Đồ án Hệ thống điện Sỹ danh hưng

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
==========***=========

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Sỹ Danh Hưng
Lớp: Đ5H3

Hệ Đại học chính quy

Ngành: Hệ thống điện

TÊN ĐỀ TÀI
THIẾT KÊ VÀ TÍNH TOÁN BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP 220KV
MBA1

220 kV

MC1

110 kV

MC2

Ð/d

HT1

HT2
MBA2

MC4

MC3

MC5

MC6

35 kV

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

I. Các số liệu
-

-

Hệ thống : HTĐ1-

S1Nmax = 2500MVA
S1Nmin = 1800MVA
S0H1 = 1,8X1H1
HTĐ2- S2Nmax = 1700MVA
S2Nmin = 1500MVA
S0H2 = 1,4X1H2
Đường dây : L = 70km ; AC – 185 ; Z1 = 0,17 + j 0,409 : X0 = 1,7X1
Máy biến áp tự ngẫu MBA1 , MBA2 ; Sdd = 125MVA
Uk% C-T = 10 ,

Uk% C-H = 31

, Uk% T-H = 17

Cấp điện áp 220/110/35 kV ; Tổ đấu dây YN_Auto_d11
II. Yêu cầu
- Phần 1
1. Mô tả đối tượng bảo vệ, thông số chính
2. Tính toán ngắn mạch phục vụ chỉnh định rơle
3. Lựa chọn thiết bị biến dòng, biến áp, máy cắt điện
4. Lựa chọn phương thức bảo vệ phù hợp
5. Chọn thiết bị bảo vệ
6. Tính toán các thông số của bảo vệ và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ
-Phần 2: Bảo vệ máy biến áp tự dùng TD61 nhà máy thủy điện Hòa Bình
III. Các bản vẽ Ao

- Sơ đồ nối dây và các thông số
- Kết quả tính toán ngắn mạch chính
- Phương thức bảo vệ
- Tính năng và thông số của rơle
- Kết quả tính toán thông số bảo vệ
- Kết quả kiểm tra sự làm việc của bảo vệ
- Sơ đồ bảo vệ máy biến áp tự dùng TD61 nhà máy thủy điện Hòa Bình
Ngày giao nhiệm vụ : ngày 15 tháng 10 năm 2014
Ngày hoàn thành nhiệm vụ : ngày 31 tháng 12 năm 2014
Hà Nội ,ngày 15 tháng 10 năm 2014
Người hướng dẫn
Th.s Nguyễn Văn Đạt
Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 2


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV
Mục lục
Trang

Lời mở đầu…………………………………………………………………...4
Phần I:………………………………………………………………………..5
Chương I: Giới thiệu chung về trạm bảo vệ……………………………… 5
Chương II: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ……………….......…… 7
2.1. Tính thông số các phần tử phục vụ tính toán ngắn mạch……………….. 9
2.2 Tính toán ngắn mạch để tìm dòng điện lớn nhất…………………………12
2.2.1 Trường hợp một máy biến áp làm việc độc lập……………………...12.

2.2.2 Trường hợp hai máy biến áp làm việc song song……………………36
2.3 Tính toán ngắn mạch để tìm dòng điện nhỏ nhất………………………...41
2.3.1 Trường hợp hai máy biến áp làm việc song song…………………...41
2.3.2 Trường hợp một máy biến áp làm việc độc lập……………………..71
Chương III: Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện…………………………...74
3.1 Lựa chọn và kiểm tra máy cắt điện……………………………………...74
3.1.1. Chọn và kiểm tra máy cắt điện phía 220 kV………………………75
3.1.2. Chọn và kiểm tra máy cắt điện phía 110 kV………………………76
3.1.3. Chọn và kiểm tra máy cắt điện phía 35 kV………………………..77
3.2 Chọn máy biến dòng điện……………………………………………….78
3.2.1 Chọn và kiểm tra máy biến dòng phía 220 kV……………………79
3.2.2 Chọn và kiểm tra máy biến dòng phía 110 kV……………………80
3.2.3 Chọn và kiểm tra máy biến dòng phía 35 kV……………………..80
3.3 Chọn máy biến điện áp…………………………………………………81
Chương IV: Lựa chọn phương thức bảo vệ………………………………82
4.1. Các loại hư hỏng và chế độ làm việc không bình thường của MBA…82

