Đồ án tốt nghiệp nguyen minh cong

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.83 MB, 110 trang )

TẬP ĐOÀN ĐIỆN LỰC VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA HỆ THỐNG ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ BẢO VỆ RƠLE CHO TRẠM BIẾN ÁP

Giảng viên hướng dẫn : TS. VŨ THỊ THU NGA
Sinh viên thực hiện:

NGUYỄN MINH CÔNG

Ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN
Chuyên ngành :

HỆ THỐNG ĐIỆN

Lớp : Đ5H4
Khoá : 2010-2015

Hà Nội, tháng 1 năm 2015

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

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 tới các phụ tải.
Các thiết bị lắp đặt trong trạm biến áp đắt tiền, so với đường dây tải điện thì
xác suất xảy ra sự cố ở trạm biến áp thấp hơn, tuy nhiên sự cố ở trạm sẽ gây nên
những hậu quả nghiêm trọng nếu không được loại trừ một cách nhanh chóng và
chính xác.
Ngoài nhừng sự cố thường xảy ra trong hệ thống điện như quá tải, ngắn
mạch, đứt dây, trạm biến áp còn có các dạng sự cố khác xảy ra với máy biến áp
như: Rò dầu, bão hòa mạch từ,…
Nguyên nhân gây ra hư hỏng. sự cố đối với các phần tử trong trạm, cũng
như trong hệ thống điện rất đa dạng, do thiên tai, bão lụt, hao mòn cách điện, tai
nạn ngẫu nhiên, do thao tác nhầm…
Sự cố bất thường xảy ra bất ngờ vào bất kì lúc nào do đó yêu cầu hệ thống
bảo vệ phải làm việc chính xác, loại trừ đúng phần tử sự cố vàng nhanh càng tốt.
Để nghiên cứu, thiết kế hệ thống bảo vệ rơle cho các phần tử trong hệ
thống điện cần phải có những hiểu biết về những hư hỏng, hiện tượng không 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 của em là: Thiết kế bảo vệ Rơle cho trạm
biến áp 110/35/22kV. Đồ án gôm 5 chương như sau:
Chương 1: Mô tả đối tượng được bảo vệ, thông số chính.
Chương 2: Tính toán ngắn mạch phục vụ bảo vệ role.
Chương 3: Lựa chọn phương thức bảo vệ.
Chương 4: Giới thiệu tính năng và thông số các loại rơle định sử dụng.
Chương 5: Tính toán các thông số của bảo vệ, kiểm tra sự làm việc của
bảo vệ.

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa hệ
thống điện trường Đại học Điện Lực, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của cô giáo
TS. Vũ Thị Thu Nga đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Do kiến thức bản thân còn hạn chế nên bài làm của em không thể tránh khỏi
những thiếu sót. Vậy em kính mong sẽ nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô để
bài làm của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, Ngày….tháng….năm…..
Sinh viên
Nguyễn Minh Công

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

NHẬN XÉT
(Của giảng viên hướng dẫn)
………………………………………………………………………………...
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

NHẬN XÉT
(Của giảng viên phản biện)
………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1.

MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG – THÔNG SỐ CHÍNH .......................... 1

1.1

MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG ................................................................................. 1

1.2

THÔNG SỐ CHÍNH ................................................................................... 2

1.2.1 Hệ thống điện HTĐ1, HTĐ2 : có trung tính nối đất .....................................2
1.2.2 Đường dây D1, D2 ........................................................................................ 2
1.2.3 Máy biến áp ...................................................................................................2
CHƯƠNG 2.

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE .......4

2.1

Mục đích tính ngắn mạch ...........................................................................4

2.2

Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch ................................................. 4

2.2.1 Nguyên nhân của ngắn mạch.........................................................................4
2.2.2 Hậu quả của ngắn mạch................................................................................. 4
2.3

CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN ........................................................................5

2.4
CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN VÀ TÍNH TOÁN THÔNG SỐ
CÁC PHẦN TỬ .....................................................................................................6
2.5

SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH ............................................... 8

2.5.1 Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (Thứ tự nghịch E=0) .........................................8
2.5.2 Sơ đồ thay thế thứ tự không ..........................................................................8
2.6

CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH ............................................... 8

