Đồ án tốt nghiệp tran thi ngoc anh

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

CHƢƠNG 1
MÔ TẢ ĐỐI TƢỢNG ĐƢỢC BẢO VỆ VÀ CÁC THÔNG SỐ CHÍNH

1.1. Mô tả đối tƣợng đƣợc bảo vệ
Đối tượng bảo vệ là trạm biến áp 220/110/35 kV có 2 máy biến áp (MBA) B1 và B2 mắc
song song với nhau. Hai máy biến áp này được cung cấp từ hai nguồn của HTĐ1 và HTĐ2.
Hệ thống điện HTĐ1 cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến áp qua đường dây D1,
hệ thống điện HTĐ2 cung cấp đến thanh góp 220kV của trạm biến áp qua đường dây D2.
Phía trung áp 110kV và hạ áp 35kV cấp điện cho phụ tải.

220kV
HTÐ1

BI1

D1

N1'

N1

110kV
B1

N2' BI2

BI4

N2
N3' BI3

HTÐ2

B2

D2

N3
35kV

Hình 1.1.Sơ đồ nguyên lý và các vị trí đặt máy biến dòng dùng cho bảo vệ của trạm biến áp
1.2. Các thông số chính
Hệ thống điện: Hệ thống điện có trung tính nối đất.
HT1:

Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: SN1 max = 1800 MVA
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu:
SN2 min = 0,75.SN2 max= 0,75  1800 = 1350 MVA
Điện kháng thứ tự không: X0H1 = 1,2.X1H1

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

1

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh

Đồ án tốt nghiệp

HT2:

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

Công suất ngắn mạch ở chế độ cực đại: SN2 max = 1500 MVA
Công suất ngắn mạch ở chế độ cực tiểu:
SN2 min = 0,75.SN2 max= 0,75  1500 = 1125 MVA
Điện kháng thứ tự không: X0H2 = 1,5.X1H1

Đường dây:
Đường dây D1:

Chiều dài đường dây: L1 = 60 km
Loại dây AC_240
Z1=0,131 + j0,401 Ω/km
Z0=0,131 + j0,8 Ω/km

Đường dây D2:

Chiều dài đường dây: L2 = 70 km
Loại dây ACO_300
Z1=0,108 + j0,392 Ω/km
Z0=0,108 + j0,784 Ω/km

Máy biến áp:
Loại máy biến áp 3 cuộn dây
Có 3 cấp điện áp: 230/121/38,5 kV
Công suất: 125/125/62,5 MVA

Sơ đồ đấu dây: YN-Auto-d11 (Y0-∆-11)
Điện áp ngắn mạch phần trăm các cuộn dây:
UN(I-II)%=10,5%
UN(I-III)%=17%
UN(II-III)%=6%
Giới hạn điểu chỉnh điện áp : ∆Uđc = ±10%

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

2

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

CHƢƠNG 2
TÍNH TOÁN NGẮN MẠCH PHỤC VỤ BẢO VỆ RƠLE
Mục đích của việc tính toán ngắn mạch: Trong thiết kế bảo vệ rơle, việc tính toán ngắn
mạch nhằm xác định các trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất (INM max) đi qua đối tượng
được bảo vệ để cài đặt và chỉnh định các thông số của bảo vệ, trị số dòng ngắn mạch nhỏ
nhất (INM min) để kiểm tra độ nhạy của chúng.
Phƣơng pháp thực hiện: Ta xét tất cả các phương án ngắn mạch của hệ thống điện.
 Chế độ làm việc: Công suất ngắn mạch lớn nhất (SN max) hoặc công suất ngắn mạch
bé nhất (SN min).
 Cấu hình của lưới điện: đặc trưng bằng số phần tử làm việc song song.
SN max: 2 máy biến áp (MBA), 2 đường dây làm việc song song
SN min: 1 MBA, 1 đường dây làm việc

