Do an tot nghiep bao ve ro le tram bien AP 110kv

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Mục lục
Trang
Lời
nói
đầu
.........................................................................................................................
1
Chương
1:
Giới
thiệu
trạm
biến
áp
.........................................................................................................................
3
Chương 2: Tính tốn ngắn mạch phục vụ cho bảo vệ rơle
.........................................................................................................................
8
Đ2.1. Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch
.........................................................................................................................
9
Đ2.2.
Các
đại
lượng
cơ
bản
.........................................................................................................................
9

Đ2.3.
Điện
kháng
các
phân
tử
.........................................................................................................................
9
Đ2.4. Tính dịng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ
.........................................................................................................................
11
Đ2.5. Tính dịng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ
.........................................................................................................................
19
Đ2.6.
Chọn
máy
biến
dòng
điện
.........................................................................................................................
29
Chương
3:
Lựa
chọn
phương
thức
bảo
vệ

.........................................................................................................................
33
3.1. Các dạng hư hỏng thường xảy ra đối với máy biến áp.

Lớp HTĐ

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
.........................................................................................................................
33
3.2. Các tình trạng làm việc khơng bình thường của máy biến áp.
.........................................................................................................................
33
3.3.
Yêu
cầu
đối
với
hệ
thống
bảo
vệ
.........................................................................................................................
33
3.4.
Các
bảo
vệ

đặt
cho
máy
biến
áp
.........................................................................................................................
34
Chương 4: Giới thiệu tính năng và thông số các rơle được sử dụng
.........................................................................................................................
42
Đ1.
Bảo
vệ
máy
biến
áp
.........................................................................................................................
42
1.
Bảo
vệ
so
lệch
máy
biến
áp
rơle
7UT513
.........................................................................................................................
42

Đ2. Bảo vệ quá dịng có thời gian rơle SIPROTEC 7SJ600
.........................................................................................................................
56
Chương 5: Chỉnh định các thông số của bảo vệ và kiểm tra sự làm việc
của
bảo
vệ
.........................................................................................................................
66
5.1. Các thơng số cần thiết cho việc tính toán bảo vệ
.........................................................................................................................
66
5.2. Chỉnh định bảo vệ so lệch dùng rơle 7UT513
.........................................................................................................................
66
5.3. Kiểm tra độ nhạy và độ an toàn hãm của rơle so lệch
Lớp HTĐ

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
.........................................................................................................................
73
5.4. Chỉnh định bảo vệ quá dòng điện dùng rơle SIPROTEC 7SJ600
.........................................................................................................................
80
5.5. Chỉnh định bảo vệ quá tải nhiệt dùng rơle SIPROTEC 7SJ600
.........................................................................................................................
84

5.6. Bảo vệ quá dòng thứ tự khơng đặt ở dây nối trung tính của máy
biến áp với đất dùng rơle SIPROTEC 7SJ600
.........................................................................................................................
86
5.7. Bảo vệ quá áp thứ tự khơng chống chạm đất phía 35kV và 10kV
(59N/U0>)
.........................................................................................................................
87
Lời nói đầu
Trạm biến áp là một mắt xích quan trọng trong hệ thống điện, là đầu
mối liên kết các hệ thống điện với nhau, liên kết các đường dây truyền tải
và đường dây phân phối điện năng đến các phụ tải.
Các thiết bị lắp đặt trong trạm biến áp đắt tiền, so với đường dây tải
điện thì xác suất sảy ra sự cố ở trạm biến áp thấp hơn, tuy nhiên sự cố ở
tram sẽ gây lên những hậu quả nghiêm trọng nếu khơng được loại trừ một
cách nhanh chóng và chính xác.
Ngồi những dạng sự cố thường xảy ra trong hệ thống như: Ngắn
mạch, quá tải, trạm biến áp cịn có các dạng sự cố khác xảy ra đối với
MBA như: Rị dầu, q bão hồ mạch từ v.v…
Ngun nhân gây ra hư hỏng, sự cố đối với các phần tử trong trạm
biến áp cũng như trong hệ thống điện rất đa dạng. Do thiên tai lũ lụt, do
hao mòn cách điện, do tai nạn ngẫu nhiên, do thao tác nhầm v.v…
Lớp HTĐ