2.6.1 Sơ đồ 1: SNmax, 1 máy biến áp làm việc ......................................................... 9
2.6.2 Sơ đồ 2: SNmax, 2 máy biến áp làm việc song song .....................................17
2.6.3 Sơ đồ 3: SNmin, 1 máy biến áp làm việc ....................................................... 26
2.6.4 Sơ đồ 4: SNmin, 2 máy biến áp làm việc song song ......................................34
2.7
CHỌN MÁY CẮT, MÁY BIẾN DÒNG ĐIỆN, MÁY BIẾN ĐIỆN
ÁP………………………………………………………………………….……44
2.7.1 Chọn máy cắt điện ....................................................................................... 44

2.7.2 Chọn máy biến dòng điện ............................................................................ 46
2.7.3 Chọn máy biến điện áp ................................................................................ 47
CHƯƠNG 3.

LỰA CHỌN PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ ................................ 48

3.1
CÁC DẠNG HƯ HỎNG VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC KHÔNG BÌNH
THƯỜNG CỦA MÁY BIẾN ÁP .......................................................................48
3.2

CÁC LOẠI BẢO VỆ ĐẶT CHO MÁY BIẾN ÁP ..................................49

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

3.2.1 Những yêu cầu đối với thiết bị bảo vệ hệ thống điện ..................................49
3.2.2 Bảo vệ chính cho máy biến áp B1 và B2 .................................................... 50
3.2.3 Bảo vệ dự phòng .......................................................................................... 53
3.3

SƠ ĐỒ PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ ......................................................... 57

CHƯƠNG 4. GIỚI THIỆU TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CÁC LOẠI
RƠLE
SỬ
DỤNG………………………………………………………………………..58
4.1

HỢP BỘ BẢO VỆ SO LỆCH 7UT613 .................................................... 58

4.1.1 Giới thiệu tổng quan về rơle 7UT613 ......................................................... 58
4.1.2 Nguyên lý hoạt động chung của rơ le 7UT613 ...........................................60
4.1.3 Một số thông số kỹ thuật của rơle 7UT613 ................................................. 62
4.1.4 Cách chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7UT613 ............................... 64
4.1.5 Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT613 ........................... 65
4.1.6 Chức năng bảo vệ chống chạm đất hạn chế (REF) của 7UT613 ................ 70
4.1.7 Chức năng bảo vệ quá dòng của rơle 7UT613. ...........................................73
4.1.8 Chức năng bảo vệ chống quá tải..................................................................73
4.2

HỢP BỘ BẢO VỆ QUÁ DÒNG 7SJ621 ................................................. 74

4.2.1 Giới thiệu tổng quan về rơle 7SJ621. .......................................................... 74
4.2.2 Nguyên lí hoạt động chung của rơle 7SJ621. .............................................. 75
4.2.3 Các chức năng bảo vệ trong rơle 7SJ621 .................................................... 77
4.2.4 Một số thông số kĩ thuật của rơle 7SJ621 ................................................... 80
CHƯƠNG 5. CHỈNH ĐỊNH VÀ KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA
RƠLE……………………………………………………………………………83
5.1

TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ BẢO VỆ .............................................. 83

5.1.1 Các số liệu cần thiết cho việc tính toán bảo vệ rơle ....................................83
5.1.2 Tính toán các thông số bảo vệ .....................................................................83
5.2

KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ ...........................................88

5.2.1 Bảo vệ so lệch dòng điện có hãm ................................................................ 88
5.2.2 Bảo vệ so lệch dòng điện thứ tự không ....................................................... 95
5.2.3 Bảo vệ quá dòng có thời gian ......................................................................96
5.2.4 Bảo vệ quá dòng thứ tự không có thời gian ................................................ 98
5.3

Kết luận ....................................................................................................100

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.6.1 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI , trường hợp 1 máy
biến áp làm việc trong chế độ SNmax ......................................................................16
Bảng 2.6.2 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI, trường hợp 2 máy
biến áp làm việc song song trong chế độ SNmax.................................................... 25
Bảng 2.6.3 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI , trường hợp 1 máy
biến áp làm việc trong chế độ SNmin ......................................................................33
Bảng 2.6.4 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI , trường hợp 2 máy
biến áp làm việc trong chế độ SNmin ......................................................................42
Bảng 2.6.5 Bảng tổng kết dòng ngắn mạch cực đại và cực tiểu ở dạng tương đối
cơ bản qua các BI theo từng cấp điện áp của điểm ngắn mạch là: ....................... 43
Bảng 2.6.6 Bảng tổng kết dòng ngắn mạch cực đại và cực tiểu ở dạng có tên qua
các BI theo từng cấp điện áp của điểm ngắn mạch là: ..........................................43
Bảng 2.6.7 dòng ngắn mạch cực đại và dòng ngắn mạch cực tiểu qua các BI.....43
Bảng 2.7.1: bảng chọn máy cắt ............................................................................ 46

