Ứng dụng phần mềm etap tính toán chỉnh định rơ le lưới điện 35kv nhà máy thép hòa phát

MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU.............................................................................3
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................................4
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.............................................................................5
LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUANG VỀ NHÀ MÁY THIÊU KẾT-VÊ VIÊN VÀ
PHẦN MỀM ETAP.............................................................................................3
1.1. Tổng quan về nhà máy Thiêu kết – Vê viên.........................................................................3
1.2. Tổng quan về phần mềm Etap và các tính năng...................................................................5
1.2.1. Tính tốn phân bố cơng suất.........................................................................................5
1.2.2. Tính tốn giá trị dịng ngắn mạch.................................................................................7
1.3. Tổng quang về đối tượng cần bảo vệ...................................................................................9

Chương 2: CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ SỬ DỤNG TẠI NHÀ MÁY. .11
2.1. Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (50).................................................................................11
2.1.1. Nhiệm vụ....................................................................................................................11
2.1.2. Nguyên lý hoạt động..................................................................................................11
2.2. Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh thứ tự không (50N)........................................................12
2.2.1. Nhiệm vụ....................................................................................................................12
2.2.2. Nguyên lý hoạt động..................................................................................................12
2.3. Bảo vệ q dịng điện có thời gian (51).............................................................................13
2.3.1. Nhiệm vụ....................................................................................................................13
2.3.2. Nguyên lý hoạt động..................................................................................................13
2.4. Bảo vệ quá dịng thứ tự khơng có thời gian(51N)..............................................................14
2.4.1. Nhiệm vụ....................................................................................................................14
2.4.2. Ngun lý hoạt động..................................................................................................14
2.5. Bảo vệ so lệch....................................................................................................................15
2.5.1. Nhiệm vụ....................................................................................................................15
2.5.2. Nguyên lý hoạt động..................................................................................................15

Chương 3: GIỚI THIỆU CÁC TÍNH NĂNG VÀ THÔNG SỐ CỦA CÁC
RƠ LE SỬ DỤNG TẠI NHÀ MÁY.................................................................17
3.1. Rơ le số 7SJ62....................................................................................................................17
3.1.1. Giới thiệu tổng quan về Rơle 7SJ62...........................................................................17
3.1.2. Đặc điểm cấu trúc của Rơle 7SJ62.............................................................................18
3.1.3. Chức năng bảo vệ q dịng có thời gian...................................................................19

SVTH: Nguyễn Thanh Nghị
Lớp: KTĐ - ĐT K38


3.2. Rơ le bảo vệ so lệch...........................................................................................................21
3.2.1. Giới thiệu chung về rơ le 7UT61................................................................................21
3.2.2. Nguyên lý hoạt động chung của Rơ le 7UT61...........................................................24
3.2.3. Chức năng bảo vệ so lệch máy biến áp của rơle 7UT61............................................24

Chương 4: TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ KHỞI ĐỘNG CỦA RƠLE VÀ
ỨNG DỤNG ETAP KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ................30
4.1. Tính tốn ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le........................................................................30
4.1.1. Khái quát về ngắn mạch trong hệ thống điện.............................................................30
4.1.2. Ứng dụng Etap tính tốn ngắn mạch phục vụ bảo vệ rơ le........................................32
4.2. Tính tốn giá trị khởi động cho các rơ le...........................................................................43
4.2.1. Tính tốn chỉnh định rơ le xuất tuyến phân phối của trạm 10kV...............................43
4.2.2. Tính tốn chỉnh định rơ le máy cắt nối trạm 10kV....................................................45
4.2.3. Tính tốn chỉnh định rơ le nguồn đầu vào trạm 10kV................................................48
4.2.4. Tính tốn chỉnh định rơ le từ trạm 35 cấp cho các trạm 10kV...................................50
4.2.5. Tính tốn chỉnh định rơ le máy cắt nối trạm 35kV....................................................52
4.2.6. Tính tốn chỉnh định rơ le phía hạ áp MBA...............................................................54
4.2.7. Tính tốn chỉnh định rơ le phía cao áp MBA.............................................................57
4.2.8. Bảo vệ so lệch biến áp................................................................................................58

4.3. Kiểm tra sự làm việc của các bảo vệ..................................................................................69
4.3.1. Kết quả mơ phỏng khi có sự cố các xuất tuyến cấp cho phụ tải................................69
4.3.2. Kết quả mơ phỏng khi có sự cố ở thanh cái...............................................................71
4.3.3. Kết quả mơ phỏng khi có sự cố ở MBA.....................................................................74