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Sự cố xảy ra bất ngờ và bất kỳ lúc nào do đó yêu cầu hệ thống bảo vệ
phải làm việc chính xác, loại trừ đúng phần tử hệ sự cố càng nhanh càng

tốt.
Để nghiên cứu, thiết kế bảo vệ Rơ le cho các phần tử trong hệ thống
điện, cần phải có những hiểu biết về những hư hỏng, hiện tượng khơng
bình thường xảy ra trong hệ thống điện, cũng như các phương pháp và thiết
bị bảo vệ.
Nội dung cuốn đồ án tốt nghiệp này là: Thiết kế hệ thống Rơ le bảo
vệ cho máy biến áp 110kV, gồm 5 chương.
Chương 1: Mô tả đối tượng được bảo vệ và thơng số chính.
Chương 2: Tính tốn ngắn mạch phục vụ bảo vệ Rơle
Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ.
Chương 4: Giới thiệu tính năng và thơng số các loại Rơle định sử dụng.
Chương 5: Tính tốn các thơng số của bảo vệ, kiểm tra sự làm việc
của bảo vệ.
Do lần đầu tiên làm nhiệm vụ thiết kế và sự hạn chế của bản thân
cũng như thời gian, cuốn đồ án này khơng tránh khỏi những thiếu sót, em
rất mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo, cô giáo.
Em xin chân thành cảm ơn thầy VS.GS. Trần Đình Long cùng các
thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống Điện trường Đại học Bách Khoa Hà
Nội đã tận tình hướng dẫn em trong suốt thời gian vừa qua để em hoàn
thành đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội:
Sinh viên

Lớp HTĐ

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Chương 1

Giới thiệu trạm biến áp Hưng Đông
1.1. Quá trình xây dựng và vận hành.
Trạm biến áp Hưng Đơng trực thuộc Công ty truyền tải Điện I Việt
Nam, nằm ở địa phận phía tây bắc thành phố Vinh Tỉnh Nghệ An.
Trạm có nhiệm vụ cung cấp điện cho tỉnh Nghệ An, Hà Tĩnh và một
phần của tỉnh Quảng Bình. Nó là trạm liên lạc, kết nối giữa miền Bắc và
Miền Trung trong hệ thống điện Việt Nam.
1.2. Các thiết bị chính của trạm.
Trạm biến áp Hưng Đơng nhận nguồn từ nhà máy thuỷ điện Hồ
Bình qua 2 trạm Rịa và Thanh Hoá trên đường dây 271.
1.2.1. Máy biến áp (MBA).
Trạm hiện có 2 MBA tự ngẫu AT3 và AT4 có cống suất định mức
của mỗi máy là 125.000 KVA. Điện áp định mức 115/ 38,5/ 10,5 KV.
1.2.2. Máy cắt điện (MCĐ).
Trong trạm hiện nay đang sử dụng các (loại) máy cắt:
4 MCĐ loại FXT - 14 dùng cho phía điện áp 220KV
8 MCĐ loại FXT - 11 dùng cho phía điện áp 110kV
10 MCĐ loại C-35M-630 loại nhiều dầu dùng cho phía điện áp.
12 MCĐ loại BMΠí -10 dùng cho phía điện áp 10kV
1.3. Hệ thống đường dây.
- Trạm có 5 đường dây 110kV đi ra, đó là:
172 đi Đô Lương Nghệ An.
171 đi Linh Cảm Hà Tĩnh.
174 đi thị xã Hà Tĩnh.
173 đường dây kép đi Bến Thuỷ Nghệ An.
- Trạm có 7 đường dây 35 KV đi ra, đó là:
Lớp HTĐ