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

4.2. Các loại bảo vệ cần đặt……………………………………………….83
4.2.1. Bảo vệ so lệch dòng điện(BVSL)………………………………...…83
4.2.2. Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không……………………..............85
4.2.3. Bảo vệ quá dòng điện có thời gian……………………………….....86

4.2.4 Bảo vệ quá dòng cắt nhanh……………………………………….....87
4.2.5. Bảo vệ chống quá tải…………………………………………….….88
4.2.6. Bảo vệ máy biến áp bằng rơ le khí (BUCHHOLZ)…………….…..89
4.3. Sơ đồ phương thức bảo vệ……………………………………………...90
Chương V: Tính năng và thông số các loại rơ le sử dụng……………………...91
5.1. Rơ le bảo vệ so lệch 7UT613…………………………………….….….91
5.2. Rơ le số 7SJ612…………………………………………………….…..99
Chương VI: Tính toán các thông số và kiểm tra sự làm việc của các bảo vệ....106
6.1. Bảng số liệu phục vụ tính toán……………………………………..….106
6.2. Tính thông số và cài đặt cho rơ le so lệch 7UT613…………………....106
6.3. Tính toán thông số và cài đặt cho rơ le 7SJ612………………………..110
6.4. Kiểm tra sự làm việc của các bảo vệ…………………………….……..114
Phần 2: Bảo vệ MBA tự dùng TD91 nhà máy thủy điện Hòa Bình…………...122
Lời cảm ơn………………………………………………………………………...134

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 4


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV
LỜI NÓI ĐẦU

Điện năng là nguồn năng lượng rất quan trọng đối với cuộc sống con người. Nó được
sử dụng trong hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như: công nghiệp, nông
nghiệp, giao thông vận tải, sinh hoạt, dịch vụ ... Hệ thống điện là một mạng lưới phức tạp
gồm rất nhiều phần tử cùng vận hành nên hiện tượng sự cố xảy ra rất khó có thể biết
trước. Vì vậy, để đảm bảo cho lưới điện vận hành an toàn, ổn định thì không thể thiếu các

thiết bị bảo vệ, tự động hoá. Hệ thống bảo vệ rơle có nhiệm vụ ngăn ngừa sự cố hạn chế
tối đa các thiệt hại do sự cố gây nên và duy trì khả năng làm việc liên tục của hệ thống.
Việc hiểu biết về những hư hỏng và hiện tượng không bình thường có thể xảy ra trong hệ
thống điện cùng với những phương pháp và thiết bị bảo vệ nhằm phát hiện đúng và nhanh
chóng cách ly phần tử hư hỏng ra khỏi hệ thống, cảnh báo và xử lý khắc phục chế độ
không bình thường là mảng kiến thức quan trọng của kỹ sư ngành hệ thống điện.
Vì lý do đó, em đã chọn đề tài tốt nghiệp :“Thiết kế và tính toán bảo vệ rơle cho trạm
biến áp 220 kV ”. Đồ án gồm 6 chương:
-

Chương I : Giới thiệu chung về trạm bảo vệ.

-

Chương II : Tính toán ngắn mạch để chỉnh định rơ le.

-

Chương III : Lựa chọn và kiểm tra thiết bị điện.

-

Chương IV : Lựa chọn phương thức bảo vệ.

-

Chương V : Tính năng và thông số các loại rơ le sử dụng.

-

Chương VI : Tính toán thông số và kiểm tra sự làm việc của bảo vệ.

