(Đồ án ) Tính toán thiết kế hệ thống bảo vệ Role cho trạm biến áp Đại học Bách Khoa

Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

Mục lục
LỜI MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1 Mô tả về đối tượng được bảo vệ và các thông số chính .......... 5
1.1.

Mơ tả đối tượng ..................................................................................... 5

1.2.

Thơng số chính ...................................................................................... 5

1.2.1. Hệ thống (HT) ................................................................................. 5
1.2.2. Máy biến áp..................................................................................... 5
CHƯƠNG 2 tính tốn ngắn mạch phục vụ thiết kế hệ thống role ............... 6
2.1.

Giới thiệu chung .................................................................................... 6

2.1.1. Mục đích tính tốn ngắn mạch ........................................................ 6
2.1.2. Các giả thiết khi tính tốn ngắn mạch............................................. 6
2.2.

Tính tốn ngắn mạch ............................................................................. 7

2.2.1. Lựa chọn các đại lượng cơ bản ....................................................... 7
2.2.2. Tính tốn thơng số các phần tử ....................................................... 7
2.3.

Chế độ ngắn mạch cực đại .................................................................... 8

2.3.1. Điểm ngắn mạch N1 ....................................................................... 8
2.3.2. Điểm ngắn mạch N1’ ..................................................................... 11
2.3.3. Điểm ngắn mạch N2 ...................................................................... 13
2.3.4. Điểm ngắn mạch N2’ ..................................................................... 17
2.3.5. Điểm ngắn mạch N3 ...................................................................... 17
2.3.6. Điểm ngắn mạch N3’ ..................................................................... 18
2.3.7. Bảng tổng hợp kết quả .................................................................. 18
2.4.

Chế độ ngắn mạch cực tiểu ................................................................. 20

2.4.1. Điểm ngắn mạch N1 ...................................................................... 20
2.4.2. Điểm ngắn mạch N1’ ..................................................................... 22
2.4.3. Điểm ngắn mạch N2 ...................................................................... 24
2.4.4. Điểm ngắn mạch N2’ ..................................................................... 28
2.4.5. Điểm ngắn mạch N3 ...................................................................... 29
Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 1


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
2.4.6. Điểm ngắn mạch N3’ ..................................................................... 29
2.4.7. Bảng tổng hợp kết quả ................................................................ 29

CHƯƠNG 3 Lựa chọn phương thức bảo vệ cho máy biến áp ................... 31
3.1.
biến áp

Các dạng hư hỏng và chế độ làm việc khơng bình thường của máy
............................................................................................................. 31

3.2.

Các loại bảo vệ đặt cho máy biến áp ................................................... 32

3.2.1. Những yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ hệ thống điện ................... 32
3.2.2. Bảo vệ chính cho máy biến áp ...................................................... 33
3.2.3. Bảo vệ dự phòng ........................................................................... 37
3.3.

Sơ đồ phương thức bảo vệ máy biến áp .............................................. 40

CHƯƠNG 4 Giới thiệu tính năng và thơng số của các loại rơle ................ 41
4.1.

Rơle bảo vệ so lệch 7UT613 ............................................................... 41

4.1.1. Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT613 ........................................... 41
4.1.2. Nguyên lý hoạt động chung của rơle 7UT613 .............................. 44
4.1.3. Một số thông số kỹ thuật của rơle 7UT613 .................................. 45
4.1.4. Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7UT613 ................. 47
4.1.5. Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT613 ............ 47
4.1.6. Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) của 7UT613 .. 53

4.1.7. Chức năng bảo vệ quá dòng của rơle 7UT613.............................. 55
4.1.8. Chức năng bảo vệ chống quá tải ................................................... 56
4.2.

Rơ le hợp bộ quá dòng số 7SJ621 ....................................................... 56

4.2.1. Giới thiệu tổng quan về rơle 7SJ621 ............................................ 56
4.2.2. Nguyên lí hoạt động chung của rơle 7SJ621 ................................ 58
4.2.3. Các chức năng bảo vệ trong rơle 7SJ621 ...................................... 60
4.2.4. Một số thông số kĩ thuật của rơle 7SJ621 ..................................... 62
CHƯƠNG 5 Tính tốn các thơng số và kiểm tra sự làm việc của rơle...... 66
5.1.