5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
373 cấp cho huyện Nghi Lộc
374 cấp cho huyện Thanh Chương
375 cấp cho huyện Huỷ Nguyên
376 cấp cho huyện Nam Đàn
377 cấp cho huyện Diễn Châu
378 cấp cho thành phố Vinh
379 cấp cho thị xã Cửa Lị.
- Ngồi ra trạm cịn có 9 đường dây cung cấp cho các khu vực trong
thành phố vinh và các vùng lân cận khác.
1.4. Hệ thống bảo vệ Rơle và tự động hoá.
1.4.1. Hệ thống bảo vệ Rơle phía 220 KV.
Đường dây dùng loại 7SA513 của hãng Siemens và 67-67N của
hãng GECALSTOM.
Máy biến áp AT3 và AT4:
Bảo vệ so lệch: 87 của hãng GEC ALSTHOM
Bảo vệ dự phòng: 67 - 67N của hãng GEC ALSTHOM.
Bảo vệ rơ le hơi, dòng dầu, mức dầu.
1.4.2. Hệ thống bảo vệ Rơ le phía 110kV:
Đường dây dùng loại:
7SA511 của hãng Siemens
7SJ 513 của hãng Siemens
67-67N của hãng GEC ALSTHOM.
Máy biến áp T1 và T2.
Bảo vệ so lệch: 87 của hãng GEC ALSTHOM.
Bảo vệ dự phòng: 67 N của hãng GEC ALSTHOM..
Bảo vệ rơ le dầu, dòng dầu, mức dầu.
Bảo vệ q dịng phía 35 KV và 10kV dùng loại 50/51 của
hãng GEC ALSTHOM.

Lớp HTĐ

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

1.4.3. Hệ thống tự động hố.
Điều khiển đóng cắt MCĐ
Điều chỉnh điện áp các MBA
Tự động sa thải phụ tải.
Tự khởi động hệ thống quạt mát cho MBA.
1.5. Các thơng số chính của máy biến áp.
1.5.1. máy biến áp AT3 và AT4.
Tổ đấu dây Υtự ngẫu/ ∆-0-11.
Công suất định mức các cuộn dây:
Cao

125000 KVA

Trung

125000 KVA

Hạ

63000 KVA

Điện áp định mức các cuộn dây:
Cuộn cao áp

: 230 KV

Cuộn trung áp

: 121 KV

Cuộn hạ áp

: 10,5 KV.

Điện áp ngắn mạch:
Cao - Trung

: 11,1%

Trung - Hạ

: 27,6%

Cao - Hạ

: 42,9%.

Tổn hao ngắn mạch.
Cao - Trung

: 322 KW.

Trung - Hạ

: 276 KW.

Cao - Hạ

: 299 KW.

Chế độ làm việc của trung tính: Nối đất trực tiếp.
1.5.2. Máy biến áp 3 pha 3 cuộn dây T1 và T2.
Tổ đấu dây: ΥN - y - d11
Lớp HTĐ

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

Công suất định mức các cuộn dây:

Điện áp định mức các cuộn dây:

Cao

: 2500 KVA

Cao

: 115 KV

Trung

: 2500 KVA

Trung

: 38,5 KV

Cao

: 2500 KVA

Cao

: 10,5 KV

Dòng điện định mức

Điện áp ngắn mạch UN%.

Cao

: 125,5 (A)

Cao - Trung

: 10,25%

Trung

: 375 (A)

Trung - Hạ

: 17,89%

Cao - Hạ

: 6,25%.

Cao
: 1312 (A)
Tổn hao ngắn mạch:
Cao - Trung

: 128,47 KW

Trung - Hạ

: 139,61 KW

Cao - Hạ

: 108,3 KW.

Nấc điều chỉnh điện áp: ± 9 . 1,78%.
1.6. Sơ đồ nối điện máy biến áp T1 và T2.
110KV

T1

CST2

CDHQ

CS1T1

T2

10KV

Lớp HTĐ

350KV
8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

Chương 2
Tính tốn ngắn mạch phục vụ cho bảo vệ rơ le
Tính tốn ngắn mạch tại các vị trí trên sơ đồ nhằm tìm ra dịng sự cố
(ngắn mạch) lớn nhất và nhỏ nhất đi qua vị trí đặt bảo vệ, phục vụ cho
chỉnh định và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ.
Đối với trạm thiết kế bảo vệ phải tính dạng ngắn mạch như sau:
• Để tìm dịng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ: Tính ngắn mạch 3
pha N(3), ngắn mạch một pha N(1) ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1).
• Để tìm dịng ngắn mạch nhỏ nhất qua bảo vệ: Tính ngắn mạch 2
pha N(2), ngắn mạch một pha N(1) ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1).
Khi tính ngắn mạch sử dụng các giả thiết.
• Coi tần số là không thay đổi trong thời gian ngắn mạch.

