( D35)  (0,5  1,5)s , chọn giá trị t max( D35)  1,5s
Chọn t  0,3s
Ta có thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng:

t 35  t max( D35)  t  1,5  0,3  1,8s

t110  t max( D110)  t  0,7  0,3  1,0s
t220  maxt35  t110 t  max1,8;1,0 0,3  1,8  0,3  2,1s

5.2.5. Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian (I0>/51N)
Dòng khởi động của bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian:

I 0kđ  k0 .I dđ .BI
Trong đó:

k 0 là hệ số chỉnh định. Ta chọn k 0  0,3
I dđ .BI : dòng danh định của BI

-

Phía 220kV :
I 0kđ 51N  0,3.600  180 A

-

Phía 110kV :

I 0 kđ 51N  0,3.1000  300 A

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

89

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

Chọn thời gian bảo vệ quá dòng thứ tự không có đặc tính độc lập.

t110  t max( D110)  t  0,7  0,3  1,0s

t 220  t110  t  1,0  0,3  1,3s
5.3. Kiểm tra sự làm việc của bảo vệ
5.3.1. Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm (∆I/87T)
Để kiểm tra độ nhạy cũng nhƣ tính tin cậy của chức năng bảo vệ so lệch, ta cần xác
định các dòng ISL và IH trong các trƣờng hợp cụ thể khi ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ
và trong vùng bảo vệ ở chế độ cực đại và cực tiểu của hệ thống.
Ta cần kiểm tra hai thông số chính:
- Hệ số an toàn hãm khi có ngắn mạch ngoài (N2, N3)
- Hệ số độ nhạy khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ(

)

1) Kiểm tra độ an toàn hãm khi có ngắn mạch ngoài vùng bảo vệ (N2, N3)

a) Khi ngắn mạch tại điểm N2
Dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất đi qua bảo vệ trong chế độ SNmax,một máy biến
áp làm việc (Bảng 2.5)

Giao điểm của đƣờng thẳng ISL=0,942 với đƣờng đặc tính tác động nằm trên
đoạn b (hình 5.2)

Hệ số an toàn hãm:

b) Khi ngắn mạch tại điểm N3
Dòng ngắn mạch ngoài lớn nhất qua bảo vệ trong chế độ SNmax,một máy biến áp
làm việc (Bảng 2.5)

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

90

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

Giao điểm của đƣờng thẳng ISL=1,062 với đƣờng đặc tính tác động nằm trên
đoạn b (hình 5.2)

Hệ số an toàn hãm:

Hình 5.2. Đặ tính n toàn hãm khi ngắn mạ h ngoài vùng ảo vệ

Bảng 5.4.Kết qủa kiểm tra hệ số an toàn hãm của bảo vệ

Điểm ngắn
mạch
N2

N3

Thông số

ISL
IH
IHng
katH

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

2,501

91

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

2) Kiểm tra độ nhạy khi có ngắn mạch trong vùng bảo vệ (

)

Để kiểm tra độ nhạy của bảo vệ ta xét dòng ngắn mạch nhỏ nhất khi xảy ra ngắn
mạch trong vùng bảo vệ (các điểm

) ở chế độ công suất ngắn mạch cực tiểu.

Để tránh tác động nhầm lẫn đối với các sự cố ngắn mạch chạm đất ngoài vùng bảo vệ,
dòng ngắn mạch đem ra so sánh cần đƣợc loại bỏ thành phần thứ tự không đối với các
máy biến áp có trung điểm nối đất trực tiếp
Hệ số độ nhạy đƣợc xác định theo công thức :

kn=
Trong đó:
INmin: Dòng cực tiểu khi ngắn mạch trong vùng bảo vệ
ISLng:Trị số ngƣỡng của dòng so lệch ứng với INmin
a) Điểm ngắn mạch

:

Dựa vào kết quả tính toán ngắn mạch, dòng ngắn mạch tại chỗ bảo vệ đã loại trừ
dòng thứ tự không, ta có đƣợc kết quả dòng ngắn mạch qua các BI khi có ngắn mạch
tại

ở sơ đồ 3 ( SNmin; 1MBA làm việc):

Vậy:

Giao điểm của đƣờng thẳng
trên

với đƣờng đặc tính tác động nằm

đoạn c (hình 5.3)

Ta có :

kn=
b) Điểm ngắn mạch

:

Dựa vào kết quả tính toán ngắn mạch, dòng ngắn mạch tại chỗ bảo vệ đã loại trừ
dòng thứ tự không, ta có đƣợc kết quả dòng ngắn mạch qua các BI khi có ngắn mạch
tại

ở sơ đồ 3 ( SNmin; 1MBA làm việc):

Vậy:
GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

92

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

Giao điểm của đƣờng thẳng

với đƣờng đặc tính tác động nằm

trên đoạn c (hình 5.3)
Ta có :

kn=
c) Điểm ngắn mạch

:

Dựa vào kết quả tính toán ngắn mạch, dòng ngắn mạch tại chỗ bảo vệ đã loại trừ
dòng thứ tự không, ta có đƣợc kết quả dòng ngắn mạch qua các BI khi có ngắn mạch
tại

ở sơ đồ 3 ( SNmin; 1MBA làm việc):

Vậy:

Giao điểm của đƣờng thẳng

với đƣờng đặc tính tác động nằm

trên đoạn c (hình 5.3)
Ta có :

kn=

Hình5.3.Đặ tính độ nhạy khi ngắn mạ h trong vùng ảo vệ

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

93

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp
Bảng 5.6. Hệ số độ nhạy của bảo vệ so lệch

Điểm ngắn
mạch
Thông số

1,988
1,988
kn

4

4

5.3.2. Bảo vệ so lệch dòng thứ tự không (I0/87N)
Hệ số độ nhạy:

Trong đó:

là dòng ngắn mạch thứ tự không cực tiểu tại chỗ ngắn mạch,

trong trƣờng hợp SNmin,1 máy biến áp làm việc
là dòng khởi động bảo vệ.
Tại điểm

Tại điểm

:
{

( )

(

)

}

*1,037;1,102}=1,037 kA

{

( )

(

)

}

*2,318;3,988}=2,318 kA

:

Vậy:
Độ nhạy:

Độ nhạy của bảo vệ đạt yêu cầu.
5.3.3. Bảo vệ quá dòng pha có thời gian (I>/51)
Hệ số nhạy:

, yêu cầu độ nhạy:

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

94

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

là dòng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ. Ta xét dòng ngắn mạch nhỏ nhất
qua BI1 khi ngắn mạch tại N2 hoặc N3 (Sơ đồ 4: S N min , 2 MBA).
là dòng khởi động của bảo vệ
a) Phía 220kV
{

}

{

}

Trong hệ đơn vị có tên:

Vậy độ nhạy đạt yêu cầu.
b) Phía 110kV

Trong hệ đơn vị có tên:

Độ nhạy của bảo vệ đạt yêu cầu.
c) Phía 35kV

Trong hệ đơn vị có tên:

Độ nhạy của bảo vệ đạt yêu cầu.
5.3.4. Bảo vệ quá dòng thứ tự không (I0>/51N)
Độ nhạy của bảo vệ:
là dòng điện thứ tự không cực tiểu qua bảo vệ khi có ngắn mạch cuối vùng
bảo vệ.
là dòng khởi động của bảo vệ
a) Phía 220kV (qua BI1):
{

( )

(

)

}

*

+

Trong hệ đơn vị có tên:
Độ nhạy:
GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

95

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

b) Phía 110kV (qua BI2):
{

( )

(

)

}

*

+

Trong hệ đơn vị có tên:
Độ nhạy:

5.4.

KẾT LUẬN
Kết luận: qua tính toán kiểm tra độ nhạy ở trên ta thấy bảo vệ 7UT613 và

7SJ621 có thể cài đặt các thông số trong giởi hạn cho phép của thiết bị để bảo vệ an
toàn cho MBA trƣớc các sự cố ngắn mạch trong và ngoài trạm.

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

96

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp
TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. VS.GS.TSKH Trần Đình Long
Bảo vệ á hệ thống điện.
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội – 2005.
2. VS.GS.TSKH Trần Đình Long
Hướng dẫn thiết kế bảo vệ rơle.
3. TS. Phạm Văn Hòa
Ngắn mạ h và đứt dây trong hệ thống điện.
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội – 2004
4. PGS Nguyễn Hữu Khái
Thiết kế phần điện nhà máy điện và trạm biến áp
Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật – 2006.
CATALOG 7SJ621, 7UT613

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

97

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu


Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS. Vũ Thị Thu Nga

Tính toán bảo vệ rơle cho trạm biến áp

98

SVTH: Dƣơng Trung Hiếu