-

Vị trí điểm ngắn mạch:
Phía I: Vị trí điểm ngắn mạch N1 , N1'
Phía II: Vị trí điểm ngắn mạch N 2 , N '2
Phía III: Vị trí điểm ngắn mạch N 3 , N 3'

220kV
HTÐ1

BI1

D1
N1

N1'

110kV
B1

N2' BI2

BI4

N2
N3' BI3

HTÐ2

B2

D2

N3
35kV

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

3

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

-

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

Dạng ngắn mạch:
- Để xác định dòng điện ngắn mạch cực đại (INM max) ta xét các dạng ngắn mạch ba
-

pha đối xứng, ngắn mạch một pha, ngắn mạch hai pha chạm đất.
Để xác định dòng điện ngắn mạch cực tiểu (INM min) ta xét các dạng ngắn mạch

hai pha, hai pha chạm đất và ngắn mạch một pha.
Từ đó ta có các sơ đồ tính toán như sau:
Sơ đồ 1: SN max (2 đường dây song song), 1 MBA làm việc
Sơ đồ 2: SN max(2 đường dây song song), 2 MBA làm việc

Sơ đồ 3: SN min (1 đường dây), 1 MBA làm việc
Sơ đồ 4: SN min (1 đường dây), 2 MBA làm việc
Giả thiết cơ bản để tính toán ngắn mạch
1) Tần số của hệ thống không 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, tốc độ quay bị thay đổi trong quá trình quá độ. Tuy
nhiên ngắn mạch được tính toán ở giai đoạn đầu nên sự biến thiên tốc độ còn chưa
đáng kể. Giả thiết tần số hệ thống không đổi không mắc sai số nhiều, đồng thời làm
đơn giản đáng kể phép tính.
2) Bỏ qua bão hòa từ
Để đơn giản ta coi mạch từ của các thiết bị điện không bão hòa, khi đó điện cảm của
phần tử là hằng số và mạch điện là tuyến tính. Thực tế cho thấy sai số mắc phải là
không nhiều.
3) Bỏ qua phụ tải trong tính toán ngắn mạch
Khi bỏ qua phụ tải trong tính toán ngắn mạch thì kết quả tính toán cho ta trị số dòng
ngắn mạch lớn hơn, chấp nhận được để lựa chọn thiết bị.
4) Bỏ qua các lượng nhỏ trong thông số của một số phần tử
Nói chung trong bài toán thiết kế đòi hỏi độ chính xác không cao ta có thể:
-

Bỏ qua dung dẫn đường dây
Bỏ qua mạch không tải của các MBA
Bỏ qua điện trở MBA, đường dây

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

4

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

5) Hệ thống sức điện động 3 pha của nguồn là đối xứng
Khi ngắn mạch không đối xứng, phản ứng phần ứng các pha lên từ trường quay
không hoàn toàn giống nhau. Tuy nhiên, từ trường vẫn được giả thiết quay đều với
tốc độ không đổi. Khi đó sức điện động 3 pha luôn đối xứng. Thực tế hệ số không
đối xứng của các sức điện động không đáng kể [2].
Để cho việc tính toán đơn giản ta dùng hệ đơn vị tương đối cơ bản.
Chọn đơn vị cơ bản
-

Công suất cơ bản:
Scb = 100 MVA

-

Điện áp cơ bản: chọn bằng điện áp danh định các cấp
Ucb = Udđ

-

Dòng điện cơ bản: dòng điện cơ bản được tính toán cho từng cấp điện áp tương ứng.
I
I
 Udd
 230kV
Phía I: cấp điện áp 220kV có Ucb