• Bỏ qua hiện tượng bão hồ của mạch từ trong lõi thép các
phần tử.
• Bỏ qua ảnh hưởng của phụ tải đối với dịng ngắn mạch.
• Bỏ qua điện trở của các phần tử.
• Cọi phía 35 KV của máy biến áp trung tính cách điện hồn
tồn với đất.

Lớp HTĐ

9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Đ2.1. Vị trí đặt bảo vệ và các điểm ngắn mạch.
110KV
N1
BI1

B1

N2

B2

BI2
BI3
35KV
10KV
N3

Đ2.2. Các đại lượng cơ bản.
Chọn công suất cơ bản: Scb = 100 MVA
Chọn điện áp cơ bản: Ucb = UTb các cấp
Vậy: UCb1 = 115 KV;

UCb2 = 37 KV;

UCb3 = 10,5 KV

Chọn : EHT = 1.
Đ2.3. Điện kháng của các phần tử.
• Điện kháng các phần tử được tính trong hệ đơn vị tương đối
cơ bản (Tđcb ký hiệu: ∗cb)
1. Điện kháng hệ thống.
Theo tài liệu tính tốn ngắn mạch của Trung tâm Điều độ Miền Bắc
(A1) đối với trạm biến áp Hưng Đông, tại thanh cái 110kV có:
SN max = 338 MVA

Lớp HTĐ

; Z0 / Z1 = 0,75

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
SN min = 283 MVA.
• Giá trị điện kháng thứ tự thuận.
Chế độ hệ thống cực đại:
S

100

cb
=
XHTmax (*cb) = S
= 0, 296.
338
N max

Chế độ hệ thống cực tiểu:
Scb

100

=
XHTmin (*cb) = S
= 0, 353.
283
N min
• Giá trị điện kháng thứ tự không.

Chế độ hệ thống cực đại:
XOHTmax (*cb) = 0,75 . XHTmax (*cb) = 0,75 . 0,296 = 0,222.
Chế độ hệ thống cực tiểu.
XOHTmin (*cb) = 0,75 . XHTmin (*cb) = 0,75 . 0,353 = 0,265.
2. Điện kháng của máy biến áp: (MBA)
1
U NC % = (U NC −T %+U NC − H % − U NT − H %
2

1
= (10,25% + 17,98% − 6,64%) = 10,75%
2
1
U NT % = (U NC −T %+U NT − H % − U NC − H %
2
1
= (10,25% + 6,64% − 17,98%) = −0,45% ≈ 0
2
1
U NH % = (U NT − H %+U NC − H % − U NC −T %
2
1
= (6,64% + 17,98% − 10,25%) = 7,14%
2

Điện kháng các cuộn dây:
X BC(*cb ) =

U NC %.Scb 10,75.100
=
= 0,430
100.S dmB
100.25

XTB(*cb) = 0 vì UTN% ≈ 0
X BH(*cb ) =

Lớp HTĐ

U NH %.Scb 7,14.100
=
= 0,285
100.S dmB
100.25

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

Đ2.4. Tính dịng ngắn mạch lớn nhất qua bảo vệ.
Để tính dịng ngắn mạch được đơn giản thì trong quá trình viết các
đại lượng điện kháng ta bỏ ký hiệu (*cb).
Dịng INmax qua bảo vệ được tính với:
. Cơng suất của hệ thống cung cấp là cực đại (ứng với XHTmax)
. Trạm biến áp có một máy làm việc hoặc 2 máy làm việc độc lập.
Sơ đồ hệ thống khi tính ngắn mạch:
35KV

110KV
I

(n)
N1

I

(n)
N2

N2

HTĐ
BI

BI

N1
I(n)N3

BI
10KV
N3

Hình 2.2: Sơ đồ hệ thống khi tính ngắn mạch
2.4.1. Ngắn mạch tại thanh cái 110kV (N1).
Tại điểm ngắn mạch N1 do trung tính của máy biến áp nối đất trực
tiếp nên cần tính các dạng ngắn mạch N(3), N(1), N(1,1).
. Sơ đồ thay thế.
a)

Lớp HTĐ

X1Σ
0,29
6

b)

N1

12

X2Σ
0,29
6

N1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

(
c)

N1

X1
0,22
2

)

X2
0,43

X3
0,28
5

(∆)