Bảng 2.7.2 Bảng chọn máy biến dòng điện .......................................................... 46
Bảng 2.7.3: Bảng chọn máy biến điện áp ............................................................. 47
Bảng 3.1 Những loại hư hỏng thường gặp và các loại bảo vệ cần đặt ................. 49
Bảng 4.1 Chỉnh định và cài đặt thông số cho rơle 7UT613 ............................... 65
Bảng 4.2 Thông số kĩ thuật của rơle 7SJ621 ....................................................... 82
Bảng 5.1 Thông số của máy biến áp 110/35/22 ................................................... 83
Bảng 5.2 Kết qủa kiểm tra hệ số an toàn hãm của bảo vệ ....................................91
Bảng 5.3 Kết quả kiểm tra hệ số độ nhạy của bảo vệ ...........................................95

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý và các vị trí đặt máy biến dòng dùng cho bảo vệ
của trạm biến áp ............................................................................................... 1
Hình 3-1 Sơ đồ nguyên lý bảo vệ so lệch có hãm sử dụng rơle điện cơ .......50
Hình 3-2 Bảo vệ chống chạm đất hạn chế của máy biến áp ba cuộn dây .....51
Hình 3-3 Vị trí đặt rơle khí ở máy biến áp .................................................... 53
Hình 3-4 bảo vệ cảnh báo chạm đất .............................................................. 56
Hình 3-5 Sơ đồ phương thức bảo vệ ............................................................. 57
Hình 4-1. Cấu trúc phần cứng của bảo vệ so lệch 7UT613 .......................... 62
Hình 4.2 Nguyên lý bảo vệ so lệch dòng điện trong rơle 7UT613 ............... 65
Hình 4-3. Đặc tính tác động của rơle 7UT613..............................................67
Hình 4-4 Nguyên tắc hãm của chức năng bảo vệ so lệch trong 7UT613 .....69
Hình 4-5. Nguyên lí bảo vệ chống chạm đất hạn chế trong 7UT613. ..........71
Hình 4-6. Đặc tính tác động của bảo vệ chống chạm đất hạn chế ................ 72
Hình 4-7. Cấu trúc phần cứng của rơle 7SJ621 ............................................ 76

Hình 4-8 Đặc tính thời gian tác động của 7SJ621 ........................................78

KÍ HIỆU CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
HTĐ
MBA
TTT
TTN
TTK

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

Hệ thống điện
Máy biến áp
Thứ tự thuận
Thứ tự nghịch
Thứ tự không

SVTH: Nguyễn Minh Công

1

CHƯƠNG 1.

MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG – THÔNG SỐ CHÍNH

1.1 MÔ TẢ ĐỐI TƯỢNG
Trạm biến áp được bảo vệ bằng hai máy biến áp ba cuộn dây B1 và B2 được
mắc song song với nhau. Hai máy biến áp này được cung cấp từ hai nguồn của
HTĐ1 và HTĐ2. HTĐ1 cung cấp điện cho thanh góp 110 kV của trạm biến áp qua

đường dây D1, HTĐ2 cung cấp cho thanh góp 110 kV của trạm biến áp qua
đường dây D2. Phía trung và hạ áp của trạm có điện áp 35 kV và 22 kV để đưa
đến các phụ tải.