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................77

SVTH: Nguyễn Thanh Nghị
Lớp: KTĐ - ĐT K38


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Kí hiệu

Ý nghĩa

MBA

Máy biến áp

MCN

Máy cắt nối

TK1

Thiêu kết 1

TK2

Thiêu kết 2

KHUS

Khử Lưu Huỳnh

MN

Mạng ngoài

VV

Vê viên

HV

High voltage

HTPP

Hệ thống phân phối

BVRL

Bảo vệ rơle

HT

Hệ thống

MBA

Máy biến áp lực

TBA

Trạm biến áp

TTT

Thứ tự thuận

TTN

Thứ tự nghịch

TTK

Thứ tự khơng

MC

Máy cắt

TI

Máy biến dịng điện

SVTH: Nguyễn Thanh Nghị
Lớp: KTĐ - ĐT K38

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 4.1 Ký hiệu và xác xuất xảy ra các dạng ngắn mạch..................................30
Bảng 4.2 Bảng tổng hợp giá trị dịng ngắn mạch................................................39
Bảng 4.3 Thơng số tính tốn rơ le bảo vệ MBA và MCN....................................60
Bảng 4.4 Thông số tính tốn rơ le trạm 10kV Thiêu kết 1...................................60
Bảng 4.5 Thơng số tính tốn rơ le trạm 10kV Thiêu kết 2...................................62
Bảng 4.6 Thơng số tính tốn rơ le trạm 10kV Khử Lưu Huỳnh..........................63
Bảng 4.7 Thơng số tính tốn rơ le trạm 10kV Vê viên........................................64
Bảng 4.8 Thơng số tính tốn rơ le trạm 10kV Mạng ngồi..................................65
Bảng 4.9 Thơng số tính tốn rơ le trạm 10kV Vôi Xi Măng...............................66

SVTH: Nguyễn Thanh Nghị
Lớp: KTĐ - ĐT K38


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Lưu trình cơng nghệ tại nhà máy Thiêu kết.....................................................4
Hình 1.2 Kết quả mơ phỏng trào lưu cơng suất trên phần mềm ETAP..................6
Hình 1.3 Dịng ngắn mạch 3 pha khi mơ phỏng trên phần mềm...........................8
Hình 1.5 Sơ đồ trạm biến áp 35/10.5kV Thiêu kết-Vê viên................................10
Hình 2.1 Vùng bảo vệ của bảo vệ quá dòng cắt nhanh........................................12
Hình 2.2 Đặc tính thời gian bảo vệ q dịng có thời gian..................................13
Hình 2.3 Bảo vệ q dịng bảo vệ đường dây với 2 đặc tính thời gian................14
Hình 2.4 Ngun lý hoạt động bảo vệ so lệch.....................................................15
Hình 3.1 Rơ le 7SJ62..........................................................................................17
Hình 3.2 Cấu trúc phần cứng của 7SJ62..............................................................18
Hình 3.3 Các đường đặt tính phụ thuộc của bảo vệ q dịng.............................20
Hình 3.4 Rơ le bảo vệ 7UT61.............................................................................21

Hình 3.5 Cấu trúc phần cứng của bảo vệ so lệch 7UT61.....................................24
Hình 3.6 Nguyên lý bảo vệ so lệch dịng điện rơ le 7UT61.................................25
Hình 3.7 Đặc tính hãm của rơ le 7UT61.............................................................26
Hình 3.8 Các vùng làm việc của rơ le 7UT61.....................................................27
Hình 4.1 Sơ đồ thay thế.......................................................................................32
Hình 4.2 Thành phần thứ tự thuận, nghịch và khơng...........................................32
Hình 4.3 Ngắn mạch 3 pha..................................................................................33
Hình 4.4 Ngắn mạch 1 pha chạm đất...................................................................33
Hình 4.5 Ngắn mạch 2 pha chạm đất...................................................................33
Hình 4.6 Ngắn mạch 2 pha..................................................................................34
Hình 4.7 Vị trí thẻ short-Ciruit trong Etap..........................................................34
Hình 4.8 Lệnh Study Case và cách chọn các thanh cái mơ phỏng ngắn mạch....35
Hình 4.9 Lệnh chạy mơ phỏng ngắn mạch và kết quả mô phỏng ngắn mạch trong
Etap......................................................................................................36
SVTH: Nguyễn Thanh Nghị
Lớp: KTĐ - ĐT K38


Hình 4.10 Thẻ Results chọn dạng ngắn mạch của lệnh Display options trong Etap
.............................................................................................................. 37
Hình 4.11 Cữa sổ xuất báo cáo trong modul tính tốn ngắn mạch......................37
Hình 4.12 Etap xuất các giá trị dịng ngắn mạch theo dạng Viewer....................38
Hình 4.13 Xuất tuyến TK1.1HV05 khi mơ phỏng trên Etap...............................43
Hình 4.14 Tủ cấp nguồn đầu vào TK1.1HV01 của lộ A trạm TK1......................48
Hình 4.15 Rơ le phía hạ áp và cao áp của máy biến áp.......................................55
Hình 4.16 Thứ tự tác động của rơ le khi sự cố tại cuối xuất tuyến Phối Liệu 2-169
Hình 4.17 Các đường đặc tính phụ thuộc của rơ le TK2.2HV06, TK2.1HV01,
TK21 khi sự cố chạm đất 1 pha.........................................................70
Hình 4.18 Thứ tự tác động của các máy cắt khi sự cố ngắn mạch 3 pha tại thanh
cái B trạm Khử Lưu Huỳnh khi đang đóng máy cắt nối.....................71