X0Σ
0,17

N1

Hình 2.3: Sơ đồ thay thế các thứ tự
a) thuận

b) Nghịch c) Khơng

Trong đó:
X1Σ = X2Σ = XHTmax = 0,296
X1 = HOHTmax = 0,222
X2 = XCB = 0,43
X3 = XHB = 0,285
X0Σ = X1 // (X2 + X3) = 0,222 // (0,43 + 0,285) = 0,17
1. Ngắn mạch 3 pha: N(3)
Từ sơ đồ thay thế (H. 2.3.a) có:
X1Σ = 0,296
E

1

HT
I(3)N1= X = 0,296 = 3,378
1Σ

Trong hệ đơn vị có tên:
I(3)N1 = 3,378 .

Scb
100.103
= 3,378.
= 1696 (A)
3 − U cb1
3.115

2. Ngắn mạch một pha: N(1):
ở dạng ngắn mạch này các thành phần dòng điện và điện áp được
viết cho pha A (pha A là pha bị ngắn mạch)
Sơ đồ thay thế (h 2.3)
Lớp HTĐ

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
X1Σ = X2Σ = 0,296
X0Σ = 0,17
. Các thành phần dòng điện
EHT

INA1 = INA2 = INA0 = X + X + X
1Σ
2Σ
0Σ
1

= 2.0,296 + 0,17 = 1,312.
. Các thành phần điện áp:
UNA1 = INA1 (X2Σ = + X0Σ) = 1,312 (0,296 + 0,17) = 0,611
UNA2 = -INA1 . X1Σ = -1,312 . 0,296 = -0,388
UNA0 = -INA1 . X0Σ = -1,312 . 0,17 = -0,223.
. Vì chỉ có một nguồn cung cấp từ một phía về điểm ngắn mạch nên
ta chỉ cần tính phân bố dịng I0 trong các nhánh, cịn thành phần dịng I1 và
I2 thì chỉ có dòng đi trong nhánh từ hệ thống tới điểm ngắn mạch.
. Thay UNA0 và INA0 vào sơ đồ thay thế thứ tự khơng (h. 2.3.c)
I(1)

01

I(1)OB

1
0,22
2
UNAO

0,43
INAO

3
0,28
5

Hình 2.4.
Dịng thứ tự khơng từ hệ thống về điểm ngắn mạch.

I 01(1) =

0 − U NAO 0 − (−0,223)
=
= 1,0
X1
0,222

I(1)OB = INAO = I01 = 1,312 - 1,0 = 0,312
Lớp HTĐ

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Dòng ngắn mạch từ hệ thống đi về điểm ngắn mạch
I(1)N1HT = INA1 + INA2 + I01 = 2 . 1,312 + 1 = 3,624.
Trong hệ đơn vị có tên:
I N(11) HT = 3,624

Scb
100.103
= 3,624.
= 1819,4 (A)
3U cb1
3.115

Dòng qua dây nối trung tính máy biến áp với đất.
I(1)OTTB = 3.I(1)OB = 3. 0,312 = 0,936
Trong hệ đơn vị có tên:

I

(1)
OTTB

Scb
100.103
= 0,636
= 0,936.
= 469,9 (A)
3U cb1
3.115

3. Ngắn mạch 2 pha chạm đất: N(1).
Sơ đồ thay thế (Hình 2.3)
X1Σ = X2Σ = 0,296
X0Σ = 0,17
* Các thành phần dòng điện và điện áp.
Các thành phần dòng điện và điện áp được viết cho pha (A) (là pha
không bị sự cố).
EHT
1
=
X
.
X
0
,
296.0,17 = 2,475.
INA1 = X + 2Σ 0Σ

0,29 +
1Σ
X 2Σ + X 0 Σ
0,296 + 0,17
X

0,17

X

0,296

0Σ
INA2 = - INA1 . X + X = −2,475. 0,17 + 0,296 = -0,9
0Σ
2Σ
2Σ
INA0 = - INA1 . X + X = −2,475. 0,17 + 0,296 = -1,57
0Σ
2Σ

X ,X

0,296.0,17

2Σ
0Σ
UNA0 = UNA2 = UNA1 = INA1 . X + X = 2,475. 0,296 + 0,17 = 0, 27.
2Σ
0Σ

Thay giá trị UNA0 và INA0 vào sơ đồ thứ tự không (H.2.3.c)