I
Icb


Scb
100

 0, 251kA
I
Ucb 230  3

II
II
Phía II: cấp điện áp 110kV có Ucb
 Udd
 121kV

II
Icb


Scb
100

 0, 477kA
II
Ucb 121 3

Phía III: cấp điện áp 35kV có

III
Icb


Scb
100

 1,5kA
III
Ucb 38,5  3

Tính thông số các phần tử trong hệ đơn vị tương đối cơ bản
-

Hệ thống
Áp dụng công thức: X H 

Scb
SN

``
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

5

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

 Hệ thống điện 1:
Chế độ MAX:
S1Nmax = 1800 MVA

Scb

X1H1max = X2H1max =

S1N max

=

100
= 0,0556
1800

X0H1max = 1,2X1H1max = 1,2.0,0556= 0,0667
Chế độ MIN:
S1Nmin = 0,75S1Nmax = 0,75.1800 = 1350 MVA
X1H1min = X2H1min =

Scb
S1N min

=

100
= 0,0741

1350

X0H1min = 1,2X1H1min = 1,2.0,0741= 0,0889
 Hệ thống điện 2:
Chế độ MAX:
S2Nmax = 1500 MVA
X1H2max = X2H2max =

Scb
S2 N max

=

100
= 0,0667
1500

X0H2max = 1,5X1H2max = 1,5.0,0667= 1,0005
Chế độ MIN:
S2Nmin = 0,75S2Nmax = 0,75.1500 = 1125 MVA
X1H2min = X2H2min =

Scb
S2 N min

=

100
= 0,0889
1125

X0H2min = 1,5X1H2min = 1,5.0.0889 = 0,1333

 Đường dây D1:
X1D1 = X2D1 = X1.L1.

X0D1 = X01.L1.

Scb
100
= 0,401 . 60 .
= 0,0455
2
2302
U cb

Scb
100
= 0,8 . 60 .
= 0,0907
2
2302
U cb

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

6

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

 Đường dây D2:
X1D2 = X2D2 = X2.L2.

X0D2 = X2.L2.

Scb
100
= 0,392 . 70.
= 0,0519
2
2302
U cb

Scb
100
= 0,784 . 70.
= 0,1037
2
2302
U cb

 Máy biến áp:
UN(I-II)% = U CNT = 10,5%
UN(I-III)% = U CNH = 17%
UN(II-III)% = U TNH = 6%

Điện kháng của các cuộn dây máy biến áp
XC =

S
1
100
1
  UCNT  UCNH  UTNH   cb =
× (10,5 + 17 – 6)×
=0,086
200
Sñm 200
125

XT =

S
1
100
1
  UCNT  UTNH  UCNH   cb =
×(10,5 + 6 – 17)×
=0
200
Sñm
200
125

XH =

S
1
100
1
  UCNH  UTNH  U CNT   cb =
×(17 + 6 – 10,5)×
=0,05
200
Sñm
200
125

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

7

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

SƠ ĐỒ THAY THẾ TÍNH NGẮN MẠCH.
- Sơ đồ thứ tự thuận (nghịch E = 0)

E

X1H1max

X1D1

XC

0,0556

0,0455

0,086

XT=0

X1H1min

XH

0,0741

E

-

X1H2max

X1D2

0,0667

0,0519

0,05

XC
0,086

X1H2min

XH

0,0889

0,05

XT=0

Sơ đồ thay thế thứ tự không

X0H1max

X0D1

XC

0,0667

0,0907

0,086

XT=0

X0H1min

XH

0,0889

X0H2max

X0D2

1,0005

0,1037

0,05

XC
0,086

X0H2min

XH

0,1333

0,05

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

8

XT=0

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

2.1. Sơ đồ 1: SN max(2 đƣờng dây song song), 1 MBA làm việc
2.1.1. Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch N1,N1’)
- Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (thứ tự nghịch E = 0)

E

E

-

X1H1max

X1D1

0,0556

0,0455

BI1

X1H2max

X1D2

0,0667

0,0519

N1'

N1

Sơ đồ thay thế thứ tự không

X0H1max

X0D1

0,0667

0,0907

XC
BI1

N1'

0,086

XH
X0H2max

X0D2

1,0005

0,1037

N1

0,05

U0N

Ta có:
Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch

X1  X2   (X1H1max  X1D1 ) / /(X1H2 max  X1D2 )