Chọn máy biến dòng điện,máy biến điện áp ....................................... 66

5.1.1. Máy biến dòng điện ...................................................................... 66
5.1.2. Máy biến điện áp ........................................................................... 68
Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 2


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
5.2.

Cài đặt chức năng bảo vệ cho rơle 7UT613 ........................................ 69

5.2.1. Chức năng bảo vệ so lệch có hãm 87T ......................................... 69
5.2.2. Bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF): ( I 0 / 87N)..................... 71
5.2.3. Cài đặt chức năng 49 (Chống quá tải MBA) ................................ 71
5.3.

Cài đặt chức năng bảo vệ cho rơle 7SJ621 ......................................... 72

5.3.1. Bảo vệ quá dòng cắt nhanh:( I>>/ 50) .......................................... 72
5.3.2. Bảo vệ q dịng có thời gian:( I>/ 51) ......................................... 73
5.3.3. Bảo vệ q dịng thứ tự khơng (I0 > 51N ) ................................... 74
5.3.4. Bảo vệ dòng thứ tự nghịch (46) .................................................... 75
5.4.

Kiểm tra độ nhạy của các chức năng bảo vệ ....................................... 75

5.4.1. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ quá dòng ......................................... 75
5.4.2. Kiểm tra độ nhạy của bảo vệ so lệch 87/I. ................................. 78
5.4.3. Kiểm tra độ nhạy bảo vệ so lệch TTK (87N/I0). ........................ 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 89

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 3


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
LỜI MỞ ĐẦU

Đề tài đồ án 3: “ Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ role cho máy biến áp
115/23/11kV ”. Trong trạm biến áp thì thiết bị quan trọng nhất và đắt tiền nhất
chính là máy biến áp. Chính vì vậy việc bảo vệ cho nó bằng một hệ thống role tốt là
điều tối cần thiết để trạm biến áp hoạt động một cách bình thường và hiệu quả.
Nội dung đồ án gồm 5 chương:
 Chương 1: Mô tả về đối tượng được bảo vệ và các thơng số chính
 Chương 2: Tính tốn ngắn mạch phục vụ thiết kế hệ thống role
 Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ cho máy biến áp
 Chương4: Giới thiệu thơng số và tính năng của một số loại role
 Chương 5: Tính tốn các thơng số chỉnh định và kiểm tra sự làm việc của
hệ thống role bảo vệ
Trong thời gian làm đồ án, do những hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm thực
tiễn nên đồ án có thể cịn những sai sót, rất mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của
các thầy cơ giáo trong bộ môn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 3 năm 2018

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 4


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

CHƯƠNG 1

MÔ TẢ VỀ ĐỐI TƯỢNG ĐƯỢC BẢO VỆ VÀ
CÁC THƠNG SỐ CHÍNH
--------     --------

1.1.

Mơ tả đối tượng

Đối tượng được bảo vệ là máy biến áp 115/23/11kV. Hệ thống điện (HTĐ)
cung cấp đến thanh góp 115kV của trạm biến áp qua lộ đường dây. Phía hạ áp của
trạm có điện áp 23,5kV và 10,5kV để đưa đến các phụ tải.
1.2.

Thơng số chính

1.2.1. Hệ thống (HT)
Trạm có các thanh góp phía 115kV nối với hệ thống qua lộ đường dây với các
thông số như sau:
S N(3)max  2050MVA;
S N(3)min  S N(3)max .0, 67  1373,5MVA
X 0 HT / X 1HT  1, 45

1.2.2. Máy biến áp
Công suất định mức: Sdm=63MVA
Tổ đấu dây: Y0-Y0-∆11

U NC T  10,5%
C H
Điện áp ngắn mạch : U N  17%

U NT  H  6,5%

Phạm vi điều chỉnh đầu phân áp : 9.1, 78% ( phía 110kV)

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 5


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

CHƯƠNG 2

TINH TOAN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ROLE
--------     --------

2.1.