Lớp HTĐ

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
I(1,1)

I(1,1)O

01

B

1
0,22
2
UNAO

2
0,43
INAO

3
0,28
5

(Hình 2.5)
X1 = XOHTmax = 0,222
X2 = XCB = 0,43
X3 = XHB = 0,285
Dịng thứ tự khơng đi từ hệ thống tới điểm ngắn mạch
I 01(1,1) =

0 − U NA0 − 0,267
=
= −1,202
X1
0,222

I(1,1)OB = INA0 - I(1,1)01 = -1,57 + 1,202 = -0,368
Dòng ngắn mạch tổng của hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch
(viết cho pha A) là:
I(1,1)N1HT = INA1 + INA2 + I(1,1)01.
Vì là ngắn mạch hai pha chạm đất, nên dịng ngắn mạch chính là
dịng trong pha B (hoặc C).
)
I N(11,1HT
= I NB = a 2 .I NA1+aI NA 2 +I 01(1,1)

 1
 1
3 
3 
=  − − j
2,475 +  − − j
(−0,9) − 1,202 = 3,536


2 
2 
 2
 2

Trong hệ đơn vị có tên:

Lớp HTĐ

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

)
I N(11,1HT
= 3,536.

Scb
100.103
= 3,536.
= 1775,2 (A)
3.U cb1
3.115

Dòng thứ tự khơng qua dây nối trung tính MBA:
(1,1)
(1,1)
I OTTB

= 3I OB
= 3.0,368 = 1,104

Trong hệ đơn vị có tên:
(1,1)
I OTTB
= 1,104.

SCb
100.103
= 1,104.
= 554,2 (A)
3U cb1
3.115

4. Xét điểm ngắn mạch (N'1) sau bảo vệ (BI).
110KV I(n)
NHT

I(n)OB

HTĐ
BI

BI

N'1

35KV

BI
10KV

(Hình 2.6)
• Ngắn mạch 3 pha.
Vì chỉ có một nguồn cung cấp nên dịng qua bảo vệ (BI) chính là
dịng I(3)N1: là dịng ngắn mạch 3 pha do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn
mạch.
• Ngắn mạch một pha và ngắn mạch 2 pha chạm đất.
Vì chỉ có một nguồn cung cấp tới trạm nên dịng ngắn mạch qua bảo
vệ (BI) chính là dịng ngắn mạch tổng do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn
mạch I(n)NHT "n: Số chỉ dạng ngắn mạch (1), (1 1)".
Đ2.4.2. Ngắn mạch tại thanh cái 35 KV (điểm N2).

Lớp HTĐ

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
Tại điểm N2 nằm trên thanh cái 35kV phía trung của máy biến áp, có
trung tính cách điện với đất vì vậy chỉ cần tính cho trường hợp ngắn mạch
3 pha.
• Sơ đồ thay thế.
EHT

E(3)N2

EHT
1

0,29
6

2
0,43

N2

X1Σ
0,72
6

N2

(Hình 2.7)
X1 = XOHTmax = 0,296
X2 = XCB = 0,43
X1Σ = X1 + X2 = 0,726
I N( 32) =

EHT
1
=
= 1,377
X 1Σ 0,726

Trong hệ đơn vị có tên:
I N( 32) = 1,377.

Scb

100.103
= 1,377.
= 2148,6 (A)
3.U cb 2
3.37

• Dịng qua bảo vệ
110KV

I(3)N2

IN

HTĐ

1

2
3

BI1

BI2

N2
35KV

BI3
10KV

(Hình 2.8)
Dịng qua bảo vệ 2 (BI2) khi ngắn mạch tại thanh cái 35 KV (N2) là:
Lớp HTĐ

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

IBI2 = I(3)N2.

37
37
= 2148,6.
= 691,3 (A)
115
115

Đ2.4.3. Ngắn mạch tại thanh cái 10kV (N3).
Phía hạ MBA cuộn dây đấu ∆ nên chỉ tính ngắn mạch 3 pha.
• Sơ đồ thay thế.
EHT

EHT
1
0,29
6

3
0,28

5

2
0,43

N3

X1Σ
1,01
1

(Hình 2.9)
X1 = XHTmax = 0,296
X2 = XCB = 0,43
X3 = XHB = 0,285
X1Σ = X1 + X2 + X3 = 1,011
I N(33) =

EHT
1
=
= 0,989
X 1Σ 1,011

Trong hệ đơn vị có tên:
I N( 33) = 0,989.