Hình 4.19 Các đường đặc tính phụ thuộc của rơ le MCN trạm 10kV khử S,
KS.1HV01, KHUS11, HA SJ1, CA SJ1.............................................72
Hình 4.20 Thứ tự tác động của các máy cắt khi sự cố ngắn mạch 3 pha thanh cái
A Thiêu kết 1 khi đóng máy cắt nối trạm 35kV.................................73
Hình 4.21 Các đường đặc tính phụ thuộc của rơ le TK1.1HV01, TK11,
MCN.35kV, HA SJ2 và CA SJ2.........................................................74
Hình 4.22 Thứ tự tác động của các máy cắt khi sự cố ngắn mạch 2 pha tại đầu cực
cao áp MBA SJ1................................................................................75
Hình 4.23 Thứ tự tác động của các máy cắt khi sự cố ngắn mạch 2 pha tại thanh
cái sau MBA SJ1................................................................................75

SVTH: Nguyễn Thanh Nghị
Lớp: KTĐ - ĐT K38


LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình vận hành hệ thống điện nói chung và hệ thống điện của nhà máy
Thiêu kết – Vê viên thuộc Cơng ty cổ phần Thép Hịa Phát Dung Quất nói riêng có thể
gặp các sự cố là khơng thể tránh khỏi vì vậy cần có các hệ thống bảo vệ rơ le hoạt
động tin cậy để loại trừ các sự cố là hết sức cần thiết. Với đặc thù Nhà máy đang trong
quá trình chạy thử và lắp đặt thiết bị nhận thấy hệ thống bảo vệ rơ le của nhà máy hoạt
động chưa tin cậy, vì vậy em quyết định chọn đề tài “Ứng dụng phần mềm Etap tính
tốn bảo vệ rơ le cho hệ thống điện của nhà máy Thiêu kết – Vê viên, Cơng ty cổ phần
thép Hịa Phát Dung Quất” để làm đồ án tốt nghiệp. Đồ án thực hiện tính tốn bảo vệ
rơ le cho trạm 35kV và các trạm phân phối 10kV của nhà máy đồng thời ứng dụng
phần mềm Etap để mô phỏng lại lưới điện của nhà máy trong đó có các rơ le số nhằm
kiểm tra lại sự hoạt động của các bảo vệ rơ le khi xảy ra sự cố.
Đồ án về ứng dụng phần mềm Etap tính tốn bảo vệ rơle giúp em - một sinh viên
kỹ thuật điện củng cố lại lại kiến thức được học và tiếp cận với một số loại rơle trong
thực tế và ứng dụng được công nghệ thông tin vào trong ngành học. Những kiến thức

này sẽ là nền tảng cho quá trình tiếp cận thực tế sau này.
Đề tài gốm những nội dung sau:
Chương 1: TỔNG QUANG VỀ NHÀ MÁY THIÊU KẾT - VÊ VIÊN VÀ PHẦN
MỀM ETAP
Chương 2: CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ SỬ DỤNG TẠI NHÀ MÁY
Chương 3: GIỚI THIỆU CÁC TÍNH NĂNG VÀ THỐNG SỐ CỦA CÁC RƠ LE
SỬ DỤNG TẠI NHÀ MÁY
Chương 4: TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA RƠLE VÀ ỨNG DỤNG

ETAP KIỂM TRA SỰ LÀM VIỆC CỦA BẢO VỆ
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thấy cô giáo trong bộ mơn đặc biệt
là sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Ngọc Tiến đã giúp em hoàn thành đồ án này. Do
thời gian làm đồ án không nhiều, kiến thức cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi
những thiếu sót. Vậy em kính mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý của các thầy cơ cho
bài làm của mình hồn thiện hơn.

Qui Nhơn, tháng 01 năm 2020
Sinh viên thực hiện


Nguyễn Thanh Nghị


Chương 1: TỔNG QUANG VỀ NHÀ MÁY THIÊU KẾT-VÊ VIÊN
VÀ PHẦN MỀM ETAP
1.1. Tổng quan về nhà máy Thiêu kết – Vê viên
Nhà máy Thiêu kết - Vê viên thuộc Cơng ty cổ phần Thép Hịa Phát Dung Quất
được khởi công xây dựng vào tháng 1 năm 2017, đi vào hoạt động vào những tháng
đầu năm 2019. Là nhà máy đi vào hoạt động đầu tiên của khu Liên hợp. Nhà máy nhận
nguyên liệu từ nhà máy Nguyên Liệu sau đó tiến hành phối trộn và đưa vào lị điểm

hỏa để tạo ra quặng thiêu kết cấp cho các lò cao ở nhà máy Luyện Gang. Nhà máy
đóng một vài trị hết sức quan trọng trong dây chuyền cơng nghệ của khu liên hợp Hòa
Phát Dung Quất.