Giới thiệu chung

2.1.1. Mục đích tính tốn ngắn mạch
Tính tốn ngắn mạch nhằm xác định được dòng điện sự cố lớn nhất (Max) và
nhỏ nhất (Min) có thể chạy qua BI đến rơle để phục vụ cho:
 Tính tốn chỉnh định rơle và kiểm tra độ an toàn hãm của các rơle
so lệch bảo vệ cho máy biến áp.
 Kiểm tra độ nhạy của các bảo vệ đối với các bảo vệ quá dòng và

độ nhạy tác động đối với các bảo vệ so lệch của máy biến áp.
2.1.2. Các giả thiết khi tính tốn ngắn mạch
Để thiết lập sơ đồ và tiến hành tính tốn ngắn mạch, ta cần có những giả thiết
đơn giản hoá, nhằm làm giảm đáng kể khối lượng tính tốn trong khi vẫn đảm bảo
độ chính xác cần thiết.
Một số giả thiết cơ bản khi tính ngắn mạch:
 Tần số hệ thống không thay đổi
Thực tế sau khi xảy ra ngắn mạch, công suất của các máy phát thay đổi đột ngột
dẫn đến mất cân bằng mô men quay và tốc độ quay bị thay đổi trong quá trình quá
độ nên tần số hệ thống bị dao động. Tuy nhiên, việc tính tốn ngắn mạch được thực
hiện ở giai đoạn đầu nên sự biến thiên tốc độ chưa đáng kể. Từ đó, giả thiết tần số
hệ thống khơng đổi không mắc sai số nhiều, đồng thời làm giảm đáng kể lượng
phép tính.
 Bỏ qua bão hồ mạch từ
Khi ngắn mạch, mức độ bão hoà mạch từ ở một số phần tử có thể tăng cao hơn
bình thường. Thực tế cho thấy sai số mắc phải do bỏ qua hiện tượng này là khơng
nhiều vì số phần tử mang lõi thép chiếm số lượng ít trong hệ thống điện
 Bỏ qua sự ảnh hưởng của phụ tải

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 6


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
 Bỏ qua điện trở của cuộn dây máy phát

Máy biến áp và điện trở của đường dây do thành phần này quá nhỏ so với điện
kháng của chúng.
 Coi hệ thống sức điện động ba pha của nguồn là đối xứng
Khi ngắn mạch không đối xứng phản ứng phần ứng các pha lên từ trườngquay
khơng hồn tồn giống nhau. Tuy nhiên từ trường vẫn được giả thiết quay đều với
tốc độ khơng đổi. khi đó sđđ 3 pha luôn đối xứng. Thực tế là hệ số không đối xứng
của các sđđ khơng đáng kể.
2.2.

Tính tốn ngắn mạch

2.2.1. Lựa chọn các đại lượng cơ bản
Tính tốn ngắn mạch thường được thực hiện trong đơn vị tương đối, và ta chọn
các đại lượng cơ bản như sau:
Scb = SđmBA = 63 (MVA)
Ucb = Utb các cấp
Ta có :

Ucb1 = Utb110 = 115 (kV)
Ucb2 = Utb23,5 = 23,5 (kV)
Ucb3 = Utb10,5 = 10,5 (kV)

Các dòng điện cơ bản được xác định như sau:

I cb1 
I cb 2 
I cb3 

Scb
3.U cb1

Scb
3.U cb 2
Scb
3.U cb3



63
 0,316 (kA)
3.115



63
 1,548 (kA)
3.23,5



63
 3, 464 (kA)
3.10,5

2.2.2. Tính tốn thơng số các phần tử
1.1.1.1.

Điện kháng của hệ thốn

 Chế độ cực đại
 Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch:

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 7


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
X

HT
1max

X

BA
S dm
63
 HT 
 0, 031
S N max 2050

HT
2 max

 Điện kháng thứ tự không:
HT
HT
X 0max

 1, 45. X1max
 1, 45.0,031  0,045

 Chế độ cực tiểu:
 Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch:
X

HT
1min

X

HT
2 min

BA
S dm
63
 HT 
 0, 046
S N min 1373,5

 Điện kháng thứ tự khơng:
HT
HT
X 0min
 1, 45. X1min
 1, 45.0,046  0,067

2.2.2.1.

Tính tốn các thơng số MBA:

Điện áp ngắn mạch các cuộn dây của MBA là
1
2

1
2

U CN %= ( U CT %+ U CH %- U TH %)= (10,5+17-6,5) = 10,5%

U TN %=

1
1
( U CT %+ U TH %- U CH %)= (10,5+6-17) = 0%
2
2

U HN %=

1
1
( U CH %+ U TH %- U CT %)= (17 + 6 – 10,5) = 6,5%
2
2

Điện kháng của các cuộn dây máy biến áp trong hệ đơn vị tương đối định mức
được xác định như sau:

2.3.