Scb
100.103
= 0,989.

= 5438,1 (A)
3.U cb 2
3.10,5

• Dịng ngắn mạch qua bảo vệ.
110KV

IN

HTĐ

1
3

BI1
I(3)N3

N3

Lớp HTĐ

2

19

BI2
BI3
10KV

35KV

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

(Hình 2.10)
Dịng qua bảo vệ 3 phía 10kV khi ngắn mạch tại N3 là dòng I(3)N3:
IBI3 = I(3)N3 = 5438,1 (A)
Dịng qua bỏ vệ 1 phía 110kV khi ngắn mạch tại N3 là dòng I(3)N3 qui
về cấp điện áp 110kV.
IBI1 = I(3)N3 (110) = I N(33) .

10,5
= 496,5 (A)
115

Tổng kết: Từ các kết quả đã tính tốn ngắn mạch ở trên ta có dịng
ngắn mạch qua các bảo vệ khi ngắn mạch tại N1, N'1, N2, N3 như bảng sau:
Điểm ngắn
mạch

Dây ngắn mạch
(3)

N
N(1)
N(1, 1)
N(3)
N(1)
N(1, 1)
N(3)

N(3)

N1
N'1
N2
N3

Dòng qua BV1

Dòng qua BV 2

Dịng qua BV3

(A)
0
156,6
184,2
1696
1819,4
1775,2
691,3
496,5

(A)
2148,6
-

(A)
5438,1

• Dịng qua dây nối trung tính MBA:
Điểm ngắn mạch

Dạng ngắn mạch
(3)

N1 (N'1)

N
N(1)
N(1 ,1)

Dòng qua bảo vệ
đặt ở dây nối TT
0
469,9
554,2

Đ2.5. Tính dịng ngắn mặch nhỏ nhất (INmin) qua bảo vệ.
Dịng ngắn mạch min được tính với:
• Hệ thống cung cấp ở chế độ min
Lớp HTĐ

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
• Trạm biến áp 2 máy biến áp làm việc song song.

110KV

35KV
BI1

HTĐ

BI2
N2

N1
BI3
10KV

N3

Hình
2.10

Đ2.5.1. Ngắn mạch trên thanh cái 110kV (điểm N1).
• Sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch, khơng.

X1Σ
0,35
3

N1

(a)

(

)

(c)
1
0,26
5

Lớp HTĐ

N1

X2Σ
0,35
3

(b)
(∆)

2
0,43

3
0,28
5

2
0,43

3
0,28

5

N1

21

X0Σ
0,15
2

N1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

(Hình 2.11)
X1Σ = XHTmin = X2Σ = = 0,353
X1 = XOHTmin = 0,265
X2 = XCB = 0,43
X3 = XHB = 0,285
 X2 + X3 
 = 0,152
2



X0Σ = X1 // 

1. Ngắn mạch 2 pha "N(2)".
Do sơ đồ thay thế thứ tự thuận, nghịch có giá trị điện kháng X1Σ = X2Σ

Nên ta có thể tính I(2)N từ I(3)N theo công thức : I N( 2) =

3 ( 3)
.I N
2

• Sơ đồ thay thế (H.11.a).
I N( 31) =

EHT
1
=
= 2,833
X 1Σ 0,353

I N( 21) = I N(31) .

3
3
= 2,883.
= 2,454
2
2

Trong hệ đơn vị có tên:
I N( 21) = 2,454.

Scb
100.103
= 2,454.