Nguyên liệu đầu vào của nhà máy thiêu kết bao gồm :
+ Quặng
+ Than cốc
+ Bụi
+ Đá dolomit
+ Đá vôi sống
+ Vôi sống
Các loại nguyên liệu này được chứa trong 21 silo liệu ở khu phối liệu, sau
đó được xả xuống các băng tải cân và từ băng tải cân đưa xuống băng tải chính,
tỉ lệ khối lượng các loại liệu được tính tốn, giám sát một cách chặt chẽ từ nhà
điều khiển trung tâm, sau đó liệu đi qua trộn 1, ở đây nguyên liệu được trộn đều,
bổ sung nước, tăng độ ẩm, đưa qua trộn 2, tại đây cũng tiếp tục được bổ sung
nước tăng độ ẩm, sau khi trộn liệu được đưa lên nhà xưởng thiêu kết, liệu được
con thoi rải liệu thơng qua máy bố liệu trục trịn rải đều lên xe gi. Xe gi đi qua lò
điểm hỏa, nguyên liệu được thiêu đốt ở nhiệt độ cao kết lại với nhau, liệu tiếp
tục đưa qua một máy nghiền trục đơn sau đó được đưa qua làm mát vịng, sau
khi qua làm mát vòng liệu được đưa đến trạm trung chuyển SJ1 sau dó đưa lên
sàng phân. Tại sàn phân liệu sau thiêu kết được phân ra thành các kích thước
<20mm, <10mm, và <5mm. Liệu có kích thước nhỏ hơn 5mm (tức chưa đạt yêu
cầu) được hồi về phối liệu để tiếp tục một chu trình mới, liệu có kích thước từ
5-10mm được hồi về lót liệu cho xe gi trước khi đổ liệu lên, liệu có kích thước
từ 10-20mm được được đưa qua lò cao của phân xưởng luyện gang hoặc chứa


trong các silo liệu thành phẩm. Song song thiêu kết lọc bụi tĩnh điện cũng hoạt
động vừa lọc bụi vừa cấp lại bụi cho nguyên liệu đầu vào cho phối liệu

Hình TỔNG QUANG VỀ NHÀ MÁY THIÊU KẾT-VÊ VIÊN VÀ PHẦN
MỀM ETAP.1 Lưu trình cơng nghệ tại nhà máy Thiêu kết
1.2. Tổng quan về phần mềm Etap và các tính năng
ETAP là một giải pháp toàn diện cho việc thiết kế, mơ phỏng, phân tích hệ thống
điện trong q trình vận hành, truyền tải, phân phối. ETAP tổ chức công việc trên một
nền tảng dự án. Với mỗi dự án được tạo ra, ETAP cung cấp đầy đủ dụng cụ cần thiết


và hỗ trợ việc mơ hình hóa phân tích một hệ thống điện. Với giao diện trực quan,
ETAP phù hợp cho tất cả các đối tượng học tập, nghiên cứu và vận hành.
Phần mềm ETAP được chia thành 2 mảng chính là ETAP Off-line và ETAP Real
Time. ETAP Off-line cung cấp cái nhìn đầu tiên, mơ phỏng hệ thống điện cần quy
hoạch trên mơ hình và kiểm tra trước khi thi công dự án. ETAP Real Time hướng đến
một hệ thống điện tự hành bao gồm thu nhận dữ liệu, giám sát và dự báo trước những
biến cố có thể xảy ra, quy hoạch động cũng như thao tác tập trung hệ thống đang vận
hành. Bên cạnh đó, các chức năng của ETAP can thiệp được trong tất cả các giai đoạn
của q trình tính tốn, giúp cho q trình chuyển giao giai đoạn, ghép nối các khâu
hay bảo trì, vận hành dễ dàng do sử dụng chung một nền tảng.
Trong nội dung đồ án em sẽ tiến hành mô phỏng các bài toán sau đối với lưới
điện tại nhà máy:
Trào lưu phân bố cơng suất trên hệ thống.
Tính tốn giá trị dòng ngắn mạch.
Phối hợp bảo vệ giữa các phần tử trong hệ thống điện.
Riêng tính năng phối hợp bảo vệ giữa các phần tử sẽ được trình bày riêng ở chương
cuối.
1.2.1. Tính tốn phân bố cơng suất
Xét 1 ví dụ đơn giản đối với sơ đồ gồm các thông số như sau:
- Nguồn: U = 35kV, S = 3000MVA
- Máy biến áp S = 31,5 MVA, U = 35/10.5 kV, ΔPn = 120.4 kW, ΔP0 = 22.72 kW,

Un = 9%, Io% = 0.12%
- Đường dây: R = 0.08  /km, X = 0.105  /km, L = 5km
- Phụ tải: S = 5MVA, cosφ = 0.85
Kết quả mô phỏng trên phần mềm ETAP như sau:


Hình TỔNG QUANG VỀ NHÀ MÁY THIÊU KẾT-VÊ VIÊN VÀ PHẦN
MỀM ETAP.2 Kết quả mô phỏng trào lưu công suất trên phần mềm ETAP
Kết quả khi tính tốn bằng tay:
- Điện trở, điện kháng và tổn hao không tải của MBA:

RBA 

ΔPn *U 2 120.4*103 *(35*103 ) 2
=
 0.149()
S2 BA
(31.5*106 ) 2

U n %*U 2
9*352
X BA =
=
= 3.5(Ω)
100*SBA 100*31.5

ΔQ0 =

I0 %*SBA 0.12*31.5
=

= 0.038 (MVAr)
100
100

- Điện áp và công suất tại Bus 10.5kV:
 Tổn thất điện áp và công suất trên MBA:
ΔU=

P*R BA + Q*X BA 4.17*0.149 + 2.606*3.5
=
= 0.278 (kV)
U35kV
35
P 2 +Q 2
4.17 2 + 2.6062
ΔS= 2
*(R BA + jX BA )=
*(0.149 + j3.5)
U35kV
35 2
= 0.003 + 0.069j (MVA)