XC 

U NC % 10,5

 0,105
100
100

XT 

U NT %
0

0
100 100

XH 

U NH % 6,5

 0, 065
100
100

Chế độ ngắn mạch cực đại

2.3.1. Điểm ngắn mạch N1

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 8


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
 Ta có sơ đồ thay thế thứ tự thuận
N1
HT

X1max

EHT

HT
X1  X1max
 0.031

 Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch

X

N1

HT
2max

HT
X 2   X 2max
 0.031

 Sơ đồ thứ tự không

X

HT
0max

N1

HT
X 0  X 0max
/ /  XC  X H  

XC

XH

0, 045.(0,105  0, 065)
 0, 035
0, 045  (0,105  0, 065)

 Dạng ngắn mạch N(3)
Khi ngắn mạch 3 pha tại N1 khi đó dịng ngắn mạch không chạy qua BI.
 Dạng ngắn mạch N(1)
Các dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch:
I 0   I1  I 2  

EHT
1

 10,334
X 1  X 2   X 0  0, 031  0, 031  0, 035

Vì dịng thứ tự thuận và thứ tự nghịch chạy qua BI1 là bằng 0 nên dòng điện
tổng chạy qua BI1 trong trường hợp này chỉ có thành phần dịng điện thứ tự khơng
chạy qua trung tính MBA:
I 0 BI 1  I 0  .

X 0 HT

X 0 HT
0, 0446
 10,309.
 2,141
 XC  X H
0, 0446  0,105  0, 065

Dòng điện thứ tự không chạy qua BI01:
Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 9


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

I 0 BI 01  3.I 0 BI 1  3.2,141  6, 423

Khơng có dịng chạy qua BI2, BI3 và BI02.
 Dạng ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1)
Các dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch:
I1 

EHT
1

 21, 204
0, 031.0, 035
X 2 . X 0
0, 031 
X 1 
0, 031  0, 035
X 2  X 0

I 2    I1 .

X 0
0, 035
 21, 204.
 11,336
X 2  X 0
0, 031  0, 035

I 0    I1 .

X 2
0, 031
 21, 204.
 9,867
X 2  X 0
0, 031  0, 035

Vì cách phân bố dịng sự cố giống như trong trường hợp ngắn mạch 1 pha nên
dòng qua BI1 chỉ có thành phần thứ tự khơng chạy qua trung tính MBA.
 Dịng qua BI1
Dịng thứ tự khơng qua BI1 là:
I 0 BI 1  I 0  .

X 0 HT

X 0 HT
0, 0446
 9,867.
 2, 049
 XC  X H
0, 0446  0,105  0, 065

 Dòng qua BI01
1BIA

I0/BI1

1BIB

I 0/BI1

1BIC

I0/BI1
3*I0/BI1
BI01

Dòng điện thứ tự không chạy qua BI01 là :
I 0 BI 01  3.(2,049)  6,148

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 10


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

Khơng có dịng chạy qua các BI2, BI3 và BI02.
Để cho rơ le của bảo vệ so lệch khơng bị tác động nhầm thì ta cần loại bỏ thành
phần thứ tự không:

I f ( 0) BI1  I fBI1  I0 BI1  0
2.3.2. Điểm ngắn mạch N1’
Ta có sơ đồ thay thế giống trường hợp ngắn mạch tại điểm N1
 Dạng ngắn mạch N(3)
Dòng pha chạy qua BI1 là:

I N(3)' 
1

EHT
1

 32,540
X 1max 0, 031

Khơng có dịng chạy qua các BI2, BI3, BI01, BI02
 Dạng ngắn mạch N(1)
I1  I 2   I 0   10,334

 Dòng qua BI1
Dòng điện thành phần đối xứng qua BI1 là:
I1BI 1  I 2 BI 1  I1  10,334

I0 BI 1  I0   I0NBI1 1  10,417 1,975  8,193
Dòng điện pha qua BI1 là:

I fBI 1  I1BI 1  I 2 BI1  I0 BI1  10,334  10,334  8,193  28,860
Dòng điện qua BI1 đã loại trừ thành phần thứ tự không là:
I f  0 BI 1  I fBI 1  I 0 BI 1  28,860  8,193  20,668

 Dòng qua BI01
Dòng điện qua BI01 ta đã tính được ở trên là:
Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 11

Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
I0BI01 = 6,148

Khơng có dịng điện chạy qua các BI2, BI3, BI02
 Dạng ngắn mạch 2 pha chạm đất N(1,1)
Theo kết quả tính tốn phần trên ta có:
I1 = 21, 204 ; I 2  = 11,336 ; I 0   9,867

 Dòng qua BI1
Dòng điện thành phần đối xứng chạy qua BI1 là:
I1BI 1  I1  21, 204
I 2 BI 1  I 2   11,336
I 0 BI 1  I 0   I 0NBI 1  9,867  2, 049  7,818
(1,1)

Khi ngắn mạch 2 pha chạm đất thì pha đặc biệt chính là pha kơng bị sự cố ( giả
sử là pha A). Các dịng điện tính ra và phân bố là tính cho pha A, nên ta có:
I a1  I1BI 1  21, 204
I a 2  I 2 BI 1  11,336

I a 0  I 0 BI 1  7,818

Dòng sự cố chạy qua BI1 trong trường hợp này là dòng của pha B và pha C.
Nhưng vì dịng sự cố pha B và pha C có giá trị biên độ bằng nhau nhưng ngược dấu
nên ta có:
I fBI 1  a 2 .I1BI 1  a.I 2 BI 1  I 0 BI 1

 (e j120 ) 2 .21, 204  e j120 .11,336  7,818  25,559  160, 466

Dòng qua BI1 khi đã loại đi thành phần thứ tự không là:
I f  0 BI 1  I fBI 1  I 0 BI 1  25,559  160, 466  7,8180  18,378  152, 289

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 12


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
 Dòng qua BI 01

Dòng điện chạy qua BI01 là:

I fBI 01  6,148
Khơng có dịng chạy qua các BI2, BI3 và BI02.
2.3.3. Điểm ngắn mạch N2
 Sơ đồ thay thế thứ tự thuận

EHT

XHT
1max
Hình 1.1

N2

XT

XC

Sơ đồ thay thế thứ tự thuận

 Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch

XHT
2max
Hình 1.2

XC

N2

XT

Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch

Ta có :
X1  X 2   X1HT  X C  X T  0,031  0,105  0  0,136

 Sơ đồ thay thế thứ tự khơng

X

HT
0max

N2

XT

XC

XH

Hình 1.3

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Sơ đồ thay thế thứ tự không

Trang 13


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

Ta có: X 0   ( X 0 HT  X C ) / / X H  X T 

(0, 031  0,105).0, 065
 0  0, 044
0, 031  0,105  0, 065

 Dạng ngắn mạch N(3)

I fBI 1  I fBI 2 

EHT
1

 7,367
X 1 0,136

Khơng có dịng ngắn mạch qua BI3, BI01, BI02.
 Dạng ngắn mạch N(1)
Dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch:
I1  I 2   I 0  

EHT
1

 3,170
X 1  X 2   X 0  0,136  0,136  0, 044

 Dòng qua BI1
Dòng điện các thành phần đối xứng chạy qua BI1 là:
I1BI 1  I 2 BI 1  I1  I 2   3,170
I 0 BI 1  I 0  .

XH
0, 065
 3,170.
 0,960
X H  X 0 HT  X C
0, 065  0, 045  0,105

Dòng điện pha sự cố qua BI1 là:

I fBI1  I1BI1  I 2 BI1  I0 BI1  3,17  3,17  0,96  7,301
Dòng điện qua BI1 đã loại trừ thành phần thứ tự không là:
I f  0 BI 1  I fBI 1  I 0 BI 1  6,34

 Dòng qua BI2
Dòng điện các thành phần đối xứng chạy qua BI2 là:
I1BI 2  I 2 BI 2  I 0 BI 2  I1  3,170

Dòng điện pha qua BI2 là:
Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 14


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

I fBI 2  I1BI 2  I 2 BI 2  I0 BI 2  3.3,170  9,511
Dòng điện qua BI2 đã loại trừ thành phần thứ tự không là:
I f  0 BI 2  I fBI 2  I 0 BI 2  9,511  3,170  6,341

 Dòng qua BI01
Dòng điện qua BI01 là:

I fBI 01  3.I0 BI 1  3.0,96  2,881

 Dòng qua BI02
Dòng điện qua BI02 là:

I fBI 02  3.I0 BI 2  3.3,170  9,511
Khơng có dịng chạy qua BI3.
 Dạng ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)
Các dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch:
I1 

EHT
1

 5,920
0,136.0, 044
X 2 . X 0
0,136 
X 1 
0,136  0, 044
X 2  X 0

I 2    I1

X 0
0, 044
 5,920.
 1, 448
X 2  X 0
0,136  0, 044

I 0    I1 .