D1

BI4

BI5

N3'

MC3

MC1

HTĐ1

BI1

BI3

N1'

B1

N3

N1

BI4

D2

BI5
BI3

HTĐ2

BI1

110kV

B2

N2'
BI2

MC2

35kV

N2

Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý và các vị trí đặt máy biến dòng dùng cho bảo vệ
của trạm biến áp

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

22kV

2

1.2 THÔNG SỐ CHÍNH
1.2.1 Hệ thống điện HTĐ1, HTĐ2 : có trung tính nối đất
1) Hệ thống điện HTĐ1
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại SN1max= 2250 MVA
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu SN1min= 0,75SN1max
Điện kháng thứ tự không X0H1= 1,3X1H1
2) Hệ thống điện HTĐ2
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại SN2max= 1700 MVA
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu SN2min= 0,7SN2max
Điện kháng thứ tự không X0H2= 1,25X1H2
1.2.2 Đường dây D1, D2
1) Đường dây D1
Chiều dài L1= 60km
Điện kháng thứ tự thuận : X1L1= 0,409 Ω/km
Điện kháng thứ tự không: X0L1= 2X1L1
2) Đường dây D2
Chiều dài L2= 55km
Điện kháng thứ tự thuận : X1L2= 0,309 Ω/km
Điện kháng thứ tự không: X0L2= 2X1L2
1.2.3 Máy biến áp
Công suất danh định của mỗi máy biến áp: Sdđ1= Sdđ2= 63 MVA
Có 3 cấp điện áp: 121/38,5/24 kV
Sơ đồ đấu dây: YN-d11-YN12
Điện áp ngắn mạch phần trăm của các cuộn dây :

UN(C-T)%= 11%
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

3

UN(C-H)%= 21,5%
UN(T-H)%= 10%
Giới hạn điều chỉnh điện áp: ∆Uđc= ±12%

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

4

CHƯƠNG 2.

2.1

TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO
VỆ RƠLE

Mục đích tính 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 dòng điện ngắn mạch lớn nhất và
dòng điện ngắn mạch nhỏ nhất đi qua các bảo vệ để lựa chọn thiết bị bảo vệ rơle,
chỉnh định, cài đặt các thông số và kiểm tra độ nhạy của bảo vệ.

2.2
2.2.1

Nguyên nhân và hậu quả của ngắn mạch
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….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...
2.2.2 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. Dòng điện ngắn mạch có
thể gây ra:
- 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…
- Sụt áp lưới khiến động cơ ngừng quay, ảnh hưởng đến năng suất của thiết bị

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

5

- 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.

2.3 CÁC GIẢ THIẾT CƠ BẢN
- Các máy phát điện đồng bộ không có dao động công suất: nghĩa là góc lệch
pha giữa sức từ động của máy phát điện giữ nguyên không đổi trong quá trình
ngắn mạch. Nếu góc lệch pha giữa sức điện đông của các máy phát điện tăng lên
thì dòng trong nhánh sự cố giảm xuống, sử dụng giả thiết này sẽ làm cho việc tính
toán đơn giản hơn và trị số dòng điện tại chỗ ngắn mạch là lớn nhất. Giả thiết này
không gây sai số lớn, nhất là khi tính toán trong giai đoạn đầu của quá trình quá
độ (0,1 ÷ 0,2 s).
- Bỏ qua các phụ tải.
- Mạch từ không bão hòa, nghĩa là mạch có quan hệ tuyến tính: giả thiết này sẽ
làm cho phương pháp phân tích và tính toán ngắn mạch đơn giản hơn rất nhiều, vì
mạch điện trở thành tuyến tính và có thể dùng nguyên lý xếp chồng để phân tích
quá trình.
- Bỏ qua điện trở tác dụng: nghĩa là sơ đồ tính toán có tính chất thuần kháng.
Giả thiết này dùng được khi ngắn mạch xảy ra ở các bộ phận điện áp cao, ngoại
trừ khi bắt buộc phải xét đến điện trở của hồ quang điện tại chỗ ngắn mạch hoặc

khi tính toán ngắn mạch trên đường dây cáp dài hay đường dây trên không tiết
diện bé. Ngoài ra lúc hằng số thời gian tắt dần của dòng điện không chu kỳ cũng
phải tính đến điện trở tác dụng.
- Bỏ qua thành phần điện dung dây dẫn- đất: giả thiết này không gây sai số
lớn, ngoại trừ trường hợp tính toán đường dây cao áp tải điện đi cực xa thì mới xét
đến dung dẫn của đường dây.
- Bỏ qua dòng điện từ hóa của máy biến áp.
- Hệ thống điện ba pha lúc bình thường là đối xứng: sự mất đối xứng chỉ xảy
ra đối với từng phần tử riêng biệt khi nó bị hư hỏng. Việc tính toán ngắn mạch
được thực hiện trong hệ đơn vị tương đối.
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