Trong thời gian qua, nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo ThS.Nguyễn Văn Đạt,và
các thầy cô giáo trong bộ môn Hệ thống điện, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của
mình. Tuy nhiên, với khả năng và trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu
sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô giáo.
Em xin chân thành cảm ơn !.
Sinh viên: Sỹ Danh Hưng

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 5


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

Phần I:
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TRẠM BẢO VỆ
1.1 GIỚI THIỆU TRẠM BẢO VỆ
Đối tượng bảo vệ là 1 trạm lớn và quan trọng trong HTĐ .Nó được cung cấp điện
từ hai phía thông qua hai hệ thống điện (HTĐ1 và HTĐ2) , cấp điện áp tương ứng là 220
kV và 110 kV rồi hạ xuống 35 kV cung cấp điện cho phụ tải
.Trạm gồm có hai máy biến áp tự ngẫu B1 và B2 được mắc song song với nhau.
Hai máy biến áp này được cung cấp từ hai nguồn HTĐ1 và HTĐ2 . HTĐ1 cung cấp đến
thanh góp 220kV của trạm biến áp qua đường dây kép D .HTĐ2 cung cấp đến thanh góp
110kV. Phía hạ áp của trạm có điện áp 35kV đưa đến các phụ tải.
MBA1

220 kV

MC1

110 kV

MC2

Ð/d

HT1

HT2
MBA2

MC4

MC3

MC5

MC6

35 kV

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 6

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

1.2 SỐ LIỆU
- Hệ thống :
HTĐ1- S1Nmax = 2500MVA
S1Nmin = 1800MVA
S0H1 = 1,8X1H1
HTĐ2- S2Nmax = 1700MVA
S2Nmin = 1500MVA
S0H2 = 1,4X1H2
_

Đường dây : L = 70km ; AC – 185:
Z1 = 0,17 + j 0,409 : X0 = 1,7X1

-

Máy biến áp tự ngẫu MBA1 , MBA2
Sdd = 125MVA

Uk% C-T = 10 ,

Uk% C-H = 31

, Uk% T-H = 17

Cấp điện áp 220/110/35 kV
Tổ đấu dây YN_Auto_d11

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

CHƯƠNG II: TÍNH NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ
II.1 Mục đích của tính toán ngắn mạch
Khi thiết kế bảo vệ rơle cho bất kỳ một phần tử hoặc một hệ thống điện nào, ta cần
phải xem xét đến những sự cố nặng nề nhất, có ảnh hưởng lớn tới phần tử hoặc hệ thống
đó. Nguyên nhân gây hư hỏng, sự cố đối với các phần tử trong hệ thống rất đa dạng,
trong đó, loại sự cố nguy hiểm nhất là ngắn mạch.
Việc tính toán ngắn mạch nhằm xác định được dòng điện ngắn mạch lớn nhất
(INmax) và dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất (IN min ) đi qua các bảo vệ để lựa chọn thiết bị
bảo vệ rơ le, chỉnh định, cài đặt các thông số và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ.
II.2 Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch
II.2.1 Nguyên nhân của ngắn mạch
Nguyên nhân chung và chủ yếu của ngắn mạch là do cách điện bị hỏng. Lý do
cách điện bị hỏng có thể là: Bị già cỗi khi làm việc lâu ngày, chịu tác động cơ khí gây vỡ
nát, bị tác động của nhiệt độ gây phá hoại môi chất, xuất hiện điện trường mạnh làm
phóng điện chọc thủng vỏ bọc….Những nguyên nhân tác động cơ khí có thể do con
người (như đào đất, thả diều…), do loài vật(rắn bò, chim đậu…), hoặc gió bão làm cây
gãy, đổ cột, dây dẫn chập nhau… Sét đánh gây phóng điện cũng là một nguyên nhân
đáng kể gây ra hiện tượng ngắn mạch (tạo ra hồ quang dẫn điện giữa các dây dẫn). Ngắn
mạch có thể do thao tác nhầm, ví dụ như đóng điện sau sửa chữa mà quên tháo dây nối
đất...