X 2
0,136
 5,920.
 4, 472
X 2  X 0
0,136  0, 044

 Dòng qua BI1
Dòng điện các thành phần đối xứng chạy qua BI1 là:
I a1  I1BI 1  I1  5,920

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 15


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

I a 2  I 2 BI 1  I 2   1, 448
I a 0  I 0 BI 1  I 0  .

XH
0, 065
 4, 472.
 1,355
X H  X 0 HT  X C

0, 065  0, 045  0,105

Dòng điện pha sự cố qua BI1(dạng phức) là:
I fBI 1  a 2 .I1BI 1  a.I 2 BI 1  I 0 BI 1
 (e j120 ) 2 .5,920  e j120 .1, 448  1,355  7,322  119,37

Dòng qua BI1 đã loại thành phần thứ tự không là:
I f  0 BI 1  I fBI 1  I a 0  7,322  119,37  1,3550  6, 761  109,312

 Dòng qua BI2
Dòng điện chạy qua BI2 là:
I a1  I1BI 2  I1  5,920
I a 2  I 2 BI 2  I 2   1, 448
I a 0  I 0 BI 2  I 0   4, 472

Dòng điện pha qua BI2 (dạng phức) là:
I fBI 2  a 2 .I1BI 2  a.I 2 BI 2  I 0 BI 2
 (e j120 )2 .5,920  e j120 .1, 448  4, 472  9, 258  136, 432

Dòng điện qua BI2 đã loại trừ thành phần thứ tự không là:
I f  0 BI 2  9, 258  136, 432  4, 4720  6, 761  109,312

 Dòng qua BI01
Dòng điện qua BI01 là:

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 16

Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

I fBI 01  3.I0 BI1  3.(1,448)  4,344
 Dòng qua BI02
Dòng điện qua BI02 là:

I fBI 02  3.I0 BI 2  3.(4,386)  13,415
Khơng có dòng điện chạy qua BI3.
2.3.4. Điểm ngắn mạch N2’
Sơ đồ thay thế và q trình tính tốn ngắn mạch giống như trường hợp ngắn
mạch ở điểm N2. Giá trị các dịng qua BI1, BI01, BI02, BI3 khơng đổi. Giá trị dòng
qua BI2 bằng 0.
2.3.5. Điểm ngắn mạch N3
Ta thấy cuộn dây phía 10,5kV của máy biến áp nối tam giác cho nên khơng có
dịng thành phần thứ tự khơng chạy tới điểm ngắn mạch N3 do đó ta chỉ tính toán
dạng ngắn mạch 3 pha.
Sơ đồ thay thế điểm ngắn mạch:
N3

EHT

HT
1max

X

XC

XH

Hình 1.4 Sơ đồ thay thế khi ngắn mạch tại N3

X1  X1HT  X C  X H  0,031  0,105  0,065  0, 201

Dòng điện pha chạy qua các BI1 và BI3 là:
I fBI 1  I fBI 3 

E HT
1

 4,982
X  0, 201

Khơng có dòng chạy qua các BI2, BI01 và BI02.
Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 17


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
2.3.6. Điểm ngắn mạch N3’

Sơ đồ thay thế q trình tính tốn ngắn mạch giống như trường hợp ngắn mạch
ở điểm N3.

Tại điểm ngắn mạch này chỉ có dịng điện chạy qua BI1. Khơng có dịng chạy
qua các BI2, BI3, BI01, BI02.
Dòng điện pha chạy qua BI1 là:

I fBI 1  4,982

2.3.7. Bảng tổng hợp kết quả

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 18


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
Bảng 2.1

Điểm
ngắn
mạch

Dòng điện qua các BI
Dạng ngắn mạch
N(3)
(1)

N
N1

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

N
N1’

N(1,1)
N(3)
N(1)
N2
N(1,1)
N(3)
N(1)
N2

’

(1,1)

N
N3
N3

’

Tổng hợp dòng điện đi qua các rơ le bảo vệ trong chế độ cực đại

BI1

BI2

BI3

BI01

BI02

If

0

0

0

0

0

If

2,141

0

0

6,423

0

I0

2,141

0

0

6,423

0

If(-0)