6

2.4 CHỌN CÁC ĐẠI LƯỢNG CƠ BẢN VÀ TÍNH TOÁN THÔNG
SỐ CÁC PHẦN TỬ
Chọn : Scb= SdđB = 63 MVA
Ucb= Utb(115/37,5/24) kV
Cấp điện áp 110kV có Utb1= 115 kV
Icb1=

Scb
63

 0,3163 (kA)
3.U tb1
3.115

Cấp điện áp 35kV có Utb2= 37,5 kV
Icb2=

Scb
63

 0,9699 (kA)
3.U tb 2
3.37,5

Cấp điện áp 110kV có Utb3= 24 kV
Icb3=

Scb
63

 1,5155 (kA)
3.U tb3
3.24

Thông số các phần tử :
- Hệ thống điện 1
Chế độ MAX
S1Nmax= 2250 MVA
X1H1max= X2H1max=

Scb
S1N max



63
 0,028
2250

X0H1max= 1,3.X1H1max= 1,3.0,028= 0,0364
Chế độ MIN
S1Nmin = 0,75.S1Nmax = 0,75.2250= 1687,5MVA
X1H1min= X2H1min=

Scb
S1N min



63
 0,0373
1687,5

X0H1min= 1,3.X1H1min= 1,3.0,0373= 0,0485
- Hệ thống điện 2
Chế độ MAX
S2Nmax= 1700 MVA
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

7

X1H2max= X2H2max=

Scb
S2 N max



63
 0,0371
1700

X0H2max= 1,25.X1H2max= 1,25.0,0371= 0,0464
Chế độ MIN
S2Nmin = 0,7.S2Nmax = 0,7.1700= 1190 MVA
X1H2min= X2H2min=

Scb
S2 N min



63
 0,0529
1190

X0H2min= 1,25.X1H2min= 1,25.0,0529= 0,0661
- Đường dây D1
X1D1= X2D1 = X 0 L1.L1.

Scb
63
 0, 409.60.
 0,1169
2
U cb1
1152

X0D1= 2.X1D1= 2.0,1169 = 0,2338
- Đường dây D2
X1D2= X2D2 = X 0 L 2 .L2 .

Scb
63
 0,309.55.
 0,081
2
U cb1
1152

X0D2= 2.X1D2= 2.0,081 = 0,162
- Máy biến áp
Điện áp ngắn mạch phần trăm của các cuộn dây
1
1
U NC %  (U NC T %  U NC  H %  U NT  H %)  (11  21,5  10)  11, 25
2
2
1
1

U NT %  (U NC T %  U NT  H %  U NC  H %)  (11  10  21,5)  0
2
2

1
1
U NH %  (U NC  H %  U NT  H %  U NC T %)  (21,5  10  11)  10, 25
2
2

Điện kháng của các cuộn dây máy biến áp

XC 

U NC % Scb 11, 25 63
.

.  0,1125
100 Sdm
100 63

XT 

U NT % Scb
0 63
.

. 0
100 Sdm 100 63

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

8

U NH % Scb 10, 25 63
XH 
.

.  0,1025
100 Sdm
100 63

2.5 SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH
2.5.1 Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (Thứ tự nghịch E=0)

2.5.2 Sơ đồ thay thế thứ tự không

2.6 CÁC SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH
Sơ đồ 1: SNmax 1 máy biến áp làm việc.
Sơ đồ 2: SNmax 2 máy biến áp làm việc.
Dạng ngắn mạch cần tính toán N(3) , N(1,1), N(1).
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

9

Sơ đồ 3: SNmin 1 máy biến áp làm việc.
Sơ đồ 4: SNmin 2 máy biến áp làm việc.
Dang ngắn mạch cần tính toán N(2) , N(1,1), N(1).
2.6.1 Sơ đồ 1: SNmax, 1 máy biến áp làm việc
Dạng ngắn mạch cần tính toán N(3) , N(1,1), N(1).
1) Ngắn mạch phía 110kV (điểm ngắn mạch N1, N1’)
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (thứ tự nghịch thì E=0)

X 1  X 2  


( X 1H 1max  X 1D1 ).( X 1H 2 max  X 1D 2 )
X 1H 1max  X 1D1  X 1H 2 max  X 1D 2

(0,028  0,1169)(0,0371  0,081)
 0,0651
0,028  0,1169  0,0371  0,081

Sơ đồ thay thế thứ tự không :