 Điện áp và công suất tại Bus 10.5 kV:
U10.5kV =

35-0.278
*10.5= 10.42 (kV)
35

S10.5kV = S - ΔS0 - ΔS = 4.17 + 2.606j – 0.02272 – 0.038j – 0.003 – 0.069j
= 4.145 + 2.499j (MVA)
- Điện áp và công suất tại Bus 10.5 kV’:
 Tổn thất điện áp và công suất trên đường dây:
ΔU=

P*R + Q*X 4.145*0.08*5+ 2.499*0.105*5
=
= 0.28 (kV)
U10.5kV
10.42

ΔS'=

P2 + Q2
4.1452 + 2.499 2
*(R
+
jX)
=
*(0.08+ j0.105)*5 = 0.08+ 0.11j (MVA)
U 210.5kV
10.422

 Công suất và điện áp tại bus 10.5kV’:
S10.5kV’ = S10.5kV - ΔS' = 4.145 + 2.499j – 0.08 – 0.11j = 4.065 + 2.389j (MVA)
U10.5kV’ = U10.5kV - ΔU = 10.42 + 0.28 = 10.14 (kV)
So sánh 2 kết quả, ta nhận thấy kết quả khi tính bằng tay so với kết quả khi mô
phỏng trên phần mềm ETAP khác nhau khơng đáng kể. Do đó có thể áp dụng phần
mềm này để tính tốn đối với lưới điện của nhà máy.

1.2.2. Tính tốn giá trị dịng ngắn mạch
Xét 1 ví dụ đơn giản đối với sơ đồ gồm các thông số như sau:
- Nguồn: U = 35kV, S = 3000MVA
- Máy biến áp: S = 31.5MVA, U = 35/10.5kV, ΔPn = 120.4 kW, ΔP0 = 22.72kW,
Un=9%, Io% = 0.12%
- Đường dây: R = 0.08  /km, X = 0.105  /km, L = 5km
- Phụ tải: S = 5MVA, cosφ = 0.85
Để tính tốn ngắn mạch, ta chọn phương pháp tính gần đúng trong hệ đơn vị tương
đối, chọn các đại lượng cơ bản như sau:
Scb = 31.5MVA, Ucb1 = 37kV, Ucb2 = 10.5kV. Khi đó ta có:
Icb1 =

Scb
31.5
=
= 0.4915
3*U cb1
3*37

I cb2 =

Scb
31.5
=
=1.732
3*U cb2
3*10.5

- Tính tốn các tham số trong sơ đồ:
 Hệ thống: UHT =1, XHT =

 Máy biến áp: XBA =

Scb 31.5
=
= 0.011
SHT 3000

U N %*Scb 0.09*31.5
=
= 0.09
SBA
31.5


X o *l*Scb 0.105*5*31.5
=
= 0.15
U cb2 2
10.52
- Dòng ngắn mạch 3 pha:
 Dòng ngắn mạch 3 pha khi ngắn mạch tại bus 35kV:

 Đường dây: XĐZ =

SHT
3000
=
= 49.49 (kA)
3*U
3*35

I n35kV =

 Dòng ngắn mạch 3 pha khi ngắn mạch tại bus 10.5kV:
I n10.5kV =

U HT
1
*Icb2 =
*1.732 = 17.23 (kA)
X HT +X BA
0.0105+0.09

 Dòng ngắn mạch 3 pha khi ngắn mạch tại bus 10.5’kV:
I n10.5kV =

U HT
1
*I cb2 =
*1.732 = 6.9 (kA)
X HT +X BA +X DZ
0.0105+0.09+0.15

Kết quả mô phỏng trên phần mềm ETAP như sau:

Hình TỔNG QUANG VỀ NHÀ MÁY THIÊU KẾT-VÊ VIÊN VÀ PHẦN
MỀM ETAP.3 Dòng ngắn mạch 3 pha khi mô phỏng trên phần mềm
So sánh các kết quả tính tốn với nhau, kết quả khi tính tốn bằng tay so với kết
quả khi mô phỏng trên phần mềm sai số là rất ít do vậy ta có thể ứng dụng phần mềm
Etap vào tính tốn lưới điện nhà máy Thiêu kết – Vê viên.

1.3. Tổng quang về đối tượng cần bảo vệ
Đối tượng cần tính tốn bảo vệ là trạm biến áp 35kV TK-VV và 6 trạm phân phối
10kV xuống các nhà máy. Trạm 35kV được cấp điện từ trạm 110kV của khu liên hợp


thông qua 2 xuất tuyến 35kV 380 và 362. Các trạm 10kV nhận điện từ trạm 35kV và
phân phối cho các phụ tải tại nhà máy, trạm 35kV được đầu tư xây dựng với quy mô
như sau:
Kiểu trạm: Trạm trong nhà, có người trực thường xun.
Cấp điện áp: 35/10.5kV.
Cơng suất: Lắp 2 máy biến áp 35/10.5kV - 63MVA
HTPP 10.5kV: Hệ thống phân phối 10.5kV được thiết kế theo sơ đồ hệ thống 2
thanh cái có máy cắt nối bao gồm 8 ngăn 10.5kV trong đó có 8 lộ cấp cho các nhà máy
và 2 lộ dự phòng.