II.2.2 Hậu quả của ngắn mạch
Ngắn mạch là một loại sự cố nguy hiểm, vì khi ngắn mạch dòng điện đột ngột tăng
lên rất lớn, chạy trong các phần tử của HTĐ. Tác dụng của dòng điện ngắn mạch có thể
gây ra là:
- Phát nóng rất nhanh, nhiệt độ tăng cao, có thể gây cháy nổ.
- Sinh ra lực cơ khí rất lớn giữa các phần của thiết bị điện, làm biến dạng hoặc gây
vỡ các bộ phận như sứ đỡ, thanh dẫn…
- Gây sụt áp lưới điện khiến động cơ ngừng quay, ảnh hưởng đến năng suất của
máy móc thiết bị.
Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 8


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

- Gây ra mất ổn định hệ thống do các máy phát mất cân bằng công suất, quay theo
những vận tốc khác nhau dẫn đến mất đồng bộ.
- Tạo ra các thành phần dòng điện không đối xứng, gây nhiễu các đường dây
thông tin ở gần.
- Nhiều phần của mạng điện bị cắt ra để loại trừ điểm ngắn mạch, làm gián đoạn
cung cấp điện.
II.3 Các giả thiết và phương pháp tính ngắn mạch
II.3.1 Những giả thiết cơ bản để tính toán ngắn mạch
Khi tính toán ngắn mạch bằng phương pháp thủ công người ta sử dụng một số giả
thiết đơn giản hóa sau:
- Các máy phát điện không có dao động công suất.
- Xét phụ tải gần đúng.

-Mạch từ không bão hòa.
- Bỏ qua điện trở.
- Bỏ qua điện dung.
- Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp.
- Hệ thống điện ba pha là đối xứng.
II.3.2 Trình tự tính toán ngắn mạch
Tiến hành tính toán ngắn mạch theo trình tự sau:
- Xác định sơ đồ thay thế( còn gọi là sơ đồ đẳng trị hay sơ đồ một sợi).
- Xác định loại ngắn mạch.
- Xác định vị trí của điểm ngắn mạch.
- Xác định thời điểm cần xét của quá trình ngắn mạch.
Khi tính toán ngắn mạch có thể dùng hệ đơn vị tương đối có tên hoặc hệ đơn vị
tương đối cơ bản

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

Ta có bảng sau:

N(1)

X2

∑

N(2)
N(1,1)

m (n )

X(n)
∆

Dạng ngắn mạch

+ X0

X2
X2

∑

N(3)

3

∑

3

∑

//X 0

∑

3. 1 −

X 2 ∑ .X 0 ∑
(X 2 ∑ + X 0 ∑ ) 2

0

1

II.3.3 Phương pháp tính ngắn mạch
Để tìm dòng ngắn mạch lớn nhất và nhỏ nhất chạy qua các BI phục vụ cho bảo vệ
ta xét 2 chế độ:
Dòng ngắn mạch cực đại khi: Công suất ngắn mạch của hệ thống là lớn nhất(điện
kháng hệ thống nhỏ nhất). Ở chế độ này ta xét các dạng ngắn mạch sau: ngắn mạch 3
pha ( N ( 3) ), ngắn mạch 1 pha chạm đất ( N(1) ), ngắn mạch 2 pha chạm đất ( N(1,1) ), các máy
biến áp vận hành độc lập
Dòng ngắn mạch cực tiểu khi: Công suất ngắn mạch của hệ thống nhỏ nhất (điện
kháng hệ thống lớn nhất). Ở chế độ này ta xét các dạng ngắn mạch: ngắn mạch 2 pha
( N ( 2 ) ), ngắn mạch 1 pha chạm đất ( N(1) ), ngắn mạch 2 pha chạm đất
( N(1,1) ), các máy biến áp vận hành độc lập
Các điểm ngắn mạch tính toán:
Ngắn mạch phía 220kV với các điểm ngắn mạch N1 , N1’ ;
Ngắn mạch phía 110kV với các điểm ngắn mạch N2 , N2’ ;
Ngắn mạch phía 35kV với các điểm ngắn mạch N3 , N3.