0

0

0

0

0

If

2,049

0

0

6,418

0

I0

2,049

0

0

6,418

0

If(-0)

0

0

0

0

0

If

32,540

0

0

0

0

If

28,860

0

0

6,148

0

I0

8,193

0

0

6,148

0

If(-0)

20,668

0

0

0

0

If

25,559

0

0

6,148

0

I0

7,818

0

0

6,148

0

If(-0)

18,378

0

0

0

0

If

7,367

7,367

0

0

0

If

7,301

9,511

0

2,881

9,511

I0

0,960

3,170

0

2,881

9,511

If(-0)

6,341

6,341

0

0

0

If

7,322

9,258

0

4,344

13,415

I0

1,354

4,472

0

4,344

13,415

If(-0)

6,761

6,761

0

0

0

If

7,367

0

0

0

0

If

7,301

0

0

2,881

9,511

I0

0,960

0

0

2,881

9,511

If(-0)

6,341

0

0

0

0

If

7,322

0

0

4,344

13,415

I0

1,354

0

0

4,344

13,415

If(-0)

6,761

0

0

0

0

(3)

If

4,982

0

4,982

0

0

(3)

If

4,982

0

0

0

0

N
N

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 19


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

2.4.

Chế độ ngắn mạch cực tiểu

2.4.1. Điểm ngắn mạch N1
 Ta có sơ đồ thay thế thứ tự thuận:

X

EHT

HT
1min

N1

Hình 1.5 Sơ đồ thay thế thứ tự thuận

 Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch:

X
Hình 1.6

HT
2min

N1

Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch

HT
X1  X 2   X1min
 0.046

 Sơ đồ thứ tự khơng

X

HT
0min

Hình 1.7
HT
X 0  X 0min
/ /  XC  X H  

N1

XC

XH

sơ đồ thay thế thứ tự không

0, 067.(0,105  0, 065)
 0, 0478
0, 067  (0,105  0, 065)

 Dạng ngắn mạch N(2)
Khi ngắn mạch 2 pha tại N1 khơng có dịng chạy qua các BI.
 Dạng ngắn mạch N(1)
Các dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch:
Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 20


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

I 0   I1  I 2  

EHT
1

 7,166
X 1  X 2   X 0  0, 046  0, 046  0, 048

Vì dòng thứ tự thuận và thứ nghịch chạy qua BI1 là bằng 0 nên dòng điện tổng
chạy qua BI1 trong trường hợp này chỉ có thành phần dịng điện thứ tự khơng chạy
qua trung tính máy biến áp:
I 0 BI 1  I 0  .

X 0 HT

X 0 HT
0, 067
 7,166.
 2, 015
 XC  X H
0, 067  0,105  0, 065

Dịng điện thứ tự khơng chạy qua BI01:
I 0 BI 01  3.I 0 BI 1  3.2,015  6,046

Khơng có dịng chạy qua các BI2, BI3 và BI02.
 Dạng ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)
Các dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch:
I1 

EHT
1

 14, 435
0, 046.0, 048
X 2 . X 0
0, 046 
X 1 
0, 046  0, 048
X 2  X 0

I 2    I1 .

X 0
0, 048
 14, 435.
 7,367
X 2  X 0
0, 046  0, 046

I 0    I1 .

X 2
0, 046
 14, 435.
 7, 068
X 2  X 0
0, 046  0, 048

Vì cách phân bố dòng sự cố giống như trong trường hợp ngắn mạch 1 pha nên
dịng qua BI1 chỉ có thành phần dịng thứ tự khơng chạy qua trung tính máy biến áp.
 Dịng qua BI1
Dịng thứ tự khơng chạy qua BI1là:

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 21


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

I 0 BI 1  I 0  .

X 0 HT

X 0 HT
0, 067
 7, 068.
 1,988

 XC  X H
0, 067  0,105  0, 065

 Dòng qua BI01
Dịng điện thứ tự khơng chạy qua BI01 là:
I 0 BI 01  3.(1,988)  5,963

Khơng có dịng chạy qua các BI2, BI3 và BI02.
Để cho rơ le của bảo vệ so lệch khơng bị tác động nhầm thì ta cần loại
bỏ thành phần thứ tự không:

I f ( 0) BI1  I fBI1  I0 BI1  0
2.4.2. Điểm ngắn mạch N1’
Ta có sơ đồ thay thế giống trường hợp ngắn mạch tại điểm N1
 Dạng ngắn mạch N(2)
Dòng pha chạy qua BI1 là:
I BI 1  3.