Hình TỔNG QUANG VỀ NHÀ MÁY THIÊU KẾT-VÊ VIÊN VÀ PHẦN MỀM ETAP.4 Sơ đồ trạm biến áp 35/10.5kV Thiêu
kết-Vê viên


Chương 2: CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ SỬ DỤNG TẠI
NHÀ MÁY
2.1. Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh (50)
2.1.1. Nhiệm vụ
Cắt nhanh (tức thời hoặc cỡ 0,1s) phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống đảm bảo cho
hệ thống an tồn và vẫn làm việc bình thường. Bảo vệ q dịng có thời gian thường
được dùng làm bảo vệ chính cho máy biến áp có cơng suất bé và làm bảo vệ dự phịng
cho máy biến áp có cơng suất trung bình .
2.1.2. Nguyên lý hoạt động
Bảo vệ quá dịng cắt nhanh là loại bảo vệ đảm bảo tính chọn lọc bằng cách chọn

dòng điện khởi động của bảo vệ lớn hơn trị số dòng điện ngắn mạch lớn nhất đi qua
chỗ đặt bảo vệ khi có hư hỏng ở phần tử tiếp theo
Dòng điện khởi động của bảo vệ này được chọn theo điều kiện:
I N min > I kd =

K at .K m
.I LVmax
Kv

Trong đó: + Ilvmax: dòng điện làm việc lớn nhất cho phép đối với phần tử được
bảo vệ;
+ Inmin: dòng điện ngắn mạch cực tiểu đi qua bảo vệ đảm bảo cho
rơ le còn khởi động được;
+ Km: hệ số mở máy của phụ tải động cơ có dịng điện chạy qua chỗ
đặt bảo vệ, thường lấy Km=25;
+ Kat: hệ số an toàn, Kat = 1,11,2;
+ Kv: hệ số trở về, Kv = 1.
Thời gian làm việc của bảo vệ: đối với rơle số hiện nay có 2 loại đặc tính thời
gian độc lập và thời gian phụ thuộc nên có thể chọn 1 trong 2 đặc tính phù hợp với
điều kiện thực tế.
Vùng tác động: khơng bao trùm tồn bộ chiều dài đường dây được bảo vệ và thay
đổi theo dạng ngắn mạch, chế độ vận hành của hệ thống.


Hình CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ SỬ DỤNG TẠI NHÀ MÁY.5 Vùng
bảo vệ của bảo vệ quá dòng cắt nhanh
Bảo vệ q dịng như trên khơng đảm bảo tính chọn lọc trong lưới điện phức
tạp nên để tăng tính chọn lọc ở đây người ta đặt thêm bộ phận định hướng cơng suất
hoặc tích hợp tính năng tự động đóng lập lại.
2.2. Bảo vệ quá dòng điện cắt nhanh thứ tự không (50N)

2.2.1. Nhiệm vụ
Cắt nhanh (tức thời hay cỡ 0,1s) phần tử bị sự cố ra khỏi hệ thống đảm bảo cho
hệ thống an toàn và vẫn làm việc bình thường khi có sự cố chạm đất.
2.2.2. Ngun lý hoạt động
Tương tự như bảo vệ quá dòng cắt nhanh nhưng bảo vệ này hoạt động dựa trên
trị số dòng thứ tự không của đường dây được bảo vệ. Khi dịng này lớn hơn dịng hỏi
động của bảo vệ thì bảo vệ sẽ tác động.
Thơng số khởi động:
Dịng điện khởi động: Ikđ50N = kat . I0Nngmax
Với

kat = 1,2 ÷ 1,3
I0Nngmax: dịng ngắn mạch thứ tự khơng ngồi cực đại

Vùng tác động: cũng tương tự như vùng tác động của bảo vệ quá dòng cắt nhanh,
nhưng vùng tác động ổn định hơn khi chế độ vận hành hệ thống thay đổi.


2.3. Bảo vệ q dịng điện có thời gian (51)
2.3.1. Nhiệm vụ
Loại bỏ phần tử bị sự cố sau thời gian t ra khỏi hệ thống nhằm loại bỏ dòng điện
sự cố đảm bảo hệ thống làm việc bình thường và an tồn.
2.3.2. Ngun lý hoạt động
Tính chọn lọc của bảo vệ q dịng có thời gian được đảm bảo bằng nguyên tắc
phân cấp thời gian tác động. Bảo vệ càng gần nguồn cung cấp thì thời gian tác động
càng nhanh.
Thơng số khởi động:
k .k mm
.I
Dịng điện khởi động: Ikd  at

lvmax
kv

Với: kmm = 2÷3 là hệ số mở máy.
Ilvmax : dịng làm việc cực đại.
kv = 0,85÷0,95 với rơle cơ; kv = 1 với rơle số.
Thời gian làm việc của bảo vệ: có 2 đặc tính thời gian làm việc của bảo vệ q
dịng có thời gian:

Hình CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ SỬ DỤNG TẠI NHÀ MÁY.6 Đặc tính
thời gian bảo vệ q dịng có thời gian
(a): đặc tính độc lập
(b): đặc tính phụ thuộc
Thời gian làm việc của bảo vệ có đặc tính độc lập khơng phụ thuộc vào trị số
dòng điện chạy qua bảo vệ, còn của bảo vệ có đặc tính thời gian phụ thuộc thì tỉ lệ
nghịch với dòng điện chạy qua bảo vệ (dòng càng lớn thì thời gian tác động càng nhỏ).


Hình CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ SỬ DỤNG TẠI NHÀ MÁY.7 Bảo vệ
quá dòng bảo vệ đường dây với 2 đặc tính thời gian
(a): đặc tính độc lập
(b): đặc tính phụ thuộc
2.4. Bảo vệ q dịng thứ tự khơng có thời gian(51N)
2.4.1. Nhiệm vụ
Cũng tương tự như bảo vệ quá dịng có thời gian nhưng nó làm việc theo dịng
TTK của đường dây được bảo vệ.
2.4.2. Nguyên lý hoạt động
Thông số khởi động:
Dòng khởi động của bảo vệ: Ikđ51N = k . IdđsBI
Với:

k = 0,2
IdđsBI: dòng điện sơ cấp định mức BI.

Thời gian làm việc của bảo vệ quá dòng TTK có thời gian: được chọn theo từng
cấp, thời gian làm việc của bảo vệ phía nguồn cấp hơn bảo vệ phía đường dây là Δt.
Vùng tác động: tồn bộ đường dây.


2.5. Bảo vệ so lệch
2.5.1. Nhiệm vụ
BVSL được dùng làm bảo vệ chính cho MBA chống lại sự cố giữa các pha. Bảo vệ sẽ
tác động khi xảy ra ngắn mạch trong khu bảo vệ và đi cắt ngay các máy cắt. Bảo vệ so
lệch thường làm bảo vệ chính cho các đường dây, đặc biệt là các đường dây quan
trọng, làm nhiệm vụ chống ngắn mạch.
2.5.2. Nguyên lý hoạt động
Bảo vệ so lệch thực hiện sự so sánh đại lượng pha tại đầu và cuối thiết bị được
bảo vệ. Để thực hiện được điều này tại 2 đầu phần tử bảo vệ được được đặt các biến
dịng.

Hình CÁC PHƯƠNG THỨC BẢO VỆ SỬ DỤNG TẠI NHÀ MÁY.8 Nguyên
lý hoạt động bảo vệ so lệch
Dòng vào rơle: IR = ΔI = IT1 – IT2 (dịng so lệch)
Xét tình trạng làm việc bình thường của bảo vệ.
Giả sử ngắn mạch tại N1, dịng ngắn mạch từ A đến. Ta có:
IS1 = IS2
IT1 = IT2
IR = 0 (lý tưởng) => rơle không tác động.
Khi ngắn mạch tại N2, có IS1 ≠ IS2, nên IT1 ≠ IT2, nên IR ≠ 0
Nếu giá trị IR ≥ Ikđ thì bảo vệ sẽ tác động.

Dịng khởi động:


Để bảo vệ làm việc đúng, ta phải đặt dòng khởi động của bảo vệ lớn hơn dịng
khơng cân bằng lớn nhất( Ikcbttmax) khi có ngắn mạch ngồi vùng bảo vệ.
Ikđ = k . Ikcbttmax
Trong đó: Ikcbttmax = fimax . kđn . kkck . INngmax
Với: kđn : hệ số kể tới sự đồng nhất của các BI, bằng 0 khi các BI cùng loại, cùng
đặc tính từ hóa, hồn tồn giống nhau, có dịng ISC như nhau; bằng 1 khi các BI khác
nhau nhiều nhất, 1 bộ có sai số, 1 bộ không.
kkck : hệ số kể đến thành phần khơng chu kỳ của dịng ngắn mạch ngồi.
fimax = 0,1 sai số cực đại cho phép của BI làm việc trong tình trạng ổn định.
INngmax: dịng điện ngắn mạch ngồi lớn nhất.
Vùng tác động: có vùng tác động giới hạn bởi vị trí đặt của 2 tổ BI ở đầu và cuối
đường dây được bảo vệ, là loại bảo vệ có tính chất chọn lọc tuyệt đối, khơng có khả
năng làm dự dòng cho các bảo vệ khác.
Độ nhạy: K n 

I N min
I kd

INmin là dòng ngắn mạch cực tiểu khi có sự cố trong vùng bảo vệ.
Vì Ikđ lớn nên Kn giảm nên thường phải sử dụng các biện pháp để nâng cao độ
nhạy và tăng độ tin cậy của bảo vệ so lệch bằng cách sử dụng nguyên lý của rơle so
lệch có hãm hoặc sử dụng rơle so lệch tổng trở cao.


Chương 3: GIỚI THIỆU CÁC TÍNH NĂNG VÀ THƠNG SỐ
CỦA CÁC RƠ LE SỬ DỤNG TẠI NHÀ MÁY
3.1. Rơ le số 7SJ62

3.1.1. Giới thiệu tổng quan về Rơle 7SJ62
SIPROTEC 7SJ62 là loại rơ le được dùng bảo vệ và kiểm soát các lộ đường dây
phân phối và đường dây truyền tải với mọi cấp điện áp, mạng trung tính nối đất,
nối đất qua điện trở thấp, nối đất bù điện dung. Rơ le cũng phù hợp dùng cho
mạch vịng kín, mạng hình tia, đường dây một hoặc nhiều nguồn cung cấp.

Hình GIỚI THIỆU CÁC TÍNH NĂNG VÀ THƠNG SỐ CỦA CÁC RƠ LE SỬ
DỤNG TẠI NHÀ MÁY.9 Rơ le 7SJ62
SIPROTEC 7SJ62 là loại rơ le được dùng bảo vệ và kiểm soát các lộ đường dây
phân phối và đường dây truyền tải với mọi cấp điện áp, mạng trung tính nối đất,
nối đất qua điện trở thấp, nối đất bù điện dung. Rơ le cũng phù hợp dùng cho
mạch vòng kín, mạng hình tia, đường dây một hoặc nhiều nguồn cung cấp. 7SJ62
là loại rơ le duy nhất của họ rơ le 7SJ62 có đặc điểm chức năng bảo vệ linh hoạt,
có thể lên tới 20 chức năng bảo vệ tương ứng với các yêu cầu riêng. Các chức
năng dễ sử dụng, tự động hoá.


Rơle này có những chức năng điều khiển đơn giản cho máy cắt và các thiết bị
tự động Logic tích hợp lập trình được (CFC) cho phép người dùng thực hiện được
tất cả các chức năng sẵn có, ví dụ như chuyển mạch tự động (khoá liên động).
3.1.2. Đặc điểm cấu trúc của Rơle 7SJ62
- Hệ thống vi xử lí 32 bit.
- Thực hiện xử lí hồn tồn bằng tín hiệu số các quá trình đo lường, lấy mẫu, số hố
các đại lượng đầu vào tương tự.
- Khơng liên hệ về điện giữa khối xử lí bên trong thiết bị với những mạch bên ngoài
nhờ bộ biến đổi DC, các biến điện áp đầu vào tương tự, các đầu vào ra nhị phân.
- Phát hiện quá dòng các pha riêng biệt, dòng điện tổng.
- Chỉnh định đơn giản bằng bàn phím hoặc bằng phần mềm DIGSI 4.
- Lưu giữ số liệu sự cố…

Hình GIỚI THIỆU CÁC TÍNH NĂNG VÀ THƠNG SỐ CỦA CÁC RƠ LE SỬ
DỤNG TẠI NHÀ MÁY.10 Cấu trúc phần cứng của 7SJ62


- Bộ biến đổi đầu vào ( MI ) biến đổi dòng điện thành các giá trị phù hợp với bộ vi xử
lí bên trong của rơle. Có bốn dịng đầu vào ở MI gồm ba dòng pha, một dòng trung
tính, chúng được chuyển tới tầng khuyếch đại.
- Tầng khuyếch đại đầu vào IA tạo các tín hiệu tổng trở cao từ các tín hiệu
analog đầu vào. Nó có các bộ lọc tối ưu về dải thông và tốc độ xử lí.
- Tầng chuyển đổi tương tự – số ( AD ) bao gồm bộ dồn kênh, bộ chuyển đổi
tương tự – số ( A/D ) và những modul nhớ để truyền tín hiệu số sang khối vi
xử lí.
- Khối vi xử lí C bao gồm những chức năng điều khiển, bảo vệ, xử lí những đại
lượng đo được. Tại đây diễn ra các quá trình sau:
+ Lọc và sắp xếp các đại lượng đo.
+ Liên tục giám sát các đại lượng đo.
+ Giám sát các điều kiện làm việc của từng chức năng bảo vệ.
+ Kiểm soát các giá trị giới hạn và thứ tự thời gian.
+ Đưa ra các tín hiệu điều khiển cho các chức năng logic.
+ Lưu giữ và đưa ra các thông số sự cố phục vụ cho việc tính tốn và phân
tích sự cố.
+ Quản lí sự vận hành của khối và các chức năng kết hợp như ghi dữ liệu,
đồng hồ thời gian thực, giao tiếp truyền thông.
3.1.3. Chức năng bảo vệ quá dịng có thời gian
- Người sử dụng có thể chọn bảo vệ q dịng điện có đặc tính thời gian độc lập
hoặc phụ thuộc.
- Các đặc tính có thể cài đặt riêng cho các dòng pha và dòng đất. Tất cả các ngưỡng
là độc lập nhau.
- Với bảo vệ quá dịng có thời gian độc lập, dịng điện các pha được so sánh với giá
trị đặt chung cho cả ba pha, còn việc khởi động là riêng cho từng pha, đồng hồ các

pha khởi động, sau thời gian đặt tín hiệu cắt được gửi đi.
- Với bảo vệ quá dòng có thời gian phụ thuộc, đường đặc tính có thể được lựa chọn.
Rơle 7SJ62 cung cấp đủ các loại bảo vệ quá dòng như sau:
- 50 : Bảo vệ quá dịng cắt nhanh, có trễ hoặc khơng trễ.
- 50N: Bảo vệ q dịng thứ tự khơng cắt nhanh, có trễ hoặc khơng trễ.
- 51 : Bảo vệ q dịng với đặc tính thời gian độc lập hoặc phụ thuộc