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

10

X 0H 

( X 0 H 1max  X 0 D1 ).( X 0 H 2 max  X 0 D 2 )
X 0 H 1max  X 0 D1  X 0 H 2 max  X 0 D 2

(0,0364  0, 2338)(0,0464  0,162)
 0,1177
0,0364  0, 2338  0,0464  0,162
 X C  X T  0,1125  0  0,1125


X 0B

X 0 

X 0H .X 0B
0,1177.0,1125

 0,0575
X 0 H  X 0 B 0,1177  0,1125

a) Ngắn mạch 3 pha (N(3))
I1  I N 

E
1

 15,361
X 1 0,0651

Điểm ngắn mạch N1: không có dòng ngắn mạch qua các BI.
Điểm ngắn mạch N1’: có dòng ngắn mạch qua BI1: IBI1 = IN = 15,361

b) Ngắn mạch 2 pha chạm đất (N(1,1))
Điện kháng phụ : X  

X 2 . X 0
0,0651.0,0575

 0,0305
X 2  X 0 0,0651  0,0575

Các thành phần đối xứng của các dòng điện tại điểm ngắn mạch:

I1 

E
1

 10, 4603
X 1  X  0,0651  0,0305

I 2    I1 .

X 0
0,0575
 10, 4603.
 4,9059
X 0  X 2
0,0575  0,0651

I 0    I1 .

X 2
0,0651
 10, 4603.
 5,5544
X 0  X 2
0,0575  0,0651

Phân bố dòng thứ tự không (TTK):

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

11

I 0 H  I 0 .

X 0B
0,1125
 5,5544.
 2,7145
X 0H  X 0B
0,1177  0,1125

I 0 B  I 0   I 0 H  5,5544  (2,7145)  2,8399
Dòng điện chạy qua BI :
Điểm ngắn mạch N1:
IBI1 = I0B = -2,8399
IBI4 =3I0B = -3.2,8399=-8,5197

Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm ngắn mạch N1’:








I BI 1  a 2 . I 1BI 1  a. I 2 BI 1  I 0 BI 1
 1
 1
3
3
   j
 I1     j
 I 2  I 0 H
2
2
2
2




 1
 1
3
3

   j
 .10, 4603     j
 (4,9059)  2,7145
2
2
2
2




 5, 4917  j13,3075
I BI 1  (5, 4917) 2  ( 13,3075) 2  14,3961
I BI 4  3I 0 B  3.(2,8399)  8,5197
Dòng qua các BI khác bằng không.
c) Ngắn mạch 1 pha chạm đất (N(1))
Điện kháng phụ : X   X 2  X 0  0,0651  0,0575  0,1226
Các thành phần đối xứng của các dòng điện tại điểm ngắn mạch
I1  I 2  I 0 

E
1

 5,3277
X 1  X  0,0651  0,1226

Phân bố dòng TTK :

I 0 H  I 0 .

X 0B
0,1125
 5,3277.
 2,6037
X 0H  X 0B
0,1177  0,1125

I 0 B  I 0   I 0 H  5,3277  2,6037  2,724
Dòng điện chạy qua BI :
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

12

Điểm ngắn mạch N1:
IBI1 = I0B = 2,724
IBI4 =3I0B = 3.2,724= 8,172
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm ngắn mạch N1’:

I BI 1  I1BI 1  I 2 BI 1  I 0 BI 1  I1  I 2   I 0 H
 5,3277  5,3277  2,6037  13, 2591
I BI 4  3I 0 B  3.2,724  8,172
2) Ngắn mạch phía 35kV (điểm ngắn mạch N2, N2’)
Vì cuộn trung của máy biến áp đấu tam giác tức trung tính cách đất nên dòng
ngắn mạch N(3) lớn nhất. Do vậy tính dòng điện ngắn mạch chạy qua BI với dạng
ngắn mạch N(3).
Sơ đồ thay thế:

X 1 


( X 1H 1max  X 1D1 ).( X 1H 2 max  X 1D 2 )
 XC  XT
X 1H 1max  X 1D1  X 1H 2 max  X 1D 2
(0,028  0,1169)(0,0371  0,081)
 0,1125  0  0,1776
0,028  0,1169  0,0371  0,081

Điểm ngắn mạch N2:
I BI 1  I BI 2 

E
1

 5,6306
X 1 0,1776

Dòng qua các BI khác bằng 0.
Điểm ngắn mạch N2’:
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