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 10

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

Do thông số của hai MBA là giống nhau, nên chỉ cần xác định dòng điện chạy qua
các máy biến dòng BI1, BI2, BI3 của MBA. Dòng ngắn mạch qua các BI của MBA 2 có
giá trị tương tự
II.4 Các đại lượng cơ bản trong tính toán ngắn mạch
Đối với tính toán bảo vệ rơ le,chọn các đại lượng cơ bản sau:

Scb = SMBA1 = SMBA2 = 125MVA
Điện áp cơ bản các phía bằng điện áp định mức

U cb1 = U dm1 = 220 kV
U cb 2 = U dm 2 = 110 kV
U cb 3 = U dm 3 = 35 kV
Cấp điện áp 220 kV có Ucb1 = 220kV

Scb
125
=
= 0,328kA
3.Ucb1
3.220

I cb1 =

Cấp điện áp 110 kV có Ucb2 = 110kV

Scb
125
=
= 0,656kA
3.Ucb 2
3.110

I cb 2 =

Cấp điện áp 35 kV có Ucb3 = 35kV

Scb
125
=
= 2,062kA
3.Ucb3
3.35

I cb3 =

II.4.1 Thông số hệ thống
• Hệ thống điện 1
Chế độ công suất ngắn mạch cực đại
S1Nmax = 2500MVA

-

Điện kháng thứ tự thuận và điện kháng thứ tự nghịch.

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 11


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

X 1H 1max = X 2 H 1max =
-

Scb
S1Nmax

=

125
= 0, 05
2500

Điện kháng thứ tự không.

X 0 H 1max = 1,8.X1H 1max = 1,8.0,05 = 0,09
Chế độ công suất ngắn mạch cực tiểu

S1N min = 1800MVA
-

Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch.

X 1H 1min = X 2 H 1min =
-

Scb
S1N min

=

125
= 0,069
1800

Điện kháng thứ tự không.

X 0 H1min = 1,8.X1H1min = 1,8.0,069 = 0,124
• Hệ thống điện 2
Chế độ công suất ngắn mạch cựa đại

S2 Nmax = 1700MVA
-

Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch.

X 1H 2 max = X 2 H 2 max =
-

Scb
S 2 Nmax

=

125
= 0,074
1700

Điện kháng thứ tự không.

X 0 H 2max = 1,4.X1H 2max = 1,4.0,074 = 0,104
Chế độ MIN

S2 N min = 1500MVA
-

Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch.

X 1H 2 min = X 2 H 2 min =
-

Scb
S 2 N min

=

125
= 0, 083
1500

Điện kháng thứ tự không.

X 0 H 2min = 1,4.X1H 2min = 1,4.0,083 = 0,116
•

Đường dây :
Điện kháng thứ tự thuận và điện kháng thứ tự nghịch.

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 12


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

X 1D = X 2 D = X 1.L.

S cb
125
= 0,17.70.
= 0, 031
U cb .U cb
220.220

Điện kháng thứ tự không.
X0D = 1,7.X1D = 1,7. 0,031 = 0,053
Máy biến áp tự ngẫu :
Điện áp ngắn mạch phần trăm của cuộc dây MBA tự ngẫu được tính theo công thức sau
:

U K (C − T ) = 10% ; U K (C − H ) = 31% ; U K (T − H ) = 17%

U NC % =

1 C−T
1
U N % + UCN−H % − U NT −H %) = (10 + 31 − 17 ) = 24%
(
2
2

U NT % =

1 C−T
1
U N % + UTN−H % − U NC−H %) = (10 + 17 − 31) = 0%
(
2
2

U NH % =

1 C −H
1
U N % + UTN−H % − U NC−T %) = ( 31 + 17 − 10) = 38%
(
2
2

Điện kháng các cuộn dây

UCN % Scb 24 125
XC =
. =
.
= 0,24
100 Sdd 100 125
UTC % Scb
0 125
XT =
. =
.
=0
100 Sdd 100 125
UHN % Scb 38 125
XH =
. =
.
= 0,38
100 Sdd 100 125
II.4.2 Kiểm tra điều kiện hai máy biến áp làm việc song song.
Các máy biến áp làm việc song song phải thỏa mãn các điều kiện sau:
+ Điện áp định mức của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp lúc không tải phải bằng nhau.
+ Tỷ số biến của 2 máy biến áp phải bằng nhau.
+ Hai máy biến áp cùng tổ đấu dây
Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 13