EHT
1
 3.
 18,881
X 1  X 2 
0, 046  0, 046

Khơng có dịng chạy qua các BI2, BI3, BI01, BI02.
 Dạng ngắn mạch N(1)
I1  I 2   I 0   7,166

 Dòng qua BI1

Dòng điện thành phần đối xứng chạy qua BI1 là:
I1BI 1  I 2 BI 1  I1  7,166

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 22


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
I0 BI 1  I0   I0NBI(1)1  7,166  2,015  5,151

Dòng điện pha qua BI1 là:

I fBI 1  I1BI1  I2 BI1  I0 BI1  7,166  7,166  5,151  19,484
Dòng điện qua BI1 đã loại trừ thành phần thứ tự không là:
I f  0 BI 1  I fBI 1  I 0 BI 1  19, 484  5,151  14,333

 Dòng qua BI01
Dòng điện chạy qua BI01 ta đã tính được ở trên là:
I 0 BI 01  6,046

Khơng có dịng điện chạy qua các BI2, BI3, BI02
 Dạng ngắn mạch hai pha chạm đất N(1,1)
Theo kết quả tính tốn phần trên ta có:
I1  14, 435 ; I 2   7,367 ; I 0   7,068

 Dòng qua BI1

Dòng điện các thành phần đối xứng chạy qua BI1 là:
I1BI 1  I1  14, 435
I 2 BI 1  I 2   7,367
I 0 BI 1  I 0   I 0NBI 1  7, 068  1,988  5, 081
(1,1)

Khi ngắn mạch 2 pha chạm đất thì pha đặc biệt chính là pha không bị sự cố (giả
sử là pha A). Các dịng điện tính ra và phân bố là tính cho pha A. vậy nên ta có:
I a1  I1BI 1  14, 435

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 23


Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA

I a 2  I 2 BI 1  7,367
I a 0  I 0 BI 1  5,081

Dòng sự cố chạy qua BI1 trong trường hợp này là dịng của pha B và pha C.
Nhưng vì dịng sự cố pha B và pha C có giá trị biên độ bằng nhau nhưng ngược dấu
nên ta có:
I fBI 1  a 2 .I1BI 1  a.I 2 BI 1  I 0 BI 1
 (e j120 ) 2 .14, 435  e j120 .7,367  5, 081  20, 753  114,525

Dòng qua BI1 khi đã loại đi thành phần thứ tự không là:

I f  0 BI 1  I fBI 1  I 0 BI 1  20, 753  114,525  5, 0810  19, 208  100, 6

 Dòng qua BI01
Dòng điện chạy qua BI01 là:
I fBI 01  5,963

Khơng có dịng chạy qua các BI2, BI3 và BI02.
2.4.3. Điểm ngắn mạch N2
 Sơ đồ thay thế thứ tự thuận

EHT

XHT
1min

XC

XT

N2

Hình 1.8 Sơ đồ thay thế thứ tự thuận

 Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 24

Đồ án III

Tính tốn thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho TBA
HT

X2min
Hình 1.9

XC

N2

XT

Sơ đồ thay thế thứ tự nghịch

Ta có :
X1  X 2   X1HT  X C  X T  0,046  0,105  0  0,151

 Sơ đồ thay thế thứ tự khơng

X

N2

HT
0min

XC

XT

XH

Hình 1.10

Sơ đồ thay thế thứ tự khơng

Ta có: X 0   ( X 0 HT  X C ) / / X H  X T 

(0, 067  0,105).0, 065
 0  0, 047
0, 067  0,105  0, 065

 Dạng ngắn mạch N(2)
Dòng điện chạy qua các BI1 và BI2:
I BI 1  I BI 2  3.

EHT
1
 3.
 5, 74
X 1  X 2 
0,151  0,151

Không có dịng ngắn mạch qua BI3, BI01, BI02.
 Dạng ngắn mạch N(1)
Dòng điện thành phần đối xứng tại điểm ngắn mạch:

Nguyễn Trọng Nghĩa-HTĐ-K59
MSSV: 20143171

Trang 25