13

I BI 1 

E
1

 5,6306
X 1 0,1776

Dòng qua các BI khác bằng 0.
3) Ngắn mạch phía 22kV (điểm ngắn mạch N3, N3’)
Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (thứ tự nghịch E=0):

X1∑=X1H+XC + XH = 0,0651 +0,1125 + 0,1025 = 0,2801
Sơ đồ thay thế thứ tự không:

X 0H 

( X 0 H 1max  X 0 D1 ).( X 0 H 2 max  X 0 D 2 )
X 0 H 1max  X 0 D1  X 0 H 2 max  X 0 D 2

(0,0364  0, 2338)(0,0464  0,162)
 0,1177
0,0364  0, 2338  0,0464  0,162
( X  X C ). X T
(0,1177  0,1125).0
 0H
 XH 
 0,1025  0,1025
X 0H  X C  XT
0,1177  0,1125  0


X 0

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

14

a) Ngắn mạch 3 pha
IN 

E
1

 3,5702
X 1 0, 2801

Điểm ngắn mạch N3:

I BI 1  I BI 3  I N  3,5702
Dòng qua các BI khác bằng .
Điểm ngắn mạch N3’:

I BI 1  I N  3,5702
Dòng qua các BI khác bằng 0.
b) Ngắn mạch 2 pha chạm đất.
Điện kháng phụ : X  

X 2 . X 0
0, 2801.0,1025

 0,075
X 2  X 0 0, 2801  0,1025

Các thành phần đối xứng của các dòng điện tại điểm ngắn mạch:

I1 

E
1

 2,8161
X 1  X  0, 2801  0,075

I 2    I1 .

X 0
0,1025
 2,8161.
 0,7544
X 0  X 2
0, 2801  0,1025

I 0    I1 .

X 2
0, 2801
 2,8161.

 2,0617
X 0  X 2
0, 2801  0,1025

Dòng điện chạy qua BI :
Điểm ngắn mạch N3:








I BI 1  a 2 . I 1BI 1  a. I 2 BI 1  I 0 BI 1
 1
 1
3
3
   j
 I1     j
 I 2  I 0 H
2 
2 
 2
 2
 1
 1
3
3

   j
 .2,8161     j
 (0,7544)  0
2 
2 
 2
 2
 1,0309  j 3,0921

I BI 1  (1,0309)2  (3,0921)2  3,2594
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

15








I BI 3  a 2 . I 1BI 3  a. I 2 BI 3  I 0 BI 3
 1
 1
3
3
   j

 I1     j
 I 2  I 0
2
2
2
2




 1
 1
3
3
   j
 .2,8161     j
 (0,7544)  2,0617
2
2
2
2




 3,0926  j 3,0921
I BI 3  (3,0926)2  (3,0921) 2  4,3732
I BI 5  3I 0  3.(2,0617)  6,1851

Dòng qua các BI khác bằng không.

Điểm ngắn mạch N3’:

I BI 1  3, 2594
I BI 5  3I 0  3.(2,0617)  6,1851
Dòng qua các BI khác bằng không.
c) Ngắn mạch 1 pha
Điện kháng phụ : X   X 2  X 0  0,2801  0,1025  0,3826
Các thành phần đối xứng của các dòng điện tại điểm ngắn mạch
I1  I 2  I 0 

E
1

 1,509
X 1  X  0, 2801  0,3826

Dòng điện chạy qua BI :
Điểm ngắn mạch N3:

I BI 1  I1BI 1  I 2 BI 1  I 0 BI 1  I1  I 2   I 0 H
 1,509  1,509  0  3,018
I BI 3  I1  I 2   I 0   1,509  1,509  1,509  4,527
I BI 5  3I 0   3.1,509  4,527
Dòng qua các BI khác bằng không.
Điểm ngắn mạch N3’:
IBI1 = 3,018
IBI5 = 3.I0∑ = 3.1,509 = 4,527
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

SVTH: Nguyễn Minh Công

16

Dòng qua các BI khác bằng không.
Bảng 2.6.1 Bảng tổng kết dòng điện ngắn mạch qua các BI , trường hợp 1
máy biến áp làm việc trong chế độ SNmax
Cấp
điện
áp

Điểm
ngắn
mạch

Dạng
ngắn
mạch
BI1

BI2

BI3

BI4

BI5

N(3)