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

+ Hai máy biến áp phải có cùng điện áp ngắn mạch U N % hoặc độ chênh lệch điện

áp không quá 10%. Điều này có ảnh hưởng đến việc phân bố công suất trên các máy biến
áp khi mang tải trong chế độ vận hành bình thường.
Từ các điều kiện trên ta dễ dàng nhận thấy 2 máy biến áp MBA1 và MBA2 hoàn
toàn đủ các điều kiện để vận hành làm việc song song.
II.5 Tính toán dòng điện ngắn mạch
II.5.1 TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ĐỂ TÌM DÒNG ĐIỆN LỚN NHẤT QUA
BẢO VỆ.
Điều kiện: 2 nguồn HTD làm việc với SMax

Tính ngắn mạch tại các điểm N1,N2,N3
Dạng ngắn mạch N(3), N(1,1), N(1),
II.5.1.1 Trường hợp một máy biến áp làm việc độc lập
1) Sơ đồ thay thế.
4BI
110 kV

MBA1

220 kV

2BI

1BI
MC1

MC2

Ð/d
N1'

HT1

N2'

HT2
N2

N1

N3'
3BI
MC6
35 kV

N3

Hình 0-1: Sơ đồ các điểm ngắn mạch

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 14


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

Sơ đồ TTT
220kV

X1D
0,031

X 1HT1
0,05

1BI
N'1

N1

110kV

XT
0

XC
0,24

2BI
N'2

X1HT2
0,074

N2

E

E1
X1D
0,031

XH
0,38
N'3

3BI

35kV
N3

Sơ đồ TTN

X 2HT1
0,05

220kV

X 2D
0,031

1BI
N1

110kV

XT
0

XC
0,24

N'1

2BI
N'2

X 2D
0,031

X 2HT2
0,074

N2

XH
0,38
N'3

3BI

35kV
N3

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 15


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

Sơ đồ TTK
220kV

X 0D
0,053

X 0HT1
0,09

1BI
N1

110kV

XT
0

XC
0,24

N'1

2BI
N'2

X 0D
0,053

X 0HT2
0,104

N2

XH
0,38
N'3

3BI

35kV
N3

Ngắn mạch phía 220kV
Đơn giản sơ đồ

1)
a)

T.T.Thuận

X1 =

X D 0,031
=
= 0,016
2
2

X2 = XH1 + X1 = 0,05 + 0,016 = 0,066
X3 = XC + XH2 = 0,24 + 0,074 = 0,314

X 1Σ = X2 // X3 =

E

Sỹ Danh Hưng- D5H3

0,066.0,314
= 0,055
0,066 + 0,314

X1
0,055

N1

Page 16


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

T.T.Nghịch

X 2 Σ = X 1Σ = 0,055

X2
N1

0,055

T.T.Không
X 0HT1
0,09

220kV

X 0D
0,027

1BI
N1

110kV

XT
0

XC

0,24

N'1

2BI
N'2

X 0HT2
0,104

N2

XH
0,38

X4 =

X 0 D 0,053
=
= 0,027
2
2

X5 = XH // X0H2 =

0,38.0,104
= 0,082
0,38 + 0,104

X6 = XC + X5 = 0,24 + 0,082 = 0,322

X7 = X4 + X0H1 = 0,027 + 0,09 = 0,117
X 0 Σ = X6 // X7 =

Sỹ Danh Hưng- D5H3

0,322.0,117
= 0,086
0,322 + 0,117

Page 17


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

X0
0,086

N1

b) Ngắn mạch 3 pha N1 (3)