(X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 )
(X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 )

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

9

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

(0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519)
(0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519)
 0,0546


Điện kháng thứ tự không

X0   [(X0H1max  X0D1 ) / /(X0H2 max  X0D2 )] / /(XC  XH )

X 0H  (X 0H1max  X 0D1 ) / /(X 0H 2 max  X 0D2 )
 X 0H 

(X 0H1max  X 0D1 )  (X 0H 2 max  X 0D2 )
(X 0H1max  X 0D1 )  (X 0H 2 max  X 0D2 )

(0,0667  1,0005)  (0,0907  0,1037)
(0,0667  1,0005)  (0,0907  0,1037)
 0,1644

 X 0H 
 X 0H

X 0B  X C  X H  0,086  0,05  0,136
X0  

X 0H  X 0B 0,1644  0,136

 0,0744
X 0H  X 0B 0,1644  0,136

2.1.1.1 Ngắn mạch 3 pha
Dòng ngắn mạch từ hệ thống đến điểm ngắn mạch:

I*(3)
N  N1  

E
1

 18,315
X1 0,0546

*(3)
Đổi sang hệ đơn vị có tên: I(3)
IN  I IN  Icb1 =18,315  0,251  4,5971 kA

Phân bố dòng điện đi qua BI:
-

Khi ngắn mạch tại N1:

IBI  IBI  IBI  IBI  0
1

-

2

3

4

Khi ngắn mạch tại N1’ : IBI1  4,5971 kA

Dòng qua các BI còn lại:

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

10

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

2.1.1.2. Ngắn mạch 2 pha chạm đất
Điện kháng phụ:

X 

X 2   X0  0,0546  0,0744


 0,0315
X 2   X0  0,0546  0,0744

Các thành phần dòng điện:

I1 

E
1

 11,6157
X1  X  0,0546  0,0315

I2   I1  
I0   I1 

X0 
0,0744
 11,6157 
 6,6993
X 2   X0 
0,0546  0,0744

X2 
0,0546
 11,6157 
 4,9164
X 2   X0 
0,0546  0,0744

Điện áp thứ tự không:

U0N  I0   X0   4,9164  0,0744  0,3658
Phân bố dòng điện thứ tự không phía hệ thống và phía MBA:

I0H 

 U0N 0,3658

 2, 2251
X0H
0,1644

I0B 

 U0N 0,3658

 2,6897
X0B
0,136

Phân bố dòng điện đi qua các BI
-

Ngắn mạch tại N1:
I
IBI1  I0B  Icb
 2,6897  0,251  0,6751 kA

IBI4  3  I0B  I1cb  3  (2,6897)  0,251  2,0253 kA

Dòng điện qua các BI còn lại bằng không.
-

Ngắn mạch tại

Dòng điện qua BI1:

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

11

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

I*BI  a 2 I1   aI 2   I0H
1

 1
1
3
3
I*BI    j
 11,6157    j

   6,6993  2, 2251
1

2 
2 
 2
2
I*BI  11,3826  j4, 2577
1

I BI  12,1529
*

1

I
Đổi sang hệ đơn vị có tên: IBI1  I*BI  Icb
 12,1529  0,251  3,0504 kA
1

Dòng điện qua BI4:

IBI4  2,0253 kA
Dòng qua các BI còn lại bằng 0.
2.1.1.3. Ngắn mạch 1 pha
Điện kháng phụ:

X  X2   X0   0,0546  0,0744  0,129
Các thành phần dòng điện tại điểm ngắn mạch:

I1 

E

1

 5, 4466
X1  X 0,0546  0,129

I0   I1  I2   5,4466
Điện áp thứ tự không:

U0N  I0   X0   5,4466  0,0744  0,4052
Phân bố dòng thứ tự không:

I0H 

 U0N 0, 4052

 2, 4647
X0H
0,1644

I0B 

 U0N 0, 4052

 2,9794
X0B
0,136

Phân bố dòng điện đi qua các BI

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

12

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

-

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

Ngắn mạch tại N1:
I
IBI1  I0B  Icb
 2,9794  0,251  0,7478 kA

I
IBI4  3  I0B  Icb
 3  2,9794  0,251  2,2435 kA

Dòng điện qua các BI còn lại bằng không.
- Ngắn mạch tại N1’
Dòng điện qua BI1:

I1BI1  I1  5,4466
I2BI1  I2   5,4466
I0BI1  I0H  2,4647
IBI1  I1BI1  I2BI1  I0BI1  5,4466  5,4466  2,4647  13,3579
I

Đổi sang hệ đơn vị có tên: IBI1  I*BI1  Icb
 13,3579  0,251  3,3528 kA

Dòng điện qua BI4:

IBI4  2, 2435 kA
Dòng qua các BI còn lại bằng 0.

2.1.2. Ngắn mạch phía II (điểm ngắn mạch N2, N2’)
- Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (thứ tự nghịch E = 0)

E

X1H1max

X1D1

XC

0,0556

0,0455

0,086

XT=0

N2'

BI2

N2

E

X1H2max

X1D2

0,0667

0,0519

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

13

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

-

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

Sơ đồ thay thế thứ tự không

X0H1max

X0D1

XC

0,0667

0,0907

0,086

XT=0

N2'

XH

BI2
N2

0,05

X0H2max

X0D2

1,0005

0,1037

U0N

Ta có:
-

Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch

X1  X2    X1H1max  X1D1  / /  X1H2 max  X1D2   XC  XT


(X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 )
 XC
(X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 )

(0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519)
 0,086
(0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519)
 0,1406


-

Điện kháng thứ tự không

X0H   X0H1max  X0D1  / /  X0H2 max  X0D2 


(0,0667  0,0907)  (1,0005  0,1037)
(0,0667  0,0907)  (1,0005  0,1037)

 0,1378

X0    X0H  XC  / /X H 

 0,1378  0,086   0,05  0,0409
 0,1378  0,086  0,05

2.1.2.1. Ngắn mạch 3 pha
Dòng ngắn mạch từ hệ thống đến điểm ngắn mạch:

I(3)
N  I1  

E
1

 7, 2569
X1 0,1378

Phân bố dòng điện đi qua các BI:
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

14

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

-

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

Khi ngắn mạch tại N2:
I
IBI1  I1  Icb
 7, 2569  0, 251  1,8215 kA
II
IBI2  I1  Icb
 7, 2569  0, 477  3, 4615 kA

Dòng qua các BI còn lại bằng 0.
-

Khi ngắn mạch tại N2’: IBI1  1,8215 kA

Dòng qua các BI còn lại: IBI2  IBI3  IBI4  0
2.1.2.2. Ngắn mạch 2 pha chạm đất
Điện kháng phụ:

X 

X 2   X0  0,1406  0,0409

 0,0317
X 2   X0  0,1406  0,0409

Các thành phần dòng điện:

I1 

E

1

 5,8044
X1  X  0,1406  0,0317

I2   I1  

X0 
0,0409
 5,8044 
 1,308
X 2   X0 
0,1406  0,0409

I0   I1 

X2 
0,1406
 5,8044 
 4, 4964
X 2   X0 
0,1406  0,0409

Điện áp thứ tự không:

U0N  I0   X0   4,4964  0,0409  0,1839
Dòng điện thứ tự không phía trung áp MBA (điện áp 110kV):

I0T  I0   4,4964
Dòng điện thứ tự không từ hệ thống về điểm ngắn mạch:

I0H  I0C 

 U0N
0,1839

 0,8217
X0H  XC 0,1378  0,086

Dòng điện thứ tự không qua cuộn chung của MBA trong hệ đơn vị có tên:
II
I
I0ch  I0T  Icb
 I0C  Icb
 4,4964  0,477  0,8217  0,251  2,351 kA

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

15

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

Dòng điện qua dây trung tính MBA:

I0TT  3I0ch  3   2,351  7,053 kA

Phân bố dòng điện đi qua các BI:
-

Ngắn mạch tại N2

Dòng qua BI1:

I1BI1  I1  5,8044
I2BI1  I2   1,308
I0BI1  I0H  0,8217
I*BI  a 2 I1BI1  aI2BI1  I0BI1
1

 1
 1
3
3
   j
  5,8044     j
   1,308  0,8217
2
2
2
2





 3,0699  j6,1595  6,8821

I
Đổi sang hệ đơn vị có tên : IBI1 =I*BI1  Icb
=6,8821 0,251=1,7274 kA

Dòng qua BI2:

I1BI2  I1  5,8044

I2BI2  I2   1,308
I0BI2  I0T  7,053
I*BI  a 2 I1BI2  aI2BI2  I0BI2
2

 1
 1
3
3
   j
  5,8044     j
   1,308  7,053
2
2
2
2





 9,3012  j6,1595  11,1558

II
Đổi sang hệ đơn vị có tên : IBI2 =I*BI2  Icb
=11,1558  0,477=5,3213 kA

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

16

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

IBI4  I0ch  2,351 kA
Dòng điện qua các BI còn lại bằng không.
-

Ngắn mạch tại

:

IBI1  1,7274 kA
IBI4  I0ch  2,351 kA
Dòng qua các BI còn lại bằng 0.

2.1.2.3. Ngắn mạch 1 pha
Điện kháng phụ:

X  X2   X0   0,1406  0,0409  0,1815
Các thành phần dòng điện tại điểm ngắn mạch:

I1  I2   I0  

E
1

 3,1046
X1  X  0,1406  0,1815

Điện áp thứ tự không:

U0N  I0N  X0   3,1046  0,0409  0,127
Phân bố dòng thứ tự không:
Dòng thứ tự không chạy qua cuộn trung về điểm ngắn mạch:

I0T  I0   3,1046
Dòng thứ tự không chạy từ hệ thống qua cuộn cao về điểm ngắn mạch:

I0H  I0C 

 U0N
0,127

 0,5675
X0H  XC 0,1378  0,086

Dòng thứ tự không qua cuộn chung MBA
II

I
I0ch  I0T  Icb
 I0C  Icb
 3,1046  0,477  0,5675  0,251  1,3385 kA

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

17

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

Dòng điện qua dây trung tính của MBA:

I0TT  3I0ch  3 1,3385  4,0155 kA
Phân bố dòng điện đi qua các BI:
- Ngắn mạch tại N2:
Dòng qua BI1:

I1BI1  I1  3,1046

I2BI1  I2   3,1046
I0BI1  I0H  0,5675
I*BI  I1BI1  I2BI1  I0BI1  3,1046  3,1046  0,5675  6,7767
1

I
Đổi sang hệ đơn vị có tên: I BI  I*BI  Icb
 6,7767  0,251  1,701 kA
1

1

Dòng qua BI2:
I
IBI2  3I1 Icb
 3  3,1046  0,251  2,3378 kA

Dòng qua BI4:

IBI4  I0ch  1,3385 kA
Dòng điện qua các BI còn lại bằng không.
-

Ngắn mạch tại

:

IBI1  1,701 kA
IBI4  I0MBA  1,3385 kA
Dòng qua các BI còn lại bằng 0.

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

18

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

2.1.3. Ngắn mạch phía III (điểm ngắn mạch N3,N3’)
Do cuộn hạ áp của MBA nối tam giác nên trong trường hợp này ta chỉ cần tính toán
dạng ngắn mạch 3 pha.
-

Sơ đồ thay thế

E

X1H1max

X1D1

XC

0,0556

0,0455

0,086

XH
0,05

E

X1H2max

X1D2

0,0667

0,0519

N3'
BI3
N3

Ta có:
-

Điện kháng ngắn mạch:

X1  X2    X1H1max  X1D1  / /  X1H2 max  X1D2   XC  XH


(X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 )
 XC  X H
(X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 )



(0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519)

 0,086  0,05
(0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519)

 0,1906
-

Dòng ngắn mạch từ hệ thống đến điểm ngắn mạch:

I*(3)
N  I1  

E
1

 5, 2466
X1 0,1906

Phân bố dòng điện đi qua các BI:
-

Khi ngắn mạch tại N3
I
IBI1  I0N  Icb
 5, 2466  0, 251  1,3169 kA
III
IBI3  I0N  Icb
 5, 2466 1,5  7,8699 kA

Dòng qua các BI còn lại bằng 0.

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

19

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

Khi ngắn mạch tại N3’:

IBI1  1,3169 kA
Dòng qua các BI còn lại bằng 0.

2.2. Sơ đồ 2: SN max(2 đƣờng dây song song), 2 MBA làm việc
2.2.1. Ngắn mạch phía I (điểm ngắn mạch N1, N1’)
- Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (thứ tự nghịch E = 0)

E

E

-

X1H1max

X1D1

0,0556

0,0455

X1H2max

X1D2

0,0667

0,0519

BI1

N1'

N1

Sơ đồ thay thế thứ tự không

X0H1max

X0D1

0,0667

0,0907

X0H2max

X0D2

1,0005

0,1037

XC
BI1

N1

0,086

N1'

XC

XH

0,086

0,05

XH
0,05

U0N

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

20

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

Ta có:
-

Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch

X1  X2   (X1H1max  X1D1 ) / /(X1H2 max  X1D2 )



(X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 )
(X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 )

(0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519)
(0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519)
 0,0546


-

Điện kháng thứ tự không

X 0H  (X 0H1max  X 0D1 ) / /(X 0H 2 max  X 0D2 )
 X 0H 

(X 0H1max  X 0D1 )  (X 0H 2 max  X 0D2 )
(X 0H1max  X 0D1 )  (X 0H 2 max  X 0D2 )

(0,0667  1,0005)  (0,0907  0,1037)
(0,0667  1,0005)  (0,0907  0,1037)
 0,1644

 X 0H 
 X 0H

X C  X H 0,086  0,05

 0,068
2
2
X  X 0B 0,1644  0,068
 0H

 0,0481
X 0H  X 0B 0,1644  0,068

X 0B 
X0 

2.2.1.1. Ngắn mạch 3 pha
Dòng ngắn mạch từ hệ thống đến điểm ngắn mạch:

I*(3)
N  I1  

E
1

 18,315
X1 0,0546

Phân bố dòng điện đi qua BI:
-

Khi ngắn mạch tại N1:

IBI  IBI  IBI  IBI  0
1

-

2

3

4

I
Khi ngắn mạch tại N1’ : IBI1  I*(3)
N  Icb  18,315  0,251  4,597 kA

Dòng qua các BI còn lại: IBI2  IBI3  IBI4  0

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

21

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

2.2.1.2. Ngắn mạch 2 pha chạm đất
Điện kháng phụ:

X 

X 2   X0  0,0546  0,0481

 0,0256
X 2   X0  0,0546  0,0481

Các thành phần dòng điện:

I1 

E
1

 12, 4688

X1  X  0,0546  0,0256

I2   I1  

X0 
0,0481
 12, 4688 
 5,8398
X 2   X0 
0,0546  0,0481

I0   I1 

X2 
0,0546
 12, 4688 
 6,629
X 2   X0 
0,0546  0,0481

Điện áp thứ tự không:

U0N  I0   X0   6,629  0,0481  0,3189
Phân bố dòng điện thứ tự không phía hệ thống và phía MBA:

I0H 

 U0N 0,3189

 1,9395

X0H
0,1644

I0B 

 U0N 0,3189

 4,6897
X 0B
0,068

Phân bố dòng điện đi qua các BI
-

Ngắn mạch tại N1:

IBI1 

I0B I
4,6897
 Icb 
 0, 251  0,5886 kA
2
2

IBI4  3 

I0B I
4,6897
 Icb  3 

 0, 251  1,7657 kA
2
2

Dòng điện qua các BI còn lại bằng không.
-

Ngắn mạch tại N1'
Dòng điện qua BI1:

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

22

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

I*BI  a 2 I1   aI 2   I0H 
1

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

I0B
2

 1
1
3

3
4,6897
I*BI    j
 12, 4688    j
  5,8398   1,9395 


1
2 
2 
2
 2
2
I*BI  13, 4387  j5,7409
1

I BI  14,6135
*

1

I
Đổi sang hệ đơn vị có tên: IBI1  I*BI  Icb
 14,6135  0,251  3,668 kA
1

Dòng điện qua BI4:

IBI4  1,7657 kA
Dòng qua các BI còn lại bằng 0.

2.2.1.3 Ngắn mạch 1 pha
Điện kháng phụ:

X  X2   X0   0,0546  0,0481  0,1027
Các thành phần dòng điện tại điểm ngắn mạch:

I1 

E
1

 6,3573
X1  X 0,0546  0,1027

I0   I1  I2   6,3573
Điện áp thứ tự không:

U0N  I0   X0   6,3573  0,0481  0,3058
Phân bố dòng thứ tự không:

I0H 

 U0N 0,3058

 1,8601
X0H
0,1644

I0B 

 U0N 0,3058

 4, 4971
X0B
0,068

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

23

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

Dòng thứ tự không chạy qua cuộn cao mỗi MBA:

I0C 

I0B 4, 4971

 2, 2485
2
2

Dòng điện chạy qua trung tính mỗi MBA:

I0TT  3 

I0B I
4, 4981
 Icb  3 
 0, 251  1,6931 kA
2
2

Phân bố dòng điện đi qua các BI
-

Ngắn mạch tại N1:
I
IBI1  I0C  Icb
 2,2485  0,251  0,5644 kA

IBI4  I0TT  1,6931 kA
Dòng điện qua các BI còn lại bằng không.
-

Ngắn mạch tại N1’

Dòng điện qua BI1:

I1BI1  I1  6,3573
I2BI1  I2   6,3573
I0BI1  I0H  I0C  1,8601  2,2485  4,1086
I*BI  I1BI1  I2BI1  I0BI1  6,3573  6,3573  4,1086  16,8232
1

I
Đổi sang hệ đơn vị có tên: IBI1  I*BI1  Icb
 16,8232  0,251  4,2226 kA

Dòng điện qua BI4:

IBI4  1,6931 kA
Dòng qua các BI còn lại bằng 0.

GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

24

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế bảo vệ Rơle cho Trạm biến áp 220/110/35 kV

2.2.2. Ngắn mạch phía II (điểm ngắn mạch N2, N2’)
- Sơ đồ thay thế thứ tự thuận (thứ tự nghịch E = 0)

E

X1H1max

X1D1

XC

0,0556

0,0455

0,086

XT=0

N2'

BI2
N2

E

-

X1H2max

X1D2

XC

0,0667

0,0519

0,086

XT=0

Sơ đồ thay thế thứ tự không

X0H1max

X0D1

XC

0,0667

0,0907

0,086

'
XT=0 N2 BI
2

XH
X0H2max

X0D2

XC

1,0005

0,1037

0,086

N2

0,05

XT=0

U0N

XH
0,05

Ta có:
Điện kháng thứ tự thuận và thứ tự nghịch:

X1  X 2    X1H1max  X1D1  / /  X1H2 max  X1D2  



XC  XT
2

(X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 ) X C

(X1H1max  X1D1 )  (X1H2 max  X1D2 ) 2

(0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519) 0,086


(0,0556  0,0455)  (0,0667  0,0519)
2
 0,0976


Điện kháng thứ tự không:
GVHD: TS.Vũ Thị Thu Nga

25

Sinh viên: Trần Thị Ngọc Anh