= 1232 (A)
3.U cb1
3.115

• Xét điểm ngắn mạch N'1 nằm sau bảo vệ.
110KV BI1
I(n)N1
HTĐ

BI2

I(n)N'1 N'1 I(n)OB1
I(n)OB2

N1

Lớp HTĐ

35KV

N2

BI1
22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

BI3
10KV

N3
2.12
Điểm ngắn mạch N'1 nằmHình
sau vị
trí của bảo vệ nên đối với ngắn

mạch 2 pha thì dịng ngắn mạch qua bảo vệ cũng chính là dịng ngắn mạch
do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch.
I(2)BI1 = I(2)N'1 = I(2)N1 = 1232 (A)
2. Ngắn mạch một pha.
• Sơ đồ thay thế (H.2.11).
X1Σ = X2Σ = = 0,353
X0Σ = 0,152
• Các thành phần dòng điện và điện áp.
(Viết cho pha A là pha bị sự cố).
EHT

INA1 = INA2 = INA0 = X + X + X
1Σ
2Σ
0Σ
1

= 2.0,353 + 0,152 = 1,165
UNA1 = INA1 (X2Σ + X0Σ) = 1,165 .(0,353 + 0,152) = 0,58
UNA2 = -INA1 . X2Σ = -1,165 . 0,353 = -0,41
UNA0 = -INA1. X0Σ = -1,165 . 0,152 = - 0,177
Thay vào UNA0 và INA0 vào sơ đồ thứ tự không (H.2.11.c)
IOB1
I01

1
0,26
5

2
0,43
N1

IOB2
2
0,43
23

Lớp HTĐ
UNA0

3
0,28
5

INA0

3
0,28
5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV

(Hình 2.13)

Dịng thứ tự khơng do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch là (I01):
I01 =

0 − U NA0 0 − (−0,177)
=
= 0,668.
X1
0,265

Dịng thứ tự khơng từ máy biến áp tới điểm ngắn mạch
0 −U

0 − (−0,177)

NA 0
IOB1 = IOB2 = X + X = 0,43 + 0,285 = 0,248.
2
3

Dòng ngắn mạch tổng của hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch N1:
I(1)N1HT = INA1 + INA2 + I01
= 2. 1,165 + 0,668 = 2,998
• Xét điểm ngắn mạch N'1 (h.2.12).
Dòng ngắn mạch tổng đi qua bảo vệ cung cấp cho điểm ngắn mạch
tổng đi qua bảo vệ cung cấp cho điểm ngắn mạch N'1.
1I(1)BI1 = I(1)N1 = + IOB2 = 2,998 + 0,248 = 3,246
Dòng thứ tự khơng đi qua trung tính của máy biến áp khi ngắn mạch.
I(1)BI1 = 3,246 .
I0B1 = 0,248 .

Scb
100.103
=
3,246.
= 1629,6 (A).
3U cb1
3.115
Scb
= = 124,5 (A)
3U cb1
Scb

I(1)0TTB = 0,744 . 3U = 373,5 (A)
cb1
3. Ngắn mạch 2 pha chạm đất.
• Sơ đồ thay thế (H.2.11)
X1Σ = X2Σ = = 0,353
X0Σ = 0,152
Lớp HTĐ

24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BẢO VỆ RƠ LE TRẠM BIẾN ÁP 110KV
• Các thành phần dịng điện và điện áp: Viết cho pha A là pha
không hệ sự cố.
EHT
1
=
0,353.0,152 = 2,18

INA1 = X + X 2Σ .X 0Σ
0,353 +
1Σ
X 2Σ + X0Σ
0,353 + 0,152
X

0,152

X

0,353

0Σ
INA2 = -INA1. X + X = −2,18 0,152 + 0,353 = - 0,655
0Σ
2Σ
2Σ
INA0 = -INA1. X + X = −2,18 0,152 + 0,353 = - 1,523
0Σ
2Σ

X 2Σ .X 0Σ

0,353.0,152

UNA0 = UNA2 = UNA1 = INA1 . X + X = 2,18 . 0,353 + 0,152 = 0,231
2Σ
0Σ
Thay giá trị UNA0 và INA0 vào sơ đồ thứ tự khơng (H.2.11c)

IOB1
I01

2
0,43
N1

1
0,26
5

IOB2
2
0,43

UNA0

3
0,28
5

3
0,28
5

INA0

Dịng thứ tự khơng do hệ thống cung cấp tới điểm ngắn mạch.
I01 =

0 − U NA0 − 0,231
=
= -0,872
X1
0,265

Dịng thứ tự khơng từ máy biến áp tới điểm ngắn mạch
0 −U

− 0,231

NA 0
IOB1 = IOB2 = X + X = 0,43 + 0,285 = -0,323
2
3

Lớp HTĐ

25