IH 2 =

E1
1
=
= 15,152
X 2 0,066

I H1 =

E2
1
=
= 3,185
X 1 0,314
X2
0,066

1BI

X3
0,314

N1

E1

E2

Từ đó suy ra :
Tại N1

I1BI(3) = I H 2 = 15,152
I2BI(3) = I H 2 = 15,152

Tại N1’

I1BI(3) = I H 1 = 3,185
I2BI(3) = I H 2 = 15,152

c) Ngắn mạch 2 pha chạm đất N1 (1,1)

X∆ =

X 2 ∑ .X 0 ∑
0,055.0,086
=
= 0,034
X 2 ∑ + X 0 ∑ 0,055 + 0,086

I1 N =

E
1
=
= 11, 236
X 1∑ + X ∆ 0,055 + 0,034

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 18


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

I 2 N = − I N 1.

X0∑
0,086
= −11,236.
= −6,853
X 2∑ + X0∑
0,055 + 0,086

I 0 N = − I1N .

X 2∑
0,055
= −11,236.
= −4,383
X 2∑ + X0∑
0,055 + 0,086

U1N = U2N = U0N = I1N. X ∆ = 11,236.0,034 = 0,382
Theo sơ đồ:
. Thứ tự Thuận

I1H 1 =

E1 − U1N 1 − 0,382
=
= 9,364
X2
0,066

I1C = I1N1 – I1H1 = 11,236 - 9,364 = 1,872
I1H2 = I1C = 1,872
220kV

X2
0,066

E1

I1H1
-9,364

1BI

110kV
2BI

I0C
-1,118

N1

I1N
-7,112

XC
0,24

X 1HT2
0,083

I1H2
E2

1,872

U 1N

. Thứ tự Nghich

I2H1 =

Sỹ Danh Hưng- D5H3

−U 2 N −0,382
=
= −5,788
X2
0,066

Page 19


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

I2C = I2N – I2H1 = -6,853 –(-5,788) = -1,065
I2H2 = I2C = - 1,065
220kV

X2
0,066
I1H1
-5,788

1BI

110kV
2BI

I0C
-1,065

N1

I2N
-6,853

XC
0,24

X 1HT2
0,083
I1H2
-1,065

U 2N

. Thứ tự không.

I0 H1 =

−U 0 N −0,382
=
= −3,265
X7
0,117

I0C = I0N – I0H1 = -4,383 –(-3,265) = -1,118
I0H2 .X0H2 + I0C.X0C = - U0N

I0 H 2 =
=>

−U 0 N − I 0C .X0C −0,382 − (−1,118.0,24)
=
= −1,093
X 0H 2
0,104

I0H = I0C – I0H2 = -1,118 - (-1,093) = -0,025
I0T = I0H2 = -1,093

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 20


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV
220kV

X7
0,117

1BI

I0H1
N1
-3,265

XT
0

XC
0,24

110kV
2BI

I0HT2

I0C
-1,118

I0H
-0,025

X 0HT2

0,104

-1,093

XH
0,38

U 0N

0,104

Từ đó suy ra:
Tại điểm N1:
I1BI = a2.I1C + a.I2C + I0C
= (-

3
3
1
1
-j
) . 1,872 + (- + j
)(-1,065) + (-1,118)
2
2
2
2

= -1,522 – j.2,544
=> I1BI =

1,5222 + 2,5442 = 2,965

I2BI = a2.I1H2 + a.I2H2 + I0H2
= (-

3
3
1
1
-j
) . 1,872 + (- + j
)(-1,065) + (-1,093)
2
2
2
2

= -1,497 – j.2,544
=> I2BI =

1, 4972 + 2,5442 = 2,952

I4BI = 3. (.I0C.. I220cb - .I0T .I110cb)
= 3.[( -1,118).

125
-(-1,093).
3.220

125
]
3.110

= 1,05 kA
Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 21


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

Tại điểm N1’:
I1BI = a2.I1H1 + a.I2H1 + I0H1
= (-

3
3
1
1
-j
) . 9,364 + (- + j
)(-5,788) + (-3,265)
2
2
2
2

= -5,053 – j.3,097
=> I1BI =

5, 0532 + 3,0972 = 5,927

I2BI = a2.I1H2 + a.I2H2 + I0H2
= (-

3
3
1
1
-j
) . 1,872 + (- + j
)(-1,065) + (-1,093)
2
2
2
2

= -1,497 – j.2,544
=> I2BI =

1, 4972 + 2,5442 = 2,952

I4BI = 3. (.I0C.. I220cb - .I0T .I110cb)
= 3.[( -1,118).

125
-(-1,093).

3.220

125
]
3.110

= 1,05 Ka
d) Ngắn mạch 1 pha chạm đất N1 (1)

X ∆ = X 2 ∑ + X 0 ∑ = 0,055 + 0,086 = 0,141

I1N =

E
1
=
= 5,102
X 1 ∑ + X ∆ 0,055 + 0,141

I 2 N = I 0 N = I 0 N = 5,102
U1N = I1N. X ∆ = 5,102.0,141 = 0,719
U2N = - I2N. X 2 ∑ = -5,102.0,055 = -0,281
U0N = - I0N. X 0 ∑ = -5,102.0,086 = -0,439

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 22


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV

Theo sơ đồ:
. Thứ tự Thuận

I1H 1 =

E1 − U1N 1 − 0,719
=
= 4,258
X2
0,066

I1C = I1N1 – I1H1 = 5,102 – 4,258 = 0,844
I1H2 = I1C = 0,844

220kV

X2
0,066

E1

I 1H1
4,258

XC
0,24

1BI
N'1

N1

I 1N
5,102

110kV
2BI

I 1C
0,844

X 1HT2
0,083
X1H2
0,844

U 1N

. Thứ tự Nghich

I2H1 =

−U 2 N −(−0,281)
=
= 4,258
X2
0,066

I2C = I2N – I2H1 = 5,102 – 4,258 = 0,844
I2H2 = I2C = 0,844

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 23

E2


Đồ án tốt nghiệp

X2
0,066
I 2H1
4,258

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV
220kV
XC
0,24

1BI
N'1

N1

I 2N
5,102

110kV
2BI

I 2C
0,844

X 2HT2
0,083
X 2H2
0,844

U 2N

. Thứ tự không.

I0 H1 =

−U 0 N −(−0,439)
=
= 3,752
X7
0,117

I0C = I0N – I0H1 = 5,102 – 3,752 = 1,350
I0H2 .X0H2 + I0C.X0C = - U0N

I0 H 2 =
=>

−U 0 N − I 0C .X0C −(−0,439) − 1,350.0,24
=
= −1,106
0,104
X 0H 2

I0H = I0C – I0H2 = 1,350 - (-1,106) = 2,456
I0T = I0H2 = -1,106

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 24


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế và tính toán bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220kV
220kV

X7
0,117
I 0H1
3,752

1BI
N'1

N1

110kV

XC
0,24

2BI

I 0H2
-1,106

I 0C
1,350
I 0H
2,456

I 0N
5,102

X 0HT2
0,104

XH
0,38

U 0N

Từ đó suy ra :
Tại điểm N1:
I1BI = I1C + I2C + I0C
= 0,844 + 0,844 + 1,350
= 3,038

I2BI = I1H2 + I2H2 + I0H2
= 0,844 + 0,844 + (-1,106)
= 0,582
I4BI = 3. (.I0T.. I110cb - .I0C .I220cb)
= 3.( -1,106.

125
-1,350.
3.110

125
)
3.220

= 1,168 kA
Tại điểm N1’:
I1BI = I1H1 + I2H1 + I0H1
= 4,258 + 4,258 + 3,752

Sỹ Danh Hưng- D5H